Dossier : tour d'horizon des technologies 4G+ et 5G

Le par  |  1 commentaire(s)

Les réseaux mobiles 4G sont en cours de déploiement et la 4G+ / LTE-A commence à arriver à arriver en France, les trois opérateurs Orange, SFR et Bouygues Telecom ayant commencé à mettre à jour leur réseau.

En Corée du Sud, la 4G+ LTE-A est déjà d'actualité. Mais quelles sont les stratégies pour améliorer les débits et la qualité des réseaux ? Plusieurs stratégies sont simultanément à l'oeuvre, au niveau de l'optimisation des ressources spectrales comme dans la transformation de l'infrastructure réseau elle même.


L'agrégation de fréquences, la clé du très haut débit
L'une des clés de l'amélioration des débits porte sur la notion d'agrégation de fréquences (Carrier Aggregation ou CA). Si la 4G LTE de base assure des débits de 75 Mbps avec 10 MHz de bande passante, il est possible dans un premier temps de doubler le débit en combinant deux bandes, soit 10 + 10 MHz (2CA), aboutissant à des débits théoriques de 150 Mbps.

roadmap LTE SK LTEA 225 Mbps 

Avec LTE-A, il est possible d'exploiter des bandes passantes de 20 MHz. En mettant à jour leur réseau, les opérateurs mobiles peuvent commencer à proposer une agrégation 2CA 10 + 20 MHz, qui permet d'augmenter encore les débits jusqu'à 225 Mbps, en attendant de pouvoir passer à une agrégation 3CA 10 + 10 + 20 MHz qui permet de grimper jusqu'à 300 Mbps en débit descendant maximum théorique.

Le débit montant pourra aussi profiter de l'agrégation de porteuses dans une certaine mesure et c'est une des optimisations qui occupera les opérateurs mobiles coréens en 2015, et sans doute un peu plus tard en Europe.

Au fur et à mesure de la libération de nouvelles fréquences et du refarming des bandes plus anciennes, il sera possible d'agréger encore plus de bandes et de faire évoluer la 4G+ vers des débits encore plus elevés, atteignant plus de 700 Mbps et préparant les technologies suivantes de la 5G.

Qualcomm SnapDragon Le fabricant de composants mobiles sans fil Qualcomm a été ainsi le premier à proposer un modem gérant l'agrégation de porteuses 3CA correspondant à du LTE Cat 6 à 300 Mbps avec ses modems Gobi 9x35 que l'on retrouve associés à la plate-forme SnapDragon 805 déjà déployée dans certains smartphones haut de gamme (dont les Samsung Galaxy S5 LTE-A et LG G3 LTE-A) et qui seront encore optimisés pour le lancement de la plate-forme haut de gamme SnapDragon 810 en 2015.

Les partenariats entre Qualcomm et les fabricants de smartphones et opérateurs mobiles coréens constituent donc de véritables champs exploratoires qui auront des répercussions sur les déploiements 4G/4G+ du monde entier.


Les small cells pour renforcer la qualité de service
L'augmentation des débits n'est pas la seule amélioration apportée par la 4G+ LTE-A. Les autres grandes innovations se cachent dans l'architecture et le fonctionnement de l'infrastructure, dans une optique visant à optimiser "l'intelligence" du réseau afin de mieux mettre à disposition les ressources là où elles sont nécessaires.

Small cell LTE WiFi 

A cette fin, les grandes cellules des réseaux mobiles commencent à laisser la place à des cellules plus petites, les small cells, de diverses tailles (d'où la notion de réseaux hétérogènes) selon les besoins et qui constituent un maillage plus dense et mieux organisé.

Cloud RAN

Ces small cells font appel à des concepts de virtualisation d'une partie de leur infrastructure (Cloud RAN ou C-RAN) afin de les faire communiquer entre elles et fonctionner selon des schémas permettant d'associer leurs flux.

Associées à des techniques d'antennes MIMO, ces procédés évitent par exemple les problématiques d'écrasement des débits aux marges de la cellule et l'engorgement de la cellule en cas de trafic élevé ponctuel, améliorant globalement la qualité de service.


