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Réseau de téléphonie mobile

Le réseau de téléphonie mobile a une structure " cellulaire " qui permet de réutiliser de nombreuses fois les mêmes fréquences. En France, aux heures d'affluence, près d'un million d'appareils sont en service avec seulement 500 canaux disponibles. Comment fait-on alors?

Pourquoi, en France, 500 canaux ?

Le réseau de téléphonie mobile (Le réseau de téléphonie mobile a une structure « cellulaire » qui permet de réutiliser de nombreuses fois les mêmes fréquences. En France, aux heures...) utilise des ondes électromagnétiques, tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) comme le réseau (Un réseau informatique est un ensemble d'équipements reliés entre eux pour échanger des informations. Par analogie avec un filet (un réseau est un « petit rets »,...) pour la radio, la télévision (La télévision est la transmission, par câble ou par ondes radioélectriques, d'images ou de scènes animées et généralement sonorisées qui sont reproduites sur un poste récepteur appelé téléviseur (ou, par abus de...), les satellites (Satellite peut faire référence à :) et les autres réseaux de communication (La communication concerne aussi bien l'homme (communication intra-psychique, interpersonnelle, groupale...) que l'animal (communication intra- ou inter- espèces) ou la machine...) tels que ceux dédiés aux gendarmes, ambulanciers et autres. En général, pour transmettre une information (binaire ou analogique) on utilise un canal. Ce canal est une fréquence (En physique, la fréquence désigne en général la mesure du nombre de fois qu'un phénomène périodique se reproduit par unité de...) spécifique à laquelle l'onde (Une onde est la propagation d'une perturbation produisant sur son passage une variation réversible de propriétés physiques locales. Elle transporte de l'énergie sans transporter de matière.) est modulée. On préfère garder un certain espace entre les canaux car si leurs fréquences sont trop proches, ils finissent par empiéter les uns sur les autres.

On a donné à chaque application (radio, télévision, téléphones, etc.) des groupes de fréquences, qui varient de continent (Le mot continent vient du latin continere pour « tenir ensemble », ou continens terra, les « terres continues ». Au sens propre,...) à continent, voire parfois de pays (Pays vient du latin pagus qui désignait une subdivision territoriale et tribale d'étendue restreinte (de l'ordre de quelques centaines de km²), subdivision de la civitas gallo-romaine. Comme la civitas qui...) à pays. En Europe (L’Europe est une région terrestre qui peut être considérée comme un continent à part entière, mais aussi comme...), la téléphonie mobile (La téléphonie mobile désigne toute l'infrastructure de télécommunication permettant d'utiliser des téléphones portables (que l'on appelle également téléphone mobile, téléphone cellulaire on encore natel en Suisse), permettant de téléphoner...) a reçu deux groupes : autour (Autour est le nom que la nomenclature aviaire en langue française (mise à jour) donne à 31 espèces d'oiseaux qui, soit appartiennent au genre Accipiter, soit...) de 900 et autour de 1800 mégahertz (MHz).

Il a tout d'abord fallu scinder chacun de ces groupes en deux : une fourchette de fréquences pour envoyer des données vers les téléphones mobiles, l'autre pour leurs émissions. L'un donc pour être appelé et entendre, l'autre pour appeler et parler.


Émission (en MHz)
Réception (en MHZ)
Groupe 1
890-915
935-960
Groupe 2
1710-1785
1805-1880

Vient alors la subdivision en canaux. En GSM (pour Global System for Mobiles), l'écart de fréquence entre deux canaux adjacents a été fixé à 200 kHz, soit 0,2 MHz. Le groupe 1 a donc 125 canaux et le groupe 2 en a 375, ce qui fait 500 au total ( Total est la qualité de ce qui est complet, sans exception. D'un point de vue comptable, un total est le résultat d'une addition, c'est-à-dire une somme. Exemple : "Le total des dettes". En physique le total n'est pas forcément obtenu...). S'il n'y avait qu'un émetteur pour toute l'Europe, on ne saurait effectuer que 500 communications à la fois. 500 canaux pour ne pas se noyer (Le noyer (Juglans) est un genre de plantes appartenant à la famille des Juglandacées, originaire des régions tempérées et chaudes...) et mourrir c'est pour le sauvetage en cas d'inondation (Le terme inondation fait traditionnellement référence au débordement d'un cours d'eau qui submerge les terrains voisins. Il doit évidemment être étendu aux débordements des ouvrages...)

