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Les femtocells 3G arrivent

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Zeldus
Bonjour,

Un peu de nouveauté dans le forum, SFR propose depuis quelques jours
d'adosser une mini NodeB UMTS à sa box ADSL ou cable (quelque soit
l'opérateur ADSL ou CABLE) pour ses abonnés. La puissance radio de l'engin
est très faible (bien plus faible que le WiFi ou le DECT), et la portée ne
dépasse pas 20 à 30 mètres maxi en indoor. Il contient une carte SIM dédiée
et s'alimente par une prise 220V classique, ainsi qu'un cable ethernet qui
va vers la box ADSL pour la connection.

En pratique, avec une femtocell, on dispose d'une véritable cellule 3G à
domicile, privée, qui permet de réaliser des connections voix et data, y
compris en HSDPA avec des handovers vers le réseau 2G pour les comms voix et
la reselection 2G et 3G pour les datas. Nulle doute que les opérateurs vont
avoir un recours massif à cette technologie dans les mois et années à venir
avec une probable intégration des femtocells 3G dans une future freebox si
Free remportait la license 3G.

Du côté technique:
Les femto sont vu par les mobiles 3G sous un autre numéro / nom de réseau
(208 11), un peu à la manière des réseaux zones blanches. La fréquence
dédiée aux femtocell est différente de celle utilisée pour les NodeB
traditionnelles. Lors de son initialisation, le boitier femto scanne
l'environnement radio mobile autour de lui. Cela a pour but notamment de
paramétrer les handovers et choisir un scrambling code différent des
voisines 3G. Puis le boitier se connecte via une liaison IPSEC à des
équipements dédiés chez SFR, vu par celui-ci comme un mini RNC, avec des
connections vers les HLR classiques et les media gateways (MSC) ainsi que
les SGSN du réseau 3G traditionnel. A noter que le boitier choisit seul un
scrambling code, une lac, RAC et un cellID différents de son environnement
pour éviter tout brouillage. La fréquence UMTS est également différente de
celles utilisées sur le réseau macro. Enfin, la femto est localisée
géographiquement par le réseau CORE afin de pouvoir router correctement les
appels d'urgence (grâce aux voisines détectées lors du scan du boitier à
l'initialisation).

La liaison qui passe dans le tuyau IPSEC est exactement comme une liaison
IUB traditionnelle, comme on en trouve sur les liaisons FH ou filaires entre
les NODEB et les RNC classiques. Côté radio le cryptage est celui utilisé
sur l'interface UTRAN 3G traditionnel, à noter qu'en plus du cryptage IPSEC,
la liaison IUB intègre un cryptage natif qui n'existe pas en GSM.

On peut enregistrer jusqu'à 4 mobiles sur un boitier femto qui peuvent tous
trafiquer en même temps, tous les autres mobiles SFR non déclarés sur la
femtocell voient un nouveau réseau 3G qui porte le numéro 208 11 mais ne
peuvent s'enregistrer dessus.


Dans les limitations du système:

Pas de gestion des handovers sortants vers la 3G macro, à cause de la
complexité pour les implémenter. La fréquence des femtocells étant de toute
façon différente du réseau macro, les soft handovers ne sont pas possibles.
Pas de handovers entrants, en effet, cela obligerait à déclarer les
femtocells allumées dans les NODEB et BTS voisines (impossible car leur
nombre est limité et cela est ingérable)
Coût du boitier et complexité de la mise en oeuvre de la fonction NodeB dans
un mini boitier (en particulier dans l'implémentation du WCDMA HSPA sur
plusieurs mobiles en même temps).
Faible portée des femto, cela est voulu par l'opérateur et ce paramètre est
librement modifiable dans le firmware du boitier (certains pays ont des
femtocells 3G qui portent à 300 mètres).
Certaines incompatibilité mineures avec certains mobiles 3G, qui sont
corrigées dans des upgrades de firmwares.
Il est particulièrement difficile d'implémenter les femto si l'opérateur ne
dispose que d'une seule fréquence 3G en raison de brouillage majeurs avec le
réseau macro (ce sera le cas de Free mais pas d'Orange, BoT et SFR qui en
ont 3). Des expériences à l'étranger ont montré que les femto et le réseau
macro sur une seule fréquence peuvent nuire considérablement au réseau macro
3G à cause de l'effet far-near (proche-lointain) propre au WCDMA.


