La téléphonie mobile un marqueur de présence

La téléphonie mobile : une nouvelle source de données 

Structure et fonctionnement d’un réseau cellulaire La principale caractéristique d’un système radio mobile est de permettre aux personnes de se déplacer librement tout en assurant une continuité de service sur l’ensemble du territoire couvert. Pour répondre à ce besoin l’opérateur répartit des stations de base (émetteurs radio) sur le territoire à couvrir par lesquelles les appels 42 Chapitre 2. La téléphonie mobile : un marqueur de présence ou les données pourront être transférés vers les mobiles. Lorsqu’un mobile établit une communication, un événement de localisation est généré sur la station de base qui gère la communication. Définition 1 (Station) Une station, également appelée station de base, est un relai radio permettant d’acheminer toute forme de communication avec un mobile. A une station est toujours associée une zone de couverture qui dépend des caractéristiques de la station (paramétrage de l’antenne) et de l’environnement (relief, construction, etc.). Définition 2 (Site) Un site est le lieu géographique repéré par ses coordonnées où est placée une station. Un même site peut regrouper plusieurs stations permettant de couvrir des orientations différentes, de proposer diverses technologies (UMTS, GSM) et éventuellement plusieurs opérateurs. Définition 3 (Cellule) On appelle cellule la zone de couverture radio d’une station. Il s’agit de la portion de territoire sur laquelle les communications peuvent être acheminées par la station associée. Pour permettre aux personnes d’être continuellement connectés lorsqu’elles se déplacent, la majeure partie du territoire est couverte par plusieurs cellules. Afin de calculer, visualiser et gérer les recouvrements entre cellules, les opérateurs utilisent des méthodes et des logiciels de planification de réseaux. En particulier, ils ont recours à des modèles de propagation des ondes radio leur permettant de déterminer en chaque lieu quelles sont les antennes susceptibles d’acheminer une communication, et avec quelle probabilité. C’est ce que nous appellerons la probabilité de prise de communications (PPC) 1 . La Figure 2.2 montre sur un schéma théorique comment ces superpositions cellulaires opèrent, avec sous forme maillée les PPC de trois antennes. La Figure 2.3 est une illustration de l’enchevêtrement réel de cellules où chaque couleur représente une cellule et l’intensité de la couleur est le reflet de l’intensité de la probabilité de prise de communication (PPC) de la station. Lorsqu’un mobile se déplace, il détecte successivement les stations de base en fonction de la couverture de chacune d’elles, de leur niveau de saturation et de paramètres sur les antennes qui gèrent l’admission des terminaux.

Quelles données sont disponibles ?

Tout ce qui se passe sur un réseau cellulaire n’est pas enregistré pour des questions de technologie, de volume de données, de stratégie opérateur, de protection des libertées(CNIL), etc. Pour des raisons de limitation de ressources sur le lien radio, il n’est pas possible de connaitre à tout moment la station de rattachement de chaque téléphone. Toutefois les opérateurs captent et conservent les événements suivants : — les communications entrantes (information de communications) : ce sont les appels/SMS/transfert de données reçus par la personne se trouvant dans la cellule, c’est un marqueur de présence. — les communications sortantes (information de communications) : ce sont les 46 Chapitre 2. La téléphonie mobile : un marqueur de présence appels/SMS/transfert de données émis par la personne se trouvant dans la cellule, c’est un marqueur de présence. — les « handover » (information de signalisation) : c’est un marqueur de mobilité étant donné qu’il s’agit de communications ayant débuté dans une cellule et qui se poursuivent dans une autre cellule. Les données de trafic et de signalisation se présentent en général sous la forme d’une matrice individus/variables où les individus sont les stations, caractérisées par leur identifiant, assurant la couverture de la zone étudiée, et les variables sont les événements. Dans notre travail sur l’utilisation de ces données pour modéliser la mobilité, nous avons regroupé les événements par 1/4 d’heure de 6h00 à 23h45, soit 71 plages horaires. Ce pas est tout à fait ajustable pour augmenter ou diminuer la précision temporelle du modèle. Voici la liste des données utilisées par le modèle que nous proposons : — Le nombre d’appels sortants. Celui-ci indique le nombre de personnes se trouvant dans la cellule c durant le quart d’heure t ayant initié une communication depuis leur téléphone mobile. — Le nombre d’appels entrants. Celui-ci indique le nombre de personnes se trouvant dans la cellule c durant le quart d’heure t ayant reçu une communication sur leur téléphone mobile. — Le nombre d’appels total = le nombre d’appels entrants + le nombre d’appels sortants. — Les handover sortants. Ils indiquent le nombre de personnes quittant la cellule c pour une cellule voisine durant le quart d’heure t. — Les handover entrants. Ils indiquent le nombre de personnes entrant dans la cellule c depuis une cellule voisine durant le quart d’heure t. — La somme et la différence des handover sortants et entrants. Ces calculs seront utiles pour la détection de pôles plus ou moins attracteurs sur la zone géographique étudiée. De plus, pour faire le lien entre les communications et le territoire, nous utiliserons une matrice de couverture radio pour l’ensemble des antennes du territoire étudié. Les données de couverture radio utilisées ici sont des données maillées à un pas de 25m. Cette matrice contient pour chaque maille la valeur de puissance reçue et provenant de l’antenne considérée. Elles permettent de localiser les zones couvertes par chaque antenne et de connaitre la PPC associée. Enfin cette matrice permet par superposition de faire le lien entre les cellules et les données géographiques (parcelles, communes, bâtiments, routes) du territoire.