Concepts de base du GSM

1.1 Concept cellulaire

Un système de radiotéléphonie utilise une liaison radioélectrique entre le terminal portatif (mobile station MS) et le réseau téléphonique. La liaison radio entre le téléphone mobile et le réseau doit être de qualité suffisante, ce qui nécessite la mise en place d'un ensemble de stations de base (BTS) sur l'ensemble du territoire que l'on souhaite couvrir, de telle sorte que le terminal soit toujours à moins de quelques kilomètres de l'une d'entre elles.

Ce que l'on appelle une cellule, c'est la surface sur laquelle le téléphone mobile peut établir une liaison avec une station de base déterminée. Le principe consiste à diviser une région en un certain nombre de cellules desservies par un relais radioélectrique (la BTS) de faible puissance, émettant à des fréquences différentes de celles utilisées sur les cellules voisines. Ces cellules doivent être contiguës sur la surface couverte. Evidemment, le nombre de fréquences accordées au système GSM étant restreint, l'opérateur est obligé de réutiliser les mêmes fréquences sur des cellules suffisamment éloignées de telle sorte que deux communications utilisant la même fréquence ne se brouillent pas.

L'hexagone est la forme régulière qui ressemble le plus au cercle et que l'on peut juxtaposer sans laisser de zones vides. Toutefois, la réalité du terrain est bien différente de ce modèle théorique, notamment en zone urbaine où de nombreux obstacles empêchent une propagation linéaire.

La grille hexagonale permet de respecter les conditions suivantes :

Taille de cellules identique, donc couverture homogène et répartition à priori homogène du trafic sur chacune des cellules.

Meilleure couverture et qualité de service (par exemple, un service Indoor Deep peut être obtenu au centre ville en resserrant les distances inter-site).

Application d'un motif de réutilisation de fréquences régulier, ceci afin de garantir un meilleur C/I (rapport puissance utile du signal de la station de base sur puissance totale des interférences) en fonction des distances de réutilisation.

Pour cette même contrainte des fréquences réutilisés les sites trisectoriels sont préférés aux configurations omnidirectionnelles. Le schéma ci-dessous présente les données géométriques classiques relatives aux sites trisectoriels.

1.2 Concept de mobilité

La mobilité des abonnés dans un réseau cellulaire a deux conséquences :

Pour établir une communication, il faut savoir dans quelle cellule l'abonné se trouve. C'est la fonction de gestion de localisation.

Il doit y avoir continuité de la communication lorsque l'abonné passe d'une cellule à une autre (transfert inter-cellulaire, communément appelé handover).

Si la mobilité d'un abonné s'étend à plusieurs pays, des accords de roaming doivent alors être passés entre les différents opérateurs pour que les communications d'un abonné étranger soient traitées et aboutissent.

1.3 Sécurité de la communication

Pour éviter les écoutes frauduleuses des communications, le système GSM utilise les moyens suivants

Authentification de l'abonné avant l'accès à une communication.

L'utilisation d'une identité temporaire (TMSI = Temporary Mobile Station Identity).

Le cryptage des communications (chiffrement).