GSM - GPRS - UMTS

"Le réseau GSM a pour premier rôle de permettre des communications entre abonnés mobiles (GSM) et abonnés du réseau téléphonique commuté (RTC - réseau fixe). Le réseau GSM s'interface avec le réseau RTC et comprend des commutateurs. Le réseau GSM se distingue par un accès spécifique : la liaison radio.

Le réseau GSM est composé de trois sous ensembles : · Le sous système radio - BSS Base Station Sub-system assure et gère les transmissions radios · Le sous système d'acheminement - NSS Network Sub System (on parle aussi de SMSS Switching and Management Sub-System pour parler du sous système d'acheminement). Le NSS comprend l'ensemble des fonctions nécessaires pour appels et gestion de la mobilité. · Le sous-système d'exploitation et de maintenance - OSS Operation Sub-System) qui permet à l'opérateur d'exploiter son réseau.

La mise en place d'un réseau GSM (en mode circuit) va permettre à un opérateur de proposer des services de type " Voix " à ses clients en donnant l'accès à la mobilité tout en conservant un interfaçage avec le réseau fixe RTC existant.

La mise en place d’un réseau GSM représente un investissement considérable. A l’heure actuelle les réseaux GSM ne cessent d’évoluer afin d’assurer une qualité de couverture toujours plus importante. La couverture du réseau est assurée par la multiplication des ensembles BTS – BSC. Nous verrons par la suite que le réseau GSM est une base pour la mise en place des réseaux GPRS et UMTS, même si pour le réseau UMTS au-delà du coût élevé d’achat des licences, nous verrons que l’ensemble BTS – BSC – MSC devra être changé ou modifié à la base. Rappelons ici rapidement qu’une BTS couvre environ 500m de zone en ville et 10 km de zone en campagne. Cela donne un aperçu du coût et du temps nécessaires pour la mise en place de la simple architecture technique du mode UMTS … Ci dessous un rappel de l’architecture GSM, en encadré bleu les éléments de couverture, en ellipse bleue les éléments de gestion du réseau, en ellipse bleue pointillée, les éléments du réseau GSM qui seront utiles pour les réseaux GPRS et UMTS."
Un réseau GPRS est en premier lieu un réseau IP. Le réseau est donc constitué de routeurs IP. L'introduction de la mobilité nécessite par ailleurs la précision de deux nouvelles entités : · Le nœud de service - le SGSN. · Le nœud de passerelle - le GGSN. Une troisième entité - le BG joue un rôle supplémentaire de sécurité.

Le réseau GPRS vient ajouter un certain nombre de " modules " sur le réseau GSM sans changer le réseau existant. Ainsi sont conservés l'ensemble des modules de l'architecture GSM, nous verrons par ailleurs que certains modules GSM seront utilisés pour le fonctionnement du réseau GPRS.

La mise en place d'un réseau GPRS va permettre à un opérateur de proposer de nouveaux services de type " Data " à ses clients. Le GPRS est en mode paquets.

Le service GPRS permet de considérer le réseau GSM comme un réseau à transmission de données par paquets avec un accès radio et des terminaux mobiles. Le réseau GPRS est compatible avec des protocoles IP et X.25. Des routeurs spécialisés SSGN et GGSN sont introduits sur le réseau. La transmission par paquet sur la voie radio permet d'économiser la ressource radio : un terminal est susceptible de recevoir ou d'émettre des données à tout moment sans qu'un canal radio soit monopolisé en permanence comme c'est le cas en réseau GSM.

Le débit maximal instantané annoncé pour le GPRS est de 171.2 Kbit/s même s'il est limité à 48 Kbit/s en mode descendant. (limite actuelle des terminaux GPRS).

Le mise en place d'un réseau GPRS permet à un opérateur de proposer de nouveaux services de type Data avec un débit de données 5 à 10 fois supérieur au débit maximum théorique d'un réseau GSM. (Rappel débit max. en GSM : 9.6 Kbit/s).

Le réseau GPRS constitue finalement une étape vers le réseau UMTS
Le réseau UMTS vient se combiner aux réseaux déjà existants. Les réseaux existant GSM et GPRS apportent des fonctionnalités respectives de Voix et de Data ; le réseau UMTS apporte ensuite les fonctionnalités Multimédia.

Il est important de noter deux éléments : · Le coût élevé de la mise en place d'un système UMTS (achat licence + modification majeures sinon totales des éléments de base du réseau (station / antenne) répartis de manière massive sur un territoire national). · La difficulté à définir avec précision l'architecture d'un futur réseau UMTS dans la mesure où le 3GPP et l'UMTS Forum (se référer à la bibliographies pour détail sur ces organisations) travaillent encore aujourd'hui à la définition des normes et des spécifications techniques.

La mise en place d'un réseau UMTS va permettre à un opérateur de compléter son offre existante par l'apport de nouveaux services en mode paquet complétant ainsi les réseaux GSM et GPRS.

Le réseau UMTS est complémentaire aux réseaux GSM et GPRS. Le réseau GSM couvre les fonctionnalités nécessaires aux services de type Voix en un mode circuit, le réseau GFPRS apporte les premières fonctionnalités à la mise en place de services de type Data en mode paquets, et l'UMTS vient compléter ces deux réseaux par une offre de services Voix et Data complémentaires sur un mode paquet.

L'UMTS est ainsi une extension du GPRS et fonctionne également en mode paquet. La vitesse de transmission offerte par les réseaux UMTS atteint 2 Mb/s. L'infrastructure UMTS permet l'élargissement des fréquences ainsi que la modification du codage des données. Mais les investissements en architecture réseau sont conséquentes puisque le mode de communication entre les terminaux 3G et les BTS (appelé Node B) est différent. Les modifications matérielles sont très importantes.

Après le GSM le réseau GPRS constituait finalement une étape vers le réseau UMTS. Sur le plan technique, les architectures des trois réseaux GSM, GPRS et UMTS sont complémentaires et interconnectées afin d'optimiser la qualité de service rendue à l'abonné. Nous verrons dans la Partie 2 de ce dossier l'évolution en terme de services de la 2G - le GSM - vers la 3G - l'UMTS - en passant par la 2.5G - le GPRS. Nous analyserons également l'évolution des acteurs du marché et de la stratégie des opérateurs télécoms.