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Apport du protocole WAP dans le réseau téléphonique cellulaire. « Cas du réseau GPRS et UMTS »

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par Joe Fataki Elumbe
Institut supérieur de techniques appliquées  - Licence 2010
  

Disponible en mode multipage

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INTRODUCTION GENERALE

1. Bref Historique

Les télécommunications ont subi en l'espace de deux décennies des évolutions et bouleversement profonds. Dans le panorama des systèmes de télécommunication, les réseaux mobiles occupent, notamment de puis la fin des années 1980 une place chaque jour plus grand en termes de recherche, divertissement, de revenus, d'abonnées.

Il est indéniable que la révolution, des services mobiles est l'une des plus importantes qu'un observé le lecteur de télécommunication de puis le début des années 1980.

L'un des aspects le plus importants de communication entre deux points d'accès fixes est reliés par câble à un mode de communication sans fil entre deux points d'accès fixe et reliés par câble un mode communication sans fil entre personnes mobile.

Bien qu'il soit encore très tôt pour réduire un changement sociaux économique aux quels les services mobilités des services des télécommunications aura un impact fondamental dans les mondes des vie et de travail d'une partie croissante de la population.

2. Problématique

Le réseau cellulaire est une nouvelle norme de téléphonie cellulaire mobile appelé plus généralement téléphonie de troisième génération. Cette nouvelle technologie permet de faire transiter d'avantage les données numériques et l'apparition de contenus multimédias sur les téléphones mobiles. Mais, le grand problème est de savoir quel est l'apport du protocole WAP dans le réseau téléphonique cellulaire de norme GPRS et UMTS. Voilà, la question qui nous préoccupe dans ce travail.

3. Objectif

Nous tenons à étudier l'apport du protocole WAP dans le réseau téléphonique cellulaire des normes GPRS et UMTS, afin de connaître son système multimédia, son architecture cellulaire WAP et fonctionnement d'un réseau coeur WAP.

4. Méthodologie

pour élaborer ce travail, nous avons utilisé la méthode descriptive ayant consisté à déduire le réseau cellulaire GPRS et UMTS, la méthode déductive qui a consisté à déduire l'apport du protocole WAP dans ce réseau aussi, la technique documentaire a facilité la rédaction de ce travail.

5. Subdivision du Travail

Hormis, l'introduction, notre travail est subdivisé en quatre chapitre. Le premier traite des généralités sur le réseau téléphonique cellulaire ; le deuxième chapitre décrit d'une manière remarquable le réseau cellulaire GPRS ; le troisième chapitre nous décrive le réseau UMTS ; ainsi que quatrième chapitre étudie l'apport du protocole WAP dans le réseau téléphonique cellulaire des normes GPRS et UMTS.

Enfin, une conclusion générale terminera ce travail.

CHAPITRE I. RESESEAU TELEPHONIQUE CELLULAIRE (MOBILE)

I.1. Origine du terme téléphonie

Le terme téléphonie, dérivé de deux mots grecs :

1. Phonie : Voix

2. Télé : Loin (distance)

La phonie est une abréviation de la téléphonie ou de la radiophonie. L'apparition de la téléphonie cellulaire est due aux imperfections du câble de la liaison de la téléphonie classique, liées à son immobilité, ou alors fait recours aux ondes radioélectriques, d'où la naissance de la téléphonie cellulaire, qui est régulièrement sur terrain du fait de la commodité du téléphone qui nous rend toujours de bons services.

I.2. Définition de la téléphonie cellulaire

La téléphonie cellulaire est un système de la transmission sans fil à distance, ayant pour objet d'offrir de communication à des abonnés mobiles au moyen d'une grande surface géographique limitée appelée « cellule »si la téléphonie mobile se banalise aujourd'hui, on le doit à la conception de l'avènement du numérique à l'accroissement de performance de semi-conducteur et à différentes avancées technologiques.

I.3. Technologies

Cette technique se fait à l'aide d'un instrument qu'on appelle téléphone portable (Mobile) qui a vu le jour en 1956, premier téléphone de voiture, elle est de petite dimension miniaturisée non relié à un support qui fonctionne par radio haute fréquence et que l'on peut utiliser chez soi comme à l'extérieur. Au début de notre siècle, le téléphone fixe devient au même titre qu'un service de base. En 1996, le premier réseau de télécommunication mobile a vu le jour sous l'égide de Thomson, mais cela était réservé qu'aux grands patrons ; tels sont le cas de réseau Starcel autrement appelé Télécel, Afritel, Comcell et graduellement nous avons vu le réseau GSM qui s'est propagé dans notre pays et ceci a donné naissance aux réseaux Celtel, Vodacom, Tigo, CCT (Congo Chine Télécom)...

I.3.1. Système de radiotéléphonie

La radiotéléphonie se définit comme étant une technique consistant à faire transiter à la téléphonie par les ondes hertziennes. Elle permet de téléphoner avec des appareils autonomes (sans fil), pour ce faire, on utilise une liaison radio.

Il existe deux sortes de systèmes de radiotéléphonie.

I.3.1.1. Radiotéléphonie fixe

C'est un système de communication dont l'émetteur et récepteur sont à distance la liaison entre points fixes.

La modulation la plus utilisée est la modulation d'amplitude ; La gamme de fréquence est celle de haute fréquence (H.F).

I.3.1.2. Radiotéléphonie mobile

Elle consiste à une liaison entre deux abonnés, en utilisant les ondes électromagnétiques et permettant la transmission d'une information au moyen d'un matériel mobile.

I.4. Principes du réseau de téléphonie cellulaire

Pour marquer une différence entre la téléphonie cellulaire et fixe, les inventeurs ont placé une cellule entre le central téléphonique (Switch) et l'abonné, comme le montre la figure I.1 ci-dessous.

Switch

Cellule

Abonné

Fig. I.1 : Synoptique simplifiée d'une liaison téléphonique cellulaire.

Ici l'abonné n'est pas en contact direct avec le central mais il est relié au central par la cellule la plus proche qui est plutôt celle qui entre en contact direct avec le central (Switch).

Le principe actuel de fonctionnement de la radio téléphone qui s'articule essentiellement autour d'un centre émetteur placé si possible sur un point haut relié au réseau téléphonique commuté (RTC).

I.5. Concept cellulaire

Il permet d'atteindre les capacités illimitées en identifiant les communications cellulaires ainsi que le réseau de station de base sans consommation importante du spectre de fréquence. Ceci rendra la tâche facile aux usagers d'utiliser les mêmes fréquences dans des sites distincts.

I.6. Définition d'une cellule

La cellule est une surface sur laquelle est implantée une station de base qui peut établir une liaison avec le terminal.

En d'autre terme, c'est une partie du territoire découpée en petites zones constituant une étendue géographique limitée pour établir une station de base déterminée. La zone de couverture d'une cellule est très variable de moins de 100 m à 35 Km suivant les obstacles et interférences. Elle assure :

1. l'interface entre mobile et le central (Switch) ;

2. l'émission permanente de la signalisation ;

3. l'affection des canaux de communication ;

4. la supervision de la communication.

Ces cellules se trouvent disposées aux autres jusqu'à vêtir l'ensemble d'une zone.

Du point de vue concept, la forme d'une cellule dépend toujours des facteurs géographiques et du nombre d'abonnés sa taille est variable de 200 m à 28 Km pour les plus grandes, selon la fréquence d'émission (900-1800 Mhz). Elle est normalisée par une forme hexagonale.

Le territoire desservi pour le système cellulaire est subdivisé en cellules. En général dans la pratique, une cellule contient quatre émetteurs récepteurs dont chacun porte huit canaux.

I.6.1. Types des cellules

Il y en a trois, à savoir :

· Cellule de trafic : Est la surface sur laquelle la communication peut être assurer sans changement de fréquence aux conditions de S/B (signal à bruit), nécessaires dans la technologie.

· Cellule d'appel : Ici il s'agit d'un groupement de trafic pour diffusion d'appel. Elle peut contenir plusieurs cellules de trafic.

