3G LTE : la technologie réseau mobile du futur

Le contexte autour de LTE

LTE...cet acronyme pour Long Term Evolution, technologie qui appartient à la branche GSM et repose sur une base 3G WCDMA, prend une place croissante dans l'actualité des télécommunications depuis 2007 car sa technologie représente une voie de plus en plus sûre vers l'après 3.5G, au-delà du HSPA ( High Speed Packet Access ) et au seuil d'une future 4G encore dans les limbes...

Alors que l'Internet mobile et l'attrait pour les réseaux mobiles haut débit commence à frémir, les opérateurs et les équipementiers réfléchissent déjà à l'évolution des réseaux d'ici 4 à 5 ans. Le choix le plus pertinent de la technologie est crucial puisqu'il engage l'avenir de tout un pan du secteur des télécoms.

Car plusieurs technologies sont en concurrence pour devenir les prochains standards des réseaux mobiles et toute décision conduit à un engagement sur plusieurs années et à des investissements lourds. Une erreur d'appréciation à ce niveau aura des conséquences néfastes pour les entreprises qui ont fait le mauvais choix.


Trois technologies en concurrence
Des différentes possibilités qui émergent, une en particulier semble avoir le soutien d'un nombre grandissant d'industriels. C'est la technologie LTE, pas encore standardisée mais dont les spécifications sont en cours de validation dans le cadre du 3GPP Release 8 et qui doit offrir des débits de l'ordre de 100 Mbps en débit descendant et de 50 Mbps en débit montant à l'horizon 2010.

Jusqu'en 2007, trois technologies principales étaient vues comme candidates à l'après HSPA : le Mobile WiMAX, la 3G LTE et l' UMB ( Ultra Mobile Broadband ), dans un relatif équilibre. Mais depuis 2007, LTE remporte les suffrages grâce à une mutualisation des ressources et des connaissances réalisée par un groupement industriel baptisé LSTI (LTE / SAE Trial Initiative ) créé en mai 2007 qui permet une progression rapide des validations techniques des différents aspects du futur réseau mobile.

Elle est portée également par le soutien d'associations comme la GSMA ( GSM Association ), regroupement des principaux opérateurs du monde entier, qui s'est franchement engagée en faveur de LTE. Elle est enfin soutenue par les décisions de l' ITU ( International Telecommunications Union ) qui lors de sa dernière conférence quadriannuelle  WRC 2007 ( World Radiocommunications Conference ) a dégagé des fréquences dans la bande UHF pour des services mobiles, qui pourraient donc servir pour LTE.


Tout le monde emboîte le pas
Rassurés par ces développements rapides et ce soutien large, les opérateurs sont plus enclins à se tourner vers cette technologie pour leurs futurs réseaux mobiles et on a assisté en 2007 à des revirements de la part d'opérateurs pourtant engagés dans la voie de la technologie concurrente du GSM, le CDMA, et son évolution CDMA2000 ( comparable au WCDMA déployé en Europe ).

Aux Etats-Unis, et peut-être au Japon, plusieurs opérateurs ont en effet annoncé la migration future de leur réseau CDMA2000 vers LTE, passant donc de la branche CDMA à la branche GSM. La récente enchère pour la bande 700 MHz ( Auction 73 ) aux Etats-Unis a d'ailleurs été l'occasion de récolter des portions de spectre qui seront utilisées pour le déploiement national de services mobiles à très haut débit LTE. En France, le dividende numérique pourrait également servir au déploiement de services mobiles haut débit.

Les perspectives s'accélèrent donc rapidement, au point de menacer le Mobile WiMAX, qui comptait bien profiter de ses deux années d'avance pour s'implanter durablement. Les analystes commencent à s'interroger sur son avenir à moyen terme face à la capacité d'attraction de LTE.

La technologie 3G LTE

Avec la 3G LTE, les réseaux mobiles s'approchent un peu plus de leur Graal : le passage à des réseaux tout-IP, permettant de fondre les réseaux mobiles dans un ensemble plus vaste de réseau unifié reliant indistinctement tous ses éléments ( téléphones, ordinateurs, serveurs... ). A cette fin, LTE repose sur le protocole TCP/IP, à la base d'Internet.

Cette structure, faite d'un coeur TCP/IP sur laquelle sont ajoutés des services voix, vidéo et de messagerie,  constitue un ensemble appelé SAE ( System Architecture Evolution ), dont l'ossature repose sur l' EPC ( Evolved Packet Core ).

Evolution du standard UMTS, LTE apportera un certain nombre d'améliorations par rapport aux réseaux 3G classiques, à commencer par des débits nettement supérieurs : 100 Mbps en débit descendant et 50 Mbps en débit montant pour commencer avec une possibilité d'extension à 300 Mbps ultérieurement, avec un temps de latence réduit, de moins de 5 ms.


OFDMA et MIMO, deux éléments clé
Pour obtenir ces résultats, plusieurs technologies sont imbriquées dans l'interface radio dite EUTRAN ( Evolved UMTS Radio Access Network ). La première est la modulation OFDMA ( Orthogonal Frequency-Division Multiple Access ) qui améliore l'efficacité spectrale et la seconde la technologie d'antenne intelligente MIMO ( Multiple Input Multiple Output ) permettant d'accroître le débit.


