Br

1
Brève histoire du téléphone mobile
Présentation réalisée par lAHTI pour le compte
du Service Mécénat dIBM France
2
Les hommes ont toujours communiqué à distance
MP3 tropical
télégraphe tropical
Mail marin
Télégraphe indien
3
Les hommes ont toujours communiqué à distance
On a gagné!!
490 avant J C
Athènes
Marathon
4 heures
4
Les hommes ont toujours communiqué à distance
Pendant les croisades (11eme et 12eme siècle),
les Turcs et les Arabes maîtrisaient déjà
l'élevage des pigeons pour transmettre des
messages ce qui leur rendait bien des services
aux dépens des Croisés.
5
Les hommes ont toujours communiqué à distance
Jusquà la fin du 18 eme siècle, la poste a été
le seul moyen organisé pour la communication à
distance entre les hommes
6
Les hommes ont toujours communiqué à distance
Le Télégraphe optique de Chappe a été inventé
pendant la Révolution française. La ligne Paris
Lille fut créée en 1794. Il suffisait dune
heure au lieu dun jour pour envoyer un message
7
Le télégraphe électrique première application de
lélectricité pour la transmission dinformations
1837 L'Américain Samuel Morse invente un
télégraphe électrique simple des piles, un
interrupteur, un électro-aimant et des fils
suffisent.
Code binaire Morse
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Les fréquences
Une fréquence mesure le nombre de vibrations par
seconde. Sapplique au son , à lélectricité
(courant alternatif), aux ondes radio, etc.
Sexprime en cycles/seconde ou en Hertz (Hz)
Amplitude dénergie
3 Hz . . . . . 15 Hz
1 seconde
9
Les fréquences sonores
20 Hz
20 000 Hz 55 Hz
7 000 Hz 300 Hz
3 400 Hz
10
Les fréquences radioélectriques

• Exemples de fréquences
• Courant EDF 50 Hz
• Radio AM 200 KHz
• Radio FM 87.5 MHz-108 MHz
• Télévision 110 MHz
• GSM 900 MHz 1800 MHz
• WiFi 2.5 GHz
• Micro-ondes 2.5 GHz

K 1000 Kilo M 1000 000 Méga G 1000 000
000 Giga
11
Le problème de la transmission du son à distance
Le son dans lair ne se propage pas très loin et
pas très vite Ici un soldat avec des
 grandes oreilles  pour mieux recevoir le son
afin de détecter des avions (avant le RADAR, dans
les années 1930)
12
Le problème de la transmission du son à distance
?
?
La transmission mécanique ne permet pas non plus
une bonne transmission du son à distance
13
Lélectricité a révolutionné les communications
le téléphone
Le 10 mars 1876 Graham Bell réussit à
transmettre par fil électrique une première
phrase devenue célèbre " Monsieur Watson ,
veuillez venir dans mon bureau , je vous prie.
Cétait linvention du téléphone.
Haut Parleur
Micro
SON
SON
Courant électrique
14
La transmission a fait des progrès continus

• On a développé des moyens de transmission de plus
  en plus puissants (c.a.d en nombre de circuits
  téléphoniques simultanés et en distance)
• Câbles métalliques symétriques
• Câbles métalliques coaxiaux
• Faisceaux hertziens
• Satellites
• Fibre optique

15
Le réseau téléphonique a rapidement dû être
organisé
?
16
On a donc introduit très tôt des points
daiguillage (les commutateurs téléphoniques) et
un annuaire des abonnés.
17
Les commutateurs téléphoniques ont été
automatisés à partir de 1920
1975 premiers Commutateurs électroniques
Les demoiselles du téléphone
1920 premiers commutateurs électromécaniques
18
La naissance de la radio (Télégraphie Sans Fil)
1888 Hertz () a fait la preuve expérimentale
des ondes RADIO
() on parle dondes hertziennes et de fréquences
en Hertz
19
La naissance de la Télégraphie Sans Fil
S O S tititi tatata tititi
1912 Le naufrage du Titanic premier usage
célèbre de la TSF
20
Le son transporté par radio
Il faut  moduler  londe radio pour transporter
le son. La restitution du son se fait par
 démodulation . Ces opérations complexes sont
à la base de la radio.
Son

Le son est transporté par londe radio
Onde radio
21
La naissance de la radiodiffusion
1922 première émission de radio à Paris
Les triodes étaient les Composants critiques
22
Pourquoi utiliser la radio pour le téléphone ?

