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Qu'est-ce que GSM: Primer

Qu'est-ce que GSM: Primer

Le GSM est un système de téléphonie mobile de deuxième génération ou 2G. Initialement introduit en 1991, il est toujours utilisé pour de nombreux appels vocaux et certains services à bas débit qui nécessitent son utilisation.

L'acronyme de GSM signifiait à l'origine Groupe Speciale Mobile, mais cela a changé pour Global System for Mobile Communications à mesure que le système se répandait à l'échelle mondiale.

L'utilisation du GSM a dépassé toutes les attentes initiales. Initialement, il avait été conçu comme un système européen, mais son utilisation s'est répandue dans le monde entier et en 2004, il y avait plus d'un milliard d'abonnements - une étape importante car il avait fallu plus de 100 ans pour que les lignes fixes atteignent ce stade.

Bien que la technologie ait considérablement évolué depuis l'introduction du GSM en tant que technologie 2G, elle est toujours largement utilisée car les téléphones sont peu coûteux et l'utilisation de la batterie est faible, ce qui permet aux intervalles de charge de la batterie d'être souvent d'une semaine ou plus.

Qu'est-ce que le GSM - aperçu du système

Le système GSM a été conçu comme une technologie de téléphonie cellulaire de deuxième génération (2G). L'un des objectifs fondamentaux était de fournir un système qui permettrait d'atteindre une plus grande capacité que les systèmes analogiques de première génération précédents. Le GSM y est parvenu en utilisant une TDMA numérique (approche d'accès multiple par répartition dans le temps).

En adoptant cette technique, plus d'utilisateurs pourraient être accueillis dans la bande passante disponible. En plus de cela, le chiffrement de la parole codée numériquement a été adopté pour préserver la confidentialité. En utilisant les technologies cellulaires analogiques antérieures, il était possible pour quiconque possédant un récepteur de scanner d'écouter les appels et un certain nombre de personnalités célèbres avaient été "écoutées" avec des conséquences embarrassantes.

Note sur l'histoire de la technologie de la téléphonie mobile:

La technologie de la téléphonie mobile s'est développée chaque année. Depuis les premières introductions de systèmes de téléphonie cellulaire dans les années 1980 jusqu'à nos jours, le développement de nouvelles technologies a constamment amélioré les systèmes disponibles. À partir des systèmes analogiques de première génération, de nouveaux systèmes numériques 2G ont été introduits et ceux-ci ont évolué de sorte que la technologie 5G est maintenant en cours de développement.

En savoir plus sur Historique du téléphone mobile.

Services GSM

La parole ou les appels vocaux sont évidemment la fonction principale du système cellulaire GSM. Pour ce faire, la parole est codée numériquement puis décodée à l'aide d'un vocodeur. Une variété de vocodeurs sont disponibles pour une utilisation, étant destinés à différents scénarios.

En plus des services vocaux, la technologie cellulaire GSM prend en charge divers autres services de données. Si leurs performances sont loin d'être au niveau de celles fournies par la 3G, elles n'en sont pas moins importantes et utiles. Une variété de services de données sont pris en charge avec des débits de données utilisateur allant jusqu'à 9,6 kbps. Des services tels que le télécopieur du groupe 3, le vidéotexte et le télétex peuvent être pris en charge.

Un service qui s'est énormément développé est le service de messages courts. Développé dans le cadre de la spécification GSM, il a également été intégré à d'autres technologies cellulaires. Il peut être considéré comme similaire au service de radiomessagerie, mais il est beaucoup plus complet, permettant la messagerie bidirectionnelle, le stockage et la transmission, et il permet également des messages alphanumériques d'une longueur raisonnable. Ce service est devenu particulièrement populaire, d'abord auprès des jeunes, car il offrait un coût fixe simple et peu élevé.

Bases du GSM

La technologie cellulaire GSM avait un certain nombre d'objectifs de conception lorsque le développement a commencé:

  • Il doit offrir une bonne qualité vocale subjective
  • Il devrait avoir un faible coût de téléphone ou de terminal
  • Les terminaux doivent pouvoir être portatifs
  • Le système doit prendre en charge l'itinérance internationale
  • Il doit offrir une bonne efficacité spectrale
  • Le système doit offrir une compatibilité RNIS

La technologie cellulaire GSM qui en a résulté a été développée pour tous ces éléments. La définition globale du système pour le GSM décrit non seulement l'interface radio, mais également la technologie du réseau ou de l'infrastructure.