La coexistence avec les standards 2G ( GSM ) et 3G ( WCDMA ) reste assurée et il sera possible de basculer d'un réseau à l'autre de façon transparente. Le fonctionnement est celui d'un réseau cellulaire, avec des stations de base pouvant des portées de l'ordre de 5 à 30 Km, voire plus si besoin.

Les différentes expérimentations réalisées confirment la robustesse et les performances de la technologie LTE avec de la marge pour stabiliser le réseau et assurer un fonctionnement harmonieux. Chez l'opérateur japonais NTT DoCoMo, qui sera vraisemblablement le premier à lancer un réseau commercial d'ici 2009 ou 2010, a ainsi obtenu récemment des débits descendants stables de 250 Mbps.

L'avenir de LTE semble donc assuré, avec des essais confirmant sa stabilité et des débits largement supérieures au HSPA et plus importants que le Mobile WiMAX, son principal concurrent. Le nombre d'équipementiers et de fournisseurs de composants ne cesse d'augmenter, comme Motorola qui, tout en restant très présent dans les équipements WiMAX, vient d'entrer à la LSTI ( LTE SAE Trial Initiative ), ce regroupement d'industriels qui se charge d'accélérer les validations techniques de LTE.

LTE, pour quoi faire ?

LTE participe à l'accroissement des capacités des réseaux mobiles et ouvre de nouvelles perspectives dans la mesure où il offrira des débits supérieurs à ce que l'on trouve pour l' Internet filaire en DSL ( en attendant le développement en masse de la fibre optique ).

L'aspect téléphonie du réseau mobile va se faire moins présent, au profit d'un concept " broadband everywhere " effaçant les différences entre les différents moyens pour se connecter à Internet, grâce à un profil tendant vers le tout IP.

Alors que les réseaux 2G ne permettaient guère plus que la voix et les messages courts, améliorés il est vrai par les possibilités des réseaux 2,75G comme le EDGE, l'arrivée de la 3G a commencé à rapprocher les usages de l'Internet fixe et de l'Internet mobile.

Avec la 3G, le téléchargement de fichiers musicaux ( et autres contenus ) devient possible dans des conditions acceptables, ce qui ouvre de nouveaux horizons pour des modèles économiques de distribution. Les accès plus rapides ont permis de commencer à s'intéresser à d'autres usages que la téléphonie.

Dans le même temps, les smartphones ont connu une envolée et ont montré qu'on pouvait faire beaucoup plus que téléphoner avec un mobile : accès à la messagerie, fils d'informations, téléchargement de documents, accès à distance...


L'Internet évolue, aussi
Du côté de l'Internet filaire, les services Web et les réseaux sociaux ont rapidement gagné en visibilité, avec un mode de fonctionnement qui s'accordait avec le terrain de la mobilité ( être joignable en tout lieu et à tout moment ). D'où l'arrivée progressive des déclinaisons mobiles des principaux services Web dans des domaines divers : réseaux sociaux, messageries instantanées, visionnage de vidéo, partage de contenus, etc.

Cette tendance va connaître une accélération avec l'apparition ( en cours ) des réseaux HSPA, dont les débits 5 fois supérieurs à ceux de la 3G amènent logiquement à une autre évolution, celle des ordinateurs communicants.

En HSPA, l'expérience de l'Internet mobile peut se rapprocher de celle rencontrée jusqu'à présent seulement sur les ordinateurs de bureau. Il reste encore de nombreuses barrières à franchir ( intégration de modules dans des ordinateurs autres que haut de gamme, couverture réseau, usages autorisés, coût des abonnements... ) mais la transition est en marche et va s'accélérer à partir de 2008.


L'expérience "mobile" renouvelée
Et ensuite ? après la 3G à 0,4 Mbps, la 3,5G à 3,6 Mbps en moyenne actuellement, LTE offrira des débits de 100 Mbps. De quoi rendre indistincte la frontière entre Internet mobile et Internet fixe ( s'il y en avait une à la base ) et accéder à une expérience commune et ubiquitaire de l'Internet.

Dans ces domaines à évolution très rapide, il est difficile de prévoir ce qui émergera de ce réseau mobile à très haut débit. HSPA et LTE vont pousser à la création de terminaux hybrides, mi-smartphones mi-ordinateurs ( MID, UMPC, netbooks... ), la virtualisation des services va atteindre son apogée et devenir accessible sur tout support communicant, tandis que la personnalisation, l'adaptation aux besoins de chacun sera la règle.

Mais il faudra encore du temps pour en arriver là. Le cabinet d'études ABI Research estime qu'il y aura 90 millions d'abonnés aux réseaux post-HSPA d'ici 2013 et 720 millions d'abonnés 3G. En attendant, la 2G, du haut de ses 20 ans d'âge, restera pour longtemps le type de réseau mobile le plus déployé dans le monde, même si les premières tendances d'une montée en puissance de la 3G sont apparues et que l'on compte deux pays passés intégralement à la 3G : la Corée du Sud et le Japon.