During my internship in summer 1999 at Cegetel, within the Engineering Department of SFR, I worked for three months on the analysis of A and Abis interfaces. The following chapters on the GSM standard are extracted from my internship report.

Chapitre 1 Généralités sur le GSM

L'origine du GSM remonte à l'année 1982. Alors qu'apparaissent les premiers services commerciaux de radiotéléphone cellulaire un peu partout en Europe et aux Etats-Unis, la CEPT (Conférence Européenne des Postes et Télécommunications) confie à un groupe de travail appelé Groupe Spécial Mobiles la tâche de rédiger les spécifications d'un système pan européen de communication basé sur des téléphones mobiles. La bande des 900 MHz, réservée depuis 1978 par la Conférence Administrative Mondiale des Radiocommunications (WARC) est choisie. Le GSM livre une première série de spécifications (dite "phase 1") en 1990, une deuxième série étant à l'étude pour ajouter de nouvelles fonctions au produit GSM.

Ce nom s'internationalise très vite (GSM devient "Global System for Mobile communications"), la norme étant adoptée comme standard de fait dans de nombreux pays. Le GSM devient alors le premier système permettant à l'abonné d'utiliser son téléphone cellulaire à l'étranger. La notion d'itinérance (roaming) est née.

Les objectifs du GSM reprennent et prolongent ceux des précédents systèmes de téléphonie mobile :

>> Grande capacité de desserte d'abonnés.
>> Utilisation efficace du spectre.
>> Disponibilité très large.
>> Adaptabilité à la densité du trafic.
>> Possibilité d'accès à partir de portables (en voiture) et de portatifs (piétons).
>> Services téléphoniques ordinaires et services spéciaux.
>> Qualité de service téléphonique.
>> Prix abordable.

1.1 Concept cellulaire

Un système de radiotéléphonie utilise une liaison radioélectrique entre le terminal portatif et le réseau téléphonique. La liaison radio entre le téléphone mobile et le réseau doit être de qualité suffisante, ce qui nécessite la mise en place d'un ensemble de stations de base (BTS) sur l'ensemble du territoire que l'on souhaite couvrir, de telle sorte que le terminal soit toujours à moins de quelques kilomètres de l'une d'entre elles.

Ce que l'on appelle une cellule, c'est la surface sur laquelle le téléphone mobile peut établir une liaison avec une station de base déterminée. Le principe consiste à diviser une région en un certain nombre de cellules desservies par un relais radioélectrique (la BTS) de faible puissance, émettant à des fréquences différentes de celles utilisées sur les cellules voisines. Ces cellules doivent être contiguës sur la surface couverte. Evidemment, le nombre de fréquences accordées au système GSM étant restreint, l'opérateur est obligé de réutiliser les mêmes fréquences sur des cellules suffisamment éloignées de telle sorte que deux communications utilisant la même fréquence ne se brouillent pas.

Ensemble de cellules

L'hexagone est la forme régulière qui ressemble le plus au cercle et que l'on peut juxtaposer sans laisser de zones vides. Toutefois, la réalité du terrain est bien différente de ce modèle théorique, notamment en zone urbaine où de nombreux obstacles empêchent une propagation linéaire.

1.2 Concept de mobilité

La mobilité des abonnés dans un réseau cellulaire a deux conséquences :

• Pour établir une communication, il faut savoir dans quelle cellule l'abonné se trouve. C'est la fonction de gestion de localisation.

• Il doit y avoir continuité de la communication lorsque l'abonné passe d'une cellule à une autre (transfert inter-cellulaire, communément appelé handover).

Si la mobilité d'un abonné s'étend à plusieurs pays, des accords de roaming doivent alors être passés entre les différents opérateurs pour que les communications d'un abonné étranger soient traitées et aboutissent.

1.3 Sécurité de la communication

Pour éviter les écoutes frauduleuses des communications, le système GSM utilise les moyens suivants :

>> Authentification de l'abonné avant l'accès à une communication.
>> L'utilisation d'une identité temporaire (TMSI = Temporary Mobile Station Identity).
>> Le cryptage des communications (chiffrement).