En adoptant cette approche, il est possible de définir le fonctionnement de l'ensemble du réseau pour permettre l'itinérance internationale ainsi que pour permettre aux éléments de réseau de différents fabricants de fonctionner les uns à côté des autres, bien que cette dernière fonctionnalité n'ait pas complètement fonctionné, en particulier avec les éléments plus anciens.

L'interface RF ou radio de la technologie cellulaire GSM utilise des canaux RF de 200 kHz. Celles-ci sont multiplexées par répartition dans le temps pour permettre à jusqu'à huit utilisateurs d'accéder à chaque porteuse. De cette manière, il s'agit d'un système TDMA / FDMA.

Les stations d'émetteur-récepteur de base (BTS) sont organisées en petits groupes, contrôlés par un contrôleur de station de base (BSC) qui est généralement colocalisé avec l'un des BTS. Le BSC avec ses BTS associés est appelé le sous-système de station de base (BSS).

Plus loin dans le réseau central se trouve la zone de commutation principale. Ceci est connu comme le centre de commutation mobile (MSC). Sont associés les registres de localisation, à savoir le registre de localisation d'origine (HLR) et le registre de localisation des visiteurs (VLR) qui suivent la localisation des mobiles et permettent d'acheminer les appels vers eux. En outre, il existe le centre d'authentification (AuC) et le registre d'identification de l'équipement (EIR) qui sont utilisés pour authentifier le mobile avant qu'il ne soit autorisé sur le réseau et pour la facturation. Leur fonctionnement est expliqué dans les pages suivantes.

Le dernier mais non le moindre est le mobile lui-même. Souvent appelé ME ou équipement mobile, c'est l'élément que voit l'utilisateur final. Cet élément de l'architecture globale du réseau a introduit de nouveaux éléments et a alimenté la croissance de l'écosystème global de la téléphonie mobile.

Une caractéristique importante qui a été mise en œuvre pour la première fois sur GSM était l'utilisation d'un module d'identité d'abonné. Cette carte portait avec elle l'identité de l'utilisateur et d'autres informations pour permettre à l'utilisateur de mettre à niveau un téléphone très facilement, tout en conservant la même identité sur le réseau. Il était également utilisé pour stocker d'autres informations telles que le «répertoire téléphonique» et d'autres éléments.

L'introduction de la carte SIM a permis aux gens de changer de téléphone très facilement, ce qui a alimenté l'industrie de la fabrication de téléphones et permis le lancement de nouveaux téléphones dotés de fonctionnalités supplémentaires. Cela a permis aux opérateurs de téléphonie mobile d'augmenter leur revenu moyen par utilisateur (ARPU) en garantissant que les utilisateurs puissent accéder à toutes les nouvelles fonctionnalités qui pourraient être lancées sur le réseau nécessitant des téléphones plus sophistiqués.

L'autonomie de la batterie était un autre aspect important, et l'utilisation de GMSK signifiait que le déficit de l'amplificateur de l'émetteur RF pouvait être élevé, ce qui permettait à la batterie de dépasser plusieurs jours, d'autant plus que la technologie de la batterie s'est améliorée.

Messages SMS GSM

Une autre capacité du GSM qui a décollé d'une manière inattendue était celle des textos. La messagerie SMS a été utilisée pour la première fois le 3 décembre 1992, lorsque Neil Papworth a utilisé un ordinateur personnel pour envoyer le message texte «Merry Christmas» via le réseau GSM britannique Vodafone.

Bien que le principe de la messagerie texte ait été établi en 1992, ce n'est qu'en 1994 que le fournisseur de réseau finlandais Radiolinja est devenu le premier à proposer un service commercial de messagerie texte de personne à personne.

