Le fonctionnement du réseau de téléphonie mobile d’Orange

La compréhension du fonctionnement du réseau de téléphonie mobile (Figure 3.1) est un préalable essentiel pour comprendre comment sont collectées les données de téléphonie mobile (Smoreda, Olteanu-Raimond et Couronné, 2013).

Figure 3.1 : L'organisation du réseau mobile

(source : http://homo-mobilus.fr/questions-reseau/pourquoi-le-reseau-mobile-est-il-relie-au-reseau-fixe)

Les téléphones portables transforment la voix des usagers en un signal numérique qui est transmis à une antenne du réseau de téléphonie mobile. Le réseau de téléphonie mobile peut se décomposer en trois éléments : le réseau d'accès, le réseau cœur, et le destinataire. Au niveau du réseau d’accès, les téléphones portables des usagers se trouvent dans la zone de couverture d’une antenne. L'antenne, souvent directionnelle, est installée avec d'autres antennes sur une station de base dont l'abréviation est BTS (Base Transceiver Station). Pour l'ensemble de la région Ile-de-France, le réseau Orange possède 3127 stations de base, dont environ un millier est réparti dans Paris centre. Les stations de base s’occupent de l’émission

III.1. Les données d’usage des téléphones portables

et de la réception des ressources radio-mobiles et elles sont contrôlées par des instruments contrôleurs appelés BSC (Base Station Controller) qui eux sont chargés d’allouer les ressources radio. Si le téléphone portable sort de la zone de couverture d’une antenne, le contrôleur alloue un nouveau canal au téléphone.

Dans le réseau cœur, des commutateurs les MSC (Mobile Switch Center) sont chargés de relier le réseau radio-mobile au monde extérieur. Les commutateurs sont associés à deux bases de données : la base de données HLR (Home Location Register) qui regroupe toutes les informations concernant tous les abonnés de l’opérateur et la base VLR (Visitor Location Register) qui comprend les informations concernant les usagers présents dans la zone de couverture du commutateur. Quand le commutateur cherche un téléphone pour un appel entrant, il sollicite ces bases de données. C’est à partir de ces deux bases de données qu’il est possible de connaitre la localisation des téléphones portables. La figure 3.2 reprend le modèle des données brutes tel qu'il est fourni par l'opérateur de téléphonie mobile.

La localisation du téléphone portable au sein du réseau de téléphonie mobile est enregistrée lors de certains évènements (la classe event de la figure 3.2) :

– Appels émis et reçus, – Sms émis et reçus,

– Handovers (changement de cellule, classe cell de la figure 3.2, de couverture en cours de communication),

– Changement de zone du réseau (classe Location Area de la figure 3.2) qui se produisent dans le réseau de téléphonie mobile,

– Mise à jour du réseau en cas d'inactivité du téléphone (Location Area update).

Cette localisation correspond à l'identifiant de l'antenne (classe antenna) du réseau de téléphonie mobile que le téléphone portable a sollicité pour se connecter au réseau (ou inversement, quand c'est le réseau qui recherche le téléphone portable).

Au niveau de l’opérateur, une autre base de données, la base de données de facturation comptabilise le nombre de communications effectuées par l’usager. Cette base ne comprend plus les données de localisation des évènements de téléphonie mobile. De telles informations ne peuvent être obtenues sans un partenariat avec l’opérateur de téléphonie mobile (Cariou 2007 ; González et alii 2008 ; Ahas, 2010 ; Song et alii 2010; Cariou 2010).

A partir de ces données brutes produites chez les opérateurs, différents types d’agrégation peuvent être construits. En conséquence, les auteurs ne disposent pas tous du même type de données. Ratti et alii (2006), Reades et alii (2007), Sevtsuk et Ratti (2010) utilisent le volume d’appel (exprimé en erlang) comme indicateurs de la distribution spatiale de la population romaine. L’erlang est une unité de mesure particulière : un erlang correspond aussi bien à l’utilisation d’un téléphone portable pendant une heure qu’à l’utilisation de deux téléphones portables pendant une demi-heure. L'emploi de cet indicateur nécessite donc de prendre de nombreuses précautions.

D’autres chercheurs disposent du nombre d’appels émis par les usagers de téléphonie mobile (Cariou, 2007), du nombre d’appels émis d’un lieu à un autre entre deux usagers d’un même opérateur (grâce aux données de facturation) ou des différentes localisations des individus à partir desquelles on peut inférer des déplacements.

Dans le cadre de notre projet chez Orange, nous avons eu accès à différents jeux de données, à des niveaux d’agrégation différents : le nombre de communications (appel et SMS) par antenne dans Paris centre, le jour de la fête de la musique 2008, le nombre de communications (appels et SMS) par antenne dans Paris centre pendant le mois de décembre 2009 et enfin les différentes traces laissées par des usagers de téléphonie mobile pendant une semaine de mars- avril 2009. Ces données concernent toutes des usagers de la 2G40_.

Si l'on s'en tient à une journée ordinaire en Ile-de-France, on observe entre 40 et 100 millions d'évènements enregistrés par jour pour les usagers français d'Orange, concernant entre 2,7 et 4,3 millions de téléphones portables. Le nombre d'individus observés est donc beaucoup plus important que le nombre d'individus que permettent d'obtenir les enquêtes par GPS ou les enquêtes par entretien.

Concernant la représentativité des données d'un unique opérateur : en 2009, d'après une étude interne, Orange détenait 49 %41 _{des parts de marché en France métropolitaine et 42 % des}

40 La 2G correspond à la deuxième génération de téléphones mobiles basée sur une norme numérique et non plus analogique.

III.1. Les données d’usage des téléphones portables

parts de marché dans la région Ile-de-France. D'après la même enquête, les individus équipés en téléphone portable sont plus jeunes que la moyenne nationale, par exemple, les 25/35 ans représentent 19 % des équipés en 2009, tous opérateurs confondus, contre 15 % de la population totale (il existe ensuite de légères nuances au sein des formes de contrat). Les usagers d'Orange sont en général plus âgés que ceux des autres opérateurs : les plus de 55 ans représentent 27 % des usagers d'Orange, alors que tout opérateurs confondus, ils ne représentent que 24 % des équipés en téléphones portables. Pour ce qui est des catégories socio-professionnelles, les personnes de plus de 15 ans équipées de téléphones portables sont plus actives que la moyenne nationale. Orange comprenant plus d'abonnés de plus de 55 ans, l'opérateur comprend aussi plus de retraités que les autres opérateurs français.