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Cette page concerne la norme GSM, pour l'appareil homonyme voir téléphone mobile.
Le Global System for Mobile Communications (GSM) (historiquement « Groupe spécial mobile ») est une norme numérique de seconde génération pour la téléphonie mobile. Elle fut établie en 1982 par la Conférence européenne des administrations des postes et télécommunications (CEPT). Elle a été mise au point par l'ETSI sur la gamme de fréquence des 900 MHz. Une variante appelée Digital Communication System (DCS) utilise la gamme des 1 800 MHz. Cette norme est particulièrement utilisée en Europe, en Afrique, au Moyen-Orient et en Asie. Deux autres variantes, en 850 MHz et en 1 900 MHz (PCS), sont également utilisées. La protection des données est assurée par les algorithmes de chiffrement A5/1 et A5/2. Une norme GSM-400, utilisant les fréquences de 450 MHz ou 480 MHz, est également à l'étude en 2009. Tel qu'il a été conçu, le réseau GSM est idéal pour les communications de type « voix ». Le réseau étant commuté, les ressources ne sont allouées que pour la durée de la conversation, comme lors de l'utilisation de lignes téléphoniques fixes. Les clients peuvent soit acheter une carte prépayée, soit souscrire un abonnement. Dans certains pays et régions (par exemple en Belgique et sur l'île de la Réunion, ainsi que sur l'île de Batz), le terme GSM est utilisé par métonymie pour désigner un téléphone mobile.
Histoire
Le concept cellulaire provient des réseaux de première génération. Chaque point de couverture était un rayon de 50 kilomètres avec, au centre de chaque cercle de couverture, un relais et une station de base. Ces cercles étant assemblés ou non, sans se soucier d'un quelconque problème de roaming. Chaque utilisateur se trouvant dans le rayon de couverture avait une bande statique allouée à son téléphone, ceci avec ou sans communication téléphonique. Ainsi chaque station pouvait fournir autant de canaux de communication que de bandes de fréquence disponibles. Ce système, peu fiable, fut remplacé par un autre système permettant d'allouer une bande de fréquence uniquement si l'utilisateur en avait besoin, permettant aussi d'augmenter potentiellement le nombre d'abonnés jusqu'à un certain stade, dans l'hypothèse où tous les abonnés ne téléphonent pas en même temps. Le système du GSM était à ses balbutiements. Les antennes-relais des BTS alors nécessitaient des puissances assez importantes (jusqu'à 8 watts de façon courante)[réf. nécessaire] et les mobiles également. Cependant, et afin d'éviter les interférences, chaque cercle de couverture ne pouvait pas réutiliser les mêmes fréquences réduisant ainsi le spectre (Azouze) fréquentiel. En 1987, les choix technologiques concernant l'utilisation des télécommunications mobiles sont fixés par le groupe GSM. Ainsi la transmission numérique, le chiffrement des informations et le multiplexage temporel des canaux radios seront utilisés. 1991, première communication expérimentale faite par le groupe GSM. Le sigle GSM change également de signification pour devenir Global System for Mobile communications. Les spécifications techniques sont améliorées pour pouvoir fonctionner dans la bande des 1 800 MHz. GSM 850 et 1900Ils sont présents aux États-Unis et au Canada. Certains pays n'utilisent que la norme GSM 850 (Équateur, Panama…). Le GSM 1900 est également appelé PCS 1900 (Personal Communications Service). GSM 900 et 1800On rencontre ces deux types de réseaux en Europe, notamment, en Belgique, Espagne, France. Le GSM 900 utilise la bande 890-915 MHz pour l'envoi des données et la bande 935-960 MHz pour la réception des informations. Le GSM 1800 utilise la bande 1710-1 785 MHz pour l'envoi des données et la bande 1805-1 880 MHz pour la réception des informations. Les appareils qui fonctionnent tant en 900 que 1800 sont appelés GSM dual band ou simplement dual band. Le GSM 1800 est également appelé DCS 1800 (Digital Communication Systems). GSM 400
