Qu’est-ce que le GSM et comment ça marche ?

Les téléphones GSM sont utilisés par plus d’un milliard de personnes dans plus de 200 pays. L’omniprésence du système GSM rend l’itinérance internationale très courante grâce à des « accords d’itinérance » entre les opérateurs mobiles. Le GSM diffère grandement de ses prédécesseurs en ce que les canaux de signal et de voix sont numériques, ce qui signifie que le GSM est considéré comme un système cellulaire de deuxième génération (2G). Ce fait signifie également que la communication de données a été intégrée au système dès le début. Le GSM est un standard ouvert développé par 3GPP.

Le GSM a une série de caractéristiques qui le distinguent dans le monde des communications mobiles. Né dans les années 1980 et fruit d’une coopération sans précédent au sein de l’Europe (voir l’histoire du GSM ici), le système partage des éléments communs avec d’autres technologies utilisées dans les téléphones mobiles, comme la transmission qui se fait numériquement et à l’aide de cellules (comment ça marche un téléphone mobile ). Cet article présentera les caractéristiques fondamentales du système, ainsi que ses capacités.

Du point de vue du consommateur, le principal avantage du GSM réside dans les nouveaux services à faible coût. Par exemple, la messagerie texte a été développée à l’origine pour le GSM. L’avantage pour les opérateurs a été le faible coût de l’infrastructure causé par la concurrence ouverte. Le principal inconvénient est que le système GSM est basé sur le réseau TDMA, qui est considéré comme moins avancé que son concurrent CDMA.

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Les performances des téléphones portables sont très similaires, mais malgré cela, le système GSM a maintenu la compatibilité avec les téléphones GSM d’origine. Parallèlement, le système GSM continue de se développer avec le lancement du GPRS. De plus, la transmission de données à haute vitesse a été ajoutée dans le nouveau schéma de modulation EDGE. La version 1999 de la norme a introduit des taux de transmission de données relativement élevés et est communément appelée 3G.

architecture de réseau GSM

Dans un réseau GSM, le terminal utilisateur est appelé station mobile. Une station mobile est composée d’une carte SIM (Subscriber Identity Module), permettant d’identifier l’utilisateur de manière unique et d’un terminal mobile, c’est-à-dire l’appareil de l’utilisateur (le plus souvent un téléphone portable).

Les terminaux (appareils) sont identifiés par un numéro d’identification unique de 15 chiffres appelé IMEI (International Mobile Equipment Identity). Chaque carte SIM possède également un numéro d’identification unique (et secret) appelé IMSI (International Mobile Subscriber Identity). Ce code peut être protégé à l’aide d’une clé à 4 chiffres appelée code PIN.

La carte SIM permet ainsi d’identifier chaque utilisateur, quel que soit le terminal utilisé lors de la communication avec une station de base. La communication entre une station mobile et la station de base se fait via une interface radio, généralement appelée air conversion (ou plus rarement interface Um).

Dans un réseau GSM, le terminal utilisateur est appelé station mobile. Une station mobile est constituée d’une puce SIM (Subscriber Identity Module) permettant d’identifier de manière unique l’utilisateur et d’un terminal mobile, c’est-à-dire l’appareil mobile (le plus souvent un téléphone portable).

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Les terminaux (appareils) sont identifiés par un numéro d’identification unique de 15 chiffres appelé IMEI (International Mobile Equipment Identity). Chaque puce SIM possède également un numéro d’identification unique (et secret) appelé IMSI (International Mobile Subscriber Identity). Ce code peut être protégé à l’aide d’une clé à 4 chiffres appelée code PIN.

La carte SIM permet d’identifier chaque utilisateur, quel que soit le terminal utilisé. La communication entre une station mobile (appareil) et la station de base s’effectue via une onde radio.

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Comment fonctionne le réseau GSM ?

Le système GSM 900 utilise deux jeux de fréquences dans la bande 900 MHz, le premier en 890-915MHz, utilisé pour les transmissions terminales et le second en 935-960MHZ, pour les transmissions en réseau.

La méthode utilisée par GSM pour gérer les fréquences est une combinaison de deux technologies : TDMA (Time Division Multiple Access) et FDMA (Frequency Division Multiple Access). FDMA divise les 25 MHz de fréquence disponibles en 124 canaux avec une largeur de 200 kHz et une capacité de transmission de données de l’ordre de 270 Kbps.

Une ou plusieurs de ces fréquences sont attribuées à chaque station de base et divisées à nouveau, en termes de temps, en utilisant TDMA, en huit tranches de temps (timeslots). Le terminal utilise une tranche horaire pour la réception et une autre pour l’envoi. Ils sont séparés temporellement afin que le téléphone mobile ne reçoive pas et ne transmette pas en même temps. Cette division temporelle est également appelée taux plein. Les réseaux peuvent également diviser les fréquences en 16 espaces, un processus appelé demi-débit, mais la qualité de transmission est inférieure.

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La voix est codée de manière complexe afin que les erreurs de transmission puissent être détectées et corrigées. Il est ensuite envoyé par tranches de temps, chacune d’une durée de 577 millisecondes et d’une capacité de bits codés 116. Chaque terminal dispose d’une agilité en fréquence, pouvant se déplacer entre les tranches de temps utilisées pour l’envoi, la réception et le contrôle au sein d’une trame complète. Dans le même temps, un téléphone mobile vérifie d’autres canaux pour déterminer si le signal est plus fort et bascule la transmission vers eux si la réponse est oui.

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