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Auteur(s)
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Jean CELLMER : Ingénieur des télécommunications Chef de département télécommunications, Réseau ferré de France
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Lire l’articleINTRODUCTION
Après les systèmes analogiques de première génération dans les années 1980 [E 7 361] et le GSM dans les années 1990 [E 7 364], les radiocommunications cellulaires sont en 2000 à l’aube du déploiement de systèmes de troisième génération. L’UMTS (Universal Mobile Telecommunication System) est la version européenne de l’IMT2000 (International Mobile Telecommunication), la norme mondiale pour ces systèmes de troisième génération. Le marché visé n’est plus seulement celui de la radiotéléphonie mais celui du multimédia mobile, avec notamment l’accès à haut débit à Internet sur un terminal portatif mobile ou la transmission en temps réel d’images haute résolution et de vidéos.
En Europe, l’introduction de ces nouveaux systèmes donne lieu à une redistribution des licences par les autorités nationales de régulation sous forme soit d’enchères, soit de sélection comparative. Dans certains pays, du fait du mécanisme d’enchères, le coût des licences est très supérieur à celui d’une licence GSM. En France, le mécanisme de sélection comparative retenu par l’ART (Autorité de régulation des télécommunications) s’est accompagné de conditions économiques qui ont été jugées trop risquées par certains candidats. A mi 2001, deux licences seulement ont été allouées, alors que quatre étaient prévues.
L’interface air du système retenu pour l’UMTS fait appel à une technique d’étalement de spectre, le CDMA (Code Division Multiple Access) qui consiste à transmettre les informations émises par chaque usager en même temps, sur la même fréquence porteuse, en les multipliant par des séquences pseudo-aléatoires de codes orthogonales, de rythme plus élevé que les informations à transmettre. C’est la décorrélation entre ces séquences de codes qui permet de séparer les signaux des différents usagers à la réception. Ce système, particulièrement sensible aux interférences, nécessite un mécanisme de contrôle de puissance très performant mais permet l’utilisation des mêmes fréquences porteuses dans des cellules voisines, ce qui facilite la planification cellulaire et les transferts d’appels intercellulaires.
Enfin, ce système sera disponible à la fois en mode duplex par partage de fréquences (mode FDD : Frequency Duplex Division) et en mode duplex par partage d’intervalles de temps (mode TDD : Time Duplex Division), ce dernier mode, dont le développement est moins avancé, étant plutôt destiné à des réseaux microcellulaires.
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Modèle des protocoles8. Architecture d’un réseau
8.1 Architecture globale
Les éléments d’un réseau UMTS (figure 18) sont répartis en deux groupes :
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le réseau d’accès radio (RAN : Radio Access Network ou UTRAN : UMTS Terrestrial RAN) ;
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le réseau cœur (CN : Core Network).
Entre l’utilisateur et le réseau d’accès, se trouve le terminal utilisateur (UE : User Equipment).
A ce niveau, deux interfaces apparaissent :
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l’interface Uu, qui est l’interface air entre le terminal usager et le réseau d’accès. Il s’agit de l’interface, évidemment totalement ouverte, qui utilise la couche physique W-CDMA.
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l’interface Iu qui relie le réseau d’accès au réseau cœur.
8.2 Équipement d’abonné
Le terminal utilisateur (figure 19) est composé des deux éléments suivants :
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le terminal mobile (ME : Mobile Equipment), qui est l’équipement électronique émetteur-récepteur et interface homme-machine. Il peut prendre des formes variées (portatif de radiotéléphonie, terminal de transmission de données ou terminal multimédia, visiophone mobile, etc.) ;
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la carte USIM (UMTS Subscriber Identity Module), carte à puces aux fonctionnalités très voisines de celles de la carte SIM des réseaux GSM. Elle contient l’identité de l’abonné et certaines informations relatives à cet abonnement, les algorithmes d’authentification, les clés d’authentification et de cryptage.
Par ailleurs, au moins dans les premières années de déploiement de l’UMTS en Europe et dans les pays ayant adopté le GSM, tous les terminaux seront des mobiles bimodes UMTS-GSM.
Comme dans les réseaux GSM, la norme UMTS a prévu plusieurs classes de puissances pour les terminaux. On a vu [E 7 364] que, pour le GSM 900 MHz, seule la classe 4 (portatif 2 W) et dans une moindre mesure la classe 2 (mobile embarqué 8 W) ont donné lieu à...
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