Comment fonctionnent les téléphones mobiles : Cellulaire, Radio, Réseau cœur & Données
Un téléphone mobile est une radio bidirectionnelle portable qui bascule entre antennes relais en se déplaçant — rendu possible par l'architecture cellulaire.
1. Concept cellulaire : Réutilisation fréquences
- Zone géographique divisée en cellules hexagonales (1-30 km rayon)
- Chaque cellule : Station de base (BTS) — antenne + radio + contrôleur
- Cellules adjacentes utilisent jeux fréquences différents — réutilisation à distance
- Capacité échelle : plus cellules = plus utilisateurs (cellules plus petites = plus réutilisation)
2. Interface radio (Air Interface)
| Génération | Technologie | Duplex | Débit pic |
|---|---|---|---|
| 2G (GSM) | TDMA/FDMA | FDD | 270 kbps (EDGE) |
| 3G (UMTS) | CDMA (WCDMA) | FDD/TDD | 42 Mbps (HSPA+) |
| 4G (LTE) | OFDMA (DL) / SC-FDMA (UL) | FDD/TDD | 1 Gbps (Cat 20) |
| 5G (NR) | OFDMA + numérologie flexible | FDD/TDD | 20 Gbps |
3. Flux appel : Mobile originated
- Téléphone campe sur meilleure cellule (mesure RSRP/RSRQ)
- Utilisateur compose → Requête connexion RRC (accès aléatoire)
- Réseau authentifie (SIM → AuC via HSS/AUSF)
- Sécurité : Intégrité NAS + chiffrement (AES-128/SNOW 3G/ZUC)
- Setup session : Session PDU (5G) / EPS Bearer (4G) — profil QoS
- Voix : VoLTE (IMS) / VoNR (5G) — SIP + RTP sur QCI dédié
- Basculement : Xn (5G) / X2/S1 (4G) — changement cellule transparent
4. Réseau cœur (EPC / 5GC)
- AMF/MME : Mobilité, session, auth
- SMF/P-GW : Plan données, allocation IP, politiques
- UPF/S-GW : Transfert plan utilisateur
- AUSF/HSS : Authentification, abonnement
- PCF/PCRF : Politiques, facturation
- NEF/SCEF : Exposition, APIs
5. Transmission données
- Voix : AMR-WB (12,65 kbps) → RTP/UDP/IP → PDCP/RLC/MAC/PHY
- Texte (SMS) : Signalisation NAS (4G/5G) ou MAP (2G/3G)
- Internet : Paquets IP → Session PDU → UPF → Internet (NAT/P-GW)
- QoS : Valeurs 5QI (1=voix, 9=vidéo, 80=gaming)
6. Identifiants
- IMSI (SIM) / SUPI (5G) — ID abonné permanent
- IMEI — ID appareil (liste noire si volé)
- GUTI / 5G-GUTI — temporaire, préservant vie privée
- MSISDN — numéro téléphone (E.164)
La magie : mobilité transparente — votre identité vous suit à travers cellules, réseaux, pays via signalisation standardisée (SS7, Diameter, HTTP/2).