• Les avantages du sans fil
• Permet la mobilité
• Est économique pas besoin de câble reliant
  chaque utilisateur
• Les problèmes par rapport au téléphone fixe
• Il faut des fréquences radio
• Il faut se protéger contre les brouillages des
  ondes radio
• Les récepteurs sont compliqués
• Besoin dénergie électrique

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La télégraphie sans fil en avion !!
Pendant la guerre de 1914-1918 on utilisait
encore des pigeons voyageurs pour envoyer des
messages depuis les avions!!
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Les débuts du radio téléphone

• Le radio téléphone a débuté sur les avions ,
  navires et autres véhicules militaires il na
  été opérationnel sur les avions quà partir de la
  guerre 39-45
• Puis on a commencé à lutiliser dans le civil
  avec des systèmes spécialisés

25
Les débuts du radio-téléphone civil
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Les débuts du radiotéléphone
Un des premiers radiotéléphones militaires
portables (radiotéléphone de campagne)
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Les premiers téléphones mobiles commerciaux en
France
En France, le premier service commercial
significatif de radiotéléphone fut lancé en 1984
RADIOCOM 2000. Juste avant le GSM, vers 1992,
il ny avait que 200 000 abonnés en France le
téléphone mobile était pour les professionnels.
10 Kg
3000
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Un essai le BIBOP
En 1991, France Télécom a lancé un service limité
de téléphonie sans fil de poche. Il fallait
sarrêter près dune borne marquée du signe BIBOP
et sidentifier. Il a été abandonné rapidement au
profit du GSM.
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Le lancement du GSM

• En 1982 les opérateurs européens de télécom se
  sont mis daccord sur
• La réservation de la même plage de fréquences
  radio dans tous les pays pour la téléphonie
  mobile.
• Létude dun nouveau système mobile appelé GSM
  (Global System for Mobile communications).
• Le GSM a démarré en Europe au début des années
  1990

30
Les principes du GSM
31
Le GSM est très innovant

• Il utilise le principe de la téléphonie
  cellulaire
• La voix est numérisée dès le poste téléphonique
• Il faut beaucoup dintelligence (grâce à
  linformatique) pour gérer la mobilité

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La gestion des fréquences radio
Il faut des arbitres internationaux
Cette fréquence est à moi Na!
33
Les fréquences radio
Une ressource naturelle très disputée!
GSM
34
La gestion des fréquences
Dans les premiers systèmes de radiotéléphonie
(radio maritime, CiBi) un principe simple était
appliqué les échanges se partageaient le même
canal (bande de fréquences) il fallait parler
chacun son tour!
35
La gestion des fréquences
Avec un seul émetteur, la plage des fréquences
réservées pour le GSM permet découler au plus de
lordre de 1000 communications simultanées. On a
donc cherché à multiplier le nombre démetteurs,
avec un nouveau problème comment éviter le
brouillage entre émetteurs? Cest pourquoi on a
inventé le téléphone cellulaire (Bell Labs vers
1947)
36
Le téléphone cellulaire
On divise le territoire en cellules, chacune
desservie par un émetteur. Deux cellules
voisines doivent utiliser des fréquences
différentes (représentés ici par des couleurs)
37
Le téléphone cellulaire

• Problèmes
• Il faut savoir où sont tous les mobiles par la
  gestion de la mobilité
• Il faut que la communication ne soit pas
  interrompue quand on passe dune cellule à
  lautre (piéton, voiture, train).

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Le téléphone cellulaire
On a introduit le mécanisme de "hand over
permettant de changer de cellule sans couper les
communications
Ne coupez pas
39
Le prix des portables
Un portable est un appareil très complexe, en
fait un véritable ordinateur de poche.

