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Alexander Graham BELL : 1876 Martin COOPER : 1973 Steve JOBS : 2007

Le système de communication

Michel MEUNIER

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Techno-info : Le réseau de téléphonie mobile

1) LE RESEAU

Les terminaux téléphoniques fixes (postes téléphoniques classiques) sont raccordés de façon

filaire à un réseau téléphonique fixe. Le réseau français national de téléphonie fixe, géré par

France Telecom.

Les terminaux téléphoniques mobiles sont reliés par liaison radio à un réseau téléphonique

mobile. En France, les opérateurs Orange, SFR et Bouygues possèdent des réseaux de

téléphonie mobile.

Les réseaux de téléphonie fixe et les réseaux de téléphonie mobile sont interconnectés entre eux.

On a attribué à chaque application (radio, télévision, téléphones, ...) des bandes de

fréquences. En Europe, la téléphonie mobile GSM (pour Global System for Mobiles) a reçu

deux bandes de fréquences :

1. Une première bande autour de 900 MHz

2. Une seconde plage autour de 1800 MHz.

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Il a d'abord fallu scinder chacun de ces groupes en deux : une bande de fréquences pour envoyer les signaux de l'antenne-relais vers les téléphones mobiles, l'autre pour les émissions des téléphones vers le réseau. L'une donc pour être appelé et entendre, l'autre pour appeler et parler.

Fréquences affectées aux opérateurs GSM en France au début des années 2000 :

Émission (en MHz)

Réception (en MHz)

Bande 1 890-915 935-960

Bande 2 1710-1785 1805-1880

Vient ensuite la subdivision de chaque bande en canaux. En GSM, l'écart de fréquence entre deux canaux voisins a été fixé à 200 kHz, soit 0,2 MHz. Le groupe 1 défini ci-dessus peut donc contenir 125 canaux et le groupe 2 en contient 375, ce qui fait 500 au total.

Les systèmes mobiles actuels fonctionnent en mode numérique : la voix est échantillonnée,

numérisée et transmise sous forme de bits (1 et 0) puis synthétisée lors de la réception.

Le multiplexage : Le multiplexage temporel est une technique de traitement numérique qui

permet de faire passer jusqu'à 8 conversations sur le même canal de transmission.

Ce qui donne au maximum 500 x 8 = 4000 communications simultanées possibles par

antenne-relais.

Au delà l'antenne-relais est saturée.

Ensuite il a fallu installer des antennes-relais afin de couvrir l'ensemble du territoire.

Une station radio de base (ou antenne-relais) couvre une zone (appelée cellule) pouvant varier de quelques centaines de mètres (en ville) à plusieurs dizaines de kilomètres (en campagne).

Dès qu'un téléphone mobile est allumé et qu'il se trouve dans la zone de couverture d'une antenne, le réseau localise automatiquement l'emplacement de ce téléphone mobile. "On dit qu'on a du réseau". Sinon on se situe dans une zone blanche.

Antenne relais GSM

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Chaque antenne couvre une zone (appelée cellule) que l'on assimile à un hexagone. Le territoire est ainsi décomposé en cellules juxtaposées (mais qui se chevauchent en réalité).

2) LE FONCTIONNEMENT DU SYSTEME

Le téléphone mobile mesure en permanence la force du signal radio reçu de l'antenne-relais et écoute aussi régulièrement les antennes-relais des cellules voisines.

Lorsque le signal de transmission entre un téléphone et l'antenne-relais s'affaiblit, le logiciel du téléphone mobile cherche une autre antenne disponible dans une autre cellule, qui soit capable d'assurer à nouveau la communication dans les meilleures conditions.

La station de base (antenne) décide alors de passer le relais à la station de base voisine en utilisant la procédure dite de handover.

Lorsqu'on téléphone à partir d'un mobile, celui-ci transmet, par ondes radio, la communication vers l'antenne-relais de sa cellule.

