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PhilPic Conseil, janvier 2003
Introduction aux mobiles
Philippe Picard
PhilPic Conseil, janvier 2003
page 2
Plan
Introduction
Principes des techniques des réseaux Le GSM initial (la 2G)
Les extensions du GSM (la 2.5G)
L'UMTS (la 3G)
Applications La mobilité
L'internet mobile • Les outils spécifiques
• Exemples d'offres d'opérateurs
Aspects économiques La chasse à l'ARPU
Quid de l'UMTS ?
PhilPic Conseil, janvier 2003
page 3
Références
Sites utiles
www.tmforum.org
www.art-telecom.fr
www.idate.fr
www.etsi.org
www.durlacher.com
http://www.rd.francetelecom.com/
http://www.ladocumentationfrancaise.fr/brp/notices/024000159.shtml
Lesechos, latribune
Sites FT / ORANGE, SFR, Bouygues
Schémas et informations empruntés à:
FT R&D [1]
TMF Forum et OVUM [2]
Publications ART [3]
UIT (ITU): site IMT2000 [4]
CDMA Development Group [5]
UMTS Report, Durlacher [6]
IDATE [7]
PhilPic Conseil, janvier 2003
page 4
Plan
Introduction
Principes des techniques des réseaux Le GSM initial (la 2G)
Les extensions du GSM (la 2.5G)
L'UMTS (la 3G)
Applications La mobilité
L'internet mobile • Les outils spécifiques
• Exemples d'offres d'opérateurs
Aspects économiques La chasse à l'ARPU
Quid de l'UMTS ?
PhilPic Conseil, janvier 2003
page 5
Nomadisme et mobilité
De tous temps, les systèmes de communications
ont recherché la mobilité:
Militaires (mer, air, terre)
Transports civils (mer, air)
Secteurs civils (taxis, ambulances, routiers, VIP's, etc.)
Particuliers et grand public
Les systèmes cellulaires (militaires puis civils au
début des années 80 aux USA) possibles grâce au
développement des technologies (électronique et
informatique) ont permis le phénomène de masse
que l'on connaît aujourd'hui;
PhilPic Conseil, janvier 2003
page 6
Nomadisme et mobilité
[1]
PhilPic Conseil, janvier 2003
page 7
Mobilité géographique et taille des cellules
[4]
PhilPic Conseil, janvier 2003
page 8
Le GSM: le vrai départ de la mobilité de masse en Europe
Avant le GSM, en Europe: Des services élitistes +/- associés au téléphone de voiture
pour les VIP (coût, poids)
Technologies analogiques non normalisées, donc de petite série et chères et ne permettant pas le "roaming";
Etc…
Une réponse aux demandes latentes et solvables (et imprévues) du marché professionnel et privé de la mobilité
Partant d’un parc très limité, il n’y a pas eu de problème de migration (contrairement aux USA avec l’AMPS)
Le GSM: une conception très visionnaire. Il a fallu tout inventer et tout construire;
PhilPic Conseil, janvier 2003
page 9
Les innovations du GSM ont été très audacieuses pour l'époque
Cellulaire et Numérique
Exploitation systématique des technologies de Réseau Intelligent du fixe et du RNIS permettant:
Saut de cellule dynamique (Hand-Over)
Itinérance internationale entre réseaux (Roaming)
Personnalisation du service
Sécurité Identifiant d’abonné par carte SIM
Cryptage en ligne
Services nouveaux prévus dès l’origine SMS
Voice Mail
Data en mode circuit 9600 b/s
Une facturation souple et performante pré-payé, post-payé,
informations instantanées sur la consommation
PhilPic Conseil, janvier 2003
page 10
Le GSM: une réussite européenne (1)
Une initiative essentiellement européenne (CEPT, ETSI), tout
en exploitant au mieux les technologies internationales du
moment
Norme adoptée en Europe, Asie (sauf Japon), Afrique,
partiellement aux US et Amérique Latine
Une vraie normalisation (européenne étendue) qui spécifie
et/ou impacte:
Fréquences (2 versions: 900 Mhz et 1800 Mhz)
Architecture et protocoles (fixe et radio)
Services génériques
Équipements terminaux
Norme " just in time " en fonction du meilleur de la technologie
prévisible
mais il a fallu près de 15 ans entre les premiers travaux et
allocations de fréquences et le décollage industriel du GSM
PhilPic Conseil, janvier 2003
page 11
Le GSM: une réussite européenne (2)
Les domaines de réussite:
Usages
Un vrai service européen unifié
Démocratisation géographique et sociale
• Individus (taux de pénétration)
• Pays (le GSM existe partout)
Industrie
Les opérateurs de GSM sont rentables;
Retombées industrielles fortes pour l'industrie
européenne (Nokia, Ericsson, LHS…)
PhilPic Conseil, janvier 2003
page 12
Plan
Introduction
Principes des techniques des réseaux Le GSM initial (la 2G)
Les extensions du GSM (la 2.5G)
L'UMTS (la 3G)
Applications La mobilité
L'internet mobile • Les outils spécifiques
• Exemples d'offres d'opérateurs
Aspects économiques La chasse à l'ARPU
Quid de l'UMTS ?
PhilPic Conseil, janvier 2003
page 13
Les réseaux mobiles et les organisations institutionnelles
La mise en œuvre des réseaux
mobiles, comme les autres systèmes
de télécommunications, suppose une
action forte d'organisations
institutionnelles internationales:
Attribution des fréquences
Normalisation (indissociable depuis
l'origine, de tous systèmes de
télécommunications)
PhilPic Conseil, janvier 2003
page 14
Les principaux acteurs réels de la normalisation en télécom et Internet
Télécom vues des opérateurs
ITU
ITU-R: allocation des fréquences radio et positions des satellites
ITU-T: normalisation
ETSI
Force de normalisation européenne en télécom
Internet
ICANN: noms de domaines et adressage IP
IETF/IAB: "normalisation" Internet
Réseaux informatiques
IEEE
Exemples significatifs
Fréquences télécom cellulaires
Avis X, animation 3GPP
GSM
ENUM
IP V4, IP V6
802.x
PhilPic Conseil, janvier 2003
page 15
La normalisation institutionnelle "officielle"
[3]
PhilPic Conseil, janvier 2003
page 16
Complexité des systèmes radio - cellulaires
Les réseaux mobiles actuels (2G, 2.5G) et futurs (3G) représentent une synthèse de l'état de l'art en télécom avec des problèmes spécifiques complexes à résoudre:
Gestion du spectre hertzien (organisation cellulaire, plan de fréquences)
Numérisation et compression
Gestion de la mobilité:
• Accès multiple à l'intérieur des cellules (méthode d'accès)
• Itinérance entre cellules ("hand over") ou entre réseaux ("roaming")
Sécurité
Services en "temps réel" (facturation, etc..)
