L’usage du téléphone portable et des smartphones s’est démocratisé avec le temps. Véritables outils de communication, ces appareils électroniques font désormais partie de la vie quotidienne. Pour certains utilisateurs, il s’agit même d’une véritable addiction : ne pas regarder l’écran du téléphone plus de dix minutes devient une véritable torture. Toutefois, les utilisateurs ne savent pas tous comment fonctionne le réseau mobile et le but de cet article est donc d’apporter un élément de réponse.
Commençons par les faits : la téléphonie mobile en France est structurée autour de 4 grands opérateurs et une vingtaine d’opérateurs de réseau mobile virtuels (dit MVNO), qui utilisent leurs réseaux. Il y a près de 67 millions d’abonnés sur le territoire français.
Au travers de cet article, nous verrons donc ce qu’il se passe au niveau du réseau lorsque vous allumez votre terminal. Nous aborderons l’infrastructure 2G et 3G. Toutefois, nous ne verrons pas l’infrastructure 4G (LTE) qui est en cours de déploiement, seules quelques villes pilotes bénéficient à ce jour de cette technologie.
Bandes de fréquence utilisées : 900, 1800.
Comme point de départ se trouve le téléphone portable d’un utilisateur.
D’un point de vue technique cette partie est appelée MS (Mobile-SIM), car c’est à l’aide de la carte SIM que le mobile va fonctionner, comme une radio en émettant un signal vers les BTS (Stations de base).
Il faut voir l’ensemble des BTS sur le territoire comme une grande ruche, chaque BTS va couvrir 1 à 3 cellules. C’est la seule partie du réseau où la liaison établie entre un appareil et une BTS se fait sans fil, au travers des ondes hertziennes.
Pour le reste du schéma, les liaisons se font par câble de cuivre dit paire torsadée ou en fibre optique. Il ne faut pas considérer une BTS comme une simple antenne, c’est un ensemble d’émetteurs-récepteurs appelés TRX.
Si l’on suit le parcours de la ligne, on remarque qu’un groupe de BTS est directement relié à un BSC, un contrôleur de stations de base.
Un BSC peut contrôler jusqu’à 30 ou 40 BTS à la fois, c’est lui qui va déterminer quelle BTS est la plus proche de l’utilisateur en fonction de sa position, mais aussi déterminer la puissance d’émission des BTS.
C’est à ce stade que l’on parle de réseau intelligent, car ce même BSC va gérer le changement de cellule dit handover.
Vous l’aurez sans doute constaté, vous pouvez vous déplacer, même en voiture, sans que la communication ne soit interrompue.
Et pourtant, vous avez peut-être effectué plusieurs changements de cellules.
Mais si tout cela est transparent c’est grâce au contrôleur.
Toutefois, ce contrôleur a ses limites, lorsqu’un sujet se déplace à plus de 300 km/h, (par exemple avec le TGV), celui-ci a du mal à suivre et n’effectue plus le transfert d’une BTS à une autre.
La communication est ainsi coupée. Il ne vous reste plus qu’à réitérer votre appel.
Au dessus du BSC se trouve le MSC (Mobile Switching Center), qui assure les fonctions de commutation des appels entrants et sortants, que cela soit vers, ou en provenance du réseau téléphonique commuté (RTC) ou d’un autre mobile.
Associé au MSC, le VLR (Visitor Location Register) est quant à lui la mémoire tampon de l’abonné.
Cet équipement est utile dans le cadre d’enquête de couverture pour tout dysfonctionnement lié au réseau pour localiser un abonné.
Enfin au bout de l’échelle se trouve le HLR (Home Location Register) qui n’est autre que l’enregistreur de localisation nominal, qui est constitué d’une base de données relatives aux abonnés.
Toute modification de service ou d’option s’effectuera directement ici. Lorsqu’une ligne est suspendue, elle est simplement bloquée au niveau du HLR qui va ainsi refuser l’accès à certains services au téléphone d’un client.
La partie BTS -> BSC est appelée « bas de réseau ».
La partie MSC-VLR -> HLR est elle appelée « cœur de réseau ».
Bandes de fréquence utilisées : 1900, 2200.