La conversation est ensuite acheminée de façon plus classique (câble, fibre optique...) vers les correspondant s'il est raccordé au réseau téléphonique filaire, ou à sa station de base (antenne) s'il est équipé d'un mobile.

Cette antenne-relais transmet finalement la conversation par les ondes radio au correspondant.

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3) LES DIFFERENTS STANDARDS UTILISES

Grâce aux différents standards mobiles EDGE, 3G, 3G+, H+, 4G ou le Wi-Fi vous pouvez depuis votre smartphone, votre tablette, votre ordinateur portable établir différents types de communications pour :

Communiquer.

Traiter vos mails et leurs pièces jointes.

Naviguer sur Internet.

Accéder aux données et à l'intranet de votre entreprise : dossiers clients, état des stocks, présentations...

Retrouvez ci-dessous les différents standards que vous pouvez capter selon l'endroit où vous vous trouvez et le forfait dont vous disposez :

2G

Il permet de transmettre la voix ainsi que des données numériques de faible volume, notamment des messages textes (SMS, pour Short Message Service) ou encore des messages multimédias (MMS, pour Multimedia Message Service). La norme GSM permet un débit maximal de 9,6 kb/s. Les infos sont pour la première fois codées en numérique (1991).

EDGE (2.75G)

La technologie EDGE permet de disposer de débits trois à quatre fois supérieurs. Vous pouvez ainsi vous connecter à internet (*) (2003).

3G

Elle propose d'atteindre des débits supérieurs à 144 kbit/s, ouvrant ainsi la porte à des usages multimédias tels que la transmission de vidéo, la visio-conférence ou l'accès à internet haut débit. (*) (1998).

3G+

Evolution de la 3G, la 3G+ permet d'accélérer le débit de transmission des données. La 3G+ (*) vous permet de trouver un confort de navigation. Ainsi, vous pouvez utiliser vos

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applications, télécharger des emails, des photos. Avec la 3G+, le téléchargement d'un fichier de 1Mo s'effectue en seulement quelques secondes.

4G (2008)

Les débits vont de 100Mb/s à 1Go/s. Le réseau mobile 4G peut donc offrir un débit nettement supérieur à celui de la fibre optique actuelle, du moins en théorie car en pratique il n'est pour l'instant "que" de quelques dizaines de Mb/s, du fait que la vitesse chute avec le nombre d'utilisateurs situés dans la même cellule.

Déjà accessible aux Entreprises depuis 2012, la 4G est en cours de déploiement sur le territoire et est ouverte au grand public depuis avril 2013.

Wi-Fi Le Wi-Fi permet une connexion sans fil à des réseaux locaux pour obtenir des débits pouvant atteindre 11 Mbit/s théorique (soit 5 Mbit/s en pratique) dans une bande de fréquences de 2,4 GHz. Le principe du Wi-Fi est d'établir des liaisons radio rapides entre des terminaux et des bornes reliées aux réseaux haut débit, comme les Hotspots. Un hotspot est un point d'accès permettant une connexion au réseau Wi-Fi dans des lieux public (gare, aéroport, hôtel...). Le hotspot permet de vous connecter à Internet s'identifiant depuis un appareil compatible Wi-Fi (PC portable, tablette, téléphone mobile, console de jeu,...)

(*) Les débits effectifs varient suivant le lieu d'utilisation, votre offre, votre équipement et le nombre d'utilisateurs connectés en simultané. Sous réserve de disposer d'un mobile compatible.

Bilan sur le déploiement de la 4G

Au 1er juillet, la France métropolitaine compte 4515 antennes-relais 4G dont 1412 sont en

services. Sur ce nombre d'antennes, Orange tient la place de leader du déploiement avec 886

(+73) antennes-relais actives pour 1380 (+246) déployées. Bouygues Telecom arrive deuxième

avec 295 antennes actives pour 1753 (+891) déployés, mais il faut pondérer ce chiffre avec les

913 (+859) antennes-relais 4G utilisant la fréquence 1800 MHz. SFR n'est pas loin avec 285

antennes-relais actives pour 853 déployés. Free mobile ferme la marche avec 14 antennes-relais

actives pour 999 (+207) déployés.

