Notions de base sur les réseaux cellulaires

Notions de base sur les télécommunications cellulaires / mobiles Comprend :
Qu’est-ce que les communications cellulaires Concept de système cellulaire Techniques d’accès multiples Techniques de duplexage Qu’y a-t-il à l’intérieur d’un téléphone cellulaire Handover Backhaul

Le réseau constitue le cœur de tout système de téléphonie cellulaire. Le réseau cellulaire répond à de nombreuses exigences. Non seulement le réseau cellulaire permet d’acheminer les appels vers et depuis les téléphones mobiles ainsi que de maintenir les appels lorsque le téléphone cellulaire se déplace d’une cellule à l’autre, mais il permet également d’autres opérations essentielles telles que l’accès au réseau, la facturation, la sécurité et bien plus encore. Pour répondre à toutes ces exigences, le réseau cellulaire comprend de nombreux éléments, chacun ayant sa propre fonction à remplir.

La partie la plus évidente du réseau cellulaire est la station de base. Les antennes et les équipements associés, souvent situés dans un conteneur en dessous, sont vus parsemés dans tout le pays, et surtout au bord des routes et des autoroutes. Cependant, il y a plus au réseau derrière cela, car le système doit avoir des éléments de contrôle central et il doit également se lier au système de ligne terrestre PSTN pour permettre aux appels d’être faits vers et à partir des téléphones à fil, ou entre les réseaux.

Les différentes normes cellulaires prennent souvent des approches légèrement différentes pour le réseau cellulaire requis. Malgré les différences entre les différents systèmes cellulaires, les concepts de base sont très similaires. En outre, les systèmes cellulaires tels que le GSM ont une structure bien définie, ce qui signifie que les produits des fabricants peuvent être standardisés.

Structure de base du réseau cellulaire

Un réseau cellulaire global contient un certain nombre d’éléments différents, depuis la station émettrice-réceptrice de base (BTS) elle-même avec son antenne en retour, en passant par un contrôleur de station de base (BSC), et un centre de commutation mobile (MSC), jusqu’aux registres de localisation (HLR et VLR) et au lien avec le réseau téléphonique public commuté (RTPC).

Parmi les unités du réseau cellulaire, la BTS assure la communication directe avec les téléphones mobiles. Il peut y avoir un petit nombre de stations de base alors reliées à un contrôleur de station de base. Cette unité agit comme un petit centre pour acheminer les appels vers la station de base requise, et elle prend également certaines décisions concernant la station de base la mieux adaptée à un appel particulier. Les liaisons entre la BTS et le BSC peuvent utiliser des lignes terrestres ou même des liaisons par micro-ondes. Souvent, les tours d’antenne de la BTS supportent également une petite antenne parabolique à micro-ondes utilisée pour la liaison avec le BSC. Le BSC est souvent colocalisé avec une BTS.

Le BSC s’interface avec le centre de commutation mobile. Cela permet de faire des choix plus étendus sur l’acheminement des appels et des interfaces avec le RTCP basé sur la ligne terrestre ainsi qu’avec le HLR et le VLR.

Station émettrice-réceptrice de base, BTS

La station ou le système émetteur-récepteur de base, BTS se compose d’un certain nombre d’éléments différents. Le premier est la section électronique normalement située dans un conteneur à la base de la tour d’antenne. Elle contient l’électronique pour communiquer avec les combinés mobiles et comprend des amplificateurs de radiofréquence, des émetteurs-récepteurs radio, des combinateurs de radiofréquence, des commandes, des liaisons de communication avec le BSC et des alimentations électriques avec sauvegarde.

La deuxième partie de la BTS est l’antenne et l’alimentateur pour connecter l’antenne à la station émettrice-réceptrice de base elle-même. Ces antennes sont visibles au sommet des mâts et des grands bâtiments leur permettant de couvrir la zone requise. Enfin, il y a l’interface entre la station de base et son contrôleur situé plus haut dans le réseau. Il s’agit d’une logique et d’un logiciel de contrôle ainsi que de la liaison par câble avec le contrôleur.

Les BTS sont installées à différents endroits. Dans les villes, on voit souvent les antennes caractéristiques au sommet des bâtiments, alors qu’à la campagne, on utilise des mâts séparés. Il est important que l’emplacement, la hauteur et l’orientation soient corrects pour garantir la couverture requise. Si l’antenne est trop basse ou mal placée, la couverture sera insuffisante et il y aura un « trou » de couverture. À l’inverse, si l’antenne est trop haute et mal orientée, le signal sera entendu bien au-delà des limites de la cellule. Cela peut entraîner des interférences avec une autre cellule utilisant les mêmes fréquences.

Les systèmes d’antennes utilisés avec les stations de base ont souvent deux jeux d’antennes de réception. Celles-ci fournissent ce que l’on appelle souvent la réception en diversité, permettant de choisir le meilleur signal pour minimiser les effets de la propagation par trajets multiples. Les antennes de réception sont reliées à un câble à faible perte qui achemine les signaux vers un multicoupleur situé dans le conteneur de la station de base. Là, un multicoupleur divise les signaux pour alimenter les différents récepteurs nécessaires pour tous les canaux RF. De même, le signal transmis par le combineur est acheminé vers le haut jusqu’à l’antenne de transmission à l’aide d’un câble à faible perte pour assurer un signal transmis optimal.

Centre de commutation mobile (MSC)

Le MSC est le centre de contrôle du système cellulaire, coordonnant les actions des BSC, fournissant un contrôle global et agissant comme commutateur et connexion au réseau téléphonique public. En tant que tel, il dispose d’une variété de liaisons de communication, notamment des liaisons par fibre optique, des liaisons par micro-ondes et des câbles en cuivre. Ces liaisons lui permettent de communiquer avec les BSC, d’acheminer les appels vers eux et de les contrôler selon les besoins. Il contient également les registres de localisation des foyers et des visiteurs, les bases de données détaillant les derniers emplacements connus des mobiles. Il contient également les installations du centre d’authentification, permettant aux mobiles d’accéder au réseau. En plus de cela, il contiendra également les installations permettant de générer les informations de facturation pour les comptes individuels.

En raison de l’importance du SMC, il contient de nombreux circuits de sauvegarde et de duplication pour s’assurer qu’il ne tombe pas en panne. De toute évidence, les systèmes d’alimentation de secours en sont un élément essentiel pour se prémunir contre l’éventualité d’une panne de courant majeure, car si le MSC devenait inopérant, alors tout le réseau s’effondrerait.

Bien que le réseau cellulaire ne soit pas vu par le monde extérieur et que son fonctionnement soit un mystère pour beaucoup, le réseau cellulaire est au centre même du système cellulaire global et le succès de tout le système de bout en bout dépend largement de ses performances.

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