Hanspeter Dolder, division Gestion des fréquences

Diverses études de marché indépendantes prédisent un essor fulgurant du trafic de données mobile pour la période allant de 2012 à 2020. Pour traiter ce trafic supplémentaire, l'industrie développe, sous la désignation LTE (Long Term Evolution), une nouvelle norme de téléphonie mobile performante et avantageuse, qui assure une utilisation efficace du spectre. Le LTE vise une efficacité en matière de spectre environ 3 à 4 fois supérieure à l'UMTS HSPA (High Speed Packet Access), et ce, pour un coût de réseau relativement modeste (c'est-à-dire un faible coût par bit transféré).

Les objectifs de performance pour le LTE ont été définis par l'organisation de normalisation 3GPP (Third Generation Partnership Project) au cours des années 2005/2006. Les principales données techniques de la nouvelle interface de téléphonie ont ainsi été arrêtées :

• Augmentation sensible du taux de transfert en débit descendant pouvant atteindre jusqu'à 100 Mbit/s pour une largeur de bande de 20 MHz ;
• Augmentation sensible du taux de transfert en débit ascendant pouvant atteindre jusqu'à 50 Mbit/s pour une largeur de bande de 20 MHz ;
• Largeurs de bande de 1,25 MHz, 2,5 MHz, 5 MHz, 10 MHz, 15 MHz et 20 MHz ;
• Procédure d'accès au canal OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access) ;
• Le temps de latence (délai) par l'interface aérienne entre le téléphone portable et le réseau fixe doit être inférieur à 5 ms ;
• Les procédures en mode duplex FDD (Frequency Division Duplex) et TDD (Time Division Duplex) sont admises ;
• Taux de transmission de données supérieurs dans les bords de la cellule ;
• Mobilité jusqu'à 500 km/h (optimisé pour 0 à 15 km/h) ;
• Intégration d'antennes intelligentes (MIMO - Multiple Input Multiple Output) ;
• Faibles coûts de transmission par bit par interface aérienne ;
• Architecture simple, éléments de réseau moins nombreux, interfaces ouvertes ;
• Consommation d'énergie aussi faible que possible des terminaux (grande autonomie).

La principale nouveauté du LTE par rapport à la norme UMTS actuelle réside dans l'introduction de la procédure d'accès au canal OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access) pour les débits descendants et au SC-FDMA (Single Carrier - Frequency Division Multiple Access), une méthode voisine du OFDM,  pour les débits ascendants. Ces procédures permettent l'exploitation du système avec des largeurs de bande allant de 1,25 MHz à 20 MHz. Des systèmes de téléphonie mobile peuvent ainsi être utilisés dans des largeurs de bande très variées, sans être liés à l'espacement de canaux de 5 MHz actuellement généralisé.

Le LTE permettra également la radiocommunication isofréquence (SFN - Single Frequency Network) et, partant, une transmission de services de type radiocommunication (Broadcast/Multicast) au moins aussi efficace que le sont à ce jour les systèmes de radiodiffusion spécialisés DVB-T et DVB H.

Bien que le LTE offre de nombreuses nouveautés techniques dans l'interface aérienne, il n'en demeure pas moins une étape de l'évolution du système UMTS 3G et ne doit pas (encore) être qualifié de quatrième génération (4G). Dans la perspective actuelle, on est toutefois en droit d'affirmer que le LTE ne sera plus très éloigné, en termes de performance, de systèmes 4G "authentiques" (IMT-Advanced). Reste que les exigences exactes en matière de performance et de service pour les IMT-Advanced (4G) ne sont pas encore connues pour l'instant ; elles ne seront publiées par l'Union internationale des télécommunications qu'à l'été 2008. Le LTE est par conséquent qualifié de "3,9^e" génération de téléphonie mobile.

Parallèlement au projet LTE et en coordination avec celui-ci, le réseau central bénéficie également de nouvelles normes. Ce projet est en cours à 3GPP sous la dénomination SAE (System Architecture Evolution). Ici aussi, on s'efforce de simplifier le plus possible le système actuel, afin de réduire le nombre des éléments réseaux, ce qui doit permettre de bâtir des réseaux à meilleur coût.

Sous la désignation HSPA+ (Evolved High Speed Packet Access), un autre chemin d'évolution de l'UMTS est présenté, à côté du LTE. Il s'agit d'une suite logique du développement de l'UMTS, qui préserve toujours la procédure d'origine d'accès au canal CDMA (Code Division Multiple Access) et la largeur de bande fixe de 5 MHz, mais en lui ajoutant des systèmes d'antennes intelligentes (MIMO) et des procédures de modulation plus performantes.

Pour comparer la performance de différents systèmes de téléphonie mobile, les taux maximaux de transfert des données (débit descendant) et la mobilité qui s'y rattache sont généralement présentés dans ce qu'on appelle un diagramme "Van" (le diagramme rappelle le profil d'une automobile, d'où son nom, qui signifie "camionnette" en anglais). L'illustration ci-dessous montre une comparaison des principales technologies de téléphonie mobile selon ce procédé :