La technologie 4G LTE : vers des réseaux IP mobiles

Des débits radio décuplés, une infrastructure IP sous-jacente : les réseaux 4G s'appuient sur les acquis de la technologie LTE, normalisée en 2009.

Les réseaux 4G, actuellement déployés ou en cours de déploiement en Europe, aux Etats-Unis, et en Asie s’appuient sur des spécifications techniques internationales normalisées en 2009 sous l’acronyme 3GPP version 8. Ces normes sont celles sur lesquelles les fondeurs de silicium, comme les équipementiers télécoms, ont développé leurs équipements déployés dans les réseaux 4G.

Ces spécifications établissent les standards de performances communément admis pour les réseaux 4G : 100 Mbit/s maximum sur le lien radio descendant (antenne relais vers mobile), et 50 Mbit/s maximum sur le lien montant (mobile vers antenne relais). La technologie LTE fonctionne dans une variété de fréquences selon la zone géographique couverte : 700 MHz aux Etats-Unis pour le réseau de Verizon Wireless, 2,6 GHz et 800 MHz en Europe, et 2,1 GHz pour le réseau japonais de NTT Docomo.

En France, les opérateurs postulent pour l’attribution des sous-bandes 2500-2570 MHz et 2620-2690 MHz et des dessous-bandes 791- 821 MHz et 832-862 MHz qui sont utilisées en mode de duplexage fréquentiel (mode FDD). La bande 2,6 GHz comprend une quantité de fréquences suffisante pour offrir des capacités importantes nécessaires à l’acheminement du trafic en zones urbaines denses. La seconde bande (800 MHz) présente des caractéristiques de propagation radioélectrique favorable à la réalisation d’une couverture étendue, à partir d’une densité moindre d’antennes relais qu'avec les fréquencs 2,6 GHz.

Deux modes de multiplexage de fréquences

Les spécifications LTE prévoient le fonctionnement en mode dual : multiplexage de fréquences (FDD) et multiplexage temporel (TDD). En mode FDD (Frequency Division Duplexing), l'émission et la réception se font à des fréquences différentes. En mode TDD, l'émission et la réception transitent à une même fréquence, mais à des instants différents.

C’est le premier mode (FDD) qui fait l'objet de l'appel à candidatures en France. C'est aussi celui qui est actuellement mis en œuvre dans les équipements télécoms et déployé dans la plupart des premiers réseaux 4G LTE autorisés. Le deuxième mode (TDD) fonctionne sur des bandes de fréquences distinctes qui feront l’objet d’attributions ultérieures.

Une combinaison de technologies radio sophistiquées

La technologie LTE repose sur une combinaison de technologies sophistiquées à même d'élever nettement le niveau de performances (haut débit et latence) par rapport aux réseaux 3G existants. Le multiplexage OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access) apporte une optimisation dans l’utilisation des fréquences en minimisant les interférences. Le recours à des techniques d’antennes multiples (déjà utilisés pour le Wi-Fi ou le Wimax) permet de multiplier les canaux de communication parallèles, ce qui augmente le débit total et la portée.

Déjà, la prochaine génération de la technologie LTE sort des limbes sous le nom de LTE Advanced. Ses spécifications les plus récentes ont été normalisées au printemps 2011 sous l’appellation 3GPP version 10. Elles perfectionnent notamment le recours à la technique d’antennes multiples pour accroître encore le débit global sur le lien radio entre le mobile et l’antenne relais. Mais son horizon en termes de mise en œuvre est plus lointain.

Un réseau gérant nativement la voix sur IP

La technologie LTE s'appuie sur un réseau de transport de paquet IP. Elle n’a pas prévu de mode d'acheminement pour la voix, autre que la VoIP, contrairement à la 3G qui transporte la voix en mode circuit (à la manière des réseaux de téléphonie fixes classiques). La mise au point de spécifications adaptées au trafic téléphonique existant (non IP) fait d'ailleurs l’objet de débats intenses entre opérateurs et équipementiers télécoms.

Deux options techniques existent pour acheminer le trafic téléphonique classique sur les réseaux LTE. La fonction repli en mode circuit (circuit switch fallback), qui doit être ajoutée aux futurs réseaux radio LTE, consiste à basculer un appel téléphonique (ou des SMS) sur les réseaux cellulaires existants 2G et 3G. L’autre initiative, baptisée Voice over LTE via Generic Access (Volga), consiste à transporter voix et SMS dans un tunnel de données au travers d’un réseau LTE.

Source : 01.net Entreprise au 15/09/2011