On ne l’attendait plus ! A force de retards et de fausses annonces, la téléphonie mobile de ‘ troisième génération ‘ (3G ou UMTS, pour Universal Mobile Telecommunications
System) paraissait condamnée. Jusqu’à cette fin 2004, où Orange et SFR ont enfin ouvert les premiers réseaux UMTS en France (lire notre Evénement). Et, avec eux, la promesse du multimédia dans les téléphones portables : visiophonie,
accès au Web à haut débit, téléchargement de musique… Alors que la technologie actuelle (la 2G), qui s’appuie sur la norme GSM (Global System for Mobile Communications), permet d’atteindre un débit de 14,4 kbit/s
(suffisant pour acheminer des communications vocales), la 3G, elle, surfe sur le haut débit. En théorie, jusqu’à 2 Mbit/s, grâce à quelques améliorations… et à une refonte des équipements actuels.
Une bande passante élargie
Tous les opérateurs mobiles utilisent les ondes radio (divisées en bandes de fréquences, elles-mêmes subdivisées en canaux) pour faire passer les communications vocales et les données. Mais le spectre radio (l’ensemble des fréquences
disponibles) est très convoité : il faut le partager avec la télévision, la radio, le Wi-Fi, l’armée, etc. Les téléphones portables GSM fonctionnent aujourd’hui sur une bande de fréquences située à 900 ou 1 800 MHz et d’une largeur de
200 kHz. Bien trop faible pour du haut débit… Afin de faire transiter davantage de données, l’association 3GPP (3rd Generation Partnership Project, qui regroupe les principaux acteurs de télécommunication en Europe)
a décidé d’allouer à l’UMTS une largeur de 5 MHz, située cette fois autour de 2 GHz dans le spectre radio. Mais pour faire grimper les débits, l’UMTS ne s’appuie pas uniquement sur un élargissement de la bande de fréquences. Le procédé
employé pour faire transiter la voix et les données a été entièrement reconsidéré. En Europe et en Asie, la 3G s’appuie ainsi sur une technologie nommée W-CDMA (Wideband-Code Division Multiple Access).
Mieux utiliser les canaux
Au commencement était le FDMA (Frequency Division Multiple Access). Apparue bien avant le GSM, cette technologie était utilisée pour faire transiter la voix par les airs (voir l’encadré page suivante). Chaque fois
qu’une personne téléphonait avec son mobile, on lui attribuait un canal de communication exclusif. Durant toute la durée de l’appel, il occupait son canal et personne d’autre ne pouvait l’utiliser. Inconvénient majeur du procédé : la bande de
fréquences était très rapidement saturée.Avec le GSM est né le TDMA, pour Time Division Multiple Access. Ici, chaque canal est divisé en intervalles de temps identiques, alloués aux différents utilisateurs, suivant les besoins. Sur chaque canal, se
succèdent ainsi les ‘ morceaux ‘ de différentes communications, une technologie qui permet d’augmenter le nombre d’utilisateurs simultanés… mais pas les débits. Le W-CDMA reprend le meilleur de
ces deux technologies. Mais cette fois, toutes les transmissions (voix et données) passent en même temps sur toute la largeur de la bande de fréquences. Elles sont en quelque sorte dispersées sur la bande. Chaque transmission se voit attribuer un
code, ce qui permet de différencier les communications et de ne pas les mélanger entre elles.
Gros investissements matériels, petites adaptations logicielles
Ces changements requièrent toutefois des équipements radio différents de ceux utilisés actuellement (voir le schéma pages précédentes). Les ‘ stations de base ‘ couplées aux antennes qui
quadrillent la France et les contrôleurs qui concentrent le trafic pour l’envoyer vers le c?”ur du réseau doivent tous être changés. Une conversion coûteuse, l’Hexagone accueillant plus de 30 000 stations de base et des centaines de
contrôleurs. En revanche, le c?”ur du réseau de chaque opérateur, qui comprend les équipements de commutation assurant la connexion avec les réseaux externes (Internet, Intranet, réseaux de téléphonie fixe, etc.) a simplement besoin d’être mis à
jour.Il y a une raison à cela : l’UMTS transmet les données en mode ‘ paquets ‘, une technologie qui permet d’affecter à d’autres transmissions les ‘ temps
morts ‘ d’une communication (une requête Internet en attente de réponse, par exemple). Or les opérateurs ont déjà aménagé leurs c?”urs de réseau pour le GPRS, une évolution du GSM (voir l’encadré ci-contre) qui utilise
cette même technologie. Une simple mise à jour logicielle de leurs équipements suffit donc pour passer à la 3G.A ces problèmes de conversion s’ajoutent des exigences d’interopérabilité (compatibilité entre terminaux mobiles, opérateurs et services) et des contraintes nouvelles. Ainsi, lorsqu’un utilisateur se déplace en téléphonant, sa
communication est relayée par plusieurs stations de base. On parle de handover. Pour le GSM, le passage d’une station de base à une autre génère une microcoupure de 100 ms, acceptable pour la voix, mais peu compatible avec
le transfert de données. Pour résoudre ce problème, en UMTS, l’utilisateur est pris en charge par plusieurs stations simultanément. Il reste ainsi toujours ‘ couvert ‘, même s’il se déplace. C’est le
soft handover.Toutes ces contraintes techniques nécessitent des phases de tests prolongées qui, officiellement, expliqueraient le lancement tardif de la 3G en France. Les Japonais, eux, disposent de réseaux 3G depuis 2001… Et ils parlent
déjà de 4G, avec des débits atteignant 100 Mbit/s.
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