L'implantation d'un réseau GSM en 900 MHz avec une bonne couverture est souvent difficile dans beaucoup de pays en développement. Les étendues à couvrir sont énormes, la densité de population très faible par endroit et les moyens financiers pour mettre en place l'infrastructure sont réduits. Le principal problème dans les zones peu peuplées est le nombre élevé de stations de base à installer. Même les pays industrialisés sont confrontés à ce problème de couverture dans les zones rurales. L'utilisation de fréquences moins élevées augmenterait sensiblement la portée des stations de base. Ainsi en 450 MHz, leur portée serait près du double de ce qu'elle serait en 900 MHz. Ericsson1 et Nokia2 travaillent à la mise au point d'une norme GSM fonctionnant en 450 MHz3 ou en 480 MHz4. Dans la bande 450, les fréquences utilisées seraient 450,4 à 457,6 MHz pour les liaisons montantes (GSM vers station de base) et 460,4 à 467,6 MHz pour les liaisons descendantes. Dans la bande 480, les fréquences seraient 478,8 à 486 MHz en émission et 488,8 à 496 MHz en réception (base vers mobile). Les pays qui avaient un réseau de téléphonie mobile analogique NMT-450 pourraient réutiliser ces fréquences pour le GSM-400 (450 MHz). Avec ces fréquences, la couverture pourrait atteindre 120 km. C'est particulièrement bien adapté aux zones côtières, désertiques ou rurales, là où le trafic est faible et le terrain plat. L'identification des appareils et des abonnés
Les téléphones mobiles contiennent une carte SIM qui permet d'identifier l'utilisateur et parfois de stocker un certain nombre de numéros de téléphone. Chaque appareil est identifié, quelle que soit sa marque, par un numéro IMEI que l'on obtient, en entrant sur le clavier, la séquence : Le code PIN est le mot de passe de la carte SIM, le code PUK est le code de déblocage à utiliser en cas de blocage suite à l'introduction de trois mots de passe erronés. Cependant, sur un réseau cellulaire, un appareil est identifié via un TMSI (Temporary Mobile Station Identifier). Grâce à ce système de IMSI/TMSI, un téléphone portable ne voit pas son numéro d'appel divulgué sur le réseau, ce qui permet la confidentialité des appels : comme les TMSI changent souvent et sont parfois attribués à plusieurs appareils en même temps, une personne interceptant le trafic a très peu de chance d'associer un numéro de téléphone à un TMSI. Architecture réseau et protocole
Le réseau spécifique pour le GSM s'appelle PLMN (Public Land Mobile Network), chaque opérateur ayant le sien propre. Il est relié au Réseau Téléphonique Commuté Public (RTCP). Communication entre le téléphone mobile et la station de baseL'AMRT (accès multiple à répartition dans le temps ou en anglais, TDMA pour Time division multiple access) et l'AMRF (accès multiple à répartition en fréquence ou en anglais, FDMA pour Frequency Division Multiple Access) sont utilisées pour permettre à davantage d'utilisateurs d'être connectés sans saturer le réseau. Caractéristiques de l'interface radioLe GSM utilise deux bandes de fréquences, l'une pour la voie montante (TX), l'autre pour la voie descendante (RX) plus un TS de signalisation, la puissance du signal est modulée selon la distance entre l'antenne et le GSM considéré, ce qui permet de déterminer dans la pratique la distance entre un utilisateur et l'antenne. La bande 890-915 MHz est utilisée pour la voie montante, tandis que la bande 935-960 MHz est utilisée pour la voie descendante. Chacune de ces bandes comprend 124 porteuses (canaux) de 200 kHz chacune. La modulation utilisée sur ces porteuses est la GMSK, qui permet d'éviter les chevauchements des porteuses. Chaque porteuse