L'infrastructure d'un réseau de téléphonie mobile, aussi bien GSM qu'UMTS (cf. schéma n° 1), est composée de deux sous-systèmes : le sous-système radio (BSS : Base Station Subsystem) et le sous-système réseau (NSS : Network and Switching Subsystem).

C-1. LE SOUS-SYSTÈME RADIO

Le sous-système radio assure la gestion des ressources radio indispensables aux échanges avec les terminaux, et le transfert des communications entre les terminaux et le sous-système réseau. L'interface entre le terminal mobile et le sous-système radio est appelée « interface air ».
Le BSS s'organise en cellules (aussi bien en GSM qu'en UMTS) ; le site de la cellule (divisée en secteurs) est l'endroit physique où sont localisés le mât supportant les antennes, les TRX (matériel d'émission) et la station de base (BTS [base transceiver station] pour le réseau GSM et Node B pour le réseau UMTS).
La station de base assure le couplage radio avec les terminaux sur l'interface air. Elle se compose des émetteurs/récepteurs radio (TRX). Il existe ainsi des liens de la forme : TRX-BTS ou TRX-Node B.
Les stations de base sont pilotées par des contrôleurs (BSC : base station controller pour le réseau GSM, et RNC : radio network controller pour le réseau UMTS). Le contrôleur de stations de base a notamment pour fonction de concentrer le trafic de plusieurs dizaines de BTS pour le réseau GSM et de Node B pour le réseau UMTS, ainsi que de gérer les ressources radio physiques. Dans le cas du réseau UMTS, le RNC sépare les données de la voix, avant de les envoyer vers des équipements chargés de leur traitement spécifique. Le contrôleur de station de base administre également la mobilité des abonnés entre les cellules qu'il pilote. Enfin, il réalise le contrôle des terminaux tant en matière de puissance d'émission que de synchronisation temporelle.
Les stations de base sont reliées au contrôleur de station de base par des liaisons MIC à 2 Mbit/s. Sur ces liens transitent les communications vocales ou de données. Il existe ainsi des liens de la forme : BTS-BSC et Node B-RNC.
Certains contrôleurs de stations de base sont reliés entre eux, il existe ainsi des liens de la forme : BSC-BSC et RNC-RNC.

C-2. LE SOUS-SYSTÈME RÉSEAU

Le sous-système réseau (NSS) est notamment en charge de la connexion aux réseaux téléphoniques tiers (fixes ou mobiles) et de la gestion des abonnés. Il est interfacé avec les sous-systèmes radio et a un rôle de concentration, de commutation et de transport des communications.
Un NSS se compose :
- d'équipements de télécommunications qui sont essentiellement des commutateurs et des passerelles ;
- de bases de données relatives aux abonnés (HLR : home location register), à leur identification (AUC : authentification center), à la vérification des droits des terminaux sur le réseau (EIR : equipment identity register) et à la localisation des mobiles (VLR : visitor location register) ;
- de plates-formes multiservices, permettant notamment d'assurer la collecte de tickets, ou liées à la fourniture de services (parmi lesquelles figure la VMS : voice mail servers).

C-2.1. Les commutateurs

Les contrôleurs de station de base du sous-système radio sont reliés à des commutateurs. Ces derniers peuvent correspondre soit à des commutateurs de circuits (MSC : mobile switching center) pour la voix, soit à des routeurs de paquets (33) (SGSN : serving GPRS support node) pour les données. Il peut s'agir de nouveaux commutateurs ou des commutateurs existants mis à jour. Il existe ainsi des liens de la forme : BSC-MSC, BSC-SGSN, RNC-MSC, RNC-SGSN.
Les commutateurs établissent les appels entre les terminaux du réseau, entre les mobiles du réseau et les abonnés d'autres réseaux, ou entre les mobiles du réseau et des services ou plates-formes de services ; ils incluent notamment les fonctions de traitement des appels, de gestion de la mobilité, d'échange des messages courts et d'administration des services supplémentaires. Il est possible de dédier un ou plusieurs MSC à des fonctions de transit. Certains commutateurs (MSC et SGSN) sont reliés entre eux, de même que certains MSC le sont avec des SGSN. Il existe ainsi des liens de la forme : MSC-MSC, SGSN-SGSN, MSC-SGSN.

C-2.2. Les passerelles

Le MSC transfère la voix (34) et les SMS vers les réseaux de téléphonie fixes ou mobiles des autres opérateurs, via une passerelle de routage appelée GMSC (gateway mobile switching center).
Le SGSN transfère les données en mode paquets vers internet, vers des réseaux intranet ou vers les plates-formes de services (par exemple de MMS) et inversement (35). Cette mise en relation s'effectue via une passerelle de routage des données appelée GGSN (gateway GPRS support node).

C-2.3. Les bases de données

Chaque commutateur est couplé à une base de données (HLR) qui permet de stocker les caractéristiques des abonnés : services souscrits, paramètres d'identification, numéro d'annuaire. Le HLR retient également l'identification du VLR sur lequel est référencé l'abonné.
Le VLR, presque toujours intégré au MSC, est une deuxième base de données qui mémorise les caractéristiques des abonnés présents dans la zone géographique considérée. Un réseau mobile pourra contenir un ou plusieurs HLR selon le nombre d'abonnés.
Enfin, l'EIR est une troisième base de données servant à stocker les identités des terminaux. C'est un gage de sécurité car elle permet de vérifier que les terminaux utilisés n'ont pas été volés et qu'ils ont les droits nécessaires pour fonctionner sur le réseau.

C-2.4. Les plates-formes

Ces plates-formes mettent en oeuvre des services de type réseau intelligent (par exemple : plate-forme RI camel pour la gestion des prépayés, et du trafic des roamers) et des plateformes assurant la facturation (plate-forme collecte de tickets), la messagerie (VMS : voice mail servers), l'acheminement des SMS en provenance de réseau non mobile, etc.

C-3. TROIS GROUPES D'ÉLÉMENTS DE COEUR DE RÉSEAU

La norme UMTS introduit une distinction entre différents domaines :
- le CS (circuit-switched) domain ;
- le PS (packet-switched) domain.
Ainsi, les éléments du coeur de réseau sont répartis en trois groupes :
- le premier groupe correspond au CS domain et comprend le MSC, GMSC et le VLR ;
- le deuxième groupe correspond au PS domain et comprend le SGSN et le GGSN ;
- le dernier groupe comprend les éléments de réseau communs au CS domain et au PS domain, à savoir : le HLR, EIR et l'AUC.

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