Dossier : Quelle technologie de connexion haut débit sans fil ? (1ère partie)

vendredi 29 juin 2007

C’est le 7 juillet 2006 dernier que l’Arcep avait attribué les licences WiMAX à 15 acteurs sur les 35 candidats. Quelles sont les attentes et les perspectives qu’offre cette norme, à coté des réseaux mobiles d’accès au haut débit existants. Ce dossier décrit les facteurs de croissance de la demande d’accès au haut débit, les offres existantes et les caractéristiques comparées du WIMAX mobile.

Croissance de la demande

La demande d’accès au haut débit est en forte croissance depuis ces dernières années. Cela s’explique par les services proposés par Internet, couvrant la téléphonie, la vidéo et la recherche d’informations sur le Net. Chaque année, de nouveaux services spécifiques sont adoptés par une large couche de la population, comme le e-commerce (achat de transport aérien et terrestre, d’équipements, commande de services, gestion de ses abonnements, paiement en ligne, déclarations fiscales et sociales, …).

La croissance de cette demande joue sur la mobilité du média. En effet, accoutumé à ces nouveaux services, l’utilisateur veut pouvoir y accéder lors de ces déplacements professionnels et privés. Mais il veut, en plus, gagner du temps en bénéficiant de ses services au cours de ses déplacements (train, bus, salle d’attente, …). Autre élément à prendre en compte, il existe une véritable fracture numérique entre les régions riches, denses et bien équipées et les régions pauvres, mal équipées et avec une faible population.

Ces dernières régions voient leur compétitivité se réduire rapidement (coûts de connexion élevés, débit limité…) et se creuser encore un peu le fossé qui les sépare avec les régions riches. Le développement de l’usage et des volumes échangés lors des connexions haut débit à Internet n’est donc pas prêt de se ralentir. Dès lors se pose la question, pour les fournisseurs d’accès haut débit, du choix du média le plus performant en termes qualitatif et quantitatif, pour répondre à cette demande.

Les offres existantes
La norme et les produits WiMAX présentent deux aspects très différents :
• la liaison haut débit pour des utilisateurs fixes,
• la liaison haut débit pour des clients en mobilité.

Les liaisons fixes
Les offres pour des liaisons fixes sont nombreuses. Les entreprises et les particuliers peuvent choisir entre les liaisons louées, l’ADSL, les fibres optiques. Les coûts associés à ces modes de liaison sont élevés lorsque la zone concernée par leur déploiement s’adresse à une faible densité d’utilisateurs. L’expérience catastrophique de la Boucle Locale Radio en 2001, attribuée à une vingtaine d’opérateurs, montre que cette solution ne correspond pas aux attentes des entreprises, situées en milieu urbain. Notons que les fibres optiques, pour des raisons à la fois techniques (débit stable et élevé), financières et politiques (solution adoptée mondialement) semblent gagner la partie des liaisons haut débit en milieu urbain et dans les petites agglomérations.

Les liaisons mobiles
Les offres de liaisons haut débit en mobilité sont nettement moins nombreuses. GSM et GPRS ayant des débits insuffisants, il faut une couverture UMTS (ou accessoirement le CDMA 3exVDO) pour pouvoir se connecter en haut débit sans fil, non seulement en tout lieu, mais aussi en mobilité.

L’UMTS
L’enjeu principal de la norme UMTS est l’offre Internet haut débit mobile.
Il s’agissait en effet de :
• corriger les insuffisances du GSM :
- orienté principalement vers la voix, en mode connecté,
- traitement des données embryonnaire (SMS),
- pas de différenciation des niveaux de services.

• remédier à la saturation des réseaux GSM :
- le nombre de fréquences (900 et 1800) qui est limité,
- le volume qui s’accroît (croissance de sa pénétration, de la durée des communications).

• Développer des m-services :
- les convergences : mobile/fixe, et voix/données,
- les convergences : téléphonie/vidéo, et téléphonie/moyens de paiement.

