Pourquoi le GSM utilise-t-il plusieurs techniques d’accès multiples ?

Pourquoi le GSM utilise-t-il plusieurs techniques d’accès multiples ?

Le GSM intègre plusieurs techniques d’accès multiples pour optimiser l’utilisation du spectre radio tout en garantissant la simultanéité des communications. L’architecture repose principalement sur une combinaison hiérarchisée de TDMA (Time Division Multiple Access) et FDMA (Frequency Division Multiple Access). Le FDMA permet de diviser la bande de fréquences allouée en canaux radio fixes, tandis que le TDMA subdivise chaque canal en intervalles de temps, attribués dynamiquement aux utilisateurs. Cette combinaison assure une isolation temporelle et fréquentielle entre les communications, réduisant les interférences et augmentant la capacité du réseau.

Organisation spectrale par FDMA dans le GSM

Dans le GSM, chaque opérateur reçoit une portion fixe du spectre, subdivisée en porteuses espacées de 200 kHz. Cette séparation fréquentielle crée un cadre rigide mais contrôlé, limitant la diaphonie entre canaux et permettant une planification précise des cellules. Chaque porteuse supporte un canal de transmission, servant de base à la superposition temporelle via TDMA.

Découpage temporel par trames TDMA

Chaque canal FDMA transporte des trames TDMA de 4,615 ms, subdivisées en 8 time-slots. Un seul utilisateur occupe un time-slot donné dans une trame. Le multiplexage temporel est géré de façon cyclique, attribuant des créneaux selon les besoins de chaque terminal mobile. Cette segmentation optimise l’efficacité spectrale et limite le blocage d’accès.

Gestion des accès via la pile protocolaire GSM

La coordination entre utilisateurs repose sur la signalisation gérée par le canal SACCH (Slow Associated Control Channel) et le canal AGCH (Access Grant Channel). Ces canaux logiques opèrent au-dessus des canaux physiques définis par FDMA/TDMA. Le mécanisme d’allocation dynamique du time-slot repose sur les messages RACH envoyés par le terminal pour initier une communication, suivis d’un aiguillage rapide vers un slot libre identifié par le réseau.

Compatibilité avec les mécanismes d’itinérance inter-cellules

La structure FDMA/TDMA facilite la gestion de l’itinérance entre cellules. Le mobile peut scanner plusieurs porteuses voisines pendant les time-slots non alloués, sans interrompre la communication. Cette capacité est essentielle pour maintenir la continuité des appels lors des handovers, surtout dans les environnements à forte densité urbaine.

Cas particulier des services GPRS sur l’architecture GSM

Le GPRS utilise le même canevas FDMA/TDMA mais avec une attribution flexible des time-slots selon la charge. Un même utilisateur peut recevoir plusieurs time-slots par trame, contrairement à la voix où un seul slot est généralement assigné. Cela illustre une différence d’usage entre services orientés voix et données, reposant sur la même structure d’accès multiple.

Pour comprendre les évolutions vers des schémas plus dynamiques comme ceux utilisés en LTE, l’étude du multiplexage OFDMA devient une étape naturelle.