Technologie embarquée des terminaux
Applications informatiques (Internet de "bout en bout") adaptées au médium mobiles
PhilPic Conseil, janvier 2003
page 17
Composants du GSM
SIM
ME
BTS
BTS
BSC
BSC
MSC
HLR
AuC
VLR
PSTN
ISDN
etc.
Mobiles Base Station Network
Stations Subsystem Subsystem
x10^6-7 x10^3 x10^3 / 3
MSC
MSC
BTS Base Transceiver Station VLR Visitors Location Register
BSC Base Station Controller AuC Authentification Center
MSC Mobile Service Switching Center HLR Home Location Register
x10^2
Cellules Radio
BTS
BTS
BTS
PhilPic Conseil, janvier 2003
page 18
Méthode d'accès multiple dans les cellules
Objectif: gérer de façon dynamique les échanges de stations partageant les mêmes ressources de communication filaires ou radio;
Exemples: Filaires:
• La préhistoire avec les liaisons multipoints BSC
• Réseaux locaux:
– Ethernet (méthode CSMA/CD)
– FDDI (jeton)
Radio
• Multiplexage en fréquence (ARMF ou FDMA), pratiqué dans les réseaux cellulaires 1G (AMPS aux USA, NMT en Scandinavie)
• Multiplexage temporel (ARMT ou TDMA)
• Mixte (FDMA et TDMA): c'est le cas du GSM
• Multiplexage de code (CDMA). C'est le cas des réseaux 2G aux USA et de l'IMT2000 (UMTS, FOMA) alias 3G
• CSMA/CA en WiFi, +/- proche du CSMA/CD d'ETHERNET
PhilPic Conseil, janvier 2003
page 19
Plan de fréquences en FDMA cellulaire
Statistiquement, 1/7
des canaux sont
utilisables par cellule
(124/7, soit ~17
canaux de 8 IT
chacun)
Une amélioration est
obtenue par la
sectorisation des
antennes [5]
La technologie cellulaire suppose la définition d'un plan de fréquences.
Le motif en "nid d'abeilles" optimise l'utilisation des ressources.
PhilPic Conseil, janvier 2003
page 20
Capacité des cellules en GSM
8 IT par trame
temporelle
fréquences
= < 124 canaux
full duplex
1
122
123
124
1 2 8 577µs
4,615ms (c.a.d. 216 trames/s) 1 trame GSM
1voie de téléphone
est portée par un
débit de 13,8 kb/s
Jusqu’à 8 x 124 = 992 canaux logiques théoriques; 1/7 avec le plan de fréquences
soit ~ 140 canaux simultanés par cellule.
PhilPic Conseil, janvier 2003
page 21
Les Trames GSM TDMA
*
PhilPic Conseil, janvier 2003
page 22
Identifiants et Sécurité
IMSI: International Mobile Subscriber Identity, identité invariante
liée à un abonné, devant être secrète et utilisée en interne dans
le réseau; attaché à la carte SIM
TIMSI: IMSI temporaire (affecté par un VLR en période de faible
mobilité)
MS ISDN: Mobile Station ISDN Number, N° d’appel, identifiant
externe
IMEI: International Mobile Equipement Identity, identifiant du
terminal
Mr Thartenpion
MS ISDN
33 612 345 678
Mr Thartenpion
IMSI
208 01 987654
SIM
IMSI ou
TIMSI
MS ISDN
HLR/AUC
PIN
PhilPic Conseil, janvier 2003
page 23
Le SMS (1)
Le service de SMS
(short messages
service) est
véhiculé sur le
canal de
signalisation SS7
interne et vers les
mobiles;
Il permet l'échange
de messages de
160 caractères de 7
bits
Il est géré par un
serveur dédié, le
SMSC (short
messages service
center)
PhilPic Conseil, janvier 2003
page 24
Le SMS (2)
Le SMSC est à la
frontière entre 2
architectures:
SS7 vers le
réseau pour
communiquer
avec les mobiles
(émission et
réception)
Informatique et
internet pour la
diffusion des
informations et
l’émission via
internet
PhilPic Conseil, janvier 2003
page 25
Plan
Introduction
Principes des techniques des réseaux Le GSM initial (la 2G)
Les extensions du GSM (la 2.5G)
L'UMTS (la 3G)
Applications La mobilité
L'internet mobile • Les outils spécifiques
• Exemples d'offres d'opérateurs
Aspects économiques La chasse à l'ARPU
Quid de l'UMTS ?
PhilPic Conseil, janvier 2003
page 26
WAP HSCSD GPRS EDGE
Niveau fonctionnel Application Liaison Réseau Radio
Terminaux impactés Oui Oui Oui Oui
Modification Systeme Radio (BTS) Non Oui, SW Oui, SW Oui, HW
Modification Back-Bone Non Oui, SW Oui Oui si GPRS
Débit max instantané théorique ns 115 kb/s 115 kb/s 384 kb/s
Débit réaliste ns 14.4 kb/s 25 kb/s 50kb/s
Les extensions potentielles du GSM (2.5G)
WAP: Wireless Application Protocole (HTML simplifié). A été lancé
sur service CSD à 9.6 kb/s mais se développe maintenant sur GPRS
HSCSD: High Speed Circuit Switched Data, allocation de plusieurs
IT de trame GSM pour la transmission de données. Pas offert en tant
que tel, mais comme support pour le GPRS
GPRS: General Packet Radio Service service IP. Apporte l'avantage
du "always on". Le GPRS fonctionne sur HSCSD (débit dépendant du
nombre d'IT, selon les classes
EDGE: Enhanced Data Rates for the GSM Evolution, augmentation
du débit par l'utilisation de modems à 8 états (3 bits/baud). Extension
non prévue en Europe actuellement… à moins que!!!