Une fois la messagerie texte établie, elle a rapidement pris son envol, car elle offrait un moyen beaucoup moins coûteux d'envoyer des messages que de passer un appel. En conséquence, beaucoup de gens l'ont utilisé car l'utilisation du téléphone mobile s'est répandue et la jeune génération pouvait mieux gérer les coûts en envoyant des SMS.

En raison de l'utilisation de la messagerie SMS sur le réseau GSM, elle a été adoptée par d'autres systèmes 2G car elle a fourni des revenus supplémentaires pour les fournisseurs de réseau et une forme de communication bon marché pour les utilisateurs.

Présentation du système GSM

Le tableau ci-dessous résume les principaux points de la spécification du système GSM, montrant quelques-unes des principales caractéristiques d'intérêt technique.


Résumé des spécifications du système cellulaire GSM
Technologie d'accès multipleFDMA / TDMA
Technique duplexFDD
Bande de fréquences montante890 à 915 MHz
(bande de base 900 MHz uniquement)
Bande de fréquence de liaison descendante933 à 960 MHz
(bande de base 900 MHz uniquement)
Espacement des canaux200 kHz
ModulationGMSK
Codage de la paroleDivers - l'original était RPE-LTP / 13
Canaux vocaux par canal RF8
Débit de données du canal270,833 kbit / s
Durée de l'image4,615 ms

Autres développements du GSM

Le GSM était un système de télécommunications mobiles particulièrement réussi. Initialement, il était destiné à être utilisé en Europe, mais en un temps relativement court, le système était utilisé bien au-delà des frontières de l'Europe, devenant un système internationalement accepté.

En plus de son succès en tant que système de communication vocale, il a été développé au-delà de la capacité vocale de base pour pouvoir transporter des données. Internet étant de plus en plus utilisé, le GSM a été développé pour commencer à répondre à ces besoins.

  • GPRS: GPRS, le service général de radiocommunication par paquets, était une évolution du système de télécommunications cellulaires GSM 2G. En utilisant des données par paquets plutôt que des circuits de données à commutation de circuits, il a permis d'atteindre des vitesses similaires à celles expérimentées en utilisant des services de réseau commuté dans des conditions idéales. Cependant, les vitesses de données étaient très lentes par rapport aux systèmes utilisés aujourd'hui.

    Remarque sur le GPRS 2G:

    GPRS - General Packet Radio System a introduit les données par paquets dans le système de téléphonie mobile GSM. Bien que les données soient lentes par rapport aux normes actuelles, elles ont permis aux données de devenir une partie principale du système.

    En savoir plus sur GPRS 2G.

  • BORD DE GSM: GSM EDGE, Enhanced Data Rates for GSM Evolution, était l'évolution du GSM et du GPRS qui utilisaient la modulation 8PSK pour atteindre des taux de transfert de données allant jusqu'à 384 kbps. Bien que cela ait fourni une augmentation significative par rapport au GPRS, les vitesses de données étaient encore très lentes.

    Remarque sur 2G GSM EDGE:

    GSM EDGE - Des débits de données améliorés pour GSM Evolution ont permis d'augmenter les débits de données réalisables par le système basé sur GSM 2G. En utilisant des données par paquets (déjà utilisées sur GPRS) et en changeant le format de modulation à 8PSK, des augmentations considérables des performances des données ont été obtenues.

    En savoir plus sur EDGE GSM 2G.

Au fur et à mesure que le GSM évoluait en fournissant plus que de simples appels vocaux alors qu'il commençait à transporter des données, il a commencé à montrer comment la technologie des communications mobiles se développerait.

Bien que cela ait pris quelques années, le GSM est progressivement devenu le système de téléphonie mobile 2G dominant. Des attributs révolutionnaires tels que la carte SIM permettant de conserver le même numéro et le même compte lors de la mise à niveau du téléphone, ainsi que des aspects tels que l'itinérance internationale lui ont donné une avance significative sur les autres systèmes.

Même plusieurs années plus tard, le réseau GSM de base et les technologies et l'architecture de mise à niveau GSM sont utilisés pour fournir un service hérité à de nombreux systèmes qui reposent sur une technologie de base. Bien que les opérateurs aient réduit le spectre dont il disposait, le GSM devrait encore être maintenu pendant un certain nombre d'années à venir.

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