Dans les avantages:

S'il n'y a pas de gestion des HO vers la 3G, le basculement vers le réseau
2G est géré par le boitier ce qui permet aux communications voix de se
poursuivre sans aucune coupure.
En théorie, n'importe quel mobile 3G est compatible avec le système, en
pratique, certaines mise à jour mineures des firmwares sont nécessaires pour
régler certains petits problèmes avec quelques mobiles (déjà réglé).
Gestion du WCDMA HSPA complet, avec cryptage 3G, débit HSDPA, localisation
automatique des mobiles pour la réception d'appels et les appels d'urgence.
Bande passante radio dédiée ce qui offre une qualité exceptionnelle pour la
voix et un très bon débit pour les datas.
Couverture excellente à la maison, cela va de soi.
Puissance d'émission des mobiles et du boitier bcp plus faibles que dans le
cas d'un usage macro, les mobiles et la femto étant en puissance d'émission
mini à cause de la proximité du boitier.
Pour l'opérateur, les femtos permettent un delestage du réseau 3G macro
(plus des deux tiers des comms sur mobile sont passées à la maison)

Techniquement, les femtocells sont une prouesse et d'une grande complexité,
sans rapport avec le WiFi, notamment par leur intégration au sein d'un
réseau 3G et 2G macro et l'usage d'une bande sous license. L'usage du WCDMA
du côté NodeB en miniature augmente encore la complexité du système.

Bonne soirée,

Pierre

10 réponses

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C Antoine
Marc a exposé le 28/11/2009 :

Et la question que l'on peut se poser c'est aussi (et surtout, car si les
opérateurs n'en font pas, cela ne sert à rien d'avoir un téléphone qui le
fait), est-ce que les opérateurs ont commencé à faire de la 3G en 900 Mhz, si
oui à quelle échelle ? Comment peut on vérifier qu'un appel ou qu'une
connexion que l'on établie en 3G sur un téléphone 3G 900 MHz est établie sur
la bande 900 ?



Je crois qu'ils comptent déployer en 3G-900 dès début 2010.

L'autre question que l'on peut se poser, c'est les obligations de couvertures
3G concernent il me semble la bande 2100 Mhz (et non 900 Mhz), est-ce que
l'ARCEP va effectivement vérifier les taux de couvertures sur la bande 2100
Mhz uniquement (et pas sur la bande 2100 Mhz) ?



Si c'est le cas, j'en connais 2 qui vont devoir passer à la caisse :-)

--
Christophe
www.cabinet-antoine.fr
Avatar
Marc
C Antoine a écrit :
Marc a exposé le 28/11/2009 :

Et la question que l'on peut se poser c'est aussi (et surtout, car si
les opérateurs n'en font pas, cela ne sert à rien d'avoir un téléphone
qui le fait), est-ce que les opérateurs ont commencé à faire de la 3G
en 900 Mhz, si oui à quelle échelle ? Comment peut on vérifier qu'un
appel ou qu'une connexion que l'on établie en 3G sur un téléphone 3G
900 MHz est établie sur la bande 900 ?



Je crois qu'ils comptent déployer en 3G-900 dès début 2010.



Sais tu ce que cela implique quoi comme changements (nouveau déploiement
de matériel, "logiciel" ?) ?

C'est peut être différent en fonction des constructeurs.

L'autre question que l'on peut se poser, c'est les obligations de
couvertures 3G concernent il me semble la bande 2100 Mhz (et non 900
Mhz), est-ce que l'ARCEP va effectivement vérifier les taux de
couvertures sur la bande 2100 Mhz uniquement (et pas sur la bande 2100
Mhz) ?



Si c'est le cas, j'en connais 2 qui vont devoir passer à la caisse :-)



Oui.

[je voulais dire "(et pas sur la bande 900 Mhz)" mais je crois que tu as
compris]
Avatar
C Antoine
Marc a formulé la demande :

Je crois qu'ils comptent déployer en 3G-900 dès début 2010.



Sais tu ce que cela implique quoi comme changements (nouveau déploiement de
matériel, "logiciel" ?) ?



Je n'ai pas de compétence là dedans, mais j'aurais tendance à penser
que s'ils ont un peu anticipé (en prévoyant le cas depuis quelques
mois, lors des renouvellements d'aériens notamment), cela ne devrait
pas coûter trop cher... peut-être du même ordre que l'amende ? :-)

--
Christophe
www.cabinet-antoine.fr
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Zeldus
"Marc" a écrit dans le message de
news:4b1143fc$0$18384$

Je crois qu'ils comptent déployer en 3G-900 dès début 2010.



Sais tu ce que cela implique quoi comme changements (nouveau déploiement
de matériel, "logiciel" ?) ?

C'est peut être différent en fonction des constructeurs.