comporte huit time slots (TS). Ils durent environ 577 μs. Les canaux physiques sont ces slots. Chaque porteuse a un débit brut de 271 kbit/s, tandis que les canaux physiques ont donc un débit brut de 33,8 kbit/s. Le débit utile est quant à lui de 24,7 kbit/s. Le plan de fréquence GSM est assez complexe car il faut répartir les longueurs d'ondes utilisées entre les antennes de manière à éviter un effet de mise en résonance qui brouillerait les communications. Donc, la portée des antennes ainsi que la distribution des longueurs est un travail assez délicat afin que les cellules ne se brouillent pas entre elles (une cellule=la surface radiante d'une antenne). Dans la pratique, un GSM voit toujours 3 antennes en permanence[réf. nécessaire], celle sur laquelle il est actuellement attaché et deux de réserve sur lesquelles il permutera dès que la puissance nécessaire de communication entre son antenne actuelle et l'une des antennes de réserve deviendrait moins forte, la règle étant d'utiliser en permanence l'énergie minimale pour communiquer. ServicesLe réseau GSM permet plusieurs services :
Dans le mondeLes réseaux GSM (Global System for Mobile Communications) couvrent 208 pays ou territoires en août 2008. Les États-Unis qui utilisaient une autre norme possèdent maintenant une couverture GSM de presque tout le territoire5. En Belgique, il existe trois opérateurs : Base, Mobistar, Proximus. GSM ou plus familièrement G est également l'expression couramment utilisée pour désigner un téléphone portable en Belgique, tant francophone que néerlandophone.
En France, il existe trois opérateurs :
Les trois réseaux proposent un accès aux services 900 MHz et 1 800 MHz, maintenant complétés par la technologie plus récente dite UMTS pour Orange, SFR et Bouygues Telecom. En Italie, il existe quatre opérateurs :
Tre appartient à la Mobile Media Company du Groupe Hutchison Whampoa de téléphonie mobile œuvrant en Italie, non cotée en bourse, et qui a son siège social de même que son siège d'exploitation à Milan. Tre a été le premier opérateur à fournir en Italie les services de téléphonie mobile au standard UMTS (W-CDMA) ; la compagnie est propriétaire du réseau UMTS, tandis que pour les zones non desservies directement, elle a conclu un accord de roaming avec le réseau GSM/GPRS de TIM. Tre Italia est le premier opérateur italien et européen pour le nombre de clients UMTS/HSDPA/DVB-H. 
La Suisse compte quatre opérateurs de mobiles : Au Maroc, il existe trois opérateurs :
En Algérie, il y a trois opérateurs :
En Tunisie, il y a deux opérateurs :
Au Sénégal, il existe trois opérateurs :
En Mauritanie, il existe deux opérateurs :
Au Niger il existe quatre opérateurs :
Le Burkina Faso compte trois opérateurs :
Au Mali, il existe deux opérateurs :
La Côte d'Ivoire compte 5 opérateurs :
Il existe également des opérateurs virtuels qui n'ont pas d'infrastructure mais qui utilisent en location les réseaux des autres opérateurs (MVNO). Liste des opérateurs mobilesD'après les statistiques de la GSM Association, il y aurait en septembre 2008, environ 800 réseaux GSM dans 208 pays ou territoires. Liste des noms des opérateurs mobiles et leur identifiant réseau MCC-MNC (voir IMSI) :
AnecdoteAlgorithmeLe 28 décembre 2009, un ingénieur logiciel et expert de chiffrement, Karsten Nohl, a révélé lors du Chaos Communication Congress que lui et un groupe avaient « cassé » le code de cryptage GSM. L'algorithme a été révélé au monde entier sur Internet par les crackeurs. Malgré cela, des responsables du développement du GSM ont indiqué que, même si l'algorithme est maintenant accessible à tous, intercepter un appel reste compliqué8,9. Le code source reste une réflexion propre[réf. nécessaire] Références
Bibliographie
Voir aussiArticles connexes
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