Les norme 3G et 4G
Présanté en juin 2013, le Samsung Galaxy S4 est le premier téléphone LTE Advanced commercialiser. Il fut disponible pour la Corée pour l'opérateut SK Telecom.
L'UMTS qui est appeler aussi technologie de troisième génération (3G) permet théoriquement des débits de transfert de 1,920 Mbit/s, par les opérateurs dépassent rarement 384 kbit/s. Afin d’épauler l'UMTS notamment dans les zone rurale ou zone suburbaine non dense, les opérateur mobile on alors déployer le Enhanced Data Rates for GSM Evolution (EDGE). L'EDGE étant alors un compromis entre le GPRS et l'UMTS La norme UMTS est basé sur le système CDMA alors concurrent du GSM. Sa conception étant plus récente.
La Conférence mondiale des radiocommunications de Malaga (CMR-92) attribua, pour l'utilisation de la future norme UMTS les fréquences 1885 - 2025 et 2110 - 2200 MHz. En décembre 1996, le Forum UMTS a été créé dont la séance inaugurale s'est tenue à Zurich, en Suisse. L'UMTS (Universal Mobile Telecommunications System) dite aussi technologie de téléphonie mobile numérique de troisième génération, doit succède aux technologies 2G (GSM en Europe, PDC et PHS au Japon, CDMA aux Etats-Unis et en Corée).
C’est justement par une amélioration du système CDMA que la troisième norme de téléphonie cellulaire va voir le jour. En effet, étant plus performante que le GSM. Le CDMA utilise le standard IS-95 qui est une technique large bande dans laquelle le spectre radiofréquence est partagé en canaux qui ont à peu près 1,23 MHz de large. Les canaux de trafic sont obtenus en assignant à chaque usager un code unique à l’intérieur de ce canal. Chaque signal d’usager est ensuite étalé sur toute la largeur du canal pour être transmis. Le Code Division Multiple Access (CDMA) fut conçu par la société Flarion qui à été acquise par Qualcomm. CDMA concurrença alors le GSM. Sont développement débuta en Novembre 1989 et la première démonstration fut réalisé par NYNEX dans la ville de New York en février 1990. L'année suivante, des tests à plus grande échélé fut réalisée à San Diego. En Septembre 1995 Hutchison Telecom Hong Kong fut le premier à commercialiser le CDMA. Bell Atlantic Mobile lança ses services CDMA en Mars 1996. En Avril 1998 l'UIT choisi la norme CDMA2000 pour les solution 3G. SK Telecom et LG Telecom (Corée du Sud) lancent le premier service commercial 3G utilisant CDMA2000 en octobre 2000.
Sous l'impulsion de l'Union Internationale des Communications (UIT) qui avait établit un cahier des charge en 1999, le groupe 3GPP (3G Partnership Project) à donc misé sur la norme WCDMA. C'est suite à un accord entre NTT DoCoMo et SK Telecom en février 1999 que les deux opérateurs commencèrent les essais basés sur la technologie CDMA. Le WCDMA fut dévoilé en Janvier 2000 avec succès lors une conférence vidéo. Le premier service commercial 3G a été lancé en octobre 2000 par SK Telecom en Corée du Sud sur base suivi un an plus tard par l'opérateur japonais NTT DoCoMo. Le WCDMA (Wideband Code Division Multiple Access Evaluation, Multiplexage par code large bande) est donc une évolution de la technologie CDMA et n'est pas donc pas compatible avec le GSM. Toute fois, la différance entre les technologies des réseaux CDMA et GSM sont très proche, mais le CDMA et de technologie plus récente. L'UMTS permet théoriquement des débits de transfert de 1,920 Mbit/s, par les opérateurs dépassent rarement 384 kbit/s. La norme H.324M a été élaboré pour la visiophonie pour les téléphones mobiles mais elle laissa sa place à la norme de seconde génération MPEG-2. L'UMTS permet alors de nouvelle application comme la visiophonie, MMS Vidéo, Vidéo à la demande, Télévision ou internet. Afin d’épauler l'UMTS notamment dans les zone rurale ou zone suburbaine non dense, les opérateur mobile on alors déployer le Enhanced Data Rates for GSM Evolution (EDGE).
Lancé aux débuts des années 2000, l'UMTS commence à atteindre ses limites. Grace à de simple évolution de logicielle appliqué sur l'actuelle réseau UMTS, l'HSDPA (High Speed Downlink Packet Access) ou 3G+ permet d'atteindre des débit pouvant atteindre 3,6 Mbit/s à 14 Mbit/s théoriques.