La VoLTE fait parler la 4G
En plus de l'amélioration des débits et de la qualité de service des réseaux, de nouvelles techniques associées à la 4G / 4G+ viennent appuyer ou appeler de nouveaux usages. Le premier est la VoLTE ou Voice over LTE qui, après des années de maturation, commence à être plus largement déployée et arrive bientôt en France (dès le début 2015 chez certains opérateurs).

VoLTE HD Voice

La technologie 4G LTE a d'abord été pensé comme un service data chargé d'assurer de hauts débits. Dans ses premières moutures, il ne sait faire que ça, ce qui implique qu'un téléphone 4G recevant un appel doit déconnecter de la 4G, se reconnecter en 2G ou 3G et prendre la communication tout en ayant interrompu l'accès data 4G. Cela active et désactive beaucoup de composants dans le téléphone, ce qui affaiblit l'autonomie, et crée une expérience utilisateur frustrante.

La VoLTE permet de gérer les appels voix en 4G sans avoir à interrompre la communication data, et donc aussi sans obliger le smartphone à rebasculer en 2G ou 3G. Avec l'apport du très haut débit et d'un réseau quasiment tout-IP, cela donne aussi la possibilité de proposer de nouveaux services dans lesquels il est possible d'avoir une conversation vocale avec son interlocuteur en qualité HD Voice tout en lui envoyant des fichiers ou en partageant des données. Si ces services étaient déjà en partie accessibles en 3G, ils vont prendre une nouvelle ampleur et se généraliser grâce à la 4G.


eMBMS : le LTE Broadcast pour les grands événements
Le très haut débit apporté par la 4G / 4G+ peut aussi couvrir de nouveaux usages. Les réseaux mobiles 2G, 3G et 4G fonctionnent en mode dit unicast : chaque utilisateur voulant communiquer ouvre un canal dédié avec l'émetteur qu'il est seul à occuper. L'antenne émettrice se charge d'empiler et de gérer les canaux de communication dans la limite de sa bande passante.

Quand elle arrive à saturation au bout de quelques dizaines à quelques centaines d'utilisateurs en fonction de sa taille et des ressources allouées, elle ne peut plus accepter de nouvelle communication. Ce fonctionnement est acceptable dans des scénarios fluides dans lesquels les utilisateurs entrent et sortent régulièrement des cellules mais elle est difficilement gérable quand des milliers d'utilisateurs sont présents au même endroit, comme lors d'un événement sportif par exemple.

KT eMBMS KT eMBMS 02 

La solution des opérateurs mobiles consiste souvent à apporter des antennes temporaires amenées par camion mais les problèmes de saturation et de mauvaise qualité du réseau mobile durant ces grands rassemblements restent fréquents.

Une réponse plus efficace pourrait venir des service eMBMS, autrement appelés LTE Broadcast. Comme son nom l'indique, il s'agit de changer le mode de fonctionnement du réseau d'un mode unicast à un mode broadcast qui permet d'apporter un même contenu à des milliers d'appareils mobiles en même temps qui comportent alors comme des récepteurs.

Le LTE Broadcast est encore en phase d'évaluation chez les opérateurs, même en Corée du Sud, et peut couvrir différents types d'usage : diffusion de masse, distribution d'une application ou d'une mise à jour à un grand nombre d'utilisateurs...

Vidéos High-Tech et Jeu Vidéo
Téléchargements
Vos commentaires
Gagnez chaque mois un abonnement Premium avec GNT : Inscrivez-vous !
Trier par : date / pertinence
Le #1818134
when haiti will be in that range we still dont have a 3G oh gosh
Suivre les commentaires
Poster un commentaire
Anonyme
:) ;) :D ^^ 8) :| :lol: :p :-/ :o :w00t: :roll: :( :cry: :facepalm:
:andy: :annoyed: :bandit: :alien: :ninja: :agent: :doh: :@ :sick: :kiss: :love: :sleep: :whistle: =]