Comment fonctionne un téléphone mobile

La téléphonie mobile a révolutionné nos usages du téléphone comme l’Internet a pu modifier nos habitudes de communication avec l’essor du courrier éléctronique. Cependant, nous ne nous sommes probablement jamais informé sur le mode de fonctionnement de ces nouvelles technologies. Comme nous savons que vous vous êtes forcément posé la question un jour « Comment ça marche ? », nous avons souhaité vous faire part des méthodes de fonctionnement de la téléphonie mobile. Un réseau de téléphonie mobile se compose de nombreuses cellules collées les unes aux autres. Une cellule pouvant être entourée de 6 cellules différentes. Chaque cellule possède une antenne qui assure la liaison, par ondes hertziennes, avec un téléphone mobile situé à proximité.

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En général, plusieurs cellules sont desservies à partir d’un emplacement. Toutes les antennes de cet emplacement forment ce qu’on appelle une station de base (BTS ou Base Transceiver Station). Les stations de base sont reliées à un central téléphonique par une ligne téléphonique conventionnelle ou par faisceaux hertziens. C’est de là qu’elles reçoivent les appels qu’elles transmettent aux téléphones mobiles se trouvant dans leurs cellules. C’est également de là qu’elles transmettent des communications passées d’un téléphone portable s’il se situe dans le rayon qu’elles desservent.

Quelle est la couverture d’une station de base et des cellules ?

Chaque station de base ne peut transmettre qu’un nombre limité de conversations. La grandeur d’une cellule est donc déterminée par l’intensité de son utilisation. Dans les régions rurales où la concentration de portables est faible, les cellules ont un rayon de plusieurs kilomètres alors qu’il n’est que de quelques centaines de mètres dans les zones urbaines. Les microcellules souvent utilisées au centre des villes sont encore plus petites. Elles sont mises en place là où les communications sont particulièrement nombreuses ou lorsque la couverture hertzienne est difficile à réaliser en raison de la densité des constructions. Enfin, il existe des pico cellules ayant un rayon limité, de quelques dizaines de mètres. Elles garantissent la desserte à l’intérieur des bâtiments. La puissance d’émission d’une antenne doit être suffisamment élevée pour que les signaux radioélectriques transmis puissent atteindre un portable en limite de cellule, mais pas trop pour ne pas perturber les signaux des autres cellules. Les antennes des petites cellules opèrent avec une puissance d’émission plus faible; elles génèrent donc un rayonnement moins intense et, bien que cela nécessite un nombre plus élevé d’antennes, la puissance rayonnée par l’ensemble des installations n’est pas plus grande, au contraire – du moins dans les zones urbaines. Un réseau à mailles fines dont la puissance d’émission est globalement plus faible permet même de transmettre davantage de conversations.

Comment se passent les communications ?

Pour que plusieurs personnes puissent téléphoner en même temps à l’intérieur d’une même cellule, jusqu’à huit utilisateurs se partagent le même canal avec le système GSM. Un huitième du temps de transmission (intervalle de temps ou « slot ») est donc attribué à chacun d’eux. L’information est divisée en « paquets » de 577 microsecondes transmis toutes les 4,6 millisecondes. C’est pourquoi le téléphone mobile émet un rayonnement pulsé 217 fois par seconde. Les téléphones mobiles de la norme GSM sont équipés d’un réglage dynamique de puissance : lorsqu’une communication téléphonique s’établit, le téléphone émet à la puissance maximale. La puissance est ensuite réduite jusqu’à ce qu’une communication de qualité suffisante soit maintenue avec la station de base. La station de base (BTS) émet ensuite une communication vers un contrôleur de station de base (Base Station Controller ou BSC ) qui est la partie intelligente du réseau. Il décidera de l’activation ou la désactivation d’un canal vers un téléphone mobile (début/fin de communication ou changement de BTS). Il décide également de la puissance d’émission des BTS et gère le changement de cellules (appelé handover). Si ce changement de cellules s’effectue entre deux BTS reliées au même BSC le changement de cellule s’effectue tout seul, sinon le MSC fait appel à un MSC (Mobile service Switching Center) qui comme son nom l’indique joue entre autres le rôle de switch permettant le basculement d’un MSC à l’autre et donc d’une BTS à l’autre. Il a donc pour objectif d’assurer le routage dans le réseau et d’assurer l’interconnexion avec les autres réseaux (autres opérateurs ou téléphonie fixe) et coordonne les appels.

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En résumé

Lors d’un appel depuis un téléphone mobile, celui-ci émet des ondes radioélectriques. Ces ondes radio sont captées par l’antenne de la station de base la plus proche. Une station de base assure les communications de chacun des téléphones mobiles localisés dans sa zone de couverture. Outre les antennes, elle comprend un ou plusieurs émetteurs et récepteurs d’ondes radios. Les appels sont ensuite routés vers le BSC permettant de transmettre la communication sur une autre BTS mais également de commuter de BTS sur un même BSC. Le MSC situé en amont prend en charge les BSC en effectuant le changement de MSC en cas de changement de station de base lors d’un déplacement de l’utilisateur. Le MSC effectue le routage sur le réseau et vers l’extérieur de celui-ci.