Stratégies Télécoms & Multimédia

Sept familles de systèmes de communications radioélectriques peuvent être distinguées :

 1. les systèmes par satellite,
 2. l’optique en espace libre et l’infrarouge,
 3. la desserte radioélectrique locale et la PMR,
 4. les réseaux publics de téléphonie mobile (voir DT N° 34)
 5. les réseaux locaux par radio (WLAN et PAN) (voir DT N° 35)
 6. la télévision numérique terrestre,
 7. et la diffusion d’images ou d’applications multimédia en mobilité (voir DT N°36).

1 - Systèmes par satellite

Trois familles de solutions satellitaires peuvent être envisagées pour l’accès, en tout lieu, aux applications Internet, aux liaisons numériques nécessaires aux entreprises ou pour la distribution de programmes télévisuels ou de distribution de contenu (voir DT N° 27).

 Les satellites géostationnaires sont les plus utilisées, malgré l’inconvénient d’un temps de transit assez long, du à leur altitude élevée (36 000 km). L’emploi de la bande de fréquence Ka (38 à 45 GHz) devrait ouvrir des solutions nouvelles pour des débits duplex asymétriques.

 Les satellites en couche basse (type Skybridge) permettent des débits duplex de faible valeur dans toutes les régions du monde.

 Les plateformes stratosphériques (HAPS, pour High Altitude Plateform Satellite) placées à 20 ou 40 km d’altitude permettent de distribuer des débits de l’ordre de 155 Mbit/s dans un rayon de 80 km avec des antennes orientables.

A titre d’exemple, l’accès à Internet par satellite Astra (768 kbit/s en voie descendante copartagée et retour par le RTPC classique) est offert en Allemagne à 40 € par mois. Les satellites Inmarsat 4 permettent un débit de 432 kbit/s de type duplex. Ils disposent de 200 faisceaux à spots étroits et 19 faisceaux à spots larges. Le S-DMB ouvre une alternative (voir DT N° 35).

La Poste organise la desserte des communes rurales au moyen d’une borne à haut débit avec voie de retour en DVB-RCS visant le satellite Astra SES. Son "Cyberkioque", placé dans les lieux publics, peut délivrer des connexions permanentes de 384 kbit/s à 2 Mbit/s en voie montante et 38 Mbit/s en voie descendante à partager entre plusieurs utilisateurs.

Aux Etats-Unis, Sirius et XM Radio diffusent des programmes de radio numérique à 11 millions d’abonnés sous la norme "Satellite Digital Radio" (SDR), rédigée par l’ETSI. Worldspace devrait utiliser cette norme pour la diffusion de programmes radio en Italie en 2007, puis sur toute l’Europe dès 2008 (100 programmes stéréos dans un canal de 5 MHz en OFDM/16QAM). En France, il semble que la norme retenue en radio numérique soit celle du T-DMB, dérivée du DAB, mais avec un codage AAC ou ER-BSAC, dans une mise en place terrestre (sans satellite).

2 - L’optique en espace libre (FSOW) et l’infra rouge (IR)

2.1 - La transmission en espace libre (FSOW, Free Space Optical Wireless) est réalisée en point à point à l’aide de deux couples associés de lasers / diodes afin d’accroître le taux de disponibilité. Les solutions propriétaires sont désormais bannies et l’avenir est aux équipements FSO normalisés et compatibles qui fournissent un débit atteignant jusqu’à 1,25 Gbit/s entre points en vue directe espacées de deux km au maximum. Ces systèmes sont bon marché et efficaces en cas d’urgence (catastrophes naturelles) ou lorsqu’il n’existe pas de réseau en service au voisinage. Ils ne nécessitent pas de licence et sont indépendants de tout protocole. Ils peuvent transporter de l’Ethernet, du SDH, etc. La Rec. G.640 décrit les systèmes FSO et leur implantation de voisinage sans interférence.

2.2 - Les supports en infrarouge conviennent aux transmissions de données à courte distance, de 2,4 kbit/s à 115 kbit/s jusqu’à 3 mètres et jusqu’à 115 Mbit/s jusqu’à 300 mètres. On observe que ces liaisons IR sont vulnérables aux masquages et aux interférences (soleil, neige, brouillard, dioxydes de carbone, etc.). Les systèmes en infrarouge sont organisés en systèmes IR directifs (10 Mbit/s sur 200 mètres) et en IR diffusants (faibles débits à très courte portée). Ils conviennent aux liaisons fixes et mobiles (à faible vitesse) et aux systèmes de télécommande.