· Cellule de veille : Est l'étendue de la zone couverte par la fréquence de veille. La fréquence de la voie de veille est toujours localement identique à celle de la voie d'appel. Le mobile est souvent programmé pour se verrouiller, sauf commande particulière, sur un message (balisé) émis régulièrement par une voie radio.

I.6.2. Forme d'une cellule

Cellule

Les Cellules

Effectivement, comme nous l'avons souligné précédemment, elle a une forme hexagonale.

Fig. I.2 : Modèle des configurations des cellules.

La taille des cellules dépend aussi de l'opérateur s'il désire densifier son maillage pour augmenter les capacités de son réseau.

Elle peut même atteindre 50 Km et est donnée par la formule ci-après :

R= (I.1)

Avec R : Rayon de couverture

H : Hauteur d'une antenne

I.7. Canaux logiques

La communication entre un mobile et une station de base (interface radio) se fait grâce à un canal logique. Un canal logique est constitué d'une paire des fréquences constituées du canal physique entrant et du canal physique sortant.

I.8. Composition d'un réseau cellulaire

Un réseau cellulaire téléphonique est essentiellement composé de :

· d'une ligne de téléphone public ;

· de l'autocommutateur ;

· du site cellulaire ;

· du poste d'abonnés cellulaires.

Par réseau cellulaire, on entend toute installation en tout ensemble d'installations assurant la transmission et l'acheminement des signaux de télécommunication, ainsi que l'échange d'informations de commandes et aussi de gestion associée au point de transmission.

I.9. Différents systèmes cellulaires

Les systèmes cellulaires constituent actuellement le plus important du marché des radio communications mobiles.

Il existe plusieurs standards des technologies cellulaires se distinguant les uns les autres par :

· la bande de fréquence : qui est le type de modulation utilisée ;

· la répartition de l'intelligence entre les postes, la cellule et le commutateur central ;

· la capacité du système : c'est donc le nombre maximum d'abonnés ;

· les structures du réseau classiques publiques ;

· la qualité de service offert aux publics.

Ces systèmes se décomposent les uns les autres selon la technologie de transmission numérique tels qu'AMPS (Advanced Mobil Phone Service) et TACS (Total Access Cellular System).

I.9.1. Système AMPS (Advanced Mobile Phone Service)

C'est le plus important et le plus développé aux USA. Il est essentiellement utilisé en Amérique du Nord, Amérique du Sud et au Sud de l'Asie (Corée du Sud,...) c'est un système analogique. Le AMPS travaille dans une bande de 800 à 900 MHz à l'émission comme à la réception. Il occupe 57% du marché mondial de la téléphonie cellulaire : ex : Réseau Starcel, Afritel.

I.9.2. Système TACS

TACS signifie système cellulaire d'accès total, ce système est adopté aux USA et la G.B ; en plus exploité en Angleterre et en Asie à une fréquence de 900 MHz vers 1985.

I.9.3. NMT (Nordic Mobil telephon).

Ce sont de systèmes analogiques utilisés dans les pays nordiques, ils sont caractérisés par une fréquence de 450 à 900 MHz, et sont différents par :

· la bande de fréquence ;

· la capacité ;

· la modulation.

I.9.4. Différence entre les systèmes TACS et GSM

Tab. I.1. Tableau comparatif des différents systèmes cellulaires.

Pays d'origine

TACS Angleterre

GSM France

Année :

1985

1992

Types de technologie :

Analogique

Numérique

Bande de fréquence :

890-915

890-915

Mode d'accès :

835-990

855-960

Largeur de canaux :

25 KHz

200 KHz

Technologie de voix :

Analogique

Numérique

Modulation

FSK

GSMK

Nombre de canaux

1000

124

I.10. Structure composition d'un réseau de téléphonie cellulaire

En principe, la structure d'un réseau cellulaire est toujours étoilée. Le réseau le plus courant est celui doté d'un central cellulaire et plus d'une cellule.

Le central MTSO (Mobil Telephone Switch Office) est le central du réseau public ; le central cellulaire est relié au PSTN dans la configuration très répandue dont le central cellulaire MTSO est situé dans la première cellule. Les autres cellules sont installées progressivement en fonction de la zone que l'on veut courir ; le réseau cellulaire le plus rentable est celui à un PSTN ou en réseau international. Le principe de ce système cellulaire est représenté à la figure I.3 ci-dessous.

Cell Site

Cell Site

Cell Site

Cell Site

MTSO

Cell Site

Vers PSTN

Fig. I.3 : Composition d'un réseau cellulaire.

I.11. Commutateur central (Switch) ou centre de commutation téléphonies mobiles.

Le commutateur central contrôle la qualité des signaux et établit les communications entre le système téléphonique classique et système cellulaire. Ils servent de cerveau au centre de contrôle ; de tout le système cellulaire dont la liaison entre le commutateur central et le site de transmission cellulaire s'effectue soit à l'aide d'un câble ou par faisceau hertzien et joue les rôles ci-après :

· il contrôle tout le réseau cellulaire ;

· il assure la compilation du temps et la facturation ;

· il gère les données relatives aux tarifs et aux abonnés ;

· il est l'organe de contrôle et de décision du système ;

· il assure la signalisation c'est-à-dire la commutation des communications des mobiles entre eux avec les abonnés du réseau public avec les provinces à l'étranger ;

· il coordonne la correspondance ;

· il assure la maintenance de l'exploitation du réseau ;

· il gère systématiquement l'utilisation des fréquences.

Le Switch se trouve dans la première cellule et un central téléphonique suffit pour couvrir une région. Il est alors désigné différemment d'un pays à l'autre, pour avoir une image.

En France : MSC (Mobil Switch Center)

Au Canada : MTX (Mobil Telecommunication Exchange)

Aux USA : MTSO (Mobile Telephone Switch Office)

Il comprend les modules suivants:

· Module de maintenance et de périphérique ;

· Module de contrôle et de maintenance ;

· Module en fonction numérique contenant les limites d'enregistrement des différentes annonces ;

· Module de fonction de lignes publiques ;

· Module de fonction cellulaire.

L'autocommutateur est une installation de connexion automatique entre deux postes d'un même réseau téléphonique.

I.11.1. Rôle de PSTN (Public Switcher Telephone Network)

Il ne fait pas porter de système cellulaire. Mais sans celui-ci les données cellulaires ne peuvent pas accéder aux réseaux publics, comme le montre la figure I.4 ci-dessous.

MSC

PSTN

Fig. I.4 : Accès du GSM au PSTN

I.12. Site de transmission cellulaire

Un Site de transmission cellulaire à l'endroit ou se déroule toutes les transmissions. C'est aussi là où sont logés les équipements de radio communication de la cellule. On y place au centre, une station de base au station radio. Son rôle est de desservir toutes les cellules unités mobiles qui s'effectuent en recevant les appels à l'intérieur de la cellule, il capte de signal radio émis par le poste émetteur et le transmet aux lignes téléphoniques et vice-versa.

I.13. Poste d'abonnés cellulaires

C'est un dispositif qui sert à émettre et à recevoir un appel téléphonique dans un réseau cellulaire. Il existe trois types de poste d'abonnés cellulaires : le poste transportable ; le poste fixe et le poste portable.

I.13.1. Poste transportable

Il est installé soit à domicile de l'abonné soit dans un véhicule soit dans un bureau, et aussi dans une cabine téléphonique.

I.13.2. Poste fixe

Quant à lui, il est installé d'une façon permanente dans un endroit précis (domicile ou bureau) et peut être alimenté par une tension de 110 à 220 volts (ALC).

I.13.3. Poste portable ou portatif

Ce modèle est plus petit et le plus préféré par les utilisateurs par rapport aux précédents, son alimentation est faite par une pile incorporée dans l'appareil.

I.14. Système cellulaire

C'est un système téléphonique cellulaire qui assure sur un territoire étendu la notion d'itinérance ou de roaming pour être appelé ou appelé aussi l'intercellulaire ou handover encore appelé hand-all dans certains pays. Enfin la mise au point de systèmes cellulaires dans lesquels le poste mobile sait changer automatiquement la fréquence au cours de ses déplacements pour se tenir en relation avec la station fixe du système lui assurant le meilleur rapport signal sur bruit (S/B).

