Depuis plusieurs années le développement des réseaux mobiles n’a pas cessé d’accroitre, plusieurs générations ont vues le jour (1G, 2G, 3G, 4G et prochainement la 5G pas encore mis en œuvre) et connues une évolution remarquable, en apportant un débit exceptionnel et qui ne cesse d’augmenter, une bande passante de plus en plus large et un des avantages d’une telle bande passante est le nombre d’utilisateur pouvant être supportés.

Le concept cellulaire : 

Le principe de fonctionnement du réseau mobile est basé sur un système cellulaire, c’est-à-dire que les stations de bases sont reparties sur le territoire selon un schéma, qui permet à une cellule d’utiliser plusieurs fréquences qui seront différentes de celles des cellules voisines  , ces mêmes fréquences seront réutilisées par des cellules suffisamment éloignées de façon à éviter les interférences. Le nombre de communications simultanées que peut écouler une station de base est limité à cause du nombre de porteuses (fréquences) disponibles.

Dans les zones urbaines, l’opérateur utilise des microcellules (de quelques centaines de mètres de rayon) pour écouler un trafic important par unité de surface. Dans les zones rurales, faiblement peuplées, les cellules sont de tailles importantes (jusqu’à 30Km) et sont appelées des macros cellules. Les systèmes de radiotéléphonie cellulaire sont donc adaptés à des environnements très variés(zones urbaines ou rurales, usagers fixes ou mobiles, intérieur et extérieur des immeubles).

Evolution des réseaux de la 1G à la 5G : 

Les réseaux de la 1ère génération (appelée aussi 1G) ont été intégrés au réseau de télécommunications dans les années 80. Ces systèmes ont cependant été abandonnés il y a quelques années laissant la place à la seconde génération, appelée 2G lancée en 1991.Elle est encore active de nos jours. Nous pouvons distinguer deux autres types de générations au sein même de la seconde : la 2.5 et la 2.75.

Le principal standard utilisant la 2G est GSM. A la différence de la 1G, la seconde génération de normes permet d’accéder à divers services, comme l’utilisation du WAP permettant d’accéder à Internet, tant dit que pour la 3ème génération connue sous le nom de 3G permet un haut débit pour l’accès à l’internet et le transfert de données. En ce qui concerne la nouvelle génération 4G(LTE), déployer maintenant par plusieurs pays, elle permet le très haut débit.

La première génération (1G) : 

La première génération des téléphones mobiles est apparue dans le début des années 80 en offrant un service médiocre et très couteux de communication mobile. La 1G avait beaucoup de défauts, comme les normes incompatibles d’une région à une autre, une transmission analogique non sécurisée (écouter les appels), pas de roaming vers l’international (roaming est la possibilité de conserver son numéro sur un réseau d’un autre opérateur).

Nous pouvons citer les technologies suivantes :
• AMPS (Advanced Mobile Phone System) aux Etats-Unis ;
• TACS (Total Access Communication System) au Japon et au Royaume-Unis ;
• NMT (Nordic Mobile telephone) dans les pays scandinaves ;
• Radiocom 2000 en France ;
• C-NETZ en Allemagne ;

Les réseaux mobiles de la deuxième génération : 

La deuxième génération (2G) de systèmes cellulaires a été développe à la fin des années 80.La 2G définis le passage de l’analogique vers le numérique, elle repose sur la technologie numérique pour la liaison ainsi pour le signal vocal. Ce système apporte une meilleure qualité ainsi une grande capacité à moindre cout pour l’utilisateur. La deuxième génération utilise essentiellement les standards suivants [5] ; le GSM (2G), le GPRS (2.5G) et le EDGE (2.75G).

Le réseau GSM (2G) :
Présentation :
Le service le plus important dans les réseaux cellulaires GSM est le service de la voix. Cette technologie a pour premier rôle de permettre des communications entre abonnés mobiles et abonnés du réseau fixe RTC (Réseau Téléphonique Commuté). Le réseau GSM s’interface avec le réseau RTC et comprend des commutateurs. Il se distingue par un accès spécifique traduisant la liaison radio et un débit inférieur à 10 Kb/s.
• GSM 900 : système radio mobile à vocation urbaine et rurale (macro cellule) et utilisant la fréquence des 900MHz avec des sous bandes de largeur 25MHz : (890-915) MHzet (935- 960) MHz.
• DCS 1800 : exploite la fréquence 1800 Mhz avec des sous bandes de largeurs 75 Mhz, destiné pour les réseaux mobiles spécialement dans les zones urbaines (microcellule).

Le sous-système radio BSS (Base Station Sub-system) : 

Le BSS assure et gère les transmissions radio, et comprend les BTS qui sont des émetteurs-récepteurs ayant un minimum d’intelligence, et les BCS qui contrôlent un ensemble de BTS et permettent une première concentration de circuits. La station mobile (Mobile Station) :C’est le téléphone portable, permet à l’abonnés d’accédés au service GSM au travers du système cellulaire.la station mobile est composée d’un combiné téléphonique identifié par un numéro unique l’IMEI (International Mobile Equipement Identity) et d’une carte SIM qui contient le numéro d’identification de l’abonné IMSI (International Mobile subscriber Identity) et des algorithmes de chiffrement. La station de base(BTS) : La BTS est un ensemble d’émetteurs récepteurs appelé TRX a pour fonction de la gestion de transmission radio (modulation, démodulation, codage correcteur d’erreurs). La BTS gère la couche physique des réseaux, et la couche liaison de données pour l’échange de signalisation entre les mobiles et l’infrastructure réseau, ainsi que les échanges avec la BSC. La capacité maximale d’un BTS est de 16 porteuses.

La fonction du BSC :le BSC est l’organe intelligent du sous système radio, réalise l’exploitation des données recueillies par les BTS et gère un ou plusieurs stations et remplis différentes fonction de communication et d’exploitation. Le BSC joue le rôle de concentrateur en faisant un relais entre les alarmes et les statistiques émanant des BTS vers le centre d’exploitation et maintenance. Le BSC est une banque de données pour les versions logicielles et de données de configuration téléchargées par l’opérateur sur la BTS. Enfin le BCS pilote le transfert entre deux cellules, il avise la nouvelle BTS qui va prend en charge l’abonné en informant le HLR de sa nouvelle localisation.

Le sous-système d’acheminement (Network Sub-System) : 

Le NSS comprend l’ensemble des fonctions nécessaires pour un appel et la gestion de mobilité, et contient un ensemble de commutateurs et de base de données.

La fonction du HLR : c’est une base de données qui conserve les données statiques de l’abonné et administre les données dynamiques sur le comportement de l’abonné, ces informations sont exploitées ensuit par L’OMC. Le HLR est l’enregistreur de localisation nominal par opposition de VLR qui enregistre les visiteurs. La figure suivante décritles informations gérées par le HLR.

La fonction du MSC : Les MSC sont des commutateurs mobiles associés généralement au VLR. Le MSC assure l’interconnexion entre le réseau mobile et le réseau fixe publique, et gère l’établissement des communications entre un mobile et un autre MSC, la transmission des messages couts et l’exécution du handover si le MSC concerné est impliqué. Le commutateur est un nœud important, il donne un accès vers les bases de données des réseaux et vers le centre d’authentification qui vérifie les droits des abonnés. En connexion avec le VLR le MSC contribue à la gestion de mobilité des abonnés, ainsi la MSC possède la fonction passerelle GMSC (Gateway MSC) qui est activé au début de chaque appel d’un abonné fixe vers un mobile.