La téléphonie mobile : les réseaux 3G et 3,5G

Le par Christian D.  |  1 commentaire(s)
dossier mini

La téléphonie mobile dans tous ses états, de la migration de la 2G vers la 3G à l'évolution HSDPA et HSUPA.

Evolution 2G - 3G

Nous avons vu que la téléphonie mobile a progressivement évolué des réseaux 1G analogiques et non cellulaires vers les réseaux 2G numériques et cellulaires, dont la mise en place s'est accélérée dans les années 90 grâce à des décisions communes établies par le groupe GSM.

De réseau de transmission de services voix, un cadre technique s'est mis en place pour proposer aussi le transfert de données à des débits plus importants grâce à une gestion différente, par paquets, des informations échangées.

Cela a permis de voir émerger la technologie 2,5G avec le GPRS, puis 2,75G grâce à la technologie EDGE, ces deux dernières continuant à profiter de l'infrastructure existante 2G du GSM. Si les avantages sont évidents ( moindre coût, mise à jour logicielle, bénéfice d'une couverture déjà déployée... ), le débit proposé reste faible ( 200 Kbit/s ) par rapport aux offres filaires ( 512 Kbit/s et au-delà pour l' ADSL ).


3G, la migration nécessaire
Mais pour aller plus loin et proposer des services dépassant le cadre de la consultation WAP ou de la réception d'emails et se rapprocher de ceux utilisés sur les ordinateurs, il a fallu changer d'architecture. Distincte des modes de transmission antérieurs, elle est qualifiée de 3G, ou réseau de troisième génération.

Mais de la même manière qu'il existait deux technologies concurrentes pour la 2G, le GSM et le CDMA, on trouvera dans la 3G plusieurs variantes. L'évolution du GSM repose sur la technologie W-CDMA et aboutit à la norme UMTS, tandis que celle du CDMAOne aux Etats-Unis porte le nom de CDMA2000. Et comme pour le duel GSM / CDMA, les deux normes ne sont pas compatibles entre elles.

Presque dans le même temps, la Chine, dont l'activité économique connaît un bouleversement sans précédent depuis les années 2000, préfère faire bande à part et constituer de toute pièce son propre standard 3G : c'est le TD-SCDMA, qui offre l'avantage de ne pas avoir à verser de droits de propriété intellectuelle aux occidentaux mais également l'inconvénient d'arriver après les deux autres normes, sans avoir eu le temps nécessaire à sa maturation industrielle.

Au-delà de ces technologies différentes, la 3G ne se suffit pas à elle-même et des évolutions permettent d'améliorer ses performances. En Europe, l'UMTS peut être mis à jour en HSDPA, puis en HSUPA, augmentant sensiblement les débits et ouvrant la voie vers de nouveaux usages. Ce sont ces étapes progressives que nous allons voir ici.




L' UMTS

Il existe plusieurs formes de 3G dans le monde, le CDMA2000 surtout présent aux Etats-Unis, l' UMTS reposant sur les fondations du GSM en Europe et un dernier venu, qui n'est pas encore déployé commercialement : le TD-SCDMA chinois, demi-frère asiatique de l'UMTS, dont il partage certaines caractéristiques.

L' UMTS ( Universal Mobile Telecommunications System ) est le nom donné à la technologie 3G européenne, reposant sur le W-CDMA ( Wideband - Code Division Multiple Access ) dont le spectre alloué porte sur les bandes 1900 et 2100 MHz.

L' UMTS est capable de transmettre à un débit maximum théorique de 1,9 Mbit/s mais a été bridé à un débit maximal pratique de 384 Kbit/s, suffisant pour proposer une première série de services multimédia. Cependant, une nouvelle infrastructure réseau doit être mise en place, l'UMTS ne pouvant fonctionner sur les réseaux GSM.


Des débuts difficiles
Il a donc fallu repartir de zéro pour créer une couverture réseau. Le développement de l' UMTS ayant été freiné par la crise de l'an 2000, la mise en place des offres commerciales ont pris du retard et, en France, c'est seulement fin 2004 que Orange et SFR se sont lancés dans l'aventure, tandis que Bouygues Telecom s'est contenté de son réseau EDGE, en attendant de passer directement à l'après-3G fin 2007. D'abord limitée aux grandes agglomérations, la couverture 3G s'étend doucement et tourne autour de 70% de la population en 2007.

Sanyo S750Mais l' UMTS dans sa forme initiale a posé problème : outre deux années de retard sur le calendrier, les investissements pour constituer le réseau 3G sont lourds et ont limité l'extension de la couverture réseau, tandis que les débits ne sont finalement pas si extraordinaires par rapport au réseau EDGE. Les premiers terminaux étaient volumineux et dotés d'une autonomie ridicule, sans compter le prix des forfaits et la faiblesse de l'offre data.