PhilPic Conseil, janvier 2003
page 27
Le GPRS
On retiendra que le GPRS est l'extension la plus importante du GSM puisqu'elle permet l'internet mobile.
Le débit offert dépend du nombre de "time slots" alloués en "technique HSCSD" sous-jacente en fonction de la classe des terminaux (voir tableau ci-après)
L'un des avantages du GPRS est de conserver le contexte de connexion, permettant un service "always on". Une technologie propre au GPRS (PBCCH facilite le "hand over")
Le GPRS est réalisé en juxtaposant au réseau GSM un réseau de routeurs dédiés
PhilPic Conseil, janvier 2003
page 28
Classes de terminaux GPRS
Le parc de terminaux GPRS est divisé
en trois catégories :
La classe A, qui supporte simultanément
les modes Circuit (voix ou données) et
GPRS
La classe B, supportant alternativement
les modes Circuit (voix ou données) et
GPRS (les téléphones les plus courants)
La classe C, qui supporte uniquement le
mode GPRS (les cartes GPRS pour PC)
PhilPic Conseil, janvier 2003
page 29
Les classes de terminaux GPRS/HSCSD
Classe Classe
dynamique
Canaux
descendants
Canaux
ascendants
Canaux
actifs
1 Non 1 1 2
2 Non 2 1 3
3 Oui 2 2 3
4 Non 3 1 4
5 Non 2 2 4
6 Oui 3 2 4
7 Oui 3 3 4
8 Non 4 1 5
9 Non 3 2 5
10 Oui 4 2 5
11 Oui 4 3 5
12 Oui 4 4 5
PhilPic Conseil, janvier 2003
page 30
Composants du GSM (rappel)
SIM
ME
MSC
HLR
AuC
VLR
PSTN
ISDN
etc.
Mobiles Base Station Network
Stations Subsystem Subsystem
MSC
MSC
BTS
BTS
BSC
BSC BTS
BTS
BTS
PhilPic Conseil, janvier 2003
page 31
Composants du GPRS
SIM
ME
MSC
HLR
AuC
VLR
PSTN
ISDN
etc.
MSC
MSC
HLR
AuC
VLR
SGSN
SGSN
SGSN
GGSN
IP
Internet
BTS
BTS
BSC
BSC BTS
BTS
BTS
PCU
PCU
PCU : contrôleur da paquets associé à chaque BTS
SGSN : gère les services dans le centre de commutation (MSC)
GGSN : passerelle avec les réseaux IP externes
PhilPic Conseil, janvier 2003
page 32
Le WAP phase 1 : un peu Bâclé.
Intranet
GSM
WAP
HTTP
NAS
Circuit 9600 b/s
• Des Chaînes de Liaison complexes (similaire à l’accès à
Internet via RCTP) + conversion WAP / HTTP
• Des performances médiocres (temps de connexion + débit)
Réseau GSM
Internet
•
Passerelle
PhilPic Conseil, janvier 2003
page 33
Le WAP avec le GPRS: un net progrès!
Intranet GPRS
WAP
HTTP
Débit ~25 kb/s
• Des Chaînes de Liaison plus simples
• Des performances améliorées (temps de connexion + débit)
• Cependant: le WAP 2 n'a plus l'exclusivité
Réseau GSM/GPRS
Internet
GGSN
• •
Passerelle
PhilPic Conseil, janvier 2003
page 34
Plan
Introduction
Principes des techniques des réseaux Le GSM initial (la 2G)
Les extensions du GSM (la 2.5G)
L'UMTS (la 3G)
Applications La mobilité
L'internet mobile • Les outils spécifiques
• Exemples d'offres d'opérateurs
Aspects économiques La chasse à l'ARPU
Quid de l'UMTS ?
