L’UMTS

Définit et normalisé en Europe, l’UMTS (Universal Mobile Telecommunications System) est le successeur d’EDGE. L’UMTS est l’une des technologies de téléphonie mobile de troisième génération (3G ou 3GSM). Basée sur la norme W-CDM, l’UMTS est beaucoup plus rapide et plus puissante que le précédant GSM. C’est avec l’UMTS que la voix sur IP (VoIP) a pris essor. Avec le GSM et ses dérivées, la transmission des données était carrément limité par contre l’UMTS permet la transmission des données en quantité et de la vidéo en dehors de la voix grâce à l’utilisation de la technologie ATM Asynchronous Transfert Mode (Transmission à mode asynchrone qui transmet la voix - les données - la vidéo). On peut alors:
Regarder ses matches en direct (télévision) ;
Envoyer toute sorte de fichiers (document, image, vidéo,…) à son collègue au bureau ou à son DG en mission en Australie ou partout où il se trouve ;
Passer des appels par exemple WhatsApp, Skype, … ;
Faire la vidéoconférence ;
Naviguer sur internet et regarder tout ce qu’on veut.
Ceci a été possible grâce à une augmentation énorme de débit, d’utilisation de nouveaux types de multiplexages, de technique de codage et cryptage, de modulations, d’adoption de nouvelles bandes de fréquences, de systèmes hyper détecteurs et de correcteurs d’erreur … et la commutation de paquets. On est passé de 12 kbps de GSM pour la transmission de données à 1200 kbps (1.2 Mbps) à 10 Mbps de l’UMTS, débits théoriques de transmission des données. On est passé d’une transmission à bas débit à une transmission de données à haut débit. Ce qui a fait exploser l’Internet et ses services. UMTS est un réseau à commutation de circuits et de paquets.

L’architecture de l’UTMS

L’architecture du réseau UMTS est généralement divisée en deux systèmes de réseau à savoir le réseau d’accès UTRAN et le Réseau Cœur (CN Core Network).
La partie UTRAN est composée de Node B et de RNC (Radio Network Controller).
Le RNC a pour rôle de charger de l’établissement de la connexion RRC, contrôle rôles BTS et les handover, contrôler concentrateur des BTS (30 maximum), gestion de la base de données de BSS, commutation, collecte des opérations et informations des BCS/TRAU et BTS, affecter les ressources radio, gérer le contrôle de puissance, gérer la configuration ou reconfiguration de l’interface radio et la mobilité du mobile, comprendre des fonctions de combinaison et découpage pour la macro diversité.
L’UMTS a ajouté de nouveaux équipements sur ceux du GSM à savoir les Node B qui représentent les Station de base du GSM et les RNC qui représentent les MSC du GSM.
Les Node B remplacent les Stations de Base du GSM.

Les fonctions des équipements du GSM et l'UMTS

Le Sous-Système Radio (BSS) ou Réseau d’Accès (UTRAN)

MS – BTS/Node B – BSC/RNC

MS : a Mobile Station (MS) est composée du Mobile Equipment (le terminal GSM) et de la carte à SIM (Subscriber Identity Module), une petite carte douée de mémoire et de microprocesseur, qui sert à identifier l'abonné indépendamment du terminal employé; il est donc possible de continuer à recevoir et à émettre des appels et d'utiliser tous ces services simplement grâce à l'insertion de la carte SIM dans un terminal quelconque.
BTS/Node B : les BTS/Node B regroupent 3 types de rôle
Système de couplage – TRX – Fonctions de multiplexages.

Système de couplage

Il joue le rôle entre les antennes et les TRX de chaque cellule et assure la couverture radioélectrique des cellules.

TRX (Transmission/Reception Unit)

Elle joue le rôle de surveillance de la qualité des signaux émis et reçus (pour Handover), contrôle de puissance du signal émis et reçu des antennes des mobiles, codage du canal et correction d’erreurs, chiffrement des contenus et des trames, modulation et démodulation, multiplexage temporel (TDMA) seul.

Fonctions de multiplexages

On a le multiplexage de la voix, des données voir vidéo vers le BSC et le multiplexage des canaux de signalisation vers BSC.
NB : On a le multiplexage fréquentiel FDMA qui divise la bande de fréquence en canaux et le multiplexage temporel TDMA pour chaque canal (cas de 3G).

BSC/RNC : Il joue le rôle de contrôleur des BTS et de gestion des ressources radioélectriques.
Il contrôle les BTS et les handover, concentrateur des BTS (30 maximum), gestion de la base de données de BSS, commutation, collecte des opérations et informations des BSC/TRAU et BTS.