· Le Roaming : C'est la capacité que possède un abonné cellulaire d'utiliser son appareil dans un autre réseau.

· Handover : C'est le processus de transfert de communication d'une cellule adjacente pour l'abonné mobile. Il permet d'assurer la continuité des communications entre les mobiles.

I.15. Avantage de la téléphonie cellulaire

La téléphonie cellulaire ouvre la voie à des progrès remarquables notamment :

· Elle offre à l'abonné la possibilité de se déplacer avec son téléphone ; d'appeler et de recevoir des appels partout avec son téléphone portable.

· Elle permet une implantation rapide à très court terme.

I.16. Conclusion 

Dans ce chapitre consacré essentiellement à la généralité sur la téléphonie cellulaire constitué la clé de notre étude dans la mesure ou on y trouve les principes de base. La composition et les différents systèmes de la téléphonie cellulaire.

CHAPITRE II. : RESEAU GPRS

II.1. Introduction

Dans ce chapitre, nous allons aborder la présentation, le fonctionnement ainsi que la structure du réseau GPRS.

II.2. Présentation

Le GPRS ne constitue pas à lui tout seul un réseau mobile à part entière, mais une couche supplémentaire rajoutée à un réseau GSM existant. Il peut donc être installé sans aucune licence supplémentaire.

De plus, le GPRS utilise les bandes de fréquences attribuées au GSM. C'est à dire une bande dans les 900 MHz, une autre dans les 1800 MHz et enfin une troisième pour les USA, dans les 1900 MHz. Les opérateurs GSM actuels ont de fait un quasi monopole sur le GPRS, ce qui n'est pas le cas pour l'UMTS.

Le GPRS, appelé aussi GSM 2+, repose sur la transmission en mode paquet. Le déploiement du GPRS nécessite la mise en place d'une infrastructure réseau basée sur la commutation de paquets et l'introduction de passerelles pour s'adosser aux réseaux GSM existants.

II.2.1. Domaines d'application

Le GPRS permet d'élargir l'offre de services. Outre l'accès à Internet (ou Intranet), à partir des mobiles traditionnels, il permet un meilleur accès aux e-mails comportant des fichiers joints. Le mobile, dans ce cas, est considéré comme un modem, et doit être associé à un ordinateur portable ou un assistant personnel.

La connexion ouverte en permanence du GPRS et le mode de taxation offrent à ceux qui font de la télémaintenance, de la télésurveillance et de la téléalarme, des opportunités intéressantes.

II.2.2. Débit supérieur au réseau filaire standard

Avec le GPRS, on dispose d'un débit compris entre 40 et 115 kbit/s. Tout dépend du nombre de canaux virtuels ou "time slots" utilisés, et du schéma de codage (CS1 à CS4). Ce dernier agit sur la compression des données comme un multiplicateur de débit.

II.2.3. Accès immédiat et fiable

Le GPRS offre un accès immédiat. Le mode de fonctionnement du GPRS et son mode de facturation au volume de données transmises, permettent de laisser le canal de transmission ouvert en permanence. Ainsi, pour télécharger un e-mail par GPRS on économise, par rapport à une connexion par GSM ou RTC, lors de la première connexion, le temps d'initialisation du modem, soit 30 secondes environ.

II.2.4. Types de terminaux

Les types de terminaux ont été définis pour répondre aux besoins du GPRS : le modèle de base (classe B) est prévu pour la voix et les données en mode non simultané. Le modèle professionnel ou industriel (classe C) est data exclusivement (le terminal est utilisé comme un modem). Enfin le haut de gamme (classe A) est compatible voix/data simultanément. Ce terminal classe A pose problème actuellement. La puissance de calcul qu'il demande a pour l'instant une forte incidence sur son coût de production et le rend dissuasif.

II.3. Fonctionnement et Caractéristique Technique

II.3.1. Mode connecté ou accès virtuel

Le premier avantage du GPRS est de permettre une meilleure utilisation des ressources radio et techniques. Alors que le GSM actuel fonctionne en mode "connecté", appelé également mode "circuit", le GPRS utilise pour sa part le mode de connexion virtuel. En mode "virtuel", les ressources sont partagées. Le canal de transmission n'est jamais affecté à un utilisateur unique, mais partagé entre un certain nombre d'utilisateurs.

Le GPRS met en évidence le rôle plus important du gestionnaire de réseau. Dans une infrastructure GSM le rôle du gestionnaire se résume à affecter des ressources physiques au début de chaque communication. Avec le GPRS, son rôle est plus important. Il consiste à allouer en temps réel des ressources physiques (mémoires et circuits électroniques), à gérer les ressources radio, et à les affecter en fonction de la demande.

II.3.2. GPRS s'installe sur le réseau GSM existant

L'implantation du GPRS peut être effectuée sur un réseau GSM existant. Les stations de base ne subissent aucune modification si ce n'est l'adjonction d'un logiciel spécifique, qui peut être installé par téléchargement.
Plus en amont, le contrôleur de stations de base doit être doublé par un contrôleur de paquets (PCU pour Paquets Controler Unit). Vient ensuite, la chaîne destinée aux données par paquets, constituée du commutateur (SGSN) ou Switch spécifique GPRS, équivalent du Mobile Switch (Centre) (MSC), contrôleur qui a pour fonction de vérifier l'enregistrement des abonnés, de les authentifier et d'autoriser les communications, et du module d'accès (GGSN) au monde IP (Internet ou Intranet).

II.3.3. Structure d'un réseau GPRS

La structure d'un réseau est illustrée par la figure I.1 ci - dessus :

Fig. I.1. Structure d'un réseau GPRS

II.4. Structure du réseau

II.4.1. Composantes du réseau GPRS

L'architecture des piles logicielles dans chacun des éléments d'un réseau GPRS est illustrée par la figure I.2 ci - dessous :

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Fig. I.2. Les Composantes du réseau GPRS

II.4.2. Routage des paquets

Le routage de chaque paquet est indépendant de celui qui le précède ou de celui qui le suit. Pendant la phase de connexion d'un terminal dans un réseau GSM, les échanges de signalisation sont nombreux, et pour faire face aux contraintes du mode paquet, les informations de routage obtenues pour acheminer le premier paquet vers un terminal GSM sont stockées dans le GGSN. Ainsi la route pour les paquets suivants est sélectionnée à partir du contexte stocké dans le GGSN (le Temporary Logical Link Identity ou TLLI).

II.4.3. Infrastructure d'un réseau GPRS

II.4.3.1. Présentation de l'infrastructure d'un réseau

Un réseau GPRS est en premier lieu un réseau IP. Le réseau est donc constitué de routeurs IP. L'introduction de la mobilité nécessite par ailleurs la précision de deux nouvelles entités :

· Le noeud de service -- le SGSN ;

· Le noeud de passerelle -- le GGSN.

Le réseau GPRS vient ajouter un certain nombre de « modules » sur le réseau GSM sans changer le réseau existant. Ainsi sont conservés l'ensemble des modules de l'architecture GSM, nous verrons par ailleurs que certains modules GSM seront utilisés pour le fonctionnement du réseau GPRS. La mise en place d'un réseau GPRS va permettre à un opérateur de proposer de nouveaux services de type "Data" ses clients. Le GPRS est en mode paquets.

II.4.4. Equipements d'un réseau GPRS

II.4.4.1. Noeud service (SGSN)

Le noeud de service dénommé SGSN (Serving GPRS Support Node) est relié au BSS du réseau GSM. Le SGSN est en connexion avec l'ensemble des éléments qui assurent et gèrent les transmissions radio : (BTS, BSC), ... et aussi avec le HLR.

II.4.4.2. Noeud de passerelle (GGSN)

Le noeud de passerelle GPRS dénommé GGSN (Gateway GPRS Support Node) est relié à un ou plusieurs réseaux de données (Internet, autre réseau GPRS ...). Le GGSN est un routeur qui permet de gérer les transmissions de paquets de données :

· Paquets entrants d'un réseau externe, achemines vers le SGSN du destinataire.

· Paquets sortants vers un réseau externe, émanant d'un destinataire interne au réseau.