PhilPic Conseil, janvier 2003
page 35
Terminologies des Normes 3G
La richesse de la terminologie traduit la
compétition entre les « bonnes fées » et
l’IMT-2000 est un sur-ensemble de versions
incompatibles de normes pour les mobiles
3G à base de CDMA
W-CDMA (Wideband CDMA). 2 versions:
• UMTS (ETSI/UEC: Universal Mobile Telephony System)
• FOMA (Japon: Freedom of Mobile Multimedias
Access)
Cdma2000 : version US, évolution naturelle
de CdmaOne (fréquences non UIT) lui-même
première évolution numérique de l’AMPS
PhilPic Conseil, janvier 2003
page 36
IMT 2000: très complexe « machin »
Normalisation
de l’UMTS:
c’est le 3GPP
qui canalise
les travaux
d'IMT-2000
[4]
PhilPic Conseil, janvier 2003
page 37
Réseau d’accès UMTS : principes de l’UTRAN
Deux modes principaux:
FDD (Frequency Division Duplex, ou « full
duplex »):
pour Macro et Micro cellules. Version déployée en
phase 1 en Europe;
Un canal de fréquence par voie (montante,
descendante)
TDD (Time Division Duplex, ou « half duplex »):
bien adaptée aux applications du type LAN sans fil
(Micro et Pico cellules) privilégiant le débit (vs) la
vitesse de déplacement;
PhilPic Conseil, janvier 2003
page 38
Réseau d’accès UMTS : principes de l’UTRAN
Une gestion unifiée de l’accès radio, l’UTRAN
par CDMA:
Tous les canaux utilisent le même spectre de
fréquences et les trames sont codées et décodées
par mécanisme de convolution (ou autocorrélation)
Les codes affectés aux terminaux sont
« othogonaux »
Chaque bit d’information est représenté par un
nombre variable de "Chips" ou moments
élémentaires (mécanisme d’étalement de spectre):
• Débit trame ou « Chip Rate » de 3,84 Mcps (~3,84 M
Bauds)
• Trames de durée de 10 ms (soit 38400 Chips par trame)
et divisée en 15 slots (soit 2560 Chips par slot)
PhilPic Conseil, janvier 2003
page 39
Le CDMA : Les Avantages
Efficacité spectrale
(bits/Hz ou Erlang
par km²)
Gestion du saut de
cellule (hand over)
Gestion du plan de
fréquences
Efficacité de la
concentration de
trafic
[5]
FDMA
Taux 1/7
CDMA
Taux 1/1.6
PhilPic Conseil, janvier 2003
page 40
Ressources dans une cellule CDMA
Le trafic voix/circuits (Erlangs) est en concurrence avec le trafic IP (Mb/s)
[5]
PhilPic Conseil, janvier 2003
page 41
UMTS: une norme évolutive
Release 99 (en cours d’implémentation industrielle)
W-CDMA (version UMTS du CDMA)
Réseau fixe dual (IP- GPRS + circuits en téléphonie)
-------------------------------------------------------------------------------
Release 4 (un "clean" de la version 99)
SyncML (protocole de synchronisation entre données mobile et
fixe)
RTP pour le streaming MPEG-4
Précisions (géolocalisation, QoS, messagerie multimédias)
-------------------------------------------------------------------------------
Release 5
Réseau tout IP (en collaboration avec IETF): généralisation d’IP V6
et/ou SIP (Session Initiation: protocole pour le streaming sur IP)
PhilPic Conseil, janvier 2003
page 42
Migration GSM (2G/2.5 G) UMTS (3G) : ce qui change
R99/V4 V5
Taille 0,2 à 30 km
Fréquences (Mhz) 900/1800
Multiplexage FDMA & TDMA
Données IP Encapsulé
Téléphone Circuits RNIS
Data IP Intranet IP
Syst d'Information Billing
Zones rurales
Villes
Zones denses,
mobilité faible
Evolution permanente (IP, kiosque, etc..)
Cellules Radio
N x (10 x m) à N x km
CDMA (modes FDD & TDD)
Débit Données
maxi théoriques115 kb/s
144 kb/s
384 kb/s
2 Mb/s
Natif
IP V6 unifiéCœur de RéseauIDEM 2.5 +
ATM
1920 - 1980 et 2110 - 2170
DomaineGSM + GPRS
(2.5 G)
UMTS (3G)
Pour chaque migration, les terminaux sont concernés. Il faudra des
terminaux multimodes GSM 900/1800 + WAP + GPRS + UMTS FDD ..
PhilPic Conseil, janvier 2003
page 43
Les migrations (2G/2.5 G) 3G selon l'ITU
USA
Europe
[4]
PhilPic Conseil, janvier 2003
page 44
Plan
Introduction
Principes des techniques des réseaux Le GSM initial (la 2G)
Les extensions du GSM (la 2.5G)
L'UMTS (la 3G)
Applications La mobilité
L'internet mobile • Les outils spécifiques
• Exemples d'offres d'opérateurs
Aspects économiques La chasse à l'ARPU
Quid de l'UMTS ?
PhilPic Conseil, janvier 2003
page 45
Débit numérique et mobilité
Mobilité
Débit b/s
Train
Voiture
Piéton
Café,
"Hot Spot"
Bureau de
Passage
Pas de
Roaming 10 k 100 k 1 M 10 M
GSM GPRS
FDD
TDD Wi-Fi
802.11
Bluetooth
2G
3G
W LAN
PhilPic Conseil, janvier 2003
page 46
Technologies LAN sans fil
Les principales
WiFi
Blue Tooth
Les autres
HomeRF (802.11 + DECT)
Hyperlan2 (variante Ericsson du 802.11)
Etc...
PhilPic Conseil, janvier 2003
page 47
Le WiFi
Un ensemble de technologies "Ethernet sans fils" en cours de stabilisation, spécifiés par l'IEEE (802.11x)
Une réglementation complexe!!
Derrière ces technologies, plusieurs familles d'usages: Réseaux personnels sans fil
Réseaux communautaires urbains alternatifs
Alternative aux LAN filaires dans l'entreprise
Services commerciaux de "hot spot" (nomadisme assis, dans les aéroports, cafés, centres commerciaux, etc..). Exemple en France: l'ADP
PhilPic Conseil, janvier 2003
page 48
Problèmes spécifiques à résoudre (diffèrent selon l'usage): Attribution de fréquences réglementé (spectre,
puissance)
Gestion de la mobilité en distinguant: • LAN d'entreprise
• Service "hot spot" pour le nomadisme collectif
Gestion de la sécurité • Nomadisme LAN et identification;
• Accès collectif: RADIUS
• Cryptage "anti-sniff"
En cours: Roaming avec les services mobiles 2.5 G (des
cartes PC/MCIA GPRS WiFi existent déjà): c'est le sens de l'offre Orange en France
Le WiFi
PhilPic Conseil, janvier 2003
page 49
Plan
Introduction
Principes des techniques des réseaux Le GSM initial (la 2G)
Les extensions du GSM (la 2.5G)
L'UMTS (la 3G)
Applications La mobilité
L'internet mobile • Les outils spécifiques
• Exemples d'offres d'opérateurs
Aspects économiques La chasse à l'ARPU
Quid de l'UMTS ?
PhilPic Conseil, janvier 2003
page 50
Internet mobile: quels marchés ?
Pour utiliser le langage "branché e-commerce", plusieurs segments:
B2B/B2E • Les applications professionnelles, extension mobile de
l'existant, applications spécifiques exploitant la mobilité
B2C • Le "CRM" mobile (informations, marketing, accès SAV,
etc..)
• Les transactions et l'e-commerce mobile
B'2C (infotainment) • News, clips, jeux,
C2C • Mails (portable à portable et vers fixe)
• Photos, etc..
