4G, télécommunications

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Une nouvelle approche technique pour la 4G

Les vitesses d’Internet mobile se sont ainsi rapprochées de celles du fixe, voire les ont dépassées, ce qui a incité les usagers à utiliser de plus en plus leur téléphone mobile pour accéder à Internet. Un basculement a eu lieu en 2008 lorsque le nombre de nouveaux abonnés à Internet mobile à grand débit a dépassé celui des abonnés à Internet fixe. Les projections des études de marché ont montré que le trafic de type Internet finirait par supplanter celui du téléphone dans le sans-fil à partir de 2015-2017. Il a donc fallu repenser l’approche technique pour les nouveaux réseaux.

C’est dans ce contexte que la 4G a été étudiée et normalisée à partir de 2008. Pour la différencier des dernières améliorations de la 3G auxquelles certains opérateurs ont accolé abusivement, pour des raisons de marketing, le label 4G, on a baptisé la nouvelle norme 4G LTE (Long Term Evolution). Certains l’appellent encore la vraie 4G. Dans cette nouvelle génération de réseaux, la distinction entre la parole et les données est abolie, tous les traitements étant fondés sur la commutation de paquets et les protocoles Internet. Pour le téléphone, on recourt à la technique de la voix sur IP comme pour Internet fixe. D’une certaine manière, on peut dire qu’il s’agit d’une extension du réseau Internet existant par adjonction d’équipements radio pour desservir des terminaux mobiles.

De nouvelles bandes de fréquences ont été dégagées pour la 4G LTE. En France, ce sont la bande des 800 mégahertz (MHz), rendue disponible par l’arrêt de la télévision analogique après le basculement vers la télévision numérique terrestre (TNT), et la bande des 2600 MHz. Ces bandes sont divisées en sous-bandes ou canaux de 10, 15 ou 20 MHz, plus larges que dans les réseaux des générations précédentes (5MHz seulement pour le 3G), répartis entre les opérateurs. Les canaux radio descendants et montants peuvent soit utiliser les mêmes fréquences, l’émission (sens descendant réseau vers terminal) et la réception (sens montant) se faisant alors à des instants différents (technique dite TDD – Time Division Duplexing), soit des fréquences différentes (technique dite FDD – Frequency Division Duplexing) pour les deux sens. Ces deux techniques présentent des avantages et des inconvénients. En France, seule la FDD est utilisée. À l’intérieur des canaux, de nouvelles techniques de modulation (OFDM – Orthogonal Frequency Division Multiplex), proches de celles qui sont utilisées pour la TNT où elles ont prouvé leur efficacité, ont été mises en œuvre. Enfin, on a utilisé de nouveaux types d’antennes (MIMO - Multiple Input Multiple Output), tant dans les stations émettrices que dans les terminaux. Tout cela a permis de rendre les liaisons moins sensibles aux trajets multiples des ondes en milieu urbain, d’accroître le nombre de terminaux actifs dans les cellules, tout en réduisant les puissances d’émission. On a ainsi réussi à monter le débit moyen descendant des liaisons Internet à 150 voire 300 Mbit/s.

Naturellement les utilisateurs doivent s’équiper de nouveaux terminaux (ou de clés USB 4G LTE) pour bénéficier de ces très hauts débits, terminaux qui doivent être compatibles avec les réseaux déjà existants. En effet, le déploiement de la 4G ne pouvant qu’être progressif (en France, la pleine couverture du pays ne sera pas assurée avant probablement 2015), le terminal doit pouvoir se connecter, pour les sessions Internet, sur le meilleur réseau 3G, voire 2G disponible localement, lorsque la couverture locale de la 4G n’est pas assurée. Il en est de même pour le téléphone qui passe obligatoirement par la 3G ou la 2G, car, dans une première phase du moins, le téléphone mobile sur IP n’est pas encore opérationnel.

La 4G connaît un grand succès en France et dans le monde. C’est la confirmation qu’Internet continue à jouer un rôle grandissant dans la société au point de prendre le relais du téléphone (pour lequel la demande ralentit, maintenant qu’il y a pratiquement un téléphone mobile par habitant dans le monde) comme moteur de croissance des réseaux sans fil.

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René WALLSTEIN, « 4G, télécommunications », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 16 août 2022. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/4g-telecommunications/