Dans le cadre de Ooredoo Media Club, nous avant récemment débattu des normes 3G et 4G, plus précisément de la vulgarisation de leurs usages. Le débat était animé par Hatem Mestiri, directeur technique chez Ooredoo. Bien entendu, il a saisi cette occasion pour nous dévoiler la stratégie future de l’opérateur des télécommunications quant au déploiement des futurs réseaux de très haut débit mobiles LTE (Long Term Evolution), en Tunisie.
Le LTE (Long Term Evolution) est une évolution des normes de téléphonie mobile GSM/EDGE (2G, 2.5 G), et UMTS (3G)
La norme LTE, définie par le consortium 3GPP[], a d’abord été considérée comme une norme de troisième génération «3.9G» (car proche de la 4G), car dans les «versions 8 et 9» de la norme, elle ne satisfaisait pas toutes les spécifications techniques imposées pour les normes 4G par l’Union internationale des télécommunications (UIT).
Les réseaux mobiles LTE sont commercialisés sous l’appellation «4G» par les opérateurs de nombreux pays, par exemple: Proximus, Base, VOO Mobile et Mobistar en Belgique, Swisscom en Suisse, Verizon et AT&T aux États-Unis, Vidéotron, Rogers Communications et Fido Solutions au Canada, Orange, Bouygues Telecom, SFR et Free Mobile en France, Algérie Télécom en Algérie…
Le LTE utilise des bandes de fréquences hertziennes d’une largeur pouvant varier de 1,4 MHz à 20 MHz dans une plage de fréquences théorique de 450 MHz à 3,8 GHz, permettant ainsi d’obtenir (pour une bande 20 MHz) un débit théorique pouvant atteindre 300 Mbit/s en «liaison descendante» (downlink, vers le mobile). La «vraie 4G[]», appelée LTE Advanced,[] offrira un débit descendant pouvant atteindre 1 Gbit/s; ce débit nécessitera l’utilisation de bandes de fréquences de 2×100 MHz de largeur qui sont définies dans les versions 10 et 11 (3GPP releases 10 et 11) de la norme LTE Advanced.
Principales différences entre les normes LTE et 3G UMTS
Les normes LTE, définies par le consortium 3GPP6 sont dérivées des normes UMTS, mais apportent de nombreuses modifications et améliorations, notamment:
un débit descendant théorique allant jusqu’à 326,4 Mbit/s crête;
un débit montant théorique allant jusqu’à 86,4 Mbit/s crête;
cinq classes de terminaux LTE ont été définies, elles supportent des débits allant de 10 Mbit/s (catégorie 1), jusqu’au débit maximal descendant prévu par la norme LTE (300 Mbit/s pour la catégorie 5). Tous les terminaux LTE doivent être compatibles avec les largeurs de bandes de fréquence allant de 1,4 à 20 MHz;
un débit de données trois à quatre fois plus important que celui de l’UMTS/HSPA1;
une efficacité spectrale (nombre de bits transmis par seconde par hertz) trois fois plus élevée que la version de l’UMTS appelée HSPA;
un temps de latence proche de 10 ms (contre 70 à 200 ms en HSPA et UMTS).
Contrairement aux normes 3G HSPA et HSPA+, qui utilisent la même couverture radio que l’UMTS, le LTE nécessite des fréquences radio et des antennes qui lui sont propres mais qui peuvent être colocalisées avec celles d’un réseau 2G ou 3G.
La voix sur LTE
Les premiers réseaux et terminaux LTE disponibles en 2012 / 2014 ne pouvaient transmettre que des données sur le réseau radio (comme les protocoles GPRS et Edge réservés au transfert de données sur les réseaux GSM). Les opérateurs mobiles qui proposent des accès 4G LTE réutilisent alors leur réseau 2G ou 3G (CDMA ou UMTS) pour prendre en charge les appels vocaux de leurs abonnés.
Une nouvelle norme est en cours de déploiement : « Volte » (Voice Over LTE) qui supporte nativement la voix, en mode voix sur IP, sur le réseau LTE, à condition d’utiliser des smartphones compatibles. Elle permet des appels plus rapides et apporte aussi une meilleure qualité vocale grâce à l’utilisation de codecs large bande AMR-WB (Adaptive Multi-Rate Wideband). Sa mise en œuvre a commencé fin 2014 sur les réseaux des principaux opérateurs mobiles nord-américains et est prévue en France en 2015.