PhilPic Conseil, janvier 2003
page 51
Texto/
SMS
MMS
Browsing
IM (**)
Jeux
Service de
Contenus 26%
16%
8%
6% 4%
4%
15%
Podium des services multimédias (*)
(*) Selon SFR, présentation à l'IDATE en novembre 02
(**) IM: Intranet Mobile
PhilPic Conseil, janvier 2003
page 52
Les outils spécifiques à l'internet mobile
La connectivité
Les terminaux
Les versions simplifiées de HTML
Les middleware
Divers
PhilPic Conseil, janvier 2003
page 53
Application (HTTP, FTP, VTP, SMTP, WAP,..)
Transport de « bout en bout » (TCP), assurant le dialogue de « bout en bout » entre applications
Réseau de paquets (IP), ensemble de réseaux interconnectés via des routeurs
Transport physique local Liaison et trame (MAC, HDLC/LAP, ATM)
Transmission physique
• Réseau Local d’entreprise (Ethernet 10 ou 100 Mb/s)
• Modem sur câble (téléphone, RNIS, ADSL, Cable TV, liaison spécialisée pour entreprise)
• Modem radio (GSM, UMTS)
Télé
co
m
Info
rmati
qu
e
Rappel: les niveaux fonctionnels de TCP/IP
PhilPic Conseil, janvier 2003
page 54
Le modèle TCP/IP
Réseau de
Communication de
Données par paquets
WEB
……
TCP
IP
WEB
……
TCP
IP
Transport
Application
HTTP, SMTP/POP, FTP
Il y a dialogue de "bout en bout" entre applications
PhilPic Conseil, janvier 2003
page 55
Le modèle TCP/IP se décline pour l'Internet mobile
Réseau IP
WEB
……
TCP
IP
Transport
Application
WAP, c-HTML,
Serveur fixe
PhilPic Conseil, janvier 2003
page 56
Les chaînes de liaisons informatiques variées
Application
générale WEB
HTML
Conversion
Portail
mobile
WAP
MMS
I MODE
Application
spécifique
PhilPic Conseil, janvier 2003
page 57
L'internet mobile 2.5 G: vers les incompatibilités
Les services GSM de base (voix, SMS) offrent une
compatibilité de bout en bout, y compris dans le cas
de roaming international
L'Internet mobile 2.5 se dirige vers un univers
d'incompatibilité, de services, essentiellement en
fonction des OS des terminaux:
Le monde SYMBIAN NOKIA, avec WAP et MMS
L'i-mode de DoComo
Le monde Internet natif avec les PDA et le SMARTPHONE
de Microsoft
Tous les modes offriront une passerelle avec
Internet fixe, au minimum pour le mail (mais des
limitations +/- fortes sur les PJ et selon les
terminaux)
PhilPic Conseil, janvier 2003
page 58
L'élément clé de l'internet mobile: le terminal
En Internet fixe, le "client" (PC ou MAC) dispose d'agents TCP (browser, UA SMTP, etc..) avec des capacités d'exécution de programmes "plug-in" pour WEB (java, real audio, office, acrobat, etc…) ou capables de traiter les pièces jointes (Microsoft Office principalement)
En Internet mobile, les terminaux dédiés ont une capacité limitée: Ergonomie restreinte (écran réduit, clavier numérique)
Mémoire et capacité de traitement limitées (comportement de type "web-phone")
Consommation et durée des batteries
WAP, i-mode, MMS, etc.. ont été spécifiés pour tenir compte de ces limitations;
PhilPic Conseil, janvier 2003
page 59
Les classes de terminaux
Téléphone
+
SMS
Téléphone + SMS
+
Fonctions de base
PDA
+
Modem data 9600
+ WAP
Téléphone
+
SMS + WAP
+
Modem Data + Blue Tooth
Carte PCMCIA
avec
GSM GPRS
PDA avec OS complet
PALM
ou µS W CE
PC Portable
+
+
Stations Spécialisées
Sectorielles
Téléphone
+
Fonctions
PDA
+
WAP, MMS
+
photos
Idem
+
MPEG 4
PhilPic Conseil, janvier 2003
page 60
1. Mobiles 3. Data seulement
5. PC Portables
2. Assistants perso. (pda intégrés)
4. Data + modem
Les terminaux selon SFR
PhilPic Conseil, janvier 2003
page 61
Terminal typique WAP MMS
Ecran TFT 65 000 couleurs
Photo intégrée
MMS
Le plus petit mobile Photo
du Monde
Les terminaux selon SFR
PhilPic Conseil, janvier 2003
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Le cœur du WAP 2: la passerelle HTTP WTP
PhilPic Conseil, janvier 2003
page 63
Le MMS: une combinaison de mail et de SMS
[1]
PhilPic Conseil, janvier 2003
page 64
Autres outils des réseaux pour internet mobile (1)
Facturation et e-paiement des services
liés au contenu (ou à l'achat):
Abonnement par inscription et paiement
préalable
Achat d'impulsion
• Kiosque (i-mode, SMS+)
• Paiement par carte (CB, AMEX) et
transaction sécurisée de "bout en bout"
comme sur Internet
• Micropaiement (ex: clic paiement d'Orange)
PhilPic Conseil, janvier 2003
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Autres outils des réseaux pour internet mobile (2)
Géolocalisation: 3 techniques Cell ID (la seule utilisée actuellement)
Triangulation
GPS (terminaux 3G)
Exemples d'informations données grâce à la localisation (selon Orange) : Trouver le cinéma le plus proche dans lequel passe un film
Obtenir les informations régionales ou d'une ville en particulier
Trouver l'agence de location de voiture la plus proche de là où on se trouve
Trouver le spectacle à moins de 30,5 euros le plus proche.
Localisation type « Balise ARGOS »
PhilPic Conseil, janvier 2003
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Les “middleware WEB ” ont une version mobile
Les principaux éditeurs de middleware
préparent les outils permettant l'accès
via réseau mobile.
