1. GSM - GPRS - UMTS
Franck PERRAUD
Emmanuel WEISS
DESS IIR Réseaux Baptiste MERCIER

2. Plan
 Introduction
 GSM
 GPRS
 UMTS
 Conclusion

3. Introduction
 Ouverture du monde des mobiles en 1992
(GSM)
 10 ans après, 1 français sur 2
 Aujourd’hui, nouveaux enjeux (GPRS, UMTS)

4. GSM
 Généralités
 Le réseau cellulaire
 Les composants du réseau
 Les ondes radio
 Les multiplexages

5. 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....

6. Un réseau cellulaire ?
 Raisons
 Puissance des terminaux limitée
 Capacité du réseau

7. Le concept de cellules

8. Architecture du réseau

9. Le GSM et les ondes radio
 2 normes :
GSM (900 MHz) et DCS (1800MHz)
 En France :
 GSM = Itineris + SFR
 DCS = Bouygues Telecom

10. FDMA / TDMA

11. GPRS
 Qu’est-ce que le GPRS?
 Opérateurs en France
 Technologie
 Débit(s)
 Architecture du réseau
 Applications
 Prix – facturation
 Avenir du GPRS (proche?)

12. 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

13. Les opérateurs GPRS
ART: « tout opérateur disposant d’une licence GSM peut faire évoluer son
réseau vers le GPRS. »
 Itinéris (France Télécom)
 SFR
 Bouygues

14. 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 une @IP
(meilleure gestion de la mobilité)

15. 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.

16. Technologie
Codages différents selon les conditions
Codage Principe Débit prévisible par slot
CS-1 Protection identique au GSM 9,05 kbits/s
CS-2 Protection légèrement inférieure à la
transmission de données circuit (GSM)
13,4 kbits/s
CS-3 Protection réduite 15,6 kbits/s
CS-4 Détection d’erreurs sans correction 21,4 kbits/s

17. 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

18. 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 moyennes 44 kbits/s
Bonnes conditions 56 kbits/s

19. Architecture du réseau
Introduction de 2 nouveaux éléments à l’architecture GSM déjà existante : le
SGSN et le GGSN.

20. 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

21. 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.

22. 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

23. UMTS
 Introduction
 Marché
 Calendrier
 Aspects techniques
 Services
 Usages
 Matériels

24. 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.

25. 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.

26. 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 2002.
 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

27. 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 :
1920-1980 MHz et 2110-2170 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

28. Services de la 3G
Concept du Multimédia MobileConcept du Multimédia Mobile
Mobilité
• Ubiquité
• Terminal personnel
• Sécurité
• Qualité de Service
• Localisation
Multimédia
• Parole
• Photo
• Musique
•Vidéo (à la demande,
temps réel)

29. Services de la 3G
Classification des servicesClassification 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)

30. 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

31. 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

32. 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 ?

33. 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

34. Matériels - Motorola

35. Matériels - Ericson

36. Matériels - Nokia

37. Matériels - Siemens

38. 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

39. 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.