GSM - GPRS - UMTS

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 montanteMotorola 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

17. Quel(s) débit(s)? • Opérateurs (publicité, théorie): 171,2 kbits/s. conditions optimales , 8 slots pour un terminal, codage CS48 * 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:

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 SuèdeRéactions 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. 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. Marché (horizon 2010)

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 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 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.