Les termes SGSN et GGSN désignent des entités fonctionnelles qui peuvent facilement être implantées dans un même matériel. L'ensemble des SGSN, des GGSN, des routeurs IP et des liaisons entre équipements est appelé réseau fédérateur GPRS. A noter enfin que chaque SGSN et chaque GGSN disposent au minimum d'une adresse IP fixe au sein du réseau.

II.4.4.3. Mobile GPRS

L'usage attendu par le réseau GPRS est la possibilité de consulter de manière interactive des serveurs. Cela nécessite donc un débit plus important sur la voie descendante que sur la voie montante. On parle de mobile multi slot : le terminal doit être en mesure de recevoir ou de transmettre des informations sur plusieurs intervalles de temps.

II.4.4.4. Interfaces d'un réseau GPRS

La norme GPRS définit un certain nombre d'interfaces pour assurer le fonctionnement entre SGSN et GGSN et l'inter fonctionnement avec les entités GSM.

II.4.5. Apports du réseau GPRS

Le GPRS peut finalement être vu comme un réseau de données à part entière qui dispose d'un accès radio tout en réutilisant une partie du réseau GSM. Les débits prévus permettent d'envisager des applications comme la consultation de sites Internet ou le transfert de fichiers en mode FTP (File Transfert Protocole).

Dans la première version du GPRS seul un service de transmission de point a point (PTP - Point To Point) sera propose. Une information envoyée par un terminal vers un terminal.

II.4.6. Gestion des sessions

Un mobile GPRS peut gérer différents protocoles réseaux; de même l'usager peut ouvrir plusieurs sessions pour accéder à plusieurs services simultanément sur un même terminal.

II.4.7. Protocoles GPRS

L'identification du protocole GPRS est une information numérique dont le but est de différencier les bruit contenant des paquets GPRS des bruit contenant des informations GSM.

II.5. Technologie GPRS

La technologie GPRS est destinée ou a pour mission de remplacer les technologies OSD (Circuit Switched Data) et SMS (Short Message Service). Aujourd'hui utilise pour le transport des données sur le réseau GSM. Le GPRS propose une communication des paquets, permettant de ne pas mobiliser le canal de communication donc souple à l'usage.

II.6. Avantages du réseau GPRS

Parmi les avantages de GPRS comparé au GSM pour les services de données :

a. Débits élevés

Les débits proposés par GPRS sont supérieurs au débit de 9,6 kbit/s offert par GSM pour le transfert de données: Ceci est possible en configurant l'équipement mobile afin d'utiliser plusieurs ITs (Intervalles de temps) dans les sens montants et descendants. En pratique, un équipement GPRS peut généralement utiliser 4 ITs dans le sens descendant et 2 ITs dans le sens montant. Les débits obtenus sont alors de 50 kbit/s et 20 kbits/s respectivement.

b. Connexion permanente

Outre une augmentation du débit, le temps d'établissement de session GPRS et l'accès au service est plus court qu'avec GSM. Une session est établie pour transférer et recevoir des données, Si l'usager dispose d'une adresse IP statique, il est aussi possible de notifier la station mobile de l'arrivée de paquets (Push) afin qu'elle puisse ouvrir une session GPRS et recevoir les données. Alors que le GSM actuel fonctionne en mode "connecté", appelé également mode "circuit", le GPRS utilise pour sa part le mode de connexion virtuel. En mode "virtuel", les ressources sont partagées. L'IT n'est jamais affecté à un utilisateur unique, mais partagé entre un certain nombre d'utilisateurs. Chaque utilisateur en dispose lorsqu'il en a besoin et uniquement dans ce cas. Le reste du temps, elles sont disponibles.

c. Facturation au volume ou au contenu

GPRS permet de facturer les services en fonction du volume (nombre de paquets échangés) ou en fonction du contenu (e.g., par image envoyée), à la différence de la politique de facturation à la durée pour le transfert de données en mode circuit. Cela permet de disposer d'une session de données "permanente" sans que l'usager ait à payer pour les périodes d'inactivité et sans allocation de ressource de manière statique.

d. Support pour de nouveaux services

Parmi les applications envisageables grâce au réseau GPRS :

· La navigation sur Internet à partir d'un portable ou d'un PDA.

· L'envoi et la réception de photos ou cartes postales.

· L'envoi et la réception de séquences vidéo telles que des bandes annonce.

· L'usage des groupes de discussions (chat).

· L'accès au réseau Intranet de son entreprise.

· Le partage des données.

· La télémétrie.

Ces applications n'étant pas exhaustives, de nombreuses nouvelles applications vont apparaître sur le marché au fur est à mesure que le taux de transfert augmentera.

e. Intégrité du transfert des données

GPRS améliore l'intégrité du transfert de données à travers plusieurs mécanismes. D'abord, les données de l'usager sont encodées avec des redondances afin d'améliorer la résistance aux mauvaises conditions radio. Cette redondance est plus ou moins importante en fonction de la qualité de l'interface radio. GPRS définit quatre scénarios de codage, CS1 à CS4. Initialement, seuls CS-1 et CS-2 seront supportés, permettant un débit de 9 et 14 kbit/s par IT. Si une erreur est détectée sur une trame reçue dans la BSS, la trame est retransmise jusqu'à ce qu'elle soit reçue sans erreur pour être transférée sur le sous-système réseau GPRS.

f. Mécanismes de sécurité sophistiqués

GPRS s'appuie sur le modèle d'authentification et de chiffrement proposé par GSM. Lorsqu'une station mobile tente d'initier une session GPRS, elle est authentifiée grâce à des clés d'authentification et des calculs réalisés par la carte SIM. Outre l'authentification GPRS, une seconde authentification peut être mise en oeuvre pour l'accès à Internet ou à un réseau de données d'entreprise en utilisant le protocole RADIUS (Remote Authentication Dial In User Service).

GPRS assure par ailleurs le chiffrement des données de l'usager entre la station mobile et le sous-système réseau GPRS alors que dans le réseau GSM, le chiffrement est assuré entre la station mobile et l'entité BTS.

g. Passage obligé pour la migration vers l'UMTS

Les noeuds GPRS seront réutilisés pour la migration vers l'UMTS.

II.7. Architecture GPRS

L'architecture GPRS est illustrée par la figure I.3 ci - dessous

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Fig. I.3. L'architecture GPRS

II.8. Impact de GPRS sur GSM

Afin d'intégrer GPRS (General Packet Radio Service) dans une architecture GSM existante, un nouveau type de noeud appelé GSN (GPRS Support Node) est introduit. Les GSNs sont responsables de la livraison et du routage des paquets de données entre la station mobile (MS, mobile station) et des réseaux de données externes (PDN, Packet Data Network).

En réutilisant l'infrastructure GSM, le coût d'introduction de GPRS dans le réseau GSM est principalement relatif à l'extension logicielle des entités GSM. Les principaux matériels rajoutés à l'architecture GSM existante sont l'intégration d'une carte PCU (Packet Control Unit) dans l'entité BSC, la fourniture de nouveaux terminaux GPRS aux usagers, l'introduction des noeuds de commutation de paquets GPRS, à savoir SGSN et GGSN, la mise en place d'un Charging Gateway pour la taxation GPRS et d'OMC-G (Operations and Maintenance Centre - GPRS) pour l'exploitation des équipements de réseau GPRS.

L'extension logicielle peut être effectuée efficacement. Dans la majorité des solutions proposées par les constructeurs, il est possible de télécharger de nouveaux logiciels GPRS dans les BTS et les BSC. Le tableau 1 montre les extensions requises pour chaque entité du réseau.

II.9. Conclusion

Le service GPRS permet de considérer le réseau GSM comme un réseau à transmission de données par paquets avec un accès radio et des terminaux mobiles. Le réseau GPRS est compatible avec des protocoles IP et X.25. Des routeurs spécialises SSGN et GGSN sont introduits sur le réseau.

La transmission par paquet sur la voie radio permet d'économiser la ressource radio : un terminal est susceptible de recevoir ou d'émettre des données à tout moment sans qu'un canal radio soit monopolisé en permanence comme c'est le cas en réseau GSM. Le débit maximal instantané annonce pour le GPRS est de 171.2 Kbit/s même s'il est limite a 48 Kbit/s en mode descendant. (Limite actuelle des terminaux GPRS).