Grâce à de simple évolution de logicielle appliqué sur les réseau UMTS, l'HSDPA (High Speed Downlink Packet Access) ou 3G+ permet d'atteindre des débit pouvant atteindre 3,6 Mbit/s à 14 Mbit/s théoriques. L'HSUPA (High Speed Uplink Packet Access) est une variante de HSDPA est autorise un débit montant (Uplink) à 5,8 Mbit/s théorique, le flux descendant (Downlink) étant de 14 Mbit/s comme en HSDPA. Le HSDPA utilise la technologie MIMO (Multiple Input Multiple Output) développé par Airgo Networks est déjà exploitée pour le Wi-Fi. La technologie MIMO utilise plusieurs antennes, pour l'émission et la réception. Grâce à une algorithme de recomposition du signal, le flux à transmettre est scinder en sous-flux, dirigé ensuite sur des canaux qui ensembles envoient leurs données, exactement aux mêmes fréquences. Vodafone à de mener avec succès une série d'expérimentations autour de la technologie HSPA+ combiné avec celle du MIMO. Vodafone espère donc atteindre des débits de 16 mégabits par seconde (mbps). L'opérateur australien Telstra a été le premier à lancer un réseau commercial HSPA+, qui fut suivi par Mobilkom austria en mars 2009.
La norme LTE
La quatrième génération de réseau mobile, le projet LTE (Long Term Evolution) developé par l'organisation de normalisation 3GPP (Third Generation Partnership Project). La norme LTE dite aussi de quatrième génération (4G) pourrait transmettre des débits aux alentours de 40 mégabits.
La convergence de la téléphonie mobile et fixe deviendra donc une réalité.
Le projet LTE (Long Term Evolution) à donc été développé par l'organisation de normalisation 3GPP (Third Generation Partnership Project) . La norme LTE dite de quatrième génération (4G) pourait transmettre des débits aux alentours de 40 mégabits. Avec un transfert en débit descendant pouvant atteindre jusqu'à 100 Mbit/s et du taux de transfert en débit ascendant pouvant atteindre jusqu'à 50 Mbit/s la norme LTE est donc capable d'atteindre à atteindre un taux de transfert en débit comparable à la fibre optique, soit a un réseau FTTH ( Fiber To The Home). Le LTE se caractérise par une évolution majeur de l'infrastructure par l'introduction de deux nouvelles spécifications majeures. La première et l’E-UTRAN (Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network). Grace à l'utilisation du procédé de codage de signaux numériques OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) qui consiste à répartir sur un grand nombre de sous-porteuses le signal numérique à transmettre afin de répartir le signal à transmettre sur un grand nombre d' émetteurs à des fréquences différentes. Le système de codage numériques OFDM à donc nécessité la mise au point de la technologie Multiple-Input Multiple-Output ou MIMO.
Grâce à de simple évolution de logicielle, le HSDPA utilise la technologie MIMO (Multiple Input Multiple Output) développé par Airgo Networks est déjà exploitée pour le Wi-Fi. La technologie MIMO utilise plusieurs antennes, pour l'émission et la réception. Grâce à un algorithme de recomposition du signal, le flux à transmettre est scindé en sous-flux, dirigé ensuite sur des canaux qui ensembles envoient leurs données, exactement aux mêmes fréquences. Vodafone à de mener avec succès une série d'expérimentations autour de la technologie HSPA+ combiné avec celle du MIMO. Vodafone espère donc atteindre des débits de 16 mégabits par seconde (mbps). La technologie d'antennes MIMO utilisé par les réseau mobile HSPA+ et LTE à fait l’objet d’expérimentations réussies par Vodafone. L'opérateur australien Telstra a été le premier à lancer un réseau commercial HSPA+, qui fut suivi par Mobilkom austria en mars 2009. Les groupes suédois que sont l’équipementier Ericsson et l’opérateur Telia Sonera, ont présenté le premier site LTE destiné à l'exploitation commerciale à Stockholm. Pyramid Research a recensé 12 opérateurs de téléphonie qui entendent démarrer un service commercial LTE dès 2010. Selon une étude publiée par Pyramid Research, le nombre d’abonnés à la téléphonie mobile LTE devrait progresser en moyenne de 404% entre 2010 et 2014 pour représenter 136 millions d’abonnés fin 2014.
Grâce à l'utilisation de à la technologie MIMO, le LTE, nom encore provisoire pourait donc etre mise en place et ce, pour un coût de réseau relativement modeste et ainsi rempacé les norme sans fil Wimax et UMTS. Le LTE pourrait donc être prêts à être commercialisés à partir de 2010 environ. Avec l'arivée de ces technologies, la convergence de la téléphonie mobile et fixe deviendra donc une réalité.