• Principales fonctions dun portable
• Numérotation dun appel
• Identification et gestion de la carte SIM
  (Subscriber Identity Module), facteur de sécurité
• Microphone / haut-parleur
• Numérisation (codage/décodage)
• Gestion des SMS
• Gestion de lannuaire local
• Internet
• Et il faut une bonne batterie

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Le prix des portables
Ces terminaux complexes sont devenus économiques
grâce aux progrès technologiques. Entre 1970 et
2000, la puissance des composants a été
multipliée par 100 000 (loi de MOORE)
1993
Poids, prix
2006
41
La numérisation

• De plus en plus, on numérise linformation, et
  pas seulement celle qui est échangée sur
  Internet.
• Exemples
• Musique CD, MP3
• Télévision la TNT
• Photographie JPEG
• Bientôt la radio
• Téléphonie GSM, voix/Internet
• Etc...

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La numérisation

• La numérisation a de nombreux avantages. Elle
  permet
• Une bonne protection contre les parasites (le
  bruit)
• La compression (on ne transmet que linformation
  utile, on élimine les répétitions) ce qui permet
  des économies de fréquences, (TNT, GSM) ou de
  mémoire (MP3)
• Des appareils à bas prix (grâce aux composants
  numériques en grande série)

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La numérisation
Dans le téléphone classique, un courant
électrique reproduit les vibrations du son.
Pour que la voix soit compréhensible on transmet
les fréquences entre 300 Hz et 3400 Hz
Haut Parleur
Micro
SON
SON
Courant électrique analogique
Hz Hertz ou cycle par seconde
44
La numérisation
Dans le téléphone numérique le courant électrique
de la voix est codé en chiffres binaires (0 et
1) cest sous cette forme que la voix est
échangée entre les deux appareils avec un CODEUR
et un DECODEUR.
Haut Parleur
Micro
0101101101
SON
COD
DEC
SON
Canal numérique
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La numérisation
Courant électrique
mesure de lénergie du courant 8000 fois par
seconde (Echantillonnage)
Codage binaire
Ce procédé de numérisation de la parole est
utilisé depuis les années 1970 dans le cœur du
réseau téléphonique fixe avec un débit de 64
000 b/s par communication téléphonique.
46
La numérisation
Numérique
Dans le "vieux" réseau fixe le local est
analogique
Dans le GSM la communication est tout numérique
47
La numérisation
débit divisé par 5
64 000 b/s
13 000 b/s
COMPRESSION
La compression dans le GSM permet de réduire le
débit à 13 000 b/s par communication
téléphonique. Le mécanisme de compression de la
voix pour le GSM a été mis au point dans les
années 80 dans les labos dIBM la Gaude.
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Lintelligence dans le réseau

• La gestion de la mobilité nest possible quavec
  des ordinateurs puissants (le réseau sait à tout
  instant localiser tous les mobiles allumés!)
• Pour comprendre le fonctionnement du réseau nous
  allons suivre ce qui se passe quand Mr ZAVATTA
  qui a pris lavion pour Montpellier appelle Mr
  ZIGOTO qui est resté à Paris.

49
Lintelligence dans le réseau
INFORMATIQUE CENTRALE
C001
Commutateurs
CXXX Numéro de cellule (environ 5000 cellules
en France
C1001
C002
Les principaux composants dun réseau GSM
C1000
50
Lintelligence dans le réseau
INFORMATIQUE CENTRALE
Annuaire Localisation Consommation
C001
CXXX
C1001
N de Cellule
C002
Zigoto 06 87 65 43 21
C1000
51
Lintelligence dans le réseau
Données mises à jour en temps réel
Données Permanentes
La base de données centrale, cœur du
fonctionnement du réseau
52
Lintelligence dans le réseau
INFORMATIQUE CENTRALE
Zavatta arrive à Montpellier et allume son
portable. Lordinateur central est informé et mis
à jour
Annuaire Localisation Consommation
C001
Zavatta 06 12 34 56 78
Information s de service (numérotation, SMS)
C1001
C002
Zigoto 06 87 65 43 21
C1000
53
Lintelligence dans le réseau
Données mises à jour en temps réel
Données Permanentes
54
Lintelligence dans le réseau
Données mises à jour en temps réel
Données Permanentes
55
Lintelligence dans le réseau
INFORMATIQUE CENTRALE

