Qualité de Services (QoS) en réseau 2G (GSM) : une QoS centrée voix, radio et plan de fréquences

Même si l’attention se porte aujourd’hui sur la 4G et la 5G, la 2G (GSM : Global System for Mobile Communications) reste, dans de nombreux pays, un réseau encore utile : couverture étendue, compatibilité des terminaux, continuité de service, et présence de nombreux usages “de base” (voix, SMS, …).

En 2G, la QoS a une logique particulière : elle est avant tout conçue pour la téléphonie, et sa performance dépend fortement de la qualité radio et de la planification des fréquences.

1) La 2G : un réseau conçu d’abord pour la voix

Le GSM a été bâti pour fournir un service de voix robuste avec :

• une bonne accessibilité (l’appel doit s’établir), 
• une bonne rétention (l’appel ne doit pas couper), 
• une mobilité fiable (handover propre lors des déplacements). 

Historiquement, la data existe en 2G en GPRS (General Packet Radio Service) ou EDGE (Enhanced Data Rates for GSM Evolution), mais elle n’a pas été le cœur du design initial. C’est pourquoi, en pratique, la QoS 2G est souvent évaluée et pilotée d’abord via la qualité voix. 

2) Les KPI QoS essentiels en 2G (GSM)

Une lecture QoS GSM structurée commence par trois familles de KPI.

a) Accessibilité (est-ce que l’appel démarre ?)

L’accessibilité mesure la capacité du réseau à établir un appel.

On suit typiquement :

• le taux de succès d’établissement d’appel (CSSR : Call Setup Success Rate), 
• les échecs liés aux ressources de signalisation (canaux de contrôle), 
• les échecs liés aux ressources trafic (canaux voix). 

En GSM, les congestions sur les canaux de contrôle (ex. SDCCH : Stand-alone Dedicated Control Channel (Canal de contrôle dédié autonome)) peuvent dégrader fortement l’accessibilité, même si la couverture radio semble correcte.

b) Rétention (est-ce que l’appel tient ?)

La rétention mesure la capacité à maintenir l’appel jusqu’à sa fin normale.

Indicateur clé :

• Taux d'appels coupés (DCR : Drop Call Rate). 

Un DCR élevé pointe souvent vers des problèmes de couverture, d’interférences, de mobilité (handover) ou de qualité radio.

c) Mobilité (est-ce que l’appel est stable en mouvement ?)

La 2G repose sur des mécanismes de mobilité robustes, mais très sensibles au paramétrage et à la radio.

On suit :

• le taux de handover réussi, 
• la cohérence du voisinage (voisins manquants, voisins incorrects), 
• les zones frontières (cell-edge) où la qualité est instable. 

3) Indicateurs radio “spécifiques” GSM : RxLev, RxQual, C/I

En 4G/5G, on parle souvent RSRP/SINR. En 2G, la lecture est différente.

• RxLev : niveau de puissance reçue (proxy de couverture). 
• RxQual : qualité radio liée aux erreurs (proxy de “voix hachée / mauvaise qualité”). 
• C/I (Carrier-to-Interference) : rapport porteuse / interférence, crucial en GSM. 

Cette triade illustre une réalité : en GSM, une qualité de service acceptable dépend autant de la couverture que de la maîtrise des interférences.

4) Le rôle central du plan de fréquences : le vrai “nerf de la guerre” en GSM

Le GSM est très dépendant de la réutilisation fréquentielle. Une mauvaise planification peut entraîner :

• co-channel interference (même fréquence réutilisée trop près), 
• adjacent channel interference (fréquences voisines trop proches), 
• dégradation du C/I, hausse de RxQual, puis impact direct sur la voix : “hachures”, erreurs, drops. 

C’est l’une des grandes spécificités QoS de la 2G :

un réseau peut afficher un bon niveau de signal (RxLev) et offrir pourtant une mauvaise QoS si l’interférence est mal maîtrisée.

5) Capacité en GSM : TRX, timeslots et congestion rapide

En 2G, la capacité est liée à la structure même du GSM : porteuses (TRX) et timeslots.

Quand la charge monte, les imperfections de la QoS apparaissent vite :

• saturation des ressources de signalisation (ex. SDCCH) → échecs d’établissement, 
• saturation des ressources trafic (TCH : Traffic Channel) → blocage ou refus d’appel, 
• augmentation de la dégradation de la qualité en pleine charge (plus d’interférences, plus de collisions). 

C’est un point clé : la QoS en GSM peut se dégrader “brutalement” dans certaines cellules dès qu’on franchit un seuil de charge.

6) Mobilité et handover : un facteur direct de continuité du service « voix »

En GSM, la mobilité est cruciale pour la voix, car un handover raté ou tardif peut provoquer :

• coupure d’appel, 
• dégradation audio dans les zones frontières, 
• “ping-pong” entre cellules si les seuils sont mal réglés. 

Les causes fréquentes de la mauvaise mobilité en GSM incluent :

• voisinage incomplet, 
• paramétrage de seuils de handover inadapté, 
• couverture mal équilibrée entre cellules, 
• interférences et mauvaise qualité radio dans les zones frontières (cell-edge). 

Conclusion

La QoS en 2G (GSM) a des spécificités fortes : elle est centrée sur la voix, elle dépend énormément de la qualité radio et surtout de la maîtrise des interférences via le plan de fréquences, et elle est sensible à la capacité TRX/timeslots et à la mobilité.

En pratique, améliorer la QoS en GSM revient souvent à agir sur quatre leviers :

• couverture (RxLev), 
• interférences (C/I, RxQual), 
• congestion (SDCCH/TCH, dimensionnement), 
• mobilité (voisinage et paramètres de handover).