3 - Desserte radioélectrique locale

3.1 - FWA (Fixed Wireless Access)

Improprement appelée "Boucle locale radio", ce système de raccordement numérique pour entreprises et pour collectivités locales de 1 à 10 Mbit/s utilise des fréquences de l’ordre de 3,5 - 26 ou 40 GHz. Ouvert à la concurrence, avec octroi de licence et affectation de fréquences, ce service ne semble pas obtenir encore le succès escompté, soit qu’il soit par nature réservé à des pays disposant de faibles infrastructures de réseau, soit que les conditions réglementaires de mise en concurrence n’aient pas été totalement adaptées. Plusieurs systèmes radioélectriques ont été développés dans le monde.

 LMDS : Local Multipoint Distribution System. Ce système à 27 ou 28 GHz permet des connexions interactives à 54 Mbit/s jusqu’à 2 km.

 MMDS : Multichannel Multimedia Distribution System. Ce système à 2 ou 3 GHz permet la diffusion de programmes télévisuels (5 à 30 en analogique et jusqu’à 150 en numérique) jusqu’à 10 ou 60 km, selon la topologie de la région. Ce système est sensible à la pluie.

 MVDS : Multichannel Video Distribution System. Ce système radioélectrique à 40 GHz permet la diffusion de programmes vidéos dans des cellules comprises entre 0,5 et 2 km de rayon.

 La technique MMDS rénovée sous le nom de MVDDS (Multichannel Video Distribution & Data Services) consiste à diffuser des programmes numériques de télévision, d’Internet et de systèmes multimédia dans la bande des 3,4 à 4,2, 10,7 à 12,7 et 40,5 à 42,5 GHz. Connue également sous le nom d’HyperCable WADSL (Wireless ADSL), le MVDDS utilise les modulations QPSK, 8PSK, IP sur MPEG-2/DVB. Sur 1 GHz de bande en QPSK, un débit de 1,5 Gbit/s est possible par polarisation, soit 32 entrées à un débit compris entre 2 et 100 Mbit/s. La portée est comprise entre 5 km sans vue directe et 100 km en vue directe. Le retour à 9 kbit/s pour l’interactivité utilise la ligne téléphonique.

 L’accès numérique radioélectrique au réseau se développe avec les trois familles de norme IEEE802.16. Des évolutions sont en cours.

3.2 - HiperAccess

Un système radioélectrique à 11 GHz, défini par l’ETSI sous le nom de HiperAccess (HIgh PErformance Radio Access), proche de la norme IEEE802.16, est proposé au public résidentiel. Des canaux de 28 MHz, modulés en MAQ, sont exploités en duplex, soit en fréquence, soit en répartition dans le temps (TDD, Time Division Duplexing et FDD, Frequency Division Duplexing). La modulation et le codage peuvent varier dynamiquement en temps réel selon les conditions de propagation. Un débit de 60 Mbit/s par canal est assuré dans un rayon de 5,5 km ou 2 km selon la fréquence utilisée. En accès multiple à répartition dans le temps (TDMA), 30 Mbit/s par canal peuvent être partagés entre les utilisateurs.

3.3 - WiMAX (IEEE 802.16a/d)

Cette norme a été rédigée par le WiMAX Forum (pour Worldwide Interoperability for Microwave Access). Elle décrit un système de communication économique à 3,8 GHz dont le débit théorique peut atteindre 70 Mbit/s et permet un accès à Internet à un débit de 10 à 20 Mbit/s (avec VoIP, mais sans la télévision numérique), dans un rayon de 20 km.A 60 GHz, il s’agit de liaison en vue directe et entre 2 et 6 GHz, la liaison en vue non directe est possible.

La couche physique (PHY) est plus tolérante aux retards en multi propagation que celle du 802.11. Sa couche MAC met en jeu un système de requêtes garanties (grant-request). WiMAX utilise une modulation adaptative en OFDM à 256 points, ave correction d’erreur (FEC). Les trames montantes et descendantes peuvent utiliser les procédures TDD ou FDD. Avec le marché des entreprises et celui des liens associés en Wi-Fi à 268 Mbit/s, WiMAX peut séduire les résidentiels trop éloignés pour pouvoir disposer de l’ADSL.

