J. RÉSEAU CELLULAIRE

J. RÉSEAU CELLULAIRE

Le réseau cellulaire est un réseau de communications spécialement destiné aux équipements mobiles. Il permet la communication entre ces unités mobiles ainsi qu'avec l'ensemble des abonnés. L'onde radio dans le cas d'un réseau cellulaire est le lien entre le mobile et l'infrastructure de l'émetteur.

1. Système GSM (2G)

En 1982, le CEPT a décidé de normaliser un système de communication mobile dans la gamme des 890-915 et 935-960 MHz pour l'ensemble de l'Europe. La norme GSM (Global System for Mobile communication) a été finalisée au début des années 1990. GSM est un système numérique complet comprenant tous les éléments nécessaires à un système de communication numérique avec les mobiles.

Dans un système GSM, la station mobile comprend deux parties : l'équipement mobile qui permet la communication radio, et le module d'identification (carte SIM) qui contient les caractéristiques identifiant l'abonné.

Le réseau est découpé en cellules possédant chacune une station de base (BTS   Base Transceiver Station) qui s'occupe des transmissions radio. Chaque station de base est reliée à un contrôleur de station de base (BSC  Base Station Controller).

Le cœur de réseau contient :

n  MSC (Mobile service Switching Center): commutateur qui communique avec les différents systèmes radio.

n  HLR (Home Location Register): base de données de gestion des abonnés permanents.

n  VLR (Visitor Location Register): base de données des visiteurs dans une cellule.

Dans la méthode d'accès radio utilisée dans GSM,TDMA/AMRT (Time Division Multiple Access), le temps est découpé en 8 tranches de 0,57 ms par canal radio. La parole est compressée sur une bande de 22,8 kHz avec un codage de correction d'erreurs.
Le principal obstacle que doit surmonter un système de radiotéléphonie mobile est l'étroitesse de la bande de fréquence disponible. D'où l'idée d'utiliser un grand nombre d'émetteurs-récepteurs de faible puissance disséminés à travers tout le territoire (réseau cellulaire). Quand un mobile se déplace d'une cellule à l'autre, le système effectue un handover (transfert de canal) automatique en une fraction de seconde, sans que l'utilisateur s'en rende compte.

2. Sous-systèmes GSM

·         Sous-système radio : rassemble les BTS et les BSC (Base Station Controller). Gère l'interface radio, les ressources radioélectriques et le handover entre cellules.

·    Sous-système réseau : contient les MSC qui assurent l'interconnexion des stations de base et avec les autres réseaux. Contient aussi le HLR (enregistreur statique) et le VLR (enregistreur dynamique).

·    Sous-système d'exploitation (OMC — Operations and Maintenance Center) : permet à l'opérateur d'administrer son réseau.

3. Évolution des normes cellulaires

⚡ 5G — architecture et cas d'usage

La 5G (norme IMT-2020, aussi dénommée NR — New Radio) repose sur trois grandes familles de cas d'usage : eMBB (enhanced Mobile BroadBand, très haut débit), URLLC (Ultra-Reliable Low-Latency Communication, latence < 1 ms pour les applications critiques : véhicules autonomes, télémédecine) et mMTC (massive Machine Type Communication, IoT à très grande densité). La 5G utilise de nouvelles bandes de fréquences : sub-6 GHz (bande intermédiaire, bonne couverture) et mmWave / 26-28 GHz (très haut débit sur courte distance). En France, les réseaux 5G sont déployés depuis 2020 par les opérateurs nationaux.

4. Liaisons Wi-Fi

Wi-Fi est une technologie de réseau sans fil (WLAN) permettant de partager un accès réseau dans une habitation ou une entreprise. Basé sur la norme IEEE 802.11, Wi-Fi utilise les fréquences 2,4 GHz, 5 GHz et désormais 6 GHz.

Le matériel Wi-Fi comprend des cartes d'interface (PCI, USB, intégrée), des points d'accès (AP) ou routeurs/commutateurs Wi-Fi, des antennes directionnelles ou omnidirectionnelles, et des répéteurs ou systèmes MeSH pour étendre la couverture.

⚡ LiFi (Light Fidelity)

Une adaptation future du Wi-Fi est le LiFi (IEEE 802.11bb), qui module les ondes lumineuses (LED) pour transmettre l'information à très haut débit. L'avantage est une bande passante très large et l'absence d'interférence radio. L'inconvénient est la nécessité d'être dans le rayon direct de la source lumineuse et la sensibilité aux obstacles opaques. Des débits théoriques de 224 Gbps ont été démontrés en laboratoire.

a) Usages entreprise : Wi-Fi 6/6E dominant

En entreprise, Wi-Fi 6 et Wi-Fi 6E constituent aujourd'hui le socle des déploiements neufs ou en renouvellement. Wi-Fi 6 répond aux besoins courants : mobilité des collaborateurs, visioconférence, IoT industriel léger, avec une infrastructure maîtrisée sur les bandes 2,4 et 5 GHz. Wi-Fi 6E étend cette capacité à la bande 6 GHz, offrant des canaux moins congestionnés particulièrement utiles dans les bâtiments multi-locataires ou les campus densément équipés.

b) Usages entreprise : Wi-Fi 7 en approche

Wi-Fi 7 (802.11be), dont les premiers équipements professionnels sont disponibles depuis 2024, commence à apparaître dans les appels d'offres pour les infrastructures à horizon 2026-2028. Ses apports — débit théorique jusqu'à 46 Gbit/s, MLO (Multi-Link Operation) permettant l'agrégation simultanée de plusieurs bandes, latence réduite — ciblent des usages émergents comme la réalité mixte en mobilité, les flux vidéo non compressés ou la convergence Wi-Fi/filaire dans les datacenters de périphérie. Pour la majorité des entreprises, il représente une évolution planifiée

5. WiMAX

WiMAX (IEEE 802.16) est adapté aux secteurs périurbains voire ruraux qui n'ont pas d'infrastructure téléphonique filaire exploitable. Il procure des débits de plusieurs dizaines de Mbps sur une zone de couverture portant sur quelques dizaines de kilomètres. WiMAX peut être, en fonction des bandes de fréquences, un simple prolongement du Wi-Fi ou la convergence du Wi-Fi et du réseau cellulaire de troisième génération (UMTS ou 3G).