• Zavatta appelle Zigoto
• Il numérote
• ça sonne chez Zigoto

Annuaire Localisation Consommation
C001
Zavatta 06 12345678
C1001
C002
Zigoto 06 87 65 43 21
C1000
56
Lintelligence dans le réseau
INFORMATIQUE CENTRALE
Zigoto répond et ils se parlent Tes où? Le
compteur de facturation de Zavatta est mis à jour
Annuaire Localisation Consommation
C00 1
Zavatta 06 123 45678
C1001
Voix
C00 2
Zigoto 06 87 65 43 21
C1000
57
Lintelligence dans le réseau
Données mises à jour en temps réel
Données Permanentes
58
Lintelligence dans le réseau
Données mises à jour en temps réel
Données Permanentes
59
Le SMS un bonus inattendu!
Zavatta envoie un SMS à Zigoto
C001
Centre de service de SMS
Zavatta 06 12345678
1 SMS 160 caractères de 7 eb ou 140 caractères
de 8 eb sur le canal de signalisation
C1001
C002
Zigoto 06 87 65 43 21
C1000
60
CONCLUSION
61
Quinze ans après

• Le téléphone mobile daujourd'hui est le
  résultat de près de 150 ans de progrès
  scientifiques, techniques et industriels en
  télécommunications et informatique
• Il se développe partout dans le monde, pays
  riches et pauvres

62
Évolutions en cours au-delà de la voix et du SMS

• Internet mobile rapide (la 3G appelée aussi UMTS)
• TV mobile (dérivée de la TNT)
• Services de localisation avec GPS
• Télépaiement
• Etc
• A vos imaginations!

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Le mobile en France
Fin 2007 52 millions GSM
64
Le mobile dans le monde
En 2010 50 de la population mondiale disposera
dun téléphone mobile
3 milliards
65
ANNEXES
66
http//www.ahti.fr/
Présentation réalisée par lAHTI pour le compte
du service Mécénat dIBM France
67
Cette présentation a été faite dans le cadre du
programme MOBI3 pour le compte de la Direction du
bénévolat dIBM France.
Conçu par
En partenariat avec
68
Les 6 collèges du projet pilote MOBI3
78 - Yvelines Collège Magellan - 33 bis, avenue
de Poissy 78570 Chanteloup les Vignes Collège
Ariane - Place des Frères Voisins - 78280
Guyancourt Collège Albert Thierry - rue Albert
Thierry 78520 Limay 91 - Essonne Collège Galilée
- 10, place des Fédérés - BP 149 91005 Evry
cedex 92 - Haut-de-Seine Collège Jean-Baptiste
Clément - 58 rue du Président Kennedy 92700
Colombes 95 - Val dOise Collège Louis Aragon -
1, place Eugène Delacroix 95370 Montigny les
Cormeilles
1
2
3
4
5
6
69
La naissance de la radio (Télégraphie Sans Fil)

• La découverte des ondes radio (ondes
  électromagnétiques) a été faite à la fin du 19eme
  siècle
• 1865 Maxwell découverte théorique
• 1888 Hertz () preuve expérimentale
• Démarrage de la radio
• 1898 première liaison radio télégraphique
• 1922 émissions régulières de radio diffusion
  depuis la Tour Eiffel
• () on parle dondes hertziennes et de fréquences
  en Hertz

70
Satellite Inmarsat
600 canaux simultanés par satellite 432
Kb/seconde
71
Capacité des cellules en GSM
1voie de téléphone est portée par un débit de
13,8 kb/s
fréquences lt 124 canaux full duplex
124
123
122
1
8 IT par trame temporelle
1
2
8
577µs
1 trame GSM
4,615ms (c.a.d. 216 trames/s)
Jusquà 8 x 124 992 canaux logiques théoriques
1/7 avec le plan de fréquences soit 140 canaux
simultanés par cellule.
72
Loi de Moore
Entre 1970 et 2000, la puissance des composants
a été multipliée par 100 000 (loi de MOORE)
73
La compression
Exemples de taux de compression
TNT la TNT a été lancée en France en 2006. Elle
permet 4 fois plus de chaînes que le TV
analogique qui disparaitra en 2011. Les
fréquences libérées par la TV analogique
sappellent le dividende numérique.