Exemples:
Oracle
Sybase
IBM
HP
SUN
PhilPic Conseil, janvier 2003
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ORACLE
PhilPic Conseil, janvier 2003
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ORACLE
PhilPic Conseil, janvier 2003
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ORACLE
PhilPic Conseil, janvier 2003
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ORACLE
Oracle va travailler à l'adaptation de sa suite logicielle de travail collaboratif à certains terminaux de Nokia, ceux destinés à la clientèle d'entreprise. Sont concernés les terminaux 6800, 3650 (équipé du système d'exploitation Symbian), 7650 et 9200. Ils offriront donc des outils de messagerie vocale, d'e-mail, d'agenda, de gestion de fichiers et de recherche d'informations. Le Royaume-Uni servira de marché test pour ces nouveaux téléphones, et ce dès le deuxième trimestre 2003.
PhilPic Conseil, janvier 2003
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ORACLE: l'accès distant au CRM
Le partenariat entre Nokia et Oracle n'a rien d'exclusif. Ainsi, Oracle collaborera-t-il également avec un concurrent de Nokia, Alcatel. Et réciproquement, Nokia sera partenaire d'IBM afin de rendre ses terminaux compatibles avec le serveur d'applications d'IBM, WebSphere. Lequel IBM a, de son côté, annoncé un partenariat avec Alcatel et un autre avec Sony Ericsson Mobile Communications. Quant à Oracle, l'éditeur est en pourparlers avec Siemens et Motorola… Bref, IBM et Oracle sont ou seront partenaires de tout ce qui compte dans le secteur des terminaux mobiles.
L'ambition de ces partenariats ne se réduit pas à permettre aux clients professionnels de bénéficier sur leur téléphone portable des applications collaboratives déjà mentionnées. Elle consiste également à leur donner accès à l'ensemble du système d'information de leur entreprise, en particulier les applications de CRM destinées aux forces commerciales. A terme, un commercial en déplacement aura la possibilité de consulter les informations concernant ses clients et de procéder à leur mise à jour. Avec les débits offerts par les réseaux 3G, ce même commercial pourra, le cas échéant, aisément mettre en place une session de vidéoconférence avec un expert pour répondre à des questions plus pointues de son client... Les applications possibles sont innombrables.
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SYBASE & AVANGO
PhilPic Conseil, janvier 2003
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IBM SPDE
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IBM SPDE
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HP
PhilPic Conseil, janvier 2003
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SUN ONE Portal Server
Mobile Access Pack: Provides mobile access to personalized portal content and
services from any device
Helps speed time to market through open, flexible architecture
Supports millions of users with highly scalable solution
Provides today's popular services: SMS, notification, and location-based services
Supports multi-device access through WML and cHTML
Offers features like customization, branding, and personalization for building customer satisfaction and loyalty
Integrates fully with • Sun[tm] ONE Messaging Server,
• Sun ONE Calendar Server,
• Sun ONE Directory Server, and
• Sun ONEPersonal Address Book
PhilPic Conseil, janvier 2003
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Exemples de services spécifiques d'opérateurs
Services professionnels
Portail entreprises MIB (Orange)
Service Blackberry
Service B2C
L' i-mode de Bouygues
PhilPic Conseil, janvier 2003
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Portail entreprise (Orange, SFR, Bouygues)
Destiné au marché B2E, B2B
Offre de passerelle sécurisée vers l'Intranet d'entreprise (exploitée en "ASP") Utilise le GPRS comme réseau data transparent
avec un accélérateur de données (par système de compression)
Sécurisation par VPN, firewall, etc..
Terminaux complets (PDA, portable complet) avec carte PC MCIA ou couplage blue tooth
Utilisations Applications génériques (Mail, Annuaire,
Agenda)
Applications spécifiques
PhilPic Conseil, janvier 2003
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Ex: annonce Orange, 13 decembre 02
Orange France présente, en collaboration avec hp, Orange bureau pour
Microsoft Exchange, une solution de bout en bout d’accès mobile à la
messagerie d’entreprise , optimisée et sécurisée
Accéder à sa messagerie Microsoft Exchange n'importe où, à n'importe quel
moment ? C'est le défi que relève aujourd'hui Orange France en partenariat
avec hp, pour faciliter la vie des collaborateurs nomades et augmenter ainsi la
productivité des entreprises.
L’accès à la messagerie est le principal besoin en entreprise pour les
collaborateurs nomades. En effet, une telle solution permet de gagner du
temps et d’être plus proche de ses clients. L’offre Orange bureau associée aux
compétences de hp sur le marché des solutions mobiles permet de proposer
une solution qui réponde exactement à ce besoin.
La solution Orange bureau pour Microsoft Exchange comprend :
Une solution d’équipement du collaborateur nomade adaptée à la consultation et au
traitement des mails en mobilité. Orange recommande l'assistant personnel hp iPAQ
Pocket PC H3970/BT et un téléphone Bluetooth TM de dernière génération.
L’accès mobile à l’intranet de l’entreprise et les communications data Orange.
Le connecteur de messagerie basé sur un serveur hp ProLiant. Il est intégré sur le
site client par hp ou son réseau de distribution et contient les composants logiciels
de connexion au serveur Microsoft Exchange de l’entreprise (versions 5.5 ou 2000).