Bolloré Telecom, Maxtel et HDRR ont remporté la majorité des licences régionales, octroyées par l’Arcep. France Télécom n’a remporté que les licences pour la Guyane et Mayotte. Bolloré Télécom, consortium qui regroupe Bolloré, Hub Telecom (filiale d’Aéroports de Paris) et le télédiffuseur Antalis, a remporté douze des 49 licences régionales. Bolloré proposera des accès à 2 Mbit/s et le service vocal et il envisage exploiter également la version WiMAX mobile (IEEE802.16.e). Bolloré projette d’investir 200 millions dans le WiMAX et promet de couvrir la moitié des zones rurales d’ici à 2008 et la totalité d’ici 2013. Le consortium Maxtel, qui regroupe les Autoroutes Paris-Rhin-Rhône et l’opérateur Altitude Telecom, est titulaire de treize licences régionales. Le consortium HDRR, (Haut Débit Radio Régional), qui est constitué de TDF, d’Axione, filiale de Bouygues, LD Collectivités et Naxos, filiale de la RATP, possède onze licences régionales. Six des quatorze conseils régionaux ont également obtenu des licences. La SHD (Société du Haut Débit), consortium qui regroupe SFR, Neuf Cegetel et Canal+, qui n’a obtenu que deux licences, a ouvert son réseau WiMAX fin 2006 en Ile de France, celui de la zone PACA devant ouvrir en 2007.

Siemens Communications a installé un réseau commercial WiMAX en Colombie qui ouvre des services à 2 Mbit/s, tels que la vidéo à flux continu pour les terminaux et ordinateurs portables.

La société Alvarion propose un système WiMAX dans la bande de fréquences des 5 GHz à un débit atteignant 108 Mbit/s. Il est destiné à répondre à la demande de systèmes à haute capacité pour les besoins d’applications en vidéo en temps réel, en services vocaux ou de données et de collectes en haut débit. Il permet la mise en service rapide de connexions à haut débit pour des campus, des zones industrielles, et des bureaux éloignés des sièges d’entreprises. Depuis son lancement, en 2004, le système WiMAX d’Alvarion en OFDM a été déployé dans plus de 180 réseaux établis dans 80 pays à travers le monde, soit 2 millions de systèmes dans 150 pays.

3.4 - WiBRO

WiBro, contraction de Wireless Broadband, résulte d’une offre d’origine coréenne. Concurrent, mais compatible avec le WiMAX, Wibro utilise la bande des 2,3 GHz et fournit un débit théorique de 30 Mbits/s dans un rayon de 20 à 30 km (en pratique, le débit est asymétrique 128 à 512 kbit/s contre 1 à 3 Mbit/s). Les premières lignes WiBro ont été mises en place au Brésil, en Italie et en Corée.

3.5 - IEEE802.16.e de 2005 (WiMAX)

Le retard pris par les composants clés, l’encombrement et le poids du terminal actuel constituent des inconvénients. Des clarifications sur la norme ont été demandées alors que les travaux de certification allaient commencer. De nouvelles configurations de test pour la norme de 2004 (IEEE802.16.2004) sont en cours de rédaction.

3.6 - IEEE802.20

Cette norme, appelée aussi "WiMAX Mobile", issue de l’évolution des normes IEEE802.16 de 2004 et de 2005, définit des connexions à 1 Mbit/s pour terminaux mobiles (à 250 km/h). Deux technologies prometteuses ont été proposées qui utilisent l’OFDM, celle des antennes intelligentes adaptatives AAS (Adaptive Antenna Systems), avec ’’beamforming’’ (formation de faisceaux radio), et celle multi-antennaire Mimo (Multiple Input Multiple Output). La première permet d’augmenter la capacité globale d’un réseau et la seconde accroître les débits sur les liaisons radio, à bande passante inchangée. Le sous-comité IEEE 802.20, a repris sa tâche fin 2006. Une nouvelle équipe anime le groupe de travail. Les portées et les débits réels du système seront à confirmer.

3.7 - Wifiber

La société californienne GigaBeam développe un système radioélectrique de communication dont le débit devrait être supérieur à celui de la fibre optique du réseau d’accès (sans doute 1 Gbit/s). Transmis en vision directe sur une distance comprise entre 2 et 15 km, selon les conditions météorologiques, le faisceau est transmis dans la bande des 70 à 95 THz.

