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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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Guillaume
Zeldus a écrit :

"Guillaume" a écrit dans le message de
news:4b17f51a$0$966$



Qualité ... à condition d'être seul. A moins d'admettre que l'on ne
puisse faire un handover vers le réseau extérieur (2G ou 3G), le
nombre de scrambling codes sera forcément limité. Et si dans un
immeuble tout le monde à sa femto, ça va vite être le bordel !




Les handovers vers la 2G sont gérés, c'est principalement à cela que
sert le scan radio du boitier à l'initlisation, détecter les cellules
voisines macro 2G. Sinon, pour le brouillage, avec des cellules de moins
de 30 mètres en indoor et 512 scrambling codes dispo, ça laisse une très
grande marge... La fréquence dédiée aux femtos est différente de celles
utilisées sur le réseau macro.

Pierre



SFR utilise une de ses 3 frequences UMTS uniquement pour les femtos ?
Curieux gaspillage d'une ressource hors de prix ... Ceci dit, il n'y
a pas encore d'équipements tri-fréquences...

Et il me semblait qu'il fallait déclarer les cellules entrantes en 2G
pour faire un HO dessus ...
Avatar
Zeldus
"Guillaume" a écrit dans le message de
news:4b18aeed$0$982$

Et il me semblait qu'il fallait déclarer les cellules entrantes en 2G pour
faire un HO dessus ...



Quand on sort de la 3G pour aller vers la 2G, il y a juste besoin de
déclarer les voisines 2G dans le boitier femto, lors du scan (cela est fait
automatiquement) et le mobile se débrouille tout seul ensuite. Il existe une
autre méthode par exemple ou il est nécessaire de déclarer toutes les
voisines entrantes et sortantes que ce soit dans le sens 2G -> 3G ou 3G ->
2G mais cela n'est absolument pas imposé dans la norme. Chez plusieurs
opérateurs, sur les équipements Alcatel 2G par exemple, les voisines 3G
n'ont absolument pas besoin d'être délclarées.

Pierre
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Zeldus
"Marc" a écrit dans le message de
news:4b12784c$0$9399$

C'est exactement le même prix au kHz duplex alloué pour les bandes 900 et
1800.

"-- d'une part fixe, versée annuellement avant le 30 juin de l'année en
cours, d'un montant de 1 068 ¤ par kHz duplex alloué sur l'ensemble du
territoire métropolitain pour les bandes 900 MHz et de 571 ¤ pour
les bandes 1 800 MHz, calculé au prorata de la population des zones sur
lesquelles porte l'autorisation ; -- d'une part variable, versée
annuellement, égale à 1 % du montant du chiffre d'affaires réalisé au
titre de l'utilisation des fréquences allouées à l'opérateur dans les
bandes 900 MHz et 1 800 MHz."




De toute façon, le gouvernement a blindé le dossier pour éviter tout recours
juridique de la part des 3 "gros"... (qui même avec cela ont lancé plusieurs
recours divers et variés). Le montant de la redevance pour la 4ème license
3G a été calculée pour n'apporter aucun avantage financier aux éventuels
candidats. Sinon, il est clair que la license a toutes les chances d'être
annulée par un tribunal un jour ou l'autre, ou que l'Etat soit obligé de
rembourser une partie de la license aux 3 opérateurs.

Pour la retrocession 900, vu le parc GSM 900 installé et utilisé, je doute
que ce soit fait rapidement et il y a plein de moyens de retarder cette
échéance que les opérateurs déjà en place n'hésiteront pasà utiliser. Les
opérateurs font des tests avec les canaux GSM 900 qui leur sont attribués en
y mettant de l'UMTS 900, mais tout cela est géré par chacun, "en interne".

Pierre
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Guillaume
Zeldus a écrit :

"Guillaume" a écrit dans le message de
news:4b18aeed$0$982$

Et il me semblait qu'il fallait déclarer les cellules entrantes en 2G
pour faire un HO dessus ...



Quand on sort de la 3G pour aller vers la 2G, il y a juste besoin de
déclarer les voisines 2G dans le boitier femto, lors du scan (cela est
fait automatiquement) et le mobile se débrouille tout seul ensuite. Il
existe une autre méthode par exemple ou il est nécessaire de déclarer
toutes les voisines entrantes et sortantes que ce soit dans le sens 2G
-> 3G ou 3G -> 2G mais cela n'est absolument pas imposé dans la norme.
Chez plusieurs opérateurs, sur les équipements Alcatel 2G par exemple,
les voisines 3G n'ont absolument pas besoin d'être délclarées.

Pierre



Mais tu ne feras par contre jamais de HO entrant. Donc dans une zone
couverte, ta femto ne sera pas un "bon" moyen de faire une couverture
deep indoor, puisqu'une communication initiée à l'extérieur ne pourra
pas être reprise. Sauf à limiter le nombre de SC et de se retrouver
comme je le disais avec des brouillages.
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Zeldus
> Mais tu ne feras par contre jamais de HO entrant. Donc dans une zone
couverte, ta femto ne sera pas un "bon" moyen de faire une couverture deep
indoor, puisqu'une communication initiée à l'extérieur ne pourra pas être
reprise. Sauf à limiter le nombre de SC et de se retrouver comme je le
disais avec des brouillages.