La mise en place d'un réseau GPRS permet à un opérateur de proposer de nouveaux services de type Data avec un débit de données 5 à 10 fois supérieur au débit maximum théorique d'un réseau GSM. (Rappel débit max. en GSM : 9.6 Kbit/s). Le réseau GPRS constitue finalement une étape vers le réseau UMTS. Maintenant voyons le chapitre suivant sur le réseau UMTS.

CHAPITRE III : RESEAU UMTS

III.1. Introduction

Dans ce chapitre nous allons présenter l'infrastructure, l'apport du réseau ainsi que les caractéristiques de base d'un réseau UMTS.

Face à la multiplication du nombre d'utilisateurs de téléphonie mobile, il s'est rapidement posé le problème de la saturation des réseaux déjà mis en place avec la norme GSM (Groupe Special Mobile). Il a alors fallu envisager de mettre en place une nouvelle norme qui répondrait aux nouvelles contraintes imposées par le désir des utilisateurs en terme de quantité et de qualité de services mais aussi du nombre croissant des données circulant sur le réseau. On a décidé d'ajouter des fonctionnalités au GSM en créant le GPRS (General Packet Radio Services) qui a pour but d'étendre les capacités du réseau GSM (débits théoriques plus rapides etc.). Mais depuis quelques années se développent des applications multimédia pour la téléphonie mobile qui demandent de plus en plus de ressources au niveau des débits. Pour répondre à ce nouveau besoin il a été décidé de mettre en place une nouvelle technologie : l'UMTS (Universel Mobile Télécommunications System).

III.2. Infrastructure d'un réseau UMTS

III.2.1. Présentation de l'infrastructure d'un réseau UMTS

Le réseau UMTS vient se combiner aux réseaux déjà existants. Les réseaux existant GSM et GPRS apportent des fonctionnalistes respectives de Voix et de Données ; le réseau UMTS apporte ensuite les fonctionnalités Multimédia.

La mise en place d'un réseau UMTS va permettre à un opérateur de compléter son offre existante par l'apport de nouveaux services en mode paquet complétant ainsi les réseaux GSM et GPRS.

III.3. Architecture du Réseau UMTS (Fig.III.1)

Le réseau UMTS est composé d'un réseau d'accès UTRAN (UMTS Terrestrial Radio Access Network) et d'un réseau coeur.

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Fig. III.1 : Architecture du réseau UMTS

III.4. Fonctionnement de l'UMTS

III.4.1. Capacités Techniques du Réseau

Nous allons donc présenter ici les caractéristiques du réseau UMTS. Il faut tout d'abord savoir que l'UMTS est dit « réseau de troisième génération » (par rapport au GSM qui est de première génération) et il a été standardisé par le 3GPP (3rd Generation Partnership Project). L'UMTS doit servir à supporter de nombreux services qui ne peuvent être utilisés qu'avec des vitesses de transmission très hautes. Donc l'UMTS permettra des débits supérieurs à 144Kb/s et avec un débit théorique maximal pour les données de 2Mb/s (actuellement avec le GSM nous sommes à 9,6Kb/s).

Avec l'UMTS nous exploiterons de nouvelles bandes de fréquences : 1920-1980 MHz, 2110-2170 MHz contre 900 MHz, 1800 MHz et 1900 MHz pour le GSM.

L'UMTS sera multicouches, en fait il se développera par l'interaction entre des macro cellules (de 0,5 à 10 Km de rayon) pour la couverture globale, des microcellules (de 50 à 500 mètres) pour les fortes densités de trafics (par exemple en ville) et des pico cellules (de 5 à 50 mètres) pour la couverture à l'intérieur des bâtiments.

Le réseau UMTS permettra aussi une meilleure qualité sonore qui s'approchera de la qualité d'un téléphone fixe. Et il répondra aussi au problème croissant de saturation des réseaux GSM actuellement.

Nous pourrons aussi concevoir une norme de compatibilité à l'échelle mondiale, contrairement aux technologies actuelles (les normes utilisées au Japon et aux USA ne sont pas toutes compatibles avec le GSM).

Par contre l'UMTS n'est pas compatible avec le réseau GSM actuel donc les terminaux sont à changer, ce qui fait un coût élevé pour les investisseurs.

III.5. Objectif et Applications de l'UMTS

III.5.1. Objectifs de cette nouvelle technologie

Il y a de nombreux objectifs en ce qui concerne la mise en place d'un tel réseau et de son fonctionnement. Tout d'abord les premiers objectifs sont de respecter les débits annoncés, et d'arriver à libérer les bandes de fréquences qui seront utilisées, au niveau mondial.

L'UMTS devra aussi répondre à un marché de masse pour les services de communication avec les mobiles, car les prévisions en nombre d'abonnés se rapprocheront de celui écoulé par les terminaux filaires.

Comme nous l'avons cité dans le fonctionnement il devra être mobile à l'échelle mondiale mais aussi être adapté à la situation (bâtiments, ville, et couverture globale) à l'aide des différentes cellules (micro, pico, et macro) et le passage d'une cellule à une autre devra se faire sans que l'utilisateur ne s'en rende compte et sans perte de données. Il devra aussi supporter les différentes applications multimédias qui seront mises en place grâce aux débits élevés. Ainsi que l'interconnexion aux réseaux larges bandes et aux réseaux RNIS.

L'UMTS devra aussi être compatible avec le service de télécommunications personnelles universelles UPT (Universal Personal Telecommunications) étudié actuellement par l'ITU (International Telecommunication Union). L'UPT permettra de gérer la mobilité des personnes sur l'ensemble des filaires et radioélectriques : l'abonné à ce service pourra s'enregistrer sur n'importe quel type de terminal à l'aide de son numéro de téléphone personnel (basée sur la « Mobile Application Part » (MAP) du système de signalisation n°7).

Au niveau des terminaux : les terminaux actuels GSM ne sont pas compatibles avec l'UMTS, et donc un des plus importants objectifs à ce niveau là serait de créer des terminaux bi-modes, qui supporteraient donc le GSM et l'UMTS, et une possibilité de repli sur les services GSM dans les zones non couvertes en UMTS et pouvoir ainsi passer de l'un à l'autre sans problème.

III.5.2. Applications Techniques

Le principal atout de l'UMTS concerne le débit offert par rapport au GSM et au GPRS. L'UMTS comme nous l'avons vu précédemment offre une large bande passante. Ce qui permet enfin d'avoir sur son téléphone mobile accès à la technologie multimédia. En ce qui concerne ces applications, l'UMTS a surtout été conçu pour apporter aux clients usagers du réseau un niveau de confort d'utilisation accru tant en terme de service que de performances.

Tout d'abord, les débits offerts se rapprocheront fortement de la technologie DSL (Digital Subscriber Line) fixe, alors qu'on parle de téléphone mobile ce qui montre les progrès accomplis dans ce domaine. Grâce à cela tout ce qui est possible sur un pc se retrouve potentiellement compatible sur un téléphone mobile connecté au réseau UMTS.

III.6. Equipements d'un réseau UMTS

La mise en place du réseau UMTS implique la mise en place de nouveaux éléments sur le réseau :

· Le Node B ;

· Le RNC.

III.6.1. Node B

Le Node B est une antenne, reparties géographiquement sur l'ensemble du territoire, les Nodes B sont au réseau UMTS ce que les BTS sont au réseau GSM. La figure III.2 ci - dessous en est une illustration.

Ils gèrent la couche physique de l'interface radio. Il régit le codage du canal, l'entrelacement, l'adaptation du débit et l'étalement. Ils communiquent directement avec le mobile sous l'interface dénommée Uu.

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Fig. III.2 : Node B avec antennes sectorielles

III.6.2. RNC (Radio Network Controler)

Le RNC est un contrôleur de Node B. Le RNC est encore ici l'équivalent du BCS dans le réseau GSM.

Le RNC contrôle et gère les ressources radio en utilisant le protocole RRC (Radio Ressource Control) pour définir procédures et communication entre mobiles (par l'intermédiaire des Node B) et le réseau.

