GSM - GPRS - UMTS

Franck PERRAUD

Emmanuel WEISS

DESS IIR Réseaux Baptiste MERCIER

Plan

Introduction GSM GPRS UMTS Conclusion

Introduction

Ouverture du monde des mobiles en 1992 (GSM)

10 ans après, 1 français sur 2

Aujourd’hui, nouveaux enjeux (GPRS, UMTS)

GSM

Généralités Le réseau cellulaire Les composants du réseau Les ondes radio Les multiplexages

Généralités

GSM = Global System for Mobile communications

Norme adoptée en juin 1986 Mise en place dès le début des années 90 Débit max. de 9600 bits/s Mode commutation de circuit un téléphone = un terminal + une carte à puce Succès international : présence dans de nombreux pays....

Un réseau cellulaire ?

Raisons

Puissance des terminaux limitée

Capacité du réseau

Le concept de cellules

Architecture du réseau

Le GSM et les ondes radio

2 normes :

GSM (900 MHz) et DCS (1800MHz) En France :

GSM = Itineris + SFR DCS = Bouygues Telecom

FDMA / TDMA

GPRS

Qu’est-ce que le GPRS? Opérateurs en France Technologie Débit(s) Architecture du réseau Applications Prix – facturation Avenir du GPRS (proche?)

Qu’est-ce que le GPRS?

GPRS: General Packet Radio System

2° génération de la norme GSM (G2+) Navigation sur internet via un mobile Débit comparable à modem classique (théorie) Transmission des données en mode paquet Optimisation du réseau GSM (modifs mineures) Normalisé par l’ETSI

Les opérateurs GPRS

ART: « tout opérateur disposant d’une licence GSM peut faire évoluer son réseau vers le GPRS. »

Itinéris (France Télécom) SFR Bouygues

Technologie

Fondamental: transmission des données en mode paquet

⇒ ~ IP sur voie radio (routage, fragm / défragm)

⇒ Changements importants pour l’utilisateur:• Réseau utilisé seulement si transmission de données

( - d’interruptions et de saturation dans grandes villes, débit)• Liaisons virtuelles

(accès immédiat, facturation au volume)• Le terminal a une @IP

(meilleure gestion de la mobilité)

Technologie

Autre nouveauté: optimisation des canaux

Idée: Répartition des paquets d’une communication sur les 8 slots d’un canal (+ le

terminal dispose de slots, + il peut recevoir et envoyer des données) ⇒ Débit théorique 8x supérieur

Mais: + il a de slots, + il consomme d’énergie et cellules GSM saturées=>pas concevable qu’une seule personne dispose des 8 slots d’un canal

Donc: les terminaux GPRS existants déjà sur le marché (Ericsson, Motorola, Nokia) disposent de 2 slots pour la voie descendante et d’un pour la voie montanteMotorola va bientôt lancer un appareil avec 4 slots en voie descendante et 1 en montante, ce qui semble actuellement un maximum.

Technologie

Codages différents selon les conditions

Codage Principe Débit prévisible par slot

CS-1 Protection identique au GSM 9,05 kbits/s

CS-2 Protection légèrement inférieure à la transmission de données circuit (GSM)

13,4 kbits/s

CS-3 Protection réduite 15,6 kbits/s

CS-4 Détection d’erreurs sans correction 21,4 kbits/s

Quel(s) débit(s)?

Opérateurs (publicité, théorie): 171,2 kbits/s. conditions optimales , 8 slots pour un terminal, codage CS48 * 21,4 = 171,2 kbits/s

Fabriquants de terminaux (Nokia par ex): 115 kbits/s.

4 slots, codage CS-3 8 * 15, 6 = 124,8 kbits/s – bits de protection = 115 kbits/s

Quel(s) débit(s)?

En pratique: Perturbations encombrement du réseau nécessité d’un codage performant débit maximum pas disponible sur toute la couverture

Tests avec 4 slots:

Mauvaises conditions de propagation ou forte interférence

30 kbits/s

Conditions moyennes 44 kbits/s

Bonnes conditions 56 kbits/s

Architecture du réseau

Introduction de 2 nouveaux éléments à l’architecture GSM déjà existante : le

SGSN et le GGSN.

Applications

Le GPRS ouvre un nouveau champ d’applications:

Accès radio aux réseaux IP (internet et intranet)

Recherches dans des bases de données (restaurants, stations service,

bourse…) Télématique, télésurveillance (ascenceurs, distributeurs)

Diffusion d’informations (publicité, guidage cartographique…) Messagerie électronique

Prix - facturation

Pour la première fois, « le client ne paye pas pour le temps pendant lequel il a occupé la ligne, mais pour la quantité de données ayant réellement été acheminées par la ligne ».

=>mode de paiement au koctet ou forfait mensuel fixe

Terminaux GPRS : encore chers, mais les prix devraient baisser SAGEM MW 959 GPRS One Touch 701 d’Alcatel R520 d’Ericsson

Pour information, le One Touch d’Alcatel coûtera entre 2200 et 2700 francs.

Avenir du GPRS

Réseau déjà en place en Finlande et SuèdeRéactions mitigées:

« Si vous êtes impatients de pouvoir surfer rapidement et facilement sur internet via un téléphone mobile GPRS, vous devrez sans doute attendre encore un peu. »

« Je ne suis pas sûr que c’était mieux que de surfer avec un GSM normal. » « Une évolution et certainement pas une révolution. »

Nouvelles technologies (EDGE Enhanced Data rat for the Global Evolution, Bluetooth)

En France: date de lancement sans cesse repoussée…

=> Normalement en septembre 2001

UMTS

Introduction Marché Calendrier Aspects techniques Services Usages Matériels

Introduction

L'expression "Universal Mobile Telecommunications System" (UMTS) désigne une norme cellulaire numérique de troisième génération en cours d'élaboration.