La seule différence avec l’infrastructure 2G concerne le bas de réseau.
Au lieu d’avoir comme équipement des BTS et BSC, on va trouver plutôt des NodeB, pour la liaison radio avec les téléphones portables et des RNC pour les contrôler.
Cette différence s’explique de par le fait que pour la 3G les fréquences utilisées ne correspondent pas à celles de la 2G.
Pour tout le reste le cheminement est identique : au-dessus des RNC on retrouve ainsi un MSC puis un HLR.
Le principal avantage de la technologie 3G, par rapport à la 2G, est son débit plus important.
En EDGE le débit descendant est de 100 Kbit/s alors que pour l’UMTS il sera de 384 Kbit/s.
La particularité du réseau 3G U900 (900 Mhz)
Afin de limiter les couts de l’investissement dans le réseau mobile, les opérateurs ont eu la bonne idée de réutiliser les canaux des BTS pour offrir de la 3G à leurs clients, tout en utilisant l’équipement initialement prévu pour la 2G.
Vous l’aurez compris cela permet de faire d’importantes économies, notamment dans les zones rurales où il y a moins d’abonnés.
Cela n’est rendu possible que sur du réseau bi-bandes, pour éviter une surcharge et pour mieux gérer la répartition des clients sur chaque bande.
Les opérateurs libéreront alors la bande 900 pour la 3G, et les autres terminaux 2G utiliseront eux la bande 1800.
Le choix de la bande 900 pour la 3G s’explique par le fait que les ondes avec une fréquence de 900 Mhz offrent un meilleur taux de pénétration des murs.
Autrement dit, elle offre une couverture, même lorsque l’utilisateur se situe à l’intérieur de son domicile, à condition bien sûr que les murs ne soient pas trop épais. À noter toutefois que pour le U900 le débit est moins important que pour l’UMTS.
Lorsqu’un utilisateur cherche à aller sur internet via son téléphone portable, le cheminement des données est un peu différent.
La liaison radio s’effectue toujours avec des BTS et BSC pour la 2G, et NodeB et RNC pour la 3G.
En revanche pour l’usage data, les BSC et RNC envoient directement leurs requêtes vers un SGSN (Serving GPRS Support Node), qui est une passerelle qui authentifie le GSM et collecte les informations de taxation pour la facturation.
Une fois que l’appareil est reconnu, un nouveau lien est fait vers une passerelle d’interconnexion du GPRS, vers les réseaux extérieurs, appelée GGSN (Gateway GPRS Support Node).
La suite est simple, une session IP est créée et l’utilisateur peut naviguer sur le web.
Contrairement aux idées reçues, un réseau n’est pas figé, il vit et meurt. Il est en évolution permanente.
Dans certaines communes, des sites entiers sont démantelés pour être déplacés à d’autres endroits, en accord avec les élus locaux.
Implanter une nouvelle antenne dans une ville peut parfois prendre plusieurs années car il y a des règles d’urbanisme à respecter.
Et c’est d’actualité, tout le monde ne souhaite pas avoir une antenne au dessus de son toit, c’est pourquoi il faut composer avec tous ces paramètres.
Avec une concurrence accrue entres les différents acteurs de la téléphonie mobile, l’investissement et le déploiement de nouvelles technologies (telles que la 4G), est donc primordial, mais le coût est parfois si important que les opérateurs mutualisent leurs efforts afin de limiter leurs dépenses.
Dans certaines zones rurales, ils partagent ainsi leurs équipements et cela permet d’offrir un service sur la quasi-totalité du territoire français.
Le déploiement du réseau 4G constitue l’enjeu technologique majeur de la décennie à venir en France, avec des habitudes qui changent et évoluent.
Le besoin de rester connecté en permanence au web et aux réseaux sociaux, est bien plus important aujourd’hui qu’il ne l’était hier.
Les utilisateurs sont des plus en plus gourmands et friands de l’internet mobile avec des téléphones toujours plus puissants et toujours plus rapides.
Le défi sera donc de faire en sorte que le réseau mobile puisse suivre les attentes de ses utilisateurs dans de bonnes conditions.