Comme l'a dit Christophe, le déploiement est prévu pour 2010, des tests ont
déjà été faits. Cela implique de changer certaines cartes dans les NodeB,
voir de changer carrément la baie elle même pour installer une baie GSM -
UMTS 900 qui gère les deux technologies en même temps. La priorité est bien
évidemment les zones rurales même s'il faut bien reconnaitre que la 3G se
propage mal aussi en ville. Pour cela, il y a la solution femtocell... Le
boitier est officiellement payant mais peut aisément se négocier
gratuitement en cas de problème de couverture 3G à la maison.

Il est impossible de savoir si le mobile est en 3G 900 ou 2100 Mhz sans mode
netmonitor activé ou installé. Au pire, de très nombreuses applis Java
mobile savent maintenant extraire les code pays et réseau, ainsi que les LAC
et CELLID de la cellule active, tout comme si le mobile est en 3G ou pas et
si le réseau actif est le nominal ou pas. Nul doute que les constructeurs
vont aussi proposer une fonction Java pour savoir si le mobile est en 900 ou
1800 (ça peut etre utile pour la géoloc).

L'iPhone est un téléphone complètement à part, il n'intègre pas les
fonctions les plus basiques de la concurrence comme Java justement ou
Flash... Volontairement. Par ailleurs, c'est un mobile qui a tendance à ne
pas toujours respecter les normes UMTS ou GSM mais bon, Apple n'est pas un
équipementier télécom à la base... Rendons à Apple le fait d'avoir su
révolutionner la téléphonie mobile et proposant un produit novateur et très
performant du côté de l'interface, mais côté réseau, c'est loin d'être le
produit le plus performant, beaucoup de Nokia sont largement devant en terme
de sensibilité et d'autonomie.

Pierre
Avatar
Guillaume
Zeldus a écrit :
Voici les bandes dispo pour l'UMTS 900:

http://en.wikipedia.org/wiki/UMTS_frequency_bands


VIII 900 GSM 880 - 915 925 - 960 2712 - 2863 2937 - 3088 Europe, Asia,
Australia, New Zealand


La totalité de l'E-GSM est donc disponible pour l'UMTS 900, ce qui en
France, en permettant une porteuse de 5 Mhz par opérateur (x3) va vite
occuper une partie importante de cette bande. (le 4ième opérateur n'a
qu'une fréquence dans la bande 2100 Mhz en raison d'une license moins
chère)

Pierre




C'est inexact.
Une rétrocession de fréquences 900 est prévue. La licence est donc moins
chère
Avatar
Marc
Guillaume a écrit :
Zeldus a écrit :
Voici les bandes dispo pour l'UMTS 900:

http://en.wikipedia.org/wiki/UMTS_frequency_bands


VIII 900 GSM 880 - 915 925 - 960 2712 - 2863 2937 - 3088 Europe, Asia,
Australia, New Zealand


La totalité de l'E-GSM est donc disponible pour l'UMTS 900, ce qui en
France, en permettant une porteuse de 5 Mhz par opérateur (x3) va vite
occuper une partie importante de cette bande. (le 4ième opérateur n'a
qu'une fréquence dans la bande 2100 Mhz en raison d'une license moins
chère)

Pierre




C'est inexact.
Une rétrocession de fréquences 900 est prévue. La licence est donc moins
chère



C'est inexact.

S'il y a effectivement une rétrocession prévue d'une partie du spectre
dans la bande 900 Mhz (5 Mhz), dans la bande 2100 Mhz, le quatrième
opérateur (s'il y a) n'aura que 5 Mhz. Les trois autres opérateurs ont
eu 15 Mhz dans la bande 2100 Mhz pour 692 millions d'euros et le
quatrième opérateur n'aura que 5 Mhz. Au final la licence est plus cher
pour le quatrième opérateur que pour les autres opérateurs...

Concernant les licences GSM (900 Mhz), il me semble que les opérateurs
les ont obtenu "gratuitement" à l'époque ;)

--
Marc
Avatar
Zeldus
"Guillaume" a écrit dans le message de
news:4b118f28$0$962$






C'est inexact.
Une rétrocession de fréquences 900 est prévue. La licence est donc moins
chère




L'usage des bandes de fréquences est reglementé par l'ARCEP en fonction des
zones géographiques et des opérateurs. Par exemple, Bouygues a eu pendant
longtemps moins de fréquences 900 Mhz que Orange et SFR en ville parce que
cet opérateur est arrivé après et n'avait au départ que des fréquences dans
la bande DCS 1800. Bien entendu, les deux opérateurs historiques ont fait
valoir des problèmes de saturation dans la bande 900 en ville pour empêcher
de rendre des canaux GSM 900 à BoT (à l'époque, une majorité de clients
Orange et SFR n'avaient que des mobiles 900 Mhz).