70% de la population couverte en 4G

Plus de 8 000 antennes et des investissements conséquents pour continuer à étendre le très haut débit mobile en France. Si vous n’êtes pas encore couverts, ça ne saurait tarder !

(au 2 octobre 2014)

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La 4G dans l'Aube

4) LE TERMINAL MOBILE

Le téléphone mobile est le résultat de différentes technologies qui existaient déjà, pour la

plupart, dans les années 1940. Son invention est attribuée au docteur Martin Cooper,

directeur de la recherche et du développement chez Motorola qui en a fait la démonstration

dans les rues de New-York en avril 1973. Le premier téléphone mobile commercial est lancé

le 6 mars 1983 par Motorola, avec le Motorola DynaTAC 8000X.

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Sa fonction d'usage est la communication vocale mais le téléphone mobile permet d'envoyer des messages succincts, appelés « SMS ». Avec l'évolution de l'électronique, le texte a pu être agrémenté d'images, puis de photographies, de sons et de vidéos. Des équipements embarqués associés à des services à distances permettent aussi de :

Lire et rédiger des emails Naviguer sur Internet Jouer Photographier et enregistrer des vidéos Écouter de la musique Regarder la télévision Assister la navigation ou les déplacements Écouter la radio Servir de modem à un ordinateur.

Sécurité d'accès :

Le code PIN permet de protéger l'accès à l'abonnement de l'utilisateur. Ce code est stocké dans la carte SIM et est composé de quatre à huit chiffres. Il est normalement demandé à chaque démarrage du téléphone, mais peut être désactivé par modification des paramètres.

[Le code PIN est souvent défini au départ par la valeur 0000. Il peut bien entendu être modifié par l'utilisateur. Il faut cependant faire attention à ne pas l'oublier ensuite car 3 erreurs de saisie consécutives du mot de passe provoquent un blocage de la carte.

Si cela vous arrive, sachez que la carte possède un code permettant de la débloquer (code PUK ou Personal Unblocking Key) qui figure dans la documentation accompagnant le mobile.

Par ailleurs chaque terminal mobile est physiquement identifié de façon unique par un numéro appelé IMEI ( International Mobile Equipment Identity).Ce numéro peut être affiché à l'écran en tapant *#06#]

Le numéro unique appelé IMEI pour International Mobile Equipment Identity

permet notamment de tracer les mobiles volés afin de les bloquer.

5) LES OPERATEURS

Un opérateur de téléphonie mobile est une entreprise qui propose des services de téléphonie mobile ou d’accès mobile à Internet. L'opérateur fournit une carte SIM au client qui l'insère dans son téléphone mobile ou sa tablette tactile pour avoir accès au réseau cellulaire de l’opérateur.

L’opérateur de réseau mobile est également chargé, du marketing, de la commercialisation, de la facturation et de l'assistance à sa clientèle. La téléphonie mobile est structurée autour

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de 2 types principaux d'opérateurs de réseau mobile : les opérateurs classiques (possédant leur propre réseau mobile) appelés aussi MNO (Mobile Network Operators), et les opérateurs virtuels MVNO (Mobile Virtual Network Operators) ; par exemple en France :

quatre opérateurs classiques : Orange, SFR, Bouygues Telecom, et Free Mobile ; une quarantaine d'opérateurs de réseau mobile virtuels, qui utilisent les réseaux des

précédents.