PhilPic Conseil, janvier 2003
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Le moteur de la MIB d’Orange
PhilPic Conseil, janvier 2003
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Ex. de service net mobile pour entreprises: Blackberry
Un service complet de bout en bout:
Terminaux data dédiés
Services génériques (mail, annuaire)
Passerelles sécurisées
Outils de personnalisation
PhilPic Conseil, janvier 2003
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i-mode: l'exemple du service B2C
Une recette " à la Minitel "
Un développement à l’abri d’un monopole de fait (ou du moins
position dominante de Docomo)
une facturation adaptée du contenu de type kiosque
(volume/contenu)
Des spécifications locales et fermées anticipant sur les normes
internationales; une ergonomie (applications, touches des
terminaux, look & feel)
Une politique incitative vis à vis des fournisseurs de services
Une exploitation du domaine d’excellence de l’industrie japonaise
(les terminaux multimédias)
Une réelle avance sur les nouveaux services grand public
multimédias et les jeux
Un tremplin pour "l’assaut du monde" sans attendre la 3G (FOMA
en cours de lancement au Japon)
PhilPic Conseil, janvier 2003
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Les déclinaisons de l'i-mode dans le monde
Version japonaise initiale: Orienté B2C & C2C
Sur 10 kb/s "via un GPRS à la japonaise". Une extension en cours sur la 2G japonaise (30kb/s)
Spécification d'un HTML allégé et adapté aux écrans des portables (démarche similaire au WAP)
Adaptations européennes (Bouygues Telecom, KPN, e-plus, Base, Telefonica) Fonctionne sur le GPRS européen (ce qui implique des
terminaux différents des terminaux japonais)
Spécifications d'un HTML pour i-mode adaptées et publiées pour les fournisseurs de service
Facturation Kiosque et mode de partage des revenus entre réseau et "content provider"
PhilPic Conseil, janvier 2003
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HTML pour i-mode
PhilPic Conseil, janvier 2003
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Exemple: écran WEB et i-mode
PhilPic Conseil, janvier 2003
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Le kiosque de l'i-mode Bouygues
PhilPic Conseil, janvier 2003
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Fournisseur
de contenu
Client Opérateur
Le kiosque de l'i-mode Bouygues
14 %
PhilPic Conseil, janvier 2003
page 88
Plan
Introduction
Principes des techniques des réseaux Le GSM initial (la 2G)
Les extensions du GSM (la 2.5G)
L'UMTS (la 3G)
Applications La mobilité
L'internet mobile • Les outils spécifiques
• Exemples d'offres d'opérateurs
Aspects économiques La chasse à l'ARPU
Quid de l'UMTS ?
PhilPic Conseil, janvier 2003
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Parts de marché en France
La France compte au 31 décembre 2002, 38 585 300 clients
du radiotéléphone, soit un taux d'équipement de 64,0 %.
Orange : 19 215 500 clients
SFR : 13 546 900 clients
Bouygues Telecom : 5 822 900 clients
Orange
SFR
Bouygues
PhilPic Conseil, janvier 2003
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Chiffre d ’Affaires total:
L'ARPU: le nerf de la guerre
N x ARPU
Nombre
d’abonnés
Average
Revenue
Per
User
PhilPic Conseil, janvier 2003
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N: le marché devient mature
Total Mobiles Net
0
50
100
150
200
250
300
350
400
1995
1997
1999
2001
2003
2005
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
V%
Connection
(in million)
V%
[6]
PhilPic Conseil, janvier 2003
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ARPU: espoir de 25% de l'ARPU hors voix en 2005
ARPU in Europe
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005
€ p
er
mo
nth
INDIRECT
CONTENT
DATA
VOICE
SUBSCRIPTION
[6]
PhilPic Conseil, janvier 2003
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Evolution de l'ARPU hors voix
0
5
10
15
20
25
30
35
40
2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007
Billion EUR
SMS person to person SMS application to person Portals
MMS Modem / Mobile office Indirect revenues
[7]
PhilPic Conseil, janvier 2003
page 94
Mobile Service Revenue
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005
€b
n
CONTENT (INDIRECT)
CONTENT (DIRECT)
DATA
VOICE
SUBSCRIPTION
N x ARPU
[6]
PhilPic Conseil, janvier 2003
page 95
De nouveaux modèles économiques à inventer:
Que les opérateurs le veuillent ou non,
de nombreux nouveaux acteurs vont
apparaître avec l'Internet mobile:
MVNO (partage d'infrastructure)
Serveurs dédiés pour services
génériques (mail, news, etc..)
Hébergeurs de services
Intermédiateurs (sécurité, facturation de
contenu)
Etc..etc
PhilPic Conseil, janvier 2003
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Plan
Introduction
Principes des techniques des réseaux Le GSM initial (la 2G)
Les extensions du GSM (la 2.5G)
L'UMTS (la 3G)
Applications La mobilité
L'internet mobile • Les outils spécifiques
• Exemples d'offres d'opérateurs
Aspects économiques La chasse à l'ARPU
Quid de l'UMTS ?
PhilPic Conseil, janvier 2003
page 97
Faut-il déployer l’UMTS ?
Des vraies bonnes raisons:
Un besoin de fréquences y compris pour la téléphonie dans les zones denses (le spectre GSM se sature)
On n’arrête pas le progrès: Besoin de large bande en transmissions de
données d'un facteur 10 pour passer de [n x 10^2 kb/s] à [n x 10^3 kb/s] dans le cadre de la convergence Internet et Mobilité
Le multimédias numérique mobile ?
….plus tout ce qu'on ne sait pas prévoir aujourd'hui…
PhilPic Conseil, janvier 2003
page 98
Faut-il déployer l’UMTS ?
Et des moins bonnes raisons dues à des
"bonnes fées" pas toujours bien intentionnées : Les "exclus" du GSM qui voulaient une revanche sur la 3G
(USA et surtout Japon)
Des industriels paniqués par l’après "GSM boom" (Nokia,
Ericsson, etc..)
L’UEC à la recherche d’un coup d’éclat: refaire "le coup du
GSM (*) " en mieux dans un domaine (les NTIC) où l’Europe
est outrageusement dominée par les USA
Des Ministres des Finances à l’affût de la bonne aubaine à
l'époque de la bulle Internet par une politique irresponsable
et non concertée de vente des licences UMTS;
(*) la réussite du GSM est à mettre au crédit des opérateurs, coopérant dans le cadre de la
CEPT (aujourd'hui disparue) et de l'ETSI
PhilPic Conseil, janvier 2003
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Les conséquences
effet d'avalanche
sur l'industrie des
TIC:
Les opérateurs sont
sur-endettés et
passent de l'état de
vache à lait à l'état
de grands malades
Les équipementiers
dépérissent
etc, etc.