Les clés de succès de l’UMTS sont :
• Les choix techniques retenus par le groupe IMT 2000, avec les exigences de :
- codage CDMA1 apportant la souplesse du débit à la demande, client par client, usage par usage,
- compatibilité ascendante pour la voix avec le GSM permettant la réutilisation des équipements existants,
- compatibilité ascendante avec le GPRS permettant le transfert des données en mode paquet,
- normalisation de l’ensemble du système (interface radio, équipements de transmission et de gestion),
- liaison économique externe avec la norme Bluetooth.

• Les accords internationaux ayant mené à l’adoption de la norme dans l’ensemble des pays du Monde La Chine s’étant alignée sur le choix européen et les Etats-Unis, ayant perdu la maîtrise de ses opérateurs de téléphonie mobile (reprise des principaux opérateurs mobiles américains par des sociétés acquises à l’UMTS comme Vodafone, NTT Docomo ou Deutsche Telekom), c’est l’UMTS qui va dominer le marché.

• L’importance des déploiements du GSM, adopté par plus de 230 pays dans le monde et plus de 800 millions d’abonnés.
L’UMTS réutilise l’ensemble des équipements du GSM, améliorant uniquement la partie radio. Le nombre important d’entreprises engagées sur le développement de cette norme en fait un standard incontournable. Les opérateurs, les constructeurs, les fournisseurs de service suivent avec attention tout progrès technique qu’ils intègrent le plus rapidement possible dans leur offre. C’est le cas de la norme HSDPA qui a mis moins de 6 mois à disposer de produits fiables à un coût abordable.

Le début du HSPDA
Le High Speed Downlink Packet Access est une évolution de l’UMTS, après celle de 1999 (R99). Sa caractéristique est l’optimisation du débit radio avec l’adjonction du protocole QPSK de l’UMTS, du protocole 16QAM. Cette optimisation ne représente qu’une mise à jour des logiciels RNC et dans les nodes B.
La performance théorique est 15 à 20 Mbps. Dans la pratique, compte tenu des limités des mobiles, les premiers seront lancés qui seront lancés en 2006 plafonneront à 3,6 Mbps. Comme pour le lancement de l’UMTS en France, les cartes PCMCIA ont été commercialisées en premier pendant le 1^er semestre 2006. Le constructeur chinois Lenovo a été le premier à proposer des Portables intégrant le HSPDA.

	Longueur de trame	Multiplexage	Modulation	Facteur d’étalement	Contrôle
HSPDA	2ms (3 slots)	TDM/CDM (2)/(3)	QPSK/16QAM (4)/(5)	16 avec les codes OVSF (6)	Canal dédié

1 - CDMA (Code Division Multiple Access – Accès multiple par répartition en code) est le procédé utilisé lors de la liaison radio entre les mobiles UMTS et les antennes-relais . Il permet de coder les communications afin que chaque mobile ne reçoive que les conversations qui le concernent.
2 - TDM (Time Division Multiplexing) est une technique de multiplexage permettant à un émetteur de transmettre plusieurs canaux numériques élémentaires à bas débit (voix, données, vidéo) sur un même support de communication à plus haut débit en entrelaçant dans le temps des échantillons de chacun de ces canaux.
3 - CDM (Code Division Multiplexing) : multiplexage en code, multiplexage par répartition en code (MRC) : multiplexage dans lequel chaque signal indépendant est caractérisé par une séquence codée qui permet de le restituer à partir du signal composite.
4 - QSPK (Quadrature phase-shift keying), modulation par sauts de phase, en quadrature, est une forme de modulation dans laquelle une porteuse est transmise selon quatre phases, de 45, 135, 225, et 315 degrés. QPSK utilise 4 symboles, chacun représentant une phase du signal transportant l’information soit 2 bits par symbole.
5 - 16QAM (Quadrature Amplitude Modulation). est une technique qui utilise le codage de l’information à la fois en phase et en amplitude. Avec le 16QAM, il existe 16 symboles possibles : 4 amplitudes différentes et 4 phases différentes par amplitude. Avec 16QAM, on utilise 4 bits par symbole soit deux fois plus de bits que QPSK. Cela permet d’être deux fois plus rapide.
6 - OVSF (Orthogonal Variable Spreading Factor codes) : Ces codes sont utilisés pour différencier les canaux.
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Guy Mélis, MC International Cet article a été publié dans le dernier numéro de Veille Technologique, le magazine de l’Asprom
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