6) RESUME

Les grands principes de la technologie mobile

Avec la téléphonie mobile, le territoire est quadrillé en zones appelées « cellules ». Ces dernières s'étendent sur une distance allant de quelques centaines de mètres à de quelques kilomètres. La France, par exemple, est divisée en 40 000 cellules ! Au centre de chaque cellule se trouve une antenne-relais. Lorsque l'on se déplace, la communication est automatiquement transférée à la cellule voisine : cette opération s’appelle le handover.

Comment fonctionne un téléphone portable ?

Lorsque l'on téléphone, le téléphone portable utilise les ondes radio qui se déplacent à la vitesse de la lumière. Quand un appel est émis, la voix est convertie en un signal numérique. Cette suite de 0 et de 1 est ensuite collée sur un signal analogique (la porteuse) puis émis dans l'air pour être reçu par l’antenne la plus proche. Cette dernière transmet le signal à une centrale qui va acheminer la communication par câble, fibre optique... vers les correspondant s'il est raccordé au réseau téléphonique filaire, ou à sa station de base (antenne-relais) s'il est équipé d'un mobile.

Cette antenne-relais transmet finalement la conversation par les ondes radio au correspondant.

Le rôle des opérateurs téléphoniques

Le fonctionnement des téléphones portables dépend entièrement des opérateurs téléphoniques. Non seulement ces derniers gèrent les abonnements des clients, mais en plus, ils s’occupent de la gestion des liaisons entre les interlocuteurs. Enfin, ils ont pour mission de quadriller le territoire en cellules.

L’avenir de la technologie mobile et des téléphones portables

Il y a quelques années, le réseau français a commencé à saturer. De nouvelles fréquences (autour de 2,6 MHz) ont alors été libérées afin de créer le réseau 4G qui permet aussi bien de téléphoner que d’échanger des photos, des vidéos et d’utiliser Internet 10 fois plus rapidement qu’en 3G+.

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La technologie des téléphones mobiles est complexe et ne cesse de progresser chaque jour. Les opérateurs téléphoniques ne cessent de proposer des prestations toujours plus performantes, à l’instar du réseau 4G.

7) REPARTITION DES FREQUENCES AUX OPERATEURS

Pour le GSM (2G), on utilise 2 types de fréquences : le 900 MHz et 1800 MHz. Plus les

fréquences sont basses, plus la couverture de la station de base est importante. On utilise

donc les fréquences de 900 MHz pour assurer la couverture du territoire en zone rurale.

Mais les fréquences basses ne procurent pas suffisamment de canaux et de capacité en nombre

d'appels simultanés. Les fréquences plus hautes permettent un plus grand nombre d'appels

simultanés mais se propagent moins bien dans l'air. On utilise donc le 1800 MHz dans les

grandes villes pour renforcer la capacité, car les fréquences 900 MHz n’y suffisent pas.

Pour la technologie 3G, le déploiement a commencé à 2,1 GHz et depuis 2009 on utilise

également le 900 MHz (réutilisation des fréquences GSM). Cela a permis d’étendre

considérablement la couverture de la 3G dans les zones rurales.

Pour la technologie 4G, on utilise deux bandes supplémentaires : le 800 MHZ et le 2,6 GHz.

Comme pour le GSM, il y a des fréquences destinées à la couverture (en zones rurales) d’une

part et à la capacité d’autre part (dans les zones urbaines).

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2G, 3G : 900 MHz

3G : 1900-2100 MHz

4G : 800 MHz

4G : 1800 MHz

4G : 2600 MHz

http://www.lowcostmobile.com/actualite/1495-lots-frequences-operateur-technologie-gsm-

umts-lte

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En allant sur le site d'adresse "www.cartoradio.fr" on peut visualiser toutes les

antennes-relais présentes dans un secteur choisi - et savoir quels opérateurs y sont présents.

On pouvait y apprendre que fin septembre 2014 :

179 antennes-relais 3G étaient en service

46 antennes-relais 4G ...

étaient en service dans l'Aube (tous opérateurs confondus).

ROMILLY s/S

Station de base des

"Hauts-Buissons"