3.8 - WRAN IEEE802.22

Les réseaux radioélectriques régionaux d’accès (WRAN) feront l’objet d’une norme à paraître en 2007 sous la référence IEEE802.22. Ils occuperont les fréquences de la bande réservée à la diffusion de la télévision comprises entre 54 MHz et 862 MHz. L’originalité de ces réseaux porte sur la capacité de leurs équipements à utiliser de façon dynamique les bandes de fréquences inoccupées.

3.9 - PMR et PAMR

La réglementation autorise les entreprises à utiliser des réseaux privés radioélectriques fermés (PMR) ou ouverts aux réseaux publics (PAMR). Plusieurs types de ces réseaux, analogiques ou numériques coexistent, qui peuvent être exploités en commun pour le bénéfice de sociétés d’ambulance, de radio-taxis, de transport public, etc. La réglementation a établi une classification des réseaux PMR qui ne correspond pas exactement aux techniques mises en œuvre (communications de radiocommunication professionnelles sans site fixe, ou monosite ou multisite, à couverture étendue, etc.) ou aux services offerts (3RP, Tetra, Tetrapol, 3RD, etc.).

4 - Réseaux publics de téléphonie mobile (voir DT N° 34)

Les systèmes de téléphonie mobile de première génération ont été réalisés en analogique pour des applications vocales, alors que les systèmes 2G et 3G sont de type numérique, pour des applications voix et données.

5 - Réseaux locaux par radio (WLAN et PAN) (voir DT N° 35)

La famille des systèmes radioélectriques à faible puissance et à faible portée se multiplie. Elle ouvre de nombreuses offres techniques riches en nouvelles fonctionnalités.

6 - Télévision numérique (voir DT N° 21 et DT N°36)

Un marché nouveau est né de l’émergence des récentes techniques numériques concurrentes du domaine radioélectrique.

7 - Diffusion d’images et d’applications multimédia en mobilité (voir DT N° 36)

Parmi les normes de communication multimédia proposées, certaines appartiennent au monde de l’audiovisuel et d’autres au domaine des réseaux de téléphonie mobile numérique.

8 - Les perspectives

Le marché des applications voix et données lié au déploiement des réseaux UMTS demeure aujourd’hui difficile à évaluer, mais les projections récentes à l’horizon 2010 permettent d’illustrer le potentiel très significatif du marché :
 Les taux de pénétration en téléphone mobile pourraient dépasser à terme le seuil des 100% (mise en place de capteurs et d’automates guidés par radio) ;
 60 à 70% du trafic voix pourrait s’effectuer via les réseaux mobiles et en IP ;
 La convergence des réseaux fixe et mobile pourrait conduire à privilégier les réseaux radioélectriques ;
 La messagerie multimédia, l’image fixe et l’image animée (télévision, streaming, etc.), ainsi que l’indication du positionnement, peuvent constituer des segments de marché significatifs pour les exploitants ;
 Les revenus liés au transfert des données représenteraient autour de 60% des revenus des exploitants de réseaux mobiles ;
 La variété des systèmes numériques d’accès disponibles à court terme rend difficile la mise en place de scénarios de commercialisation.



Technologie MIMO

La technologie MIMO (Multiple Input Multiple Output) combine à l’émission comme en réception un réseau d’antennes et une diversité de propagation en trajets multiples dans le but d’accroître les débits. Le signal à transmettre est scindé en différents signaux qui sont transmis selon un algorithme convenu par plusieurs émetteurs et reçus par plusieurs récepteurs associés. Trois modèles de propagation doivent être distingués : les modèles statistiques, géométriques et à rayons (dont le GRIMM). Les antennes MIMO peuvent combiner les diversités d’espace, de polarisation et de diagramme. La capacité en performance dépend du nombre, de la position et de la nature des obstacles. La technologie, déjà appliquée dans les réseaux locaux radioélectriques (WLAN) de type Wi-Fi IEEE802.11g est en cours de réalisation en téléphonie cellulaire mobile. L’Europe se concentre sur les applications MIMO pour l’UMTS2 en HSDPA avec des débits compris entre 1,8 et 14 Mbit/s. Des recherches en Wi-Fi et en 4G sont actuellement en cours.

Sources : IEEE Communications Review - Revue REE - EIH.- IEEE Spectrum.

Mise à jour du 30 Septembre 2007