LTE : comment la 4G améliorera les réseaux

Qualcomm, qui équipe beaucoup de stations de base et de téléphones 3G, présentait ce matin les évolutions possibles des réseaux de téléphonie mobiles. Avant de passer à la 4G, commençons par quelques chiffres.

En 2010, il y avait 149 millions de terminaux 3G en Europe (14 millions en France) dont 75 % environ sont des téléphones (85 % en France) et 25 % des appareils limités aux transferts de données, comme les clés 3G ou les tablettes. En 2012, on devrait atteindre 214 millions en Europe et 19 millions en France. La part des appareils 2G devrait donc diminuer en conséquence et passer de 175 millions (12 millions) en 2010 à 150 millions (9 millions) en 2012.

Dans ce total, la part des smartphones devrait passer de 22 % en 2010 à environ 32 % en 2012 et 40 % en 2014. Le trafic, lui, devrait être multiplié par cinq entre 2010 et 2014 (environ) et par dix si on part de 2009. Point intéressant, le trafic mobile de 2010 représente environ trois fois le volume du trafic total d'Internet en 2000, ce qui montre les évolutions de ce marché. Les estimations rejoignent les propos d'Orange, qui indique une augmentation de 5 % du trafic mobile chaque semaine sur Paris depuis le début de cette année.

Ce que la 4G va amener

Au fur et à mesure de l'évolution du marché, une chose est apparue : une asymétrie dans les usages. En effet, le trafic est majoritairement descendant sur les réseaux mobiles, avec entre quatre et neuf fois plus de données qui descendent vers l'utilisateur que de données qui montent (le ratio dépend des pays). Deux choses expliquent les valeurs : d'une part, les appareils mobiles permettent rarement de « créer » du contenu, et d'autre part les deux usages qui nécessitent de la bande passante montante, le P2P et la VoIP, sont persona non grata sur les réseaux mobiles.

Pour répondre à cette demande, plusieurs solutions existent. La première consiste à utiliser de nouvelles fréquences : en plus de la bande des 800 MHz et celle des 2,6 GHz, la bande L (1,4 GHz) pourrait être utilisée en Europe pour limiter la charge du réseau. Elle est libre dans la majorité des pays d'Europe et offre une bonne largeur de spectre (40 MHz), alors qu'en 800 MHz on se limite à 30 MHz.

Autre solution, qui pourrait aussi fonctionner en 3G, l'agrégation des cellules. Actuellement, un téléphone ne travaille qu'avec une cellule à la fois, celle qu'il capte le plus fort. Dans le futur, il devrait être possible d'utiliser deux cellules simultanément, ce qui a deux avantages. Le premier, c'est de décharger une antenne saturée en permettant à certains utilisateurs d'utiliser une antenne adjacente. Le second, c'est que les personnes qui vivent dans des zones mal couvertes devraient voir la qualité du service augmenter : au lieu de se connecter à une cellule lointaine avec un service dégradé, ils vont se connecter à deux cellules lointaines et donc obtenir un peu plus de bande passante. 

Enfin, troisième solution, une gestion intelligente des picocellules devrait améliorer la qualité de réception globale. Les picocellules sont des cellules de petite taille placée dans les zones très denses, pour éviter la saturation. Dans le futur, il devrait être possible de gérer automatiquement la liaison entre les macrocellules et les picocellules pour relier l'utilisateur à la moins chargée des deux stations, pour équilibrer la charge sur le réseau. Une personne qui serait dans une zone couverte par une cellule classique et une picocellule ne serait donc pas automatiquement reliée à cette dernière, mais dirigée vers la moins utilisée.

Pour le reste, nous avons aussi vu une roadmap des différentes normes qui devraient débarquer dans le futur. Actuellement, les réseaux sont basés sur les versions 6 ou 7 de la norme HSPA, avec une vitesse descendante de 14,4 ou 28 mégabits/s, mais les normes HSPA devraient atteindre plus de 300 mégabits/s (et 46 mégabits/s) en 2015. En LTE et LTE Advanced (4G), les réseaux devraient démarrer à 75 mégabits/s et atteindre rapidement 150 mégabits/s. En 2015, un débit de 1 gigabit/s en réception et 375 mégabits/s en émission n'est pas irréaliste.