PhilPic Conseil, janvier 2003
page 100
Les conséquences
Une confusion entre rapidité et précipitation : En réponse, des engagements irréalistes des opérateurs, notamment
en matière de calendrier (*):
Une directive irresponsable de l'UEC, notamment en matière de calendrier;
• Les normes du GSM avaient 5 000 pages; il a fallu plus de10 ans pour arriver à un stade industriel
• Les normes de l'UMTS ont 10 000 pages avec une dimension de complexité supplémentaire (applications Internet et informatiques de "bout en bout")
Un mauvais préambule avec un WAP1 bâclé
Un risque certain de perte de la suprématie européenne acquise grâce au GSM, avec 2 standards mondiaux similaires mais incompatibles: CDMA2000 (USA)
WCDMA (UMTS européen)
(*) voir par exemple les réponses à l'appel d'offres de l'ART sur les licences UMTS en 2001
PhilPic Conseil, janvier 2003
page 101
R.O.I.de l ’UMTS: quand ?
Cash Flow Cumulé
(7.5 Md €)
? 5, 7, 9 ans ?
Réseau (2.5 Md €)
PhilPic Conseil, janvier 2003
page 102
Et maintenant ?
Calendrier réaliste:
L'UMTS ne se développera pas de façon significative avant
2005
Le déploiement débutera par plaques dans les zones denses;
La rupture 2.5G / 3G sera avant tout technique et nécessitera
le renouvellement des cellules radio…et des terminaux
La 2.5 G permettra d'amorcer l'essentiel des nouveaux
services de l'Internet mobile que l'UMTS rendra plus
confortables et performants
Il faudra du "temps au temps" dans les divers domaines:
Technique et industriel (maîtriser les 5.000 pages de normes sur
des systèmes hétérogènes)
Technologique (notamment les terminaux)
Economique (les opérateurs doivent pouvoir financer le
développement)
PhilPic Conseil, janvier 2003
page 103
Annexes
Gestion du spectre
Rappels
Commutation et réseaux intelligents
Chaîne d'accès classique aux FAI
Modèle de la messagerie
PhilPic Conseil, janvier 2003
page 104
La gestion du spectre
PhilPic Conseil, janvier 2003
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MIN MAX ECART ENTRE PORTEUSES KHZ
VD 925 960
VM 880 915
VD 1805 1880
VM 1720 1785
VD 1850 1910
VM 1930 1990
VD 2110 2170
VM 1920 1980
1900 1920
2010 2025
DECT 1880 1900
VD: voie decendante
VM: voie montante
200GSM
5000UMTS UTRA FDD
UMTS UTRA TDD 5000
La gestion du spectre pour les mobiles
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page 106
La hiérarchie des commutateurs
CL CL CL CL
CTP
CAA
CTS
CTS CTS
CTS
CAA
1310 CL Centres Locaux 430 CAA Centres à Autonomie d'acheminement 39 CTS Centes de transit secondaire 5 CTP Centres de transit principal
PhilPic Conseil, janvier 2003
page 107
La signalisation téléphonique
Xy ABPQ MCDU
ABPQ
CL CL
MCDU
CADRAN DTMF
Sonnerie Poste appelant
Poste appelé
Signalisation dans le réseau, entre commutateurs: - historique (MF SOCOTEL, R2, ...) - sémaphore (CCITT N°7) pour RNIS
Réseau
RNIS S0, S2 RNIS S0, S2
PhilPic Conseil, janvier 2003
page 108
Canal sémaphore: la signalisation est séparée des informations
transportées (signalisation "hors bande")
CL
CL CL CL
CTP
CAA
CTS
CTS CTS
CTS
CAA
Réseau téléphonique
PTS
PS
PS
PS
PS
PS
50 PTS
10^3 PS PTS PTS
PTS
Réseau sémaphore
SS7
Point de Transfet
sémaphore
Point
Sémaphore
PhilPic Conseil, janvier 2003
page 109
CL
CL CL CL
CTP
CAA
CTS
CTS CTS
CTS
CAA
Réseau téléphonique
PTS
PS
PS
PS
PS
PS
PTS PTS PTS
PCS
PhilPic Conseil, janvier 2003
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Principaux protocoles du SS7
Telephone User Part (TUP)
SSUT (version internationale)
SSUTR2 (version France)
ISDN User Part
ISUP
Application Part:
SCCP (Signalling Connection Control Part)
TCAP (Transaction Capabilities Application Part)
CAMEL (Customized Applications for Mobile
Enhanced Logic)
PhilPic Conseil, janvier 2003
page 111
Les Filières de la Commutation
1960 1970 1980 1990 2000
Rotary
Crossbar
Store &
Forward
Packet
ARPA
Electronic
+
Time
Division
Circuit
Switching
Packet
X25
Packet
IPV4
Packet
Frame
Relay
Packet
IP V6
SMTP
ATM
Téléphonie
Informatique
1900 …….
ISDN
IN
IN: réseau
intelligent
X400
Convergence IP ?
PhilPic Conseil, janvier 2003
page 112
Accès local et ISP (Internet Service Provider)
RTC Backbone IP
Vérification
Par
RADIUS
Plateforme d’intermédiation d’ISP:
• Contrôle d’accès
• Mesure et facturation
• Serveur de noms DNS et accès aux applications (Mail, Portail)
Services
Internet Accès
Acces
ISP
MO
DE
M
RT
C
NAS
Services
Internet Services
Internet Services
Internet Services
Internet
PhilPic Conseil, janvier 2003
page 113
La messagerie électronique: modèle générique
MTA
MTA
MTA
MTA
MTA : Message Transfer Agent
UA : User Agent
DNS : Directory Network Service
DNS
PhilPic Conseil, janvier 2003
page 114
La messagerie électronique: modèle SMTP
MTA
MTA
MTA
MTA
SMTP
POP3
POP3
SMTP
IMAP
DNS
POP3
HTTP
<Prénom.Nom> @ <Serveur. Domaine>
Adresse du serveur MTA
SMTP
SMTP
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