Canaux logiques en GSM : définition, classification et fonctions

Canaux logiques en GSM : définition, classification et fonctions

Le système GSM utilise une structure hiérarchique de canaux pour organiser la transmission des informations entre les mobiles et le réseau. Les canaux logiques sont une abstraction des canaux physiques, conçue pour séparer les différents types d’information : signalisation, gestion des ressources, et trafic utilisateur. Cette séparation permet une allocation efficace des ressources radio et une gestion optimisée des connexions mobiles.

Classification des canaux logiques

Les canaux logiques dans GSM se divisent en deux grandes catégories : les canaux de trafic (TCH) et les canaux de signalisation (SCH). Les canaux de signalisation sont eux-mêmes subdivisés en plusieurs types selon leur fonction dans le réseau.
Canaux logiques en GSM : définition, classification et fonctions

Canaux de trafic (TCH)

Les canaux de trafic sont dédiés au transport du contenu utilisateur, principalement la voix mais aussi les données. Ils existent sous deux formes :

  • TCH/F (Full rate) : canal de trafic pleine vitesse, utilisé pour les communications vocales standards.
  • TCH/H (Half rate) : canal de trafic demi-vitesse, permettant d’augmenter la capacité réseau au détriment de la qualité vocale.

Chaque canal de trafic est assigné dynamiquement par la station de base en fonction de la disponibilité et de la politique de gestion des ressources radio.

Canaux de signalisation

Les canaux de signalisation assurent le bon fonctionnement du réseau, la coordination des terminaux et la gestion des ressources radio. On distingue trois types principaux :

1. Canaux de contrôle de diffusion (BCH)

Ces canaux diffusent en continu des informations critiques à tous les mobiles présents dans une cellule.

Canal Nom complet Rôle
FCCH Frequency Correction Channel Correction de la fréquence du mobile
SCH Synchronization Channel Synchronisation temporelle du terminal
BCCH Broadcast Control Channel Diffusion des paramètres système et réseau

Le canal BCCH est particulièrement stratégique car il fournit des informations sur l’identité de la cellule, la liste des voisines, les politiques d’accès et d’itinérance.

2. Canaux de contrôle commun (CCCH)

Ces canaux permettent la communication entre tous les mobiles et la station de base avant l’établissement d’un lien dédié.

  • PCH (Paging Channel) : envoie des messages de recherche vers les mobiles pour les appels entrants.
  • RACH (Random Access Channel) : utilisé par le mobile pour initier un contact avec le réseau.
  • AGCH (Access Grant Channel) : réponse du réseau au mobile, indiquant le canal à utiliser pour la connexion dédiée.

Un exemple concret : lorsqu’un utilisateur reçoit un appel, le réseau envoie un message sur le canal PCH. Le mobile répond via le canal RACH, et le réseau lui accorde un canal dédié via l’AGCH. Cette séquence illustre le rôle clé des canaux CCCH dans l’établissement initial des communications.

3. Canaux de contrôle dédiés (DCCH)

Une fois la communication établie, ces canaux assurent la gestion de session et le transfert de données de signalisation entre le mobile et le réseau :

  • SACCH (Slow Associated Control Channel) : transporte des informations de contrôle régulières, comme la puissance d’émission ou le niveau de signal.
  • FACCH (Fast Associated Control Channel) : utilisé pour transmettre des messages urgents comme les handovers, en remplaçant temporairement les données utilisateur.

FACCH prend le pas sur les canaux de trafic pour garantir la rapidité d’exécution, notamment lors d’un changement de cellule (handover) ou d’une urgence réseau.

Fonctions principales des canaux logiques

Les fonctions des canaux logiques sont multiples et critiques pour la stabilité du système GSM :

  1. Établissement, maintien et libération des connexions radio.
  2. Diffusion des paramètres système et des données de configuration.
  3. Transmission de la voix et des données utilisateur.
  4. Gestion de la mobilité : handovers, enregistrement, mise à jour de localisation.
  5. Support aux procédures d’authentification et de chiffrement.

Comparaison : canaux physiques vs logiques

Il est essentiel de distinguer les canaux physiques et logiques. Le canal physique correspond à une ressource radio concrète (fréquence + time slot), tandis que le canal logique est une fonction ou un type de message qui utilise cette ressource.

Aspect Canal logique Canal physique
Nature Abstraction fonctionnelle Ressource radio réelle
Fonction Transfert d’un type spécifique d’information Transport des bits sur l’interface radio
Exemples BCCH, RACH, TCH/F Time Slot 0 sur la fréquence ARFCN 45

Un canal logique peut être mappé dynamiquement sur différents canaux physiques selon les besoins du réseau, ce qui permet une flexibilité importante dans la gestion des ressources radio.

Conclusion

Les canaux logiques jouent un rôle fondamental dans l’architecture GSM, en assurant la séparation fonctionnelle des différents types de communication et en permettant une gestion efficace des échanges entre le terminal mobile et le réseau. Leur compréhension est essentielle pour optimiser les performances radio et garantir la qualité de service dans les systèmes 2G.

Pour aller plus loin, il est utile d’examiner la structure des trames GSM afin de comprendre comment ces canaux logiques sont organisés dans le temps et transmis sur les ressources physiques.