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 (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 montante Motorola 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 CodagePrincipeDébit prévisible par slot CS-1Protection identique au GSM9,05 kbits/s CS-2Protection légèrement inférieure à la transmission de données circuit (GSM) 13,4 kbits/s CS-3Protection réduite15,6 kbits/s CS-4Détection d’erreurs sans correction21,4 kbits/s

Quel(s) débit(s)?  Opérateurs (publicité, théorie): 171,2 kbits/s. conditions optimales, 8 slots pour un terminal, codage CS4 8 * 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 moyennes44 kbits/s Bonnes conditions56 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 Suède Réactions 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  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 : MHz et 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 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 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.