Le public n'a pas répondu aux attentes et la visiophonie, un service mis en avant pour tenter de séduire les foules, n'a pas réussi à attirer l'attention. Il faudra attendre la deuxième génération de terminaux mobiles, plus généreuse en autonomie, et le lancement de services comme la musique ou la TV Mobile Unicast pour voir les premiers signes positifs dans ce sombre tableau.

Pourtant, en 2007, alors que les services se multiplient et que les premières offres d'accès "illimité" font leur apparition, les services data représentent encore une part minoritaire dans les revenus des opérateurs mobiles français, toujours grandement dépendants du trafic voix alors que les revenus de celui-ci se tassent.

Les usages de la 3G

K800La 3G a ouvert la voie à des usages que ne permettaient pas d'obtenir les débits des réseaux 2G et destinés à générer de nouveaux revenus pour les opérateurs. Si la visiophonie a été mise en avant au lancement des services 3G, il a rapidement fallu se rendre à l'évidence qu'elle ne répondait pas aux espérances.

Plus appréciée des utilisateurs mais ayant mis du temps à poser ses bases, la musique par réseaux 3G ( téléchargement de titres, flux en streaming ) a présenté de meilleures perspectives, à l'aide de partenariats avec les grands groupes de l'industrie de la musique et l'extension des espaces de stockage dans les téléphones portables, grâce aux progrès continus des capacités des cartes mémoire.

Aussi prometteur mais ayant également connu une mise en place progressive, la télévision par les réseaux 3G a dû redéfinir les usages ( formats courts, plans serrrés, programmes dédiés ) et reste contrainte au format de diffusion unicast, avec un nombre limité d'utilisateurs. Entre vidéo à la demande et chaînes de télévision, ce service a trouvé sa place à partir du moment où des offres d'abonnement cohérentes ont été proposées.

Toutefois, l'apparition de la Télévision Mobile Personnelle ( TMP ) en 2009, diffusée en mode broadcast et donc accessible à tout utilisateur situé dans la zone de couverture ( mais il faudra du temps pour la constituer ), risque de changer la donne de la télévision mobile.


A l'assaut de l'Internet Mobile
Enfin, la 3G a permis de développer un nouvel axe, celui de l'Internet mobile, qui existait déjà à un état latent avec les réseaux 2G mais qui prend toute son ampleur avec la 3G. De la recherche mobile à la messagerie mobile, en passant par les applications liées aux réseaux communautaires ( avec possibilité d'envoi de photos et de vidéos sur des sites de partage en ligne ) et aux fonctionnalités géolocalisées, c'est un ensemble de services qui se sont peu à peu révélés avec les débits fournis par la 3G.

cle 3G SFREt au-delà des appareils mobiles, c'est un aspect nomade qui s'est créé avec l'apparition de PC Cards et de modem USB capables de connecter des ordinateurs portables aux réseaux 3G. Ici aussi, ces aspects existaient déjà avec les réseaux GPRS / EDGE, mais la 3G apporte un confort d'utilisation encore supérieur.

Ce débit qui se rapproche de ceux trouvés sur les ordinateurs fixes permet de développer un nouveau concept, celui de bureau mobile, dans lequel les professionnels peuvent trouver une extension de leur bureau fixe. Si l'idée a pris naissance dès l'existence des réseaux EDGE, c'est avec la 3G que ses possibilités vont se révéler grâce à des vitesses de transfert autorisant l'envoi et la réception de messages avec grosses pièces jointes ou l'acccès à un intranet pour récuper un catalogue ou un formulaire.

Tous ces aspects de services et de productivité vont se renforcer avec l'apparition mi-2006 de la 3,5G sous la forme de la technologie HSDPA et ses débits plusieurs fois supérieurs à ceux de la 3G.


HSDPA, encore plus que la 3G

De la même façon que les réseaux 2G ont connu une évolution en débits entre le mode GPRS et l'amélioration EDGE, les réseaux 3G UMTS ont un mode amélioré qualifié de 3,5G ( ou 3G+ chez certains opérateurs ) sous la forme de la technologie HSDPA ( High Speed Downlink Packet Access ).

Option_GT_Express_HSUPAEn réalité la norme HSDPA fait partie d'un ensemble plus vaste, dit HSPA, comprenant les volets HSDPA et HSUPA ( High Speed Uplink Packet Access ) qui permet d'obtenir des débits beaucoup plus importants que les 384 Kbps de la 3G.