La solution EPC (Evolved Packet Core) à spécialement conçu pour les opérateurs qui prévoient de distribuer leurs services haut débit mobiles à l'aide de la technologie LTE (Long Term Evolution). L'EPC est est une évolution réseau GPRS.
Grâce au savoir faire dans le domaine routage de services IP et des réseaux triple play fixes. Le triple play qui à permis au opérateur propose à ses abonnés des service tel l'accès à l'Internet, la téléphonie fixe et voix sur IP et la télévision par ADSL avec des services de vidéo à la demande
La solution Evolved Packet Core se compose de quatre éléments:
La première, le MME (Mobility Management Entity) permettant la gestion de la mobilité
La seconde, le DSC (Dynamic Services Controller)
La troisième, le SGW (Serving Gateway)
Alors que le LTE et en phase de développement, le LTE Advanced qui est un projets à long terme en coure fut expérimenté par équipementier Nokia Siemens Networks a fait la démonstration en Allemagne. LTE Advanced doit permettre l'optimisation des débits aux limites et en intérieur des cellules. Son fonctionnement nécessite l'utilisation d'antennes MIMO 2x2 qui servent de simples relais et sont insérés à des endroits stratégiques dans la cellule, sans avoir besoin d'être reliés directement au réseau principal. Ces modules sont reliés par liaison sans fil à l'antenne relais la plus proche et assurent la qualité du signal dans les zones éloignées ou plus difficilement couvertes. La technologie MIMO utilise Deux modes de transmission : SU-MIMO et MU-MIMO. Le MU-MIMO multi utilisateurs se différencier du des techniques de fournir un complément d'amélioration de la fréquence d'utilisation par rapport aux SU-MIMO mono utilisateur pour réduire la complexité de calcul.
La technologie MIMO implique une répartition des signaux numériques sous forme de multiples sous porteuses. Le procédé OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing), déjà utilisé pour les technologies de télédiffusion numérique terrestre ou de liaisons filaires. Les signaux des différentes sous porteuses étant orthogonale, c'est à dire qu’elles se chevauchent mais n'interfèrent pas entre elles.
L'un des premiers apareils commercialisés sous la norme LTE, est le modem Nokia RD-3. Le Nokia RD-3 est compatible GSM / GPRS / EDGE, et UMTS / HSPA, et supporte les différentes bandes de fréquences dédiées à LTE. Les technologies UMTS / HSPA et LTE devrons cohabité encore pendant plusieurs années. Les technologies GSM / GPRS / EDGE seront donc remplacé. Au japon, elles ne sont déjà plus exploitées.
Ericsson et Samsung ont mis au point le premier appareil commercial LTE. Il s'agit d'une cléf USB développé par Samsung connecter sur le premier réseau LTE Ericsson pour TeliaSonera en Suède construit par Ericsson pour TeliaSonera.
En décembre 2009, TeliaSonera fut le premier opérateur à lancer ses services commerciaux LTE à Oslo, en Norvège, et à Stockholm, en Suède. TeliaSonera à fait appel à deux équipementier pour la réalisation de ses réseaux, Ericsson pour celui de Stockholm et Huawei pour celui d' Oslo. TeliaSonera devrait répandre ses services LTE dans d'autres zones dans le courant de l'année 2010, notamment en Finlande et dans 25 villes de Suède. TeliaSonera a pris donc une importante avance sur ses conçurents. Tout d'abord sur son conçurent nordique, Telenor qui prévoit la mise en services de ses réseaux LTE en Norvège et en Suède à partir de 2010. Telenor et Tele2 on profiter de l'arriver de la nouvelle norme 4 G/LTE afin de créer une co-entreprise qui doit permettre la construction d'un réseau LTE commun en Suède. Cette co-entreprise sera aussi charger de gérer les réseaux GSM de Telenor et Tele2. L'évoluer progressivement des réseaux vers le GSM (2G) et UMTS (3G) vers le LTE (4G) doit se faire par de nouveaux équipement ou plus simplement par une activation logicielle.
Présanté en mai 2012, le Samsung Galaxy S III fut commercialiser en version 4G LTE. Il fut l'un des premier smartphone proposer avec cette nouvelle norme. La technologie LTE utilise le principe MIMO 2×2, qui tilise deux antennes en output au niveau du relais, ce qui permet un débit de 150 Mbps pour une largeur de bande de 20 MHz. Le LTE catégorie 5 permet l'utilisation du MIMO 4×4, donc débit théorique sera doublé. Le LTE Advanced se différencie par l'utilisation du MIMO 8×8 (comprenant jusqu'à 8 émetteurs et récepteurs 8). Pour plus de détaile voir Fonctionement des réseau mobile.