Atteignant 2 Mb/s dans certaines conditions, les vitesses de transmissions offertes par les réseaux UMTS seront nettement plus élevées, que celles des réseaux GSM, de seconde génération, qui plafonneront vers 150 kbits/s avec GPRS.

Alors que l'introduction de la norme GSM a nécessité une mutation complète des réseaux mobiles, le passage de GSM à UMTS sera marqué par une évolution progressive facilitée par l'existence de terminaux mobiles bi-modes GSM/UMTS.

Marché (horizon 2010)

• Les taux de pénétration en téléphone mobile pourraient dépasser à terme le seuil des 100%, comme l’illustre la poursuite de la croissance dans les pays les plus avancés,

• 70% du trafic voix pourrait s’effectuer via les réseaux mobiles,

• Les revenus liés au transfert des données représenteraient plus de 60% des revenus des opérateurs mobiles.

Calendrier

Parlement européen : Fixer les conditions de délivrance des autorisations d'exploitation au

plus tard le 1er janvier 2000 Prendre toutes mesures pour que les services UMTS puissent être

ouverts au plus tard le 1er janvier 2002.

État français : 6 juin 2000 : Discours de clarification de L. FABIUS

Nombre de licences, Procédure, Prix Premières offres en été 2002

Equipementiers : Qualcomm : fin 2004, début 2005 Alcatel : fin 2003, début 2004

Aspects techniques

Fondement : Principe d’envoi par paquet Faire circuler n’importe quel contenu digital sur un même canal

Aspects radio : Nouvelles bandes de fréquences :

1920-1980 MHz et 2110-2170 MHz (≠ 900 et 1800 MHz)--> Déploiement de nouveaux réseaux

Compatibilité GSM : Deux cœurs de réseaux envisageables dans un premier temps :

Mode circuit pour le temps réel, Mode paquet pour les autres services

Services de la 3G

Concept du Multimédia MobileConcept du Multimédia Mobile

Mobilité

• Ubiquité

• Terminal personnel

• Sécurité

• Qualité de Service

• Localisation

Multimédia

• Parole

• Photo

• Musique

•Vidéo (à la demande,

temps réel)

Services de la 3G

Classification des servicesClassification des services

• Utilisables sans interaction (exemple le GPS)

• Utilisables en conduisant (exemple la radio)

• Utilisables en marchant (exemple réception de photos)

• Utilisables debout arrêté (exemple jeu vidéo)

• Utilisables assis (ou terminal pose; exemple prise de notes sur un clavier)

Services de la 3G

Le téléphone mobile Le visiophone de poche Le communicateur personnel (agenda, PDA) Messagerie et fax rapide Accès à l’Intranet Accès à Internet Le marché des jeux ordinateurs Application commerciales Le pay-per-view Services divers

Usages : réalité-fiction ?

Deux amies, une robe, une grand-mère

Une grand-mère en voyage, une fuite d’eau

Un homme d’affaires perdu à Hong-Kong

Un roller man, un pote, des jeux

Attente à l’aéroport, intranet

Un professeur, un cours, des élèves, un malade

La réalité augmentée, en vol

Seul dans la nuit

Remarques sur les usages

L’intelligence est dans le réseau, et les données sur des serveurs. Elles sont ‘streamées’ à la demande

Le terminal est un dispositif d’échanges, de diffusion, d ’acquisition

Tous ces services supposent une identification personnelle au départ, qui permet d ’appeler ses données individuelles (identité, droits, préférences, moyens de paiement…)

Le réseau détient un nombre croissant d’informations sur l’utilisateur : techniques, liées à l’abonnement, sécuritaires, comportementales… Trop de transparence ?

Matériels

Différents prototypes sont actuellement en cours de finalisation chez les constructeurs, on remarque déjà quelques points communs :

Présence d ’une oreillette détachable (lien sans fil type BlueTooth) pour permettre d ’entendre parler tout en regardant l’écran de l’appareil

La plupart possède une caméra orientable

L’interface avec les applications est vocale

Matériels - Motorola

Matériels - Ericson

Matériels - Nokia

Matériels - Siemens

Conclusion UMTS

L ’UMTS permet : un accès plus rapide à Internet depuis les téléphones portables, par un

accroissement significatif des débits des réseaux de téléphonie mobile

une amélioration de la qualité des communications en tendant vers une qualité d’audition proche de celle de la téléphonie fixe

de concevoir une norme compatible à l’échelle mondiale, contrairement aux technologies actuelles (les normes utilisées aux États-Unis et au Japon ne sont pas toutes compatibles avec le GSM)

de répondre au problème croissant de saturation des réseaux GSM, notamment en grandes villes

Conclusion

9,6 Kbits/s, 170 Kbits/s , 2 Mbits/s : les débits explosent.

Voix, WAP, Internet, Intranet, Vidéo, Musique: multiplication des services

14 millions de clients chez France Telecom, 10 chez Cégétel, 5 chez Bouygues : bientôt plus de portables que de fixes !!

32,5 milliards de francs la licence UMTS en France, 5 milliards d'euros pour l'investissement en réseaux

Le monde du téléphone mobile, même s'il a connu un formidable boom au cours de ces dernières années, n'en est en fait qu'à ses débuts.