La norme HSPA est en effet capable d'atteindre des débits descendants HSDPA allant jusqu'à 14 Mbps et descendants HSUPA de 5,8 Mbps. Mais le déploiement de ces débits est progressif depuis l'automne 2006, nombre d'opérateurs ayant commencé par proposer le seul débit HSDPA à 1,8 Mbps puis 3,6 Mbps, ce dernier constitiuant la norme en 2007.

Le débit montant HSUPA sera déployé dans quelques villes principales de France au cours de l'hiver 2007 et au début de l'année 2008. Il offrira alors une véritable solution alternative d'accès à Internet en haut débit mobile.


Toujours plus rapide
Le réseau HSDPA / HSUPA étant une évolution de la norme 3G, son déploiement se fait à peu près au même rythme que celui de la 3G. Les principaux clients sont actuellement des entreprises ayant besoin de cet aspect de mobilité dans leur activité, mais le grand public peut disposer de ces débits sur des terminaux compatibles toujours plus nombreux.

L'apparition d'offres illimitées chez les opérateurs devraient permettre d'assurer une adoption de masse en association avec l'accès à de nombreux services, notamment de vidéo, qui ne sont plus limités par le débit. Mais les enjeux de la 3,5G ne concernent pas seulement la téléphonie mobile.

GSMA logoLa GSMA a récemment ( novembre 2007 ) publié les résultats d'une enquête montrant le potentiel du marché des ordinateurs portables abordables dotés d'une connectivité haut débit mobile intégrée. Il existe une forte demande de la part du public pour ce type d'offre qui reste à créer, aussi bien au niveau du matériel que des propositions d'abonnement associées. Il faudra cependant attendre le deuxième semestre 2008 avant que les fabricants s'adaptent à ce nouvel aspect.

La 3,5G préfigure également de approches redéfinies pour la mobilité. Les premiers UMPC ( Ultra Mobile PC ) sont apparus en 2006 et, s'il faudra encore quelque temps pour que leurs caractéristiques techniques répondent aux attentes d'un usage grand public, leur succès est conditionné par leurs possibilités d'accès aux réseaux mobiles haut débit.

C'est cette vision qu'a tenté de développer Microsoft avec son projet Origami (une plate-forme grand public connectée ). C'est également cette direction que vont tenter de prendre les appareils mobiles de type MID ( Mobile Internet Devices ) qui seront mis en avant pour les réseaux du futur, WiMAX, LTE, voire UMB, que nous aborderons dans un prochain dossier.


Conclusion

Les réseaux 3G représentent une évolution majeure par rapport à la 2G. Aux services voix qui restent l'apanage de cette dernière, ce sont les services mobiles qui profitent de réseaux aux débits largement supérieurs, surtout avec l'arrivée du HSDPA et créent de nouveaux usages.

La 3G a participé au développement de nombreux domaines : le téléchargement de musique, le visionnage de vidéos ou de chaînes de télévision, le développement de l'Internet mobile, aidé par les évolutions technologiques très rapides au niveau de la téléphonie mobile, qui a vu l'amélioration des écrans ( plus grands, meilleure résolution ), de la capacité de stockage ( interne comme amovible ), de la multiplication des modes de connectivité ( Bluetooth, WiFi, Infrarouge, USB ) et de la puissance des terminaux, devenus lecteurs musicaux, baladeurs vidéo, voire pour les plus évolués, véritables remplaçants miniatures d'ordinateurs.

Si les débuts ont été difficiles ( engouement modéré du public, faible couverture, tarifs élevés ), les différents éléments constituants se mettent peu à peu en place et devraient entraîner une adhésion plus franche à mesure que les services mobiles se diversifient.


Les nouveaux réseaux déjà à l'étude
La 3G a également permis le développement d'un Internet mobile décomplexé par rapport à son homologue sur PC et qui fourmille de projets pour en améliorer l'ergonomie sur de petits écrans. Accéder à ses données personnelles ou aux informations partout et tout le temps, voilà ce que propose les réseaux mobiles haut débit.

L'arrivée du HSDPA et du HSUPA vont permettre d'amplifier ce phénomène et élargir les possibilités de mobilité à des usages de remplacement des connexions haut débit filaires. Encore faut-il que la qualité et l'offre suivent.

Et le temps est compté car déjà se profilent d'autres formes de réseaux mobiles à très haut débit, avec notamment l'arrivée prochaine du WiMAX. Si ce dernier restera limité en France à un usage nomade ( utilisation sur des ordinateurs portables ), d'autres pays prévoient d'en faire un véritable réseau mobile.

D'autres candidats, comme LTE ( Long Term Evolution ) ou UMB ( Ultra Mobile Broadband ) préparent également la période de ceux que certains appellent déjà la Super 3G.


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Kuja IX offline Hors ligne Vétéran avatar 1071 points
Le #190725
Qu'est ce que c'est excitant toutes ces avancés encore à venir
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