Sachant que les mobiles UMTS 900 Mhz sont très minoritaires dans le parc
actuel français, on ne pourra pas supprimer du jour au lendemain les canaux
GSM 900 Mhz dans les zones rurales(et même en ville) pour les remplacer par
des canaux UMTS de 5 Mhz de large, tous les clients qui sont encore en 2G
risquent de voir apparaitre d'importants trous de couverture, les cellules
DCS 1800 étant sensiblement plus petites que les GSM 900. Il va donc falloir
faire cohabiter les deux pendant un moment (voir un certain moment).

Dans ce cas, il faudra qu'on m'explique comment on fera tenir les 4
opérateurs avec chacun un canal UMTS (soit 20 Mhz à 4 plus les espaces de
sécurité) plus un nombre suffisant de canaux GSM 900 chacun pour offrir un
service suffisant en zone rurale, c'est tout simplement impossible sans
risquer la saturation dans certains endroits et/ou un service dégradé.

Pierre
Avatar
DEMAINE Benoit-Pierre
Ce que je trouve bien, c'est que du coup, tous les terminaux qui seont
associés à des femto, ce sera autant d'allégé pour les relais méta :)
Autant de bande passante gagnée, ou de possibilité de retirer des
antennes (je pense entre autre aux écologistes anti-ondes-GSM, qui
pourront réclamer qu'on réduise la puissance émise par les toits), ou de
bande passante libérée pour certains évènementiels (chaque fois qu'il y
a une manif ou un gros évènement, le relai du coin sature; si les
autochtones sont tous sur leur femto, ça fera autant de connexions
supplémentaires possibles pour les participants de l'évènement)

Peux-t-on espérer une augmentation de la puissance légalement tolérée
par la loi Française sur les femto en vue d'aggrandir la couverture ?
Tout le monde ne vit pas dans un 40m2. Et les 15m indoor ne vont pas
suffir à tout le monde. A moins de pouvoir avoir plusieurs femto chez
soi ? (mais vu ce que ça va couter au client d'acheter une femto en
plus, ce serait plus simple que celui fournis d'office voit sa puissance
augmentée).

--
>o_/ DEMAINE Benoit-Pierre (aka DoubleHP) http://benoit.demaine.info/
If computing were an exact science, IT engineers would'nt have work _o<

"So all that's left, Is the proof that love's not only blind but deaf."
(FAKE TALES OF SAN FRANCISCO, Arctic Monkeys)
Avatar
Zeldus
"Thierry Herbelot" a écrit dans le message de
news:

même les Taïwanais se mettent à débiter de la boite à gogo :

http://www.digitimes.com/news/a20091127PD224.html (en anglais)




Sauf que n'importe qui disant au SC qu'il a une mauvaise couverture 3G chez
lui arrive à obtenir ce boitier gratuitement. Il y a le prix officiel et le
prix officieux...

En plus, je parie qu'on les trouvera intégrées dans prochaines générations
de box (que ce soit chez Orange, BoT, SFR ou Free), donc, sans frais
supplémentaires.


Pierre
Avatar
Guillaume
Marc a écrit :
Guillaume a écrit :
Zeldus a écrit :
Voici les bandes dispo pour l'UMTS 900:

http://en.wikipedia.org/wiki/UMTS_frequency_bands


VIII 900 GSM 880 - 915 925 - 960 2712 - 2863 2937 - 3088 Europe,
Asia, Australia, New Zealand


La totalité de l'E-GSM est donc disponible pour l'UMTS 900, ce qui en
France, en permettant une porteuse de 5 Mhz par opérateur (x3) va
vite occuper une partie importante de cette bande. (le 4ième
opérateur n'a qu'une fréquence dans la bande 2100 Mhz en raison d'une
license moins chère)

Pierre




C'est inexact.
Une rétrocession de fréquences 900 est prévue. La licence est donc
moins chère



C'est inexact.

S'il y a effectivement une rétrocession prévue d'une partie du spectre
dans la bande 900 Mhz (5 Mhz), dans la bande 2100 Mhz, le quatrième
opérateur (s'il y a) n'aura que 5 Mhz. Les trois autres opérateurs ont
eu 15 Mhz dans la bande 2100 Mhz pour 692 millions d'euros et le
quatrième opérateur n'aura que 5 Mhz. Au final la licence est plus cher
pour le quatrième opérateur que pour les autres opérateurs...

Concernant les licences GSM (900 Mhz), il me semble que les opérateurs
les ont obtenu "gratuitement" à l'époque ;)




Les licences GSM gratuites ? Je vous sent fort bien renseigné ....
http://www.arcep.fr/fileadmin/reprise/dossiers/auto-gsm/avis-redevc-200604.pdf

Donc Free aura 5Mhz dans la bande 2100 + 5Mhz dans la bande 900Mhz, soit
10 Mhz pour le prix de 5 ....
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