Le RNC s'interface avec le réseau pour les transmissions en mode paquet et en mode circuit. Le RNC est directement relié à un Node B, il gère alors :

· Le contrôle de charge et de congestion des différents Node B.

· Le contrôle d'admission et d'allocation des codes pour les nouveaux liens radio (entrée d'un mobile dans la zone de cellules gérées ...).

II existe deux types de RNC :

· Le Serving RNC qui sert de passerelle vers le réseau.

· Le Drift RNC qui a pour fonction principale le routage des données.

La structure de l'UTRAN est illustrée à la figure III.3 ci - dessous.

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Fig. III.3. : La Structure d'un UTRAN

III.6.3. Mobile

Les technologies de l'informatique et des télécommunications se rapprochent par l'intégration de système d'exploitation et d'applications sur les terminaux UMTS. Les terminaux s'adapteront sur différents réseaux et devront être capables de fonctionner sur quatre environnements :

· Dans une zone rurale ;

· Dans des espaces urbains ;

· Dans un bâtiment ;

· Avec un satellite.

III.7. Utilisation des Architectures Réseaux Existantes

Le réseau coeur de I'UMTS s'appuie sur les éléments de base du réseau GSM et GPRS. Il est en charge de la commutation et du routage des communications (voix et données) vers les réseaux externes. Dans un premier temps le réseau UMTS devrait s'appuyer sur le réseau GPRS.

III.8. Apports du Réseau UMTS

Le réseau UMTS permettra à l'opérateur de proposer à ses abonnés des services innovants. L'avènement des réseaux UMTS sera l'ère du multimédia portable.

III.9. Migration vers le tout IP

A terme l'objectif est de faire migrer le réseau coeur UMTS vers une solution complète IP (Internet Protocole) à condition d'apporter des solutions aux problèmes de l'IP en terme de qualité de service (en particulier sur des temps de transfert convenables ...). II y a fort à parier que les opérateur migreront vers un réseau unique (domaine paquet et domaine circuit réunis) lorsque la Voix pourra être transmise par le biais du protocole IP.

III.10. Partage des infrastructures UMTS

Le partage d'infrastructure consiste en l'utilisation des mêmes équipements par plusieurs entreprises concurrentes. La définition de différents niveaux de partage permet de comprendre en quoi une notion de partage peut permettre aux opérateurs télécoms de diminuer le coût de mise en place du réseau UMTS.

III.11. Caractéristiques de base d'un réseau UMTS

III.11.1. Attribution du Spectre

Dans l'UMTS, les conditions minimales d'opérabilité du réseau doivent être de 2 x 15 MHz + 5 MHz. C'est pourquoi dans un pays à cinq opérations au maximum peuvent se partager le spectre UMTS à cause de rareté fréquentiel, et l'écart 134, 8 MHz et 245,2 MHz, l'espacement entre deux porteuses radio est de 5 MHz avec un ajustement possible de 0,2 MHz.

III.12. Principe e Fonctionnement d'un réseau UMTS

Au cours de la procédure d'inscription, le réseau vérifie que l'utilisation est autorisée à accéder aux services du réseau.

III.13. Interfaces d'un Réseau UMTS

Plusieurs types d'interfaces de communication coexistent au sein du réseau UMTS.

· Uu : Interface entre un équipement usager et le réseau d'accès UTRAN permet la communication avec l'UTRAN VIA et le CDMA

· Iu : Interface entre le réseau d'accès UTRAN et le réseau coeur de l'UMTS permet au contrôleur radio RNC de communiquer avec le SGSN

· Iur : Interface qui permet à deux contrôleurs RNC de communiquer

· Iub : Interface qui permet la communication entre un Node B et un contrôleur Radio RNC

III.14. Conclusion

Le réseau UMTS est complémentaire aux réseaux GSM et GPRS. Le réseau GSM couvre les fonctionnalités nécessaires aux services de type Voix en un mode circuit, le réseau GPRS apporte les premières fonctionnalités à la mise en place de services de type Données en mode paquets, et l'UMTS vient compléter ces Planification et Ingénierie des réseaux de télécommunications.

Evolution de la part des abonnés GPRS et UMTS en France 2000-2005 sur le total des abonnés aux services mobiles.

Cette technologie dite de troisième génération donnera une nouvelle dimension au monde de la téléphonie mobile grâce à ses capacités techniques pointues qui offriront à l'utilisateur des nouveaux services et de nouvelles applications multimédia dont la mise en place était compromise par les limites techniques des réseaux actuels. Cependant les difficultés à remplir les objectifs posés entraînent de nombreux retards dans la mise en place d'un tel réseau. Alors que pendant ce temps les technologies concurrentes déjà opérationnelles qui ont des spécificités inférieures par rapport à l'UMTS comblent peu à peu leur retard et mettent ainsi l'avenir de l'UMTS en danger.
Les partisans de l'UMTS seront-ils encore assez patients pour attendre son déploiement ou adopteront-ils les technologies concurrentes ?

CHAPITRE IV : APPORT DU PROTOCOL WAP DANS LE RESEAU TELEPHONIQUE CELLULAIRE (CAS DU RESEAU GPRS ET UMTS)

IV.1. Présentation

Le protocole WAP (Wireless Application Protocol) offre l'accès à l'Internet à partir des terminaux mobiles. Il permet de visualiser des pages Web spécifiques sur l'écran de taille réduite d'un téléphone portable ou d'un assistant numériques.

A la fois mobile et personnel, le terminal compatible WAP ouvre un lien direct privilégié entre l'utilisateur et les services personnalisés tels que les services bancaires en ligne, les applications géo-dépendantes, le support de maintenance, etc.

Le protocole WAP désigne l'ensemble des spécifications techniques issues du WAP Forum, une alliance créée en 1997 regroupant les principaux acteurs du domaine des communications sans fil (Nokia, Microsoft, Ericsson, Motorola, Phone.com, etc.). Les objectifs de cette alliance sont de définir des protocoles de communication qui permettent de développer des applications et des services opérant sur des réseaux de communication sans fil.

Le protocole WAP tient compte des fortes contraintes liées à la nature des terminaux telles que : mémoire de faible capacité, écrans de petites tailles, faible taux de transfert ...

Le WAP, à l'instar du Web, a été conçu avec une approche client-serveur. Le terminal mobile incorpore un navigateur léger (l'équivalent d'Internet Explorer ou de Netscape Navigator) qui communique avec un serveur WAP. Les ressources de terminaux mobiles actuels étant limitées, le traitement des données est principalement assuré du côté serveur. La séparation entre les applications et le type de réseau de communication utilisé (comme le réseau GSM et plus tard le réseau GPRS puis UMTS) offre au WAP une très grande souplesse et une très forte compatibilité de ses applications.

IV.2. Description

Fenêtre sur l'Internet pour les terminaux mobiles, le WAP peut être utilisé pour étendre le champ d'action des applications Internet existantes, par exemple pour accéder à son courrier électronique.

La simple reproduction de sites Web existants au format compatible WAP offre très peu d'intérêt. La pauvreté de l'interface ne prédispose pas à une navigation intensive sur Internet.

La valeur ajoutée de cette technologie est d'avantage liée à la nature très personnelle et très mobile du terminal.

Le téléphone mobile WAP devient une "télécommande intelligente" portée en permanence par son utilisateur. Il constitue de ce fait une révolution pour tous les métiers nomades, les métiers offrant du contenu personnalisé ou utilisant des technologies "Push" (transmission d'informations de la passerelle vers le terminal sans que celui-ci ne soit connecté à serveur).

Il permet ainsi de développer des applications comme le commerce ou les services bancaires en ligne. De même, il est possible pour une entreprise de développer un Intranet sur le Wap afin de faciliter la communication avec ses employés. Des données telles que la gestion du stock, la priorité des dépannages, etc. pourra ainsi permettre de meilleures dispositions des employés "sur le terrain". Le temps réel, la réactivité, la personnalisation et la géo-dépendance sont les clefs du succès de cette technologie.

IV.3. Evolution des Services

Aujourd'hui, les revenus des opérateurs mobiles proviennent pour la majeure partie des services "voix" : ceux relatifs aux services "data" restent encore marginaux malgré un taux de pénétration du marché en forte croissance pour certains (SMS : service de messages courts).

