4G Mobile : l’appel à candidatures est lancé

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ENQUêTE  Les arrêtés fixant les conditions d’attribution des fréquences de la quatrième génération mobile en France ont été publiés ce mercredi au Journal officiel. La technologie devrait remédier à la saturation des réseaux, et permettre un accès à Internet encore plus rapide sur téléphone portable. État des lieux.

De la vidéo comme s'il en pleuvait, du surf en ligne en temps réel et de plus en plus d'objets communicants... Voilà déjà près de deux ans qu'il s'échange plus de données sur le réseau mobile que de conversations. En 2010, le trafic de données aurait même atteint 237 millions de gigaoctets chaque mois, selon Cisco. Et ce n'est pas fini ! Il devrait doubler, voire tripler, chaque année d'ici à 2015.

Pour encaisser un tel déferlement, équipementiers, opérateurs, sous-traitants électroniques peaufinent, depuis près de cinq ans, une quatrième génération (4 G) mobile au sein de l'alliance 3 GPP de standardisation de la téléphonie mobile. Cette technologie, normée sous le sobriquet de LTE (Long Term Evolution) viendra remplacer et, ou, compléter les réseaux 2 G (limités à la voix) et à l'actuel 3 G (ouvert aux données). Le Wimax, qui avait un temps tenu la corde pour incarner la 4G face au LTE, semble avoir finalement perdu la partie.

Trois ou quatre fois plus de débit, deux fois moins de latence, une fluidité pour l'internaute mobile digne de celle de la téléphonie fixe... Telles sont les promesses de cette nouvelle technologie qui font dire à Alain Ferrasse-Palé, le directeur général de Nokia Siemens Networks France, que "nous aurons une fibre optique attachée à la main en permanence".

Les premiers déploiements atteignent déjà les 100 Mégabits par seconde (Mbps) en pic, ce qui équivaut à du très haut débit en téléphonie fixe. Et en théorie, les futures évolutions du LTE permettront de pousser les débits jusqu'à 1 Gbps !

Accroître le débit et enrayer sa chute

Pour atteindre de telles performances, le LTE déploie un éventail de techniques. Un nouveau mode de modulation des fréquences, par exemple, est capable de faire croître le débit dans une même largeur de bande. Dans le même temps, la taille des ondes porteuses passe de 5 à 20 MHz. Cet élargissement permet d'augmenter la quantité d'informations véhiculées.

On sait aujourd'hui suffisamment amplifier un signal pour le faire. Les équipementiers ont également fait évoluer leurs stations de base, avec des émetteurs-récepteurs complémentaires intégrant des processeurs de traitement du signal adaptés et des amplificateurs plus performants.

Cette nouvelle technique de modulation, alliée à des mécanismes de dialogue direct entre stations de base enraye également la chute du débit dans une même cellule (zone couverte par une même station de base). "Aujourd'hui, quand on s'éloigne de la station de base, le débit chute très vite de près de 50 % Cette perte sera beaucoup moins rapide avec le LTE", affirme Christian Paquet, le vice-président de Huawei France.

L'autre apport fondamental du LTE réside bien sûr dans l'adoption d'IP (le protocole natif d'internet) quasiment de bout en bout. Les coeurs de réseaux mobiles, qui s'apparentent à des réseaux informatiques, ont déjà opéré progressivement ce passage vers IP depuis cinq à dix ans. Les routeurs, désormais des EPC (Evolved Packet Core), ont évolué vers des configurations proches de celles des routeurs informatiques tout en conservant des fonctions spécifiques de gestion des stations de base, par exemple.

Mais avec le LTE, l'IP s'infiltre jusque dans les échanges entre coeur de réseau et stations de base. À un détail près. Les données transportées ne le sont pas sous forme de paquets IP, mais sont encapsulées dans des informations IP. Pour gérer ce trafic, il suffit d'ajouter des cartes réseaux adaptées dans les stations de base.

Il ne lui manque plus que la voix

Le tout IP aura bien d'autres atouts comme celui de simplifier l'administration des infrastructures. "Ce protocole sera le même pour l'internet fixe, l'internet mobile et la voix, explique Christian Paquet. Cela permettra aux opérateurs de mutualiser certaines parties de réseau."

La généralisation de l'IP entraîne aussi une homogénéisation du format des données, qui évite les conversions en cours de route et réduit les temps de latence. Un aller-retour entre un terminal et le réseau prend moins de 10 ms. Deux à trois fois moins qu'en 3G. Essentiel pour les jeux en ligne et pour les applications professionnelles comme le cloud.

Reste que la version actuelle du LTE ne sait pas... téléphoner. La voix sur IP mobile (VoLTE) n'en est qu'aux phases de test. En attendant, les conversations téléphoniques se déroulent en 3G. Raison pour laquelle, parmi la centaine de terminaux disponibles, on trouve surtout des clés 4G et seulement quelques mobiles (HTC, LG et Samsung) hybrides (4G pour les données, 3G pour la voix).

Les mobiles purement LTE, qui ne seront pas disponibles avant un an, devront être équipés de nouveaux chipsets (jeux de composants), capables de gérer les données et la voix sur LTE, mais aussi la 2G et la 3G, tout en étant plus puissants. À noter que le français Sequans pourrait tirer son épingle du jeu, puisque son chipset équipe déjà la gamme de mobiles LG.

Toutes ces évolutions technologiques affecteront l'ensemble du réseau des opérateurs. Pour autant, peu d'entre eux s'adonneront à un big bang complet. D'autant qu'il leur faut continuer d'assurer la 2G et la 3G. C'est pourquoi Alcatel-Lucent, Ericsson, Huawei ou encore Nokia Siemens Networks ont lancé dès 2009 des produits mixant les trois générations.

La plupart des équipements, qu'il s'agisse des émetteurs-récepteurs des stations de base ou des routeurs par exemple, peuvent évoluer vers le LTE en ajoutant des processeurs de traitement du signal, des cartes réseaux...Un moyen pour les opérateurs d'intégrer le LTE lors des mises à jour de leurs réseaux 3G. Le moment venu, il leur suffira alors d'activer les équipements 4G par logiciel.

Enfin, pendant que tous s'adonnent à ces migrations terre à terre, une cinquième génération se prépare déjà dans les laboratoires à l'horizon 2020 ! Avec, parmi les idées les plus étonnantes, des stations de base qui planeraient au-dessus de nos têtes, tout simplement portées par des drones ou des ballons. Une sorte de réseau dans les nuages...