Le Sous-Système Réseau (NSS) ou Réseau Cœur (CN)

MSC – VLR – HLR – G-MSC – SM-MSC
MSC : regroupe la gestion de mobilité et de connexion :
Gestion de mobilité : localisation (grace à VLR), Handover, IMSI Attach/Detach, Sécurité.
Gestion de connexion : contrôle des appels, Short Message Services, services supplémentaires.
Autres : facturation, fonction d’interconnexion, synchronisation, gestion du protocole SS7.
G-MSC : Passerelle de commutation (trafic voix) du réseau mobile vers le réseau fixe (RTC/TNIS).
SM-MSC : qui gère le transit des messages courts.
VLR : Base de données temporaire qui contient les informations des abonnés du réseau telles que:

• TMSI (Temporary Mobile Subscriber Identity), dérivé du N° IMSI
• MSRN (Mobile Station Roaming Number)
• LAI (Location Area Identification) identificateur de la zone dans laquelle se trouve le mobile
• l'adresse du MSC
• l'adresse du HLR (en 2G) ou du HSS (Home Subscriber Server) en 3G (UMTS).
• Le VLR contient une partie des informations des HLR concernant les abonnés

HLR : Base de données qui contient les informations des abonnés du réseau telles que:

• IMSI (International Mobile Subscriber Identity), identifiant unique de l'utilisateur et qui est stocké dans la carte SIM (connu uniquement de l’opérateur);
• IMEI définissant la Station Mobile utilisée, soit généralement, le téléphone mobile de l'utilisateur;
• MSISDN (Mobile Subscriber International ISDN Number), indiquant le numéro d'appel international via lequel l'utilisateur est joignable;
• Les services souscrits par l'abonné, l'état des renvois d'appels;
• L'adresse MSRN (Mobile Station Roaming Number) désignant l'abonné sur un réseau étranger ;
• Les adresses des MSC et VLR concernés.

Le Sous-Système d’Exploitation et de Maintenance (OSS)

EIR – AuC – NMC – OMC
EIR (Equipment Identity Register): registre d'identités des équipements. C’est une Base de données contenant les informations de sécurité et d’indentification telles que : IMEI, Code PIN des cartes à SIM de tous les abonnés identifiés.
AuC (Authentication Center): centre d'authentification des cartes à SIM des téléphones utilisés sur le réseau. C’est aussi le lieu de cryptage des données des abonnés
NMC (Network Management Center): centre d'administration du réseau.
OMC (Operation and Maintenance Center): centre d'opération et de maintenance divisé en :

• OMC-R (OMC Radio)
• OMC-S (OMC Switch)

Assurer le paramétrage, statistiques des appels transmis ou non transmis, la gestion des BTS/Node B et BSC/RNC du réseau.
Connaître les faiblesses et faire des analyses du réseau.

Les technologies de l’UMTS

UMTS : Universal Mobile Telecommunications System (Système universel de télécommunications mobiles)
Débit moyen est de 1.2 Mbps
Fréquences utilisées : 900, 1900 et 2100 MHz
Types de modulation : QPSK (DL) et BPSK (UL)
Techniques de multiplexage : W-CDMA (CDMA large bande)

HSPA : High Speed Packet Access (Accès de Paquets à Haute Vitesse)
Débit moyen est de 3.6 Mbps
Fréquences utilisées : 900, 1900 et 2100 MHz
Types de modulation : QPSK (DL), 16QAM (DL), BPSK (UL), QPSK (UL)
Techniques de multiplexage : W-CDMA (CDMA large bande)

HSPA+ (3G++ ou H+): High Speed Packet Access+ (Accès de Paquets à Haute Vitesse +)
Débit moyen est de 5 Mbps
Fréquences utilisées : 900, 1900 et 2100 MHz
Types de modulation : QPSK (DL), 16-QAM (DL), 64-QAM (DL) et BPSK (UL), QPSK (UL) 16-QAM (UL)
Techniques de multiplexage : W-CDMA (CDMA large bande)

DC-HSPA+ : Dual Carrier ou Dual Cell High Speed Packet Access+
Débit moyen est de 10 Mbps
Fréquences utilisées : 900, 1900 et 2100 MHz
Types de modulation : QPSK (DL), 16-QAM (DL), 64-QAM (DL) et BPSK (UL), QPSK (UL) 16-QAM (UL)
Techniques de multiplexage : W-CDMA (CDMA large bande)