Demain, l'évolution des terminaux (plus "intelligents" avec une interface plus conviviale), et des réseaux (hauts débits et meilleure qualité) permettront la mise en place des services répondant au développement des nouveaux usages. Les services "data", images et vidéo viendront à terme rivaliser avec les services voix.

L'analyse des services actuels et à venir permet de les séparer en trois grandes catégories :

· Services de communication : email, accès Internet, moteurs de recherche, communication en ligne, ...

· Services d'informations et media : news, trafic, météo, guide, jeux, ...

· Services de m-commerce : commande, services de gestion de titres et bancaires, ...

Les notions de personnalisation, temps réel et de localisation combinés avec les services précédents donneront toute leur valeur aux nouveaux services.

IV.4. Personnalisation des Services

L'ergonomie d'un portable et la situation de déplacement ne doivent pas être handicapées par des difficultés d'accès aux services. L'accès aux informations et la sélection des services nécessitent une personnalisation récurrente des contextes.

Cette personnalisation passe par la fourniture d'informations plus ou moins confidentielles aux fournisseurs de contenus. La carte SIM, garante de l'authentification de l'utilisateur, favorisera la percée des services bancaires et de commerce électronique pour les mobiles (m-commerce). Les fonctions d'agendas personnels avec une synchronisation centralisée participent également à une meilleure gestion de l'activité des utilisateurs.

IV.4.1. Localisation

Les réseaux cellulaires ont la capacité de pouvoir identifier les mobiles qui se trouvent dans une cellule donnée. Les opérateurs, maîtres des infrastructures, détiennent cette information et permettent de proposer des services liés à cette localisation :

· Informations sur le trafic d'une région donnée avec plans correspondants ;

· Localisation d'un véhicule et suivi de ses déplacements (pour cette catégorie de services, le GPS embarqué dans les véhicules permettra néanmoins de se passer des opérateurs) ;

· Identification de l'appel pour les services d'urgence ;

· Stratégie de promotions locales ;

· Informations sur les établissements touristiques d'une zone locale ;

· Jeux de rôles, etc.

IV.5. Structure du Réseau

IV.5.1. Briques Technologiques

Les architectures WAP reposent sur 4 briques technologiques principales. Ces briques sont nécessaires pour transporter des services WAP vers le téléphone mobile.

La fourniture de services WAP nécessite :

· La mise en place de serveurs Web et applicatifs ;

· L'intégration d'une passerelle ou serveur WAP ;

· Le réseau de l'opérateur ;

· L'utilisation par le client d'un terminal compatible WAP, c'est-à-dire qui héberge un navigateur WAP.

Les similitudes avec les architectures Web s'expliquent facilement. En effet, ces deux architectures remplissent la même fonction qui est de générer des documents à partir de différentes sources de données et de les transmettre à un navigateur dédié.

IV.5.2. Serveur Web

Dans l'architecture WAP, le serveur Web permet de générer les pages qui seront transmises au terminal mobile via la passerelle WAP. Le serveur Web doit donc accéder à des serveurs applicatifs ou à des bases de données afin de générer le contenu des pages transmises. La fonction initiale du serveur Web, qui est la transmission des pages HTML, est ici étendue afin de transmettre des pages encodées au format de document spécifique du WAP, le WML.

IV.5.3. Passerelle / serveur WAP

La passerelle WAP est l'élément qui différencie le WAP du Web. Elle assure deux fonctionnalités principales :

· Elle réalise la connexion entre le réseau informatique et le réseau téléphonique sans fil,

· Elle code et décode les requêtes et les réponses entre le terminal mobile et le serveur Web.

Cette seconde fonctionnalité est spécifique au WAP. Afin de réduire la taille des données transmises, les requêtes et les réponses sont encodées dans un format binaire compact. Les fichiers au format WAP sont compilés par la passerelle avant d'être envoyés vers le terminal qui se charge de les décoder puis de les interpréter.

Certains constructeurs incorporent également un serveur applicatif dans leur passerelle afin d'offrir des services complémentaires. Dans ce cas, on parle de serveur WAP ; il est en mesure de produire lui-même des documents qui seront transmis au téléphone mobile.
Certaines passerelles exécutent par exemple des servlets (applications écrites en JAVA côté serveur) ou interprètent un langage script afin de générer dynamiquement des pages au format WAP.

IV.5.4. Réseau de l'opérateur mobile

L'opérateur fournit les services de transmission radio nécessaires au fonctionnement des mobiles. En France, France Telecom, SFR et Bouygues Telecom se partagent le marché actuel. Toutes les transmissions de données WAP utilisent donc le réseau d'un opérateur pour atteindre le mobile.

IV.5.5. Navigateur (sur le téléphone mobile ou l'assistant personnel)

Le navigateur se charge de décoder les informations transmises par la passerelle WAP afin d'afficher les pages pour l'utilisateur. Il joue le même rôle qu'un navigateur Web tel que Netscape Navigator ou qu'Internet Explorer.

IV.6. Architecture du Protocole

Le mode d'échange des données du protocole WAP est basé sur le modèle client-serveur utilisé par le Web. Tel qu'illustré à la figure IV.2. ci - dessous


Fig. IV.2. : Cheminement d'une requête (schéma ALLADIN Technologies)

L'architecture du protocole WAP définie par le WAP Forum est organisée en 5 couches. Elles se situent toutes au-dessus des différentes normes de communications sans fil telles que GSM, CDMA, IDEN, Flex, ce qui permet d'assurer l'indépendance du protocole vis-à-vis des solutions matérielles adoptées par l'opérateur télécom. Comme le montre la figure IV.3 ci - dessous :

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Fig. IV.3. : Mise en évidence de l'architecture WAP avec celle du Web (schéma ALLADIN Technologies)

IV.6.1. Couche Application (Wireless Application Environment)

Cette couche a pour but d'offrir un environnement de développement et d'utilisation, où l'interopérabilité entre opérateurs, fournisseurs de services et constructeurs de terminaux est assurée. Elle est basée sur une combinaison de techniques issues du Web et de la téléphonie. Elle définit l'interface utilisateur sur le terminal mobile.

Les outils spécifiés dans cette couche permettent le développement d'applications basées sur le protocole WAP.

L'environnement prend en compte :

· WML : il s'agit du langage d'encodage des données qui sont affichées par le navigateur WAP. WML est pour le WAP ce que HTML est pour le Web ;

· WMLScript : c'est l'équivalent du Javascript pour le WAP. Il s'agit d'un langage interpréte par le client ;

· WTA (Wireless Telephony Applications) : il s'agit de l'ensemble d'interfaces pour la réalisation d'applications téléphoniques. Ces interfaces doivent par exemple permettre d'accéder directement aux fonctions de téléphonie du téléphone : composer un numéro, activer la boîte vocale, etc.

IV.6.2. Couche session (Wireless Session Protocol)

Cette couche intermédiaire relie la couche application à 2 modes de session possibles :

· Le premier est orienté connexion et opère au-dessus de la couche transaction.

· Le second est orienté non-connexion et agit directement au niveau de la couche transport.

Ces 2 protocoles permettent d'utiliser des sessions de "longues durée" avec arrêt et reprise, de mettre en place des communications initiées par le serveur (push) et de négocier les caractéristiques de la suite de l'échange d'informations.

IV.6.3. Couche transaction (Wireless Transaction Protocol)

Cette couche contrôle trois types de transactions :

· Les transactions à sens unique sans acquittement (non fiables) ;

· Les transactions à sens unique avec acquittement (fiables) ;

· Les transactions à double sens avec acquittement (fiables).

Ces 3 types de transaction peuvent être asynchrones et les acquittements peuvent être mis en attente temporairement et regroupés, afin de réduire le nombre de messages.

Cette couche sert d'interface avec le monde IP : elle permet d'encapsuler les données dans des paquets UDP.

IV.6.4. Couche sécurité (Wireless Transport Layer Security)

Cette couche a été définie pour être employée avec la couche transport. Elle assure la sécurité des échanges de données. Le chapitre "WAP et sécurité" développe la présentation de cette couche essentielle aux applications transactionnelles sécurisées.