Première solution : des milliers d'émetteurs

On a donc installé un grand nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre grammatical ».) d'émetteurs à courte portée ne couvrant qu'un domaine bien délimité, une cellule. De là le terme " téléphone cellulaire ". La portée moyenne (La moyenne est une mesure statistique caractérisant les éléments d'un ensemble de quantités : elle exprime la grandeur qu'auraient chacun des membres de...) est de 1 km. Ainsi, les téléphones reçoivent les ondes d'un mât (Le mât est un espar vertical (mis à part le beaupré) servant à soutenir les voiles sur un bateau à voiles. De manière générale, c'est un pylône vertical.) et lui répondent pour faire savoir s'ils souhaitent en dépendre. Si celui-ci accepte, il retient le numéro d'identité de l'appareil, lui réserve un canal et reprend le contact si un appel pour ce téléphone (Le téléphone est un système de communication, initialement conçu pour transmettre la voix humaine.) lui parvient ou si le téléphone en effectue un.

Cette solution pose néanmoins un problème : les antennes adjacentes utilisent la même fréquence pour chaque utilisateur. Si l'un d'eux se situe à la frontière (Une frontière est une ligne imaginaire séparant deux territoires, en particulier deux États souverains. Le rôle que joue une frontière peut fortement varier suivant les régions et les époques. Entre...) entre les deux zones de portée, il reçoit les deux messages.

Amélioration : le damier hexagonal

On a alors divisé les émetteurs eux-mêmes. Souvent, les antennes relais (BTS pour 'Base Transceiver Station (La BTS ou Base Transceiver Station est un élément de base du système cellulaire de téléphonie mobile GSM)') sont regroupées par trois sur un pylône ou suivant une configuration équivalente. Chacun supporte donc un tiers des canaux. Sur ce schéma, chaque couleur (La couleur est la perception subjective qu'a l'œil d'une ou plusieurs fréquences d'ondes lumineuses, avec une (ou des) amplitude(s) donnée(s).) (vert, bleu (Bleu (de l'ancien haut-allemand « blao » = brillant) est une des trois couleurs primaires. Sa longueur d'onde est comprise approximativement entre...), jaune) figure un groupe de fréquences. Elles créent ainsi un " damier hexagonal " de cellules. Ce damier est avant tout une vue (La vue est le sens qui permet d'observer et d'analyser l'environnement par la réception et l'interprétation des rayonnements lumineux.) de l'esprit, les zones se recouvrant les unes avec les autres et variant avec la météo, le nombre d'utilisateurs, etc.

Mais cela pose un problème pour la localisation du destinataire d'un appel. Lorsque le téléphone (MS) décide de changer de cellule, il informe le VLR (Visitor Location Register) dont dépend la nouvelle cellule. Si l'on a changé de MSC (En France un MSc est un diplôme d’enseignement supérieur accrédité par la Conférence des grandes écoles.) ( Mobile service Switching Center), le HLR (HLR peut faire référence à :) (Home Location Register) est contacté, ce dernier contactant le précédent MSC. L'utilisateur s'identifie soit avec l'IMSI (International Mobile Suscriber Identity) ou le TMSI (Temporary Mobile Suscriber Identity), ce dernier étant préféré pour des raisons de sécurité.

Pour augmenter le nombre d'utilisateurs d'une zone donnée (Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent codée, d'une chose, d'une transaction d'affaire, d'un événement, etc.), on réduit la taille des cellules.

Solution supplémentaire : le multiplexage (Le multiplexage est une technique qui consiste à faire passer deux ou plusieurs informations à travers un seul support de transmission.) temporel

Contrairement à ce que peut faire croire le nom de cette technique, le multiplexage temporel est assez simple à effectuer en numérique (Une information numérique (en anglais « digital ») est une information ayant été quantifiée et échantillonnée, par opposition à une information...). Dans le combiné, la voix est numérisée et donne donc un code binaire. Celui-ci a la particularité de pouvoir être compressé. Or sur une bande de 200 kHz, on peut faire passer (Le genre Passer a été créé par le zoologiste français Mathurin Jacques Brisson (1723-1806) en 1760.) plusieurs paquets de telles données compressées. Du coup, le téléphone numérise, puis compresse le son et n'envoie cela que par " paquets " toutes les 20 millisecondes. Ainsi, on peut imbriquer huit émissions (7 communications + 1 canal de contrôle) par canal.

Source: Wikipédia publiée sous licence CC-BY-SA 3.0.

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