Disons que c'est techniquement impossible, le nombre de relations de
handovers étant de toute façon limité pour chaque cellule (quelques
dizaines), on ne peut pas déclarer toutes les femtos comme voisines des
cellules 3G ! Par ailleurs, même en 3G, les HO ne se font pas en sortant à
cause du problème de soft handover et de signalisation, difficilement
gérable sur un boitier externe et puis de toute façon, ça ne marche que si
on utilise la même fréquence 3G pour les deux cellules ce qui n'est pas le
cas dans la femto.

Après, le problème du manque de couverture indoor est à relativiser, en
voix, les clients ne sont pas coupés s'ils sortent de chez eux en comm et
s'ils rentrent, ils basculeront dans le pire des cas sur le réseau 2G macro
et la comm restera fonctionnelle. Je serais curieux de connaitre le
pourcentage des gens restant longtemps en comm au téléphone mobile après
être venu de l'extérieur chez eux mais ça ne doit pas être significatif.
Reste les gens qui ne captent rien chez eux, eux seront coupés, mais il faut
voir que pour ces personnes, on leur propose un réseau maxi dans leur
domicile à condition qu'ils intialisent la comm depuis chez eux, c'est déjà
énorme par rapport à ce qui existait avant, c'est à dire rien ! Pour info,
plus des deux tiers des comms mobiles sont passées depuis la maison, sans
bouger, ça représente un trafic énorme que les femtos pourront traiter.

Pierre
Avatar
Guillaume
Zeldus a écrit :

Mais tu ne feras par contre jamais de HO entrant. Donc dans une zone
couverte, ta femto ne sera pas un "bon" moyen de faire une couverture
deep indoor, puisqu'une communication initiée à l'extérieur ne pourra
pas être reprise. Sauf à limiter le nombre de SC et de se retrouver
comme je le disais avec des brouillages.




Disons que c'est techniquement impossible, le nombre de relations de
handovers étant de toute façon limité pour chaque cellule (quelques
dizaines), on ne peut pas déclarer toutes les femtos comme voisines des
cellules 3G ! Par ailleurs, même en 3G, les HO ne se font pas en sortant
à cause du problème de soft handover et de signalisation, difficilement
gérable sur un boitier externe et puis de toute façon, ça ne marche que
si on utilise la même fréquence 3G pour les deux cellules ce qui n'est
pas le cas dans la femto.




Sauf si tu utilises la même fréquence et que tu réserves quelques SC à
l'usage des femtos. Rien n'empêche cela. Et tes HO pourront se faire.
Avatar
Zeldus
"Guillaume" a écrit dans le message de
news:4b1aa526$0$953$




Sauf si tu utilises la même fréquence et que tu réserves quelques SC à
l'usage des femtos. Rien n'empêche cela. Et tes HO pourront se faire.



Je ne sais pas d'ou tu sors cette info mais dans les documentations
constructeurs que j'ai lues et avec les chefs de projets que j'ai pu
rencontrer, les HO 3G ne sont pas gérés, même avec la même fréquence 3G,
c'est techniquement impossible à cause de la signalisation et je bosse sur
le projet donc j'espère encore avoir accès à des informations fiables :-)

Bonne soirée,

Pierre
Avatar
Zeldus
"Guillaume" a écrit dans le message de
news:4b1aa526$0$953$

Sauf si tu utilises la même fréquence et que tu réserves quelques SC à
l'usage des femtos. Rien n'empêche cela. Et tes HO pourront se faire.



Je ne sais pas d'ou tu sors cette info mais dans les documentations
constructeurs que j'ai lues et avec les chefs de projets que j'ai pu
rencontrer, les HO 3G ne sont pas gérés, même avec la même fréquence 3G,
c'est techniquement impossible à cause de la signalisation et je bosse sur
le projet donc j'espère encore avoir accès à des informations fiables :-)

Par ailleurs, sur un réseau macro, le fait que l'on ait 2 NodeB sur deux
fréquences 3G différentes n'empêche absolument pas les handovers, c'est
juste qu'on devra réaliser un hard handover...

Bonne soirée,

Pierre
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Olivier Boudot
"Zeldus" wrote in
news:4b1a6c62$0$30281$:

Je serais curieux de connaitre
le pourcentage des gens restant longtemps en comm au téléphone mobile
après être venu de l'extérieur chez eux mais ça ne doit pas être
significatif[...]. Pour info, plus des deux tiers des comms mobiles
sont passées depuis la maison, sans bouger, ça représente un trafic
énorme que les femtos pourront traiter.



N'y a-t-il pas là un risque certain de contradiction ?


--
A+,

Olivier
Avatar
Olivier Boudot
"Zeldus" wrote in
news:4b1a281f$0$19458$:

Quand on sort de la 3G pour aller vers la 2G, il y a juste besoin de
déclarer les voisines 2G dans le boitier femto, lors du scan (cela est
fait automatiquement) et le mobile se débrouille tout seul ensuite.



J'ai décroché depuis un peu trop de temps et manque précisément de temps pour
faire les recherches qui s'imposent mais... cela implique alors que la
signalisation 3G en communication (l'équivalent du sys_info 5 en 2G) est
suffisamment "complète" (en tout cas plus qu'en 2G) pour fournir de infos
relatives à la connexion NSS ? Dans le cas contraire, comment peut-on
"maintenir la comm" en cours, c'est à dire, concrètement, "basculer" la
connexion en cours sur le "bon" GMSC ?



--
A+,

Olivier
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