Débits théoriques et débits réels
Le débit réel de données observé par l’utilisateur d’un réseau LTE peut être très fortement réduit par rapport aux débits théoriques annoncés et définis par la norme LTE. Les principaux facteurs ayant une influence sur le débit effectif sont les suivants:
le nombre d’utilisateurs actifs se partageant la bande passante au sein d’une cellule (surface radiante d’une antenne) LTE; plus il y a d’abonnés en communication, moins chacun a de débit unitaire;
la largeur de la bande de fréquence attribuée à l’opérateur du réseau. Le débit utile global est proportionnel à cette largeur de bande qui peut varier de 1,4 MHz à 20 MHz en LTE et jusqu’à 100 MHz en LTE Advanced;
les types d’antennes utilisés, coté terminal et coté réseau (antenne relais):
la distance entre le terminal et la (ou les) antenne(s) relais (le débit est très inférieur en périphérie de cellules radio à cause des interférences avec les cellules adjacentes) et les conditions de réception radio : interférences, bruit, échos liés aux réflexions sur les immeubles…;
la position fixe (statique) ou «en mouvement» du terminal de l’abonné; le débit utile est réduit pour un terminal en mouvement;
la capacité en débit et le nombre maximum d’utilisateurs simultanés permis par la station de base (eNode B) et le débit des liens cuivres ou optiques reliant cette station au cœur de réseau.
Le type et la catégorie du terminal influent aussi sur le débit maximum possible.
Avec le LTE et la 4G, les industriels et les opérateurs proposent des débits réels moyens descendants mesurés aux alentours de 30 Mbit/s et des débits montants moyens compris entre 6 et 8 Mbit/s.
Fréquences utilisées
Les bandes de fréquences hertziennes prévues par les normes 3GPP pour le LTE et le LTE Advanced sont très nombreuses (plus de 30) et s’étalent de 600 MHz à 3,8 GHz. Celles situées dans la zone des 800 et 900 MHz sont utilisables sur tout le territoire et particulièrement dans les zones rurales car elles ont une plus grande portée que les ondes radio de fréquences plus élevées. Le rayon de couverture de chaque cellule est variable, allant de quelques centaines de mètres (débits optimaux en zones urbaines) jusqu’à 30 à 50 km (zones rurales).
Les discussions sur l’utilisation de la bande de fréquence des 800 MHz qui était auparavant utilisée pour la télévision analogique UHF (canaux 61-69), ont abouti à l’affectation de ces bandes spectrales aux réseaux mobiles 4G LTE.
Dans les villes et zones urbaines, les bandes hertziennes affectées, au LTE ont des fréquences plus élevées (entre 2,5 et 2,7 GHz).
Pour pouvoir utiliser les bandes des 900 et 1800 MHz, il est nécessaire d’effectuer un «réaménagement» du spectre en libérant des canaux initialement attribués au GSM (2G) et à l’UMTS (3G). Dans de nombreux pays européens, certains opérateurs ont déjà réutilisé une partie de la bande de fréquence des 1800 MHz pour le LTE; cette bande de fréquence est la plus utilisée dans les réseaux 4G/LTE européens fin 2012.
Lancement commercial
Vodafone avait annoncé en 2009 avoir achevé dans ses laboratoires des évaluations de produits LTE destinés à la plupart des pays européens où elle opère.
L’opérateur japonais NTT DoCoMo a commencé la commercialisation du LTE dès la fin 2009 au Japon, il avait plus de 6 millions d’abonnés LTE en octobre 2012.
Le 15 décembre 2009, TeliaSonera débute, en Suède et en Norvège, la commercialisation d’offres proposant des équipements et terminaux LTE, en continuant avec des extensions vers les autres pays densément peuplés du Nord de l’Europe. Pour le soutien technique de la dernière technologie de troisième génération, TeliaSonera s’est appuyé sur Ericsson (Stockholm) et Huawei (Oslo), tandis que les dispositifs de réception (USB) (clés LTE) sont fournis par Samsung.
Aux États-Unis, la société Verizon Wireless a lancé une première offre commerciale LTE fin 2010 qui avait attiré, à la fin du 3e trimestre 2012, plus de 16 millions d’abonnés (1er réseau mondial LTE, puis 47,9 millions d’abonnés début 2014. Les trois autres plus gros opérateurs mobile américains (AT&T, Sprint et T-Mobile US) ont aussi lancé une offre LTE entre fin 2011 et mi 2012.
Une étude d’utilisation des terminaux LTE en environnement réel sur les réseaux d’AT&T et de Verizon a montré fin 2011 des débits réels plutôt élevés, de 10 à 40 Mbit/s (crête) en réception (download) et jusqu’à 10 Mbit/s en émission (upload).
À la fin du 2e trimestre 2014, la France avait 3,7 millions d’abonnés LTE.
Le nombre d’abonnés à des réseaux LTE dans le monde a dépassé les 250 millions fin mars 2014 dont plus de 100 millions en Amérique du Nord et 16 millions en Europe.
244 opérateurs dans le monde commercialisaient une offre LTE en décembre 2013 dont près de 100 réseaux en Europe.
Pour la Tunisie, il faudra attendre au milieu de l’année 2016, avec le lancement de l’appel d’offres pour l’obtention de la licence 4G. De ce fait, le déploiement de la 4G en Tunisie n’est pas attendu avant la fin de l’année. Mais en attendant, beaucoup de questions de posent:
– Quel sera le prix de la licence 4G?
– Si les trois opérateurs en Tunisie remplissent les conditions techniques –et éventuellement financières-, auront-ils la licence?
– Le gouvernement va-t-il procéder à un découpage du pays en lots, un opérateur pourrait soit soumissionner pour l’ensemble des lots ou bien choisir certains?