IV.6.5. Couche transport (Wireless Datagram Protocol)

Elle est à la base de la pile protocolaire WAP. Cette couche permet d'interagir avec les protocoles de transfert de données proposées par les opérateurs télécoms.

Elle assure aux autres couches du protocole WAP l'indépendance vis à vis du type de réseau sans fil utilisé pour l'acheminement des données sur le réseau de téléphone mobile.

IV.7. Conclusion

Le protocole WAP standardise l'échange d'information entre le terminal mobile et une passerelle qui assure la liaison avec l'Internet. Cette passerelle assure la conversion des protocoles de transfert de données entre le monde Internet et le monde du GSM et de ses successeurs. Certains constructeurs incorporent également un serveur applicatif dans la passerelle afin d'offrir des services complémentaires. Dans ce cas, on parle de serveur WAP et celui-ci est en mesure de produire lui-même les documents qui seront transmis au terminal mobile.

CONCLUSION GENERALE

Au terme de ce travail intitulé Apport du protocole WAP dans le réseau téléphonique cellulaire « cas du réseau GPRS et UMTS », notre préoccupation était de montrer à nos lecteurs l'utilité du protocole WAP (Wireless Application Protocole) pour étendre le champ d'action des application Internet existantes, par exemple pour accéder au courrier électronique.

Ainsi, pour y arriver, nous avons circonscrit au chapitre premier les généralités sur le réseau téléphonique cellulaire dans son ensemble, pouvant nous aider à comprendre la suite de notre travail. Ensuite, nous avons au deuxième chapitre et troisième chapitre procédé à la description de l'architecture générales de deux système GPRS et UMTS.

Enfin, au quatrième chapitre, nous avons montré l'importance du protocole WAP, c'est - à - dire son apport dans les terminaux mobiles.

A cet effet, il ne faut pas oublié que ce protocole est mis en application pour permettre la visualisation des pages WEB spécifiques sur l'écran de taille réduite d'un téléphone portable ou d'un assistant numériques.

Nous ne prétendons pas avoir présenté un travail sans reproche. C'est dans cette optique que nous sollicitons l'indulgence de nos lecteurs sur les éventuels écueils. Nous leur rassurons que nous ferons bon usage de leur remarques, critiques et suggestion constructives pouvant nous permettre d'enrichir ce travail.

BIBLIOGRAPHIE

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[7]. http//www.supinfo.projet.com

[8]. http//www.ior.inte-every.fr/-vincent/eyp,arad,2004

TABLE DE MATIERE

EPIGRAPHIE i

DEDICACE ii

REMERCIEMENT iii

INTRODUCTION GENERALE Erreur ! Signet non défini.

1. Bref Historique 1

2. Problématique 1

3. Objectif 1

4. Méthodologie 2

5. Subdivision du Travail 2

CHAPITRE I. RESESEAU TELEPHONIQUE CELLULAIRE (MOBILE) 3

I.1. Origine du terme téléphonie 3

I.2. Définition de la téléphonie cellulaire 3

I.3. Technologies 3

I.3.1. Système de radiotéléphonie 3

I.3.1.1. Radiotéléphonie fixe 4

I.3.1.2. Radiotéléphonie mobile 4

I.4. Principes du réseau de téléphonie cellulaire 4

I.5. Concept cellulaire 4

I.6. Définition d'une cellule 5

I.6.1. Types des cellules 5

I.6.2. Forme d'une cellule 6

I.7. Canaux logiques 6

I.8. Composition d'un réseau cellulaire 6

I.9. Différents systèmes cellulaires 7

I.9.1. Système AMPS (Advanced Mobile Phone Service) 7

I.9.2. Système TACS 7

I.9.3. NMT (Nordic Mobil telephon). 7

I.9.4. Différence entre les systèmes TACS et GSM 8

I.10. Structure composition d'un réseau de téléphonie cellulaire 8

I.11. Commutateur central (Switch) ou centre de commutation téléphonies mobiles. 9

I.11.1. Rôle de PSTN (Public Switcher Telephone Network) 10

I.12. Site de transmission cellulaire 10

I.13. Poste d'abonnés cellulaires 11

I.13.1. Poste transportable 11

I.13.2. Poste fixe 11

I.13.3. Poste portable ou portatif 11

I.14. Système cellulaire 11

I.15. Avantage de la téléphonie cellulaire 11

I.16. Conclusion 12

CHAPITRE II. : RESEAU GPRS 13

II.1. Introduction 13

II.2. Présentation 13

II.2.1. Domaines d'application 13

II.2.3. Accès immédiat et fiable 14

II.2.4. Types de terminaux 14

II.3. Fonctionnement et Caractéristique Technique 14

II.3.1. Mode connecté ou accès virtuel 14

II.3.2. GPRS s'installe sur le réseau GSM existant 14

II.3.3. Structure d'un réseau GPRS 15

II.4. Structure du réseau 15

II.4.1. Composantes du réseau GPRS 15

II.4.2. Routage des paquets 16

II.4.3. Infrastructure d'un réseau GPRS 16

II.4.3.1. Présentation de l'infrastructure d'un réseau 16

II.4.4. Equipements d'un réseau GPRS 16

II.4.4.1. Noeud service (SGSN) 16

II.4.4.2. Noeud de passerelle (GGSN) 17

II.4.4.4. Interfaces d'un réseau GPRS 17

II.4.5. Apports du réseau GPRS 17

II.4.6. Gestion des sessions 18

II.5. Technologie GPRS 18

II.6. Avantages du réseau GPRS 18

II.7. Architecture GPRS 20

II.9. Conclusion 21

CHAPITRE III : RESEAU UMTS 23

III.2. Infrastructure d'un réseau UMTS 23

III.2.1. Présentation de l'infrastructure d'un réseau UMTS 23

III.3. Architecture du Réseau UMTS (Fig.III.1) 23

III.4. Fonctionnement de l'UMTS 24

III.4.1. Capacités Techniques du Réseau 24

III.5. Objectif et Applications de l'UMTS 25

III.5.1. Objectifs de cette nouvelle technologie 25

III.5.2. Applications Techniques 26

III.6. Equipements d'un réseau UMTS 26

III.6.1. Node B 26

III.6.2. RNC (Radio Network Controler) 26

III.6.3. Mobile 27

III.7. Utilisation des Architectures Réseaux Existantes 28

III.8. Apports du Réseau UMTS 28

III.9. Migration vers le tout IP 28

III.10. Partage des infrastructures UMTS 28

III.11.1. Attribution du Spectre 29

III.12. Principe e Fonctionnement d'un réseau UMTS 29

III.13. Interfaces d'un Réseau UMTS 29

III.14. Conclusion 29

CHAPITRE IV : APPORT DU PROTOCOL WAP DANS LE RESEAU TELEPHONIQUE CELLULAIRE (CAS DU RESEAU GPRS ET UMTS) 31

IV.1. Présentation 31

IV.2. Description 32

IV.3. Evolution des Services 32

IV.4. Personnalisation des Services 33

IV.4.1. Localisation 33

IV.5. Structure du Réseau 34

IV.5.1. Briques Technologiques 34

IV.5.2. Serveur Web 34

IV.5.3. Passerelle / serveur WAP 34

IV.5.4. Réseau de l'opérateur mobile 35

IV.5.5. Navigateur (sur le téléphone mobile ou l'assistant personnel) 35

IV.6. Architecture du Protocole 35

IV.6.1. Couche Application (Wireless Application Environment) 37

IV.6.2. Couche session (Wireless Session Protocol) 37

IV.6.3. Couche transaction (Wireless Transaction Protocol) 38

IV.6.4. Couche sécurité (Wireless Transport Layer Security) 38

IV.6.5. Couche transport (Wireless Datagram Protocol) 38

IV.7. Conclusion 38

CONCLUSION GENERALE 40

BIBLIOGRAPHIE 41

TABLE DE MATIERE 42






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"Et il n'est rien de plus beau que l'instant qui précède le voyage, l'instant ou l'horizon de demain vient nous rendre visite et nous dire ses promesses"   Milan Kundera