Un des problèmes des réseaux mobiles, c'est que le terminal peut se trouver à n'importe quel endroit à un instant donné. Comment être capable de joindre le terminal, de lui envoyer un paquet là où il se trouve à tout moment, sans que ce terminal ne consomme trop d'énergie en échangeant fréquemment des messages ? Telle est la question à laquelle nous allons répondre dans cette vidéo. Nous savons qu'un réseau mobile est constitué d'un ensemble de cellules. Des stations de base sont déployées régulièrement sur le territoire, de façon à offrir une bonne couverture. En 4G, une station de base s'appelle un eNodeB. On va considérer un modèle très simple qui permet de faire des petits calculs pour comprendre les principaux phénomènes. Les tendances que nous allons dégager restent vraies pour des modèles plus précis, par exemple avec un modèle où on considère des cellules hexagonales, ce qui est généralement utilisé dans la littérature. Le terminal, comme je le disais, peut se trouver à n'importe quel endroit, dans n'importe quelle cellule. Comment le joindre, comment établir une liaison là où il se trouve ? Et bien, la première idée qui vient à l'esprit, c'est de considérer le principe de la mise à jour de localisation. Si nous considérons un terminal qui se déplace, à chaque fois qu'il change de cellule, qu'il va changer d'eNodeB, il peut très bien envoyer un message au réseau pour dire: dorénavant, je suis dans cette cellule, envoie-moi les paquets vers cette station de base. Si nous regardons un petit peu ce que cela implique, la première chose c'est qu'il faut que le terminal soit capable de détecter le changement de cellule. Pour ce faire, nous avons le concept de voies balises. Qu'est-ce que c'est qu'une voie balise ? Et bien, c'est le fait que chaque eNode B diffuse régulièrement son identité sur une fréquence du réseau, typiquement toutes les unes à cinq secondes.. On va avoir, par exemple ici, la station de base B1, l'eNodeB B1 qui va diffuser son identité B1, B2 pour l'autre eNodeB, et B3. De cette façon, un mobile qui passe d'une cellule à l'autre, il a juste besoin d'écouter les voies balises, quand il voit qu'il détecte mieux un message comportant B2 et non plus B1, ça veut dire qu'il a changé de cellule. Si nous regardons maintenant, combien de mises à jour de localisation sont faites sur un cas simple. Nous savons que dans les zones urbaines, l'opérateur déploie un grand nombre de stations de base au kilomètre carré, ce qui veut dire que la cellule est petite. Nous pouvons par exemple supposer que dans une zone très dense, une cellule fait six cents mètres de diamètre. Si nous prenons un terminal, un piéton qui se déplace à trois virgule six kilomètres-heure, cela revient à une vitesse de un mètre seconde, cela veut dire que la distance de six cents mètres, il va la parcourir en six cents secondes. Maintenant, nous pouvons considérer quelqu'un qui est dans sa voiture. À ce moment-là , la vitesse va être plutôt de 36 kilomètres-heure, ce qui revient à 10 mètres secondes. La distance de six cents mètres est à ce moment-là parcourue en 60 secondes. Ceci veut dire que toutes les minutes, le terminal va faire une mise à jour de localisation, puisqu'en moyenne toutes les minutes, il va changer de cellule. Si, toutes les minutes, alors que je n'utilise pas mon terminal, celui-ci fait une mise à jour de localisation, ça veut dire qu'il va transmettre, qu'il va recevoir des messages de la station de base, et donc il va consommer alors que je ne fais rien. À la fin de la journée, ma batterie va être à plat, et peut être même avant la fin de la journée. Ce qu'on va essayer de faire, c'est de réduire la fréquence des mises à jour de localisation. Pour ce faire, on va grouper les cellules dans ce qu'on appelle une zone de suivi, c'était appelé zone de localisation en 2G, ou 3G, ou en anglais Tracking Area pour TA. Maintenant, chaque station de base, au lieu de diffuser sur la voie balise son identité, va diffuser l'identité de la zone de suivi. Cette identité est composée d'un code pays, MCC, d'un code opérateur, MNC, et d'un Tracking Area Code, un code librement attribué par l'opérateur. Comment cela va-t-il se passer ? Le terminal écoute toujours la voie balise, s’il vient par exemple de la station de base B10, au moment de rentrer dans la zone TA1, il va détecter une station de base qui émet justement un code différent du précédent. Il détecte donc le changement de zone de suivi. Il va faire une mise à jour de localisation, ou mise à jour de suivi en disant: maintenant, je suis dans TA1, et non plus je suis dans telle cellule. Ceci permet de faire en sorte que lorsque le mobile se déplace et passe dans une cellule différente, eh bien il ne fait rien, il n'échange aucun message de signalisation. Ensuite, il peut se balader dans toute la zone de suivi, c'est exactement la même chose, il ne se passe rien. Tant que le mobile n'a pas franchi la frontière de la zone de suivi, il ne fait aucune mise à jour de localisation. Regardons ce que ça nous permet d'avoir. Nous n'avons plus des zones qui font six cents mètres de côté, nous avons maintenant des zones qui font mille huit cents mètres. Cela signifie que si nous prenons des terminaux qui se déplacent en ligne droite, eh bien au lieu de faire une mise à jour toutes les minutes, eh bien on va avoir une mise à jour toutes les trois minutes, puisqu'en trois minutes on aura parcouru, pour un terminal à 10 mètres seconde, les mille huit cents mètres. Nous avons donc divisé par trois le nombre moyen de mises à jour de localisation qui sont effectuées. On voit bien que, du coup, le réseau ne sait plus à tout moment dans quelle cellule se trouve le terminal, il sait seulement dans quelle zone de suivi. Cela veut dire que s'il y a eu une mise à jour à un instant donné, peut être qu’au moment où on veut joindre le terminal, il est dans une autre cellule. Cela veut dire que lorsqu'on appelle lorsqu'on tente de joindre le terminal, il faut diffuser son identité sur toutes les cellules de la zone de suivi. Ici, on voit qu’on a donc multiplié par neuf le nombre de messages qui sont envoyés pour essayer de joindre un terminal. Ce principe de diffusion d'un même message sur plusieurs cellules s'appelle le Paging. Le Paging consiste à diffuser l'identité, le TMSI, Temporary Mobile Suscriber Identity qui a été vu en semaine deux, sur toutes les cellules de la zone de tracking, ou de suivi. En conclusion, une zone de suivi, ou Tracking Area, regroupe plusieurs cellules. Plus la zone est grande, moins on va avoir de mises à jour de localisation à faire, mais en revanche, plus on va avoir de messages de Paging à envoyer. En première approximation, on peut considérer qu’une zone de suivi à N cellules permet de diviser le nombre de mises à jour faites par unité de temps par Racine de N. Nous l'avons vu sur un petit exemple avec des zones de suivi composées de neuf cellules, nous avons eu une division par trois du nombre de mises à jour de localisation.
