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En vedette - Une nouvelle architecture de réseau cellulaire promet des vidéos mobiles et un faible impact environnemental

Depuis la vente des premiers téléphones portables il y a environ 30 ans, l'architecture des réseaux cellulaires a peu changé. Mais si les communications mobiles doivent aujourd'hui suivre le rythme de la bande passante actuelle et les demandes des utilisateurs, il faudra sans doute procéder à une reconception totale. Des chercheurs financés par l'UE proposent une solution qui pourrait fournir des vidéos à diffusion sur portable et des jeux en ligne pour les utilisateurs, tout en créant également un tout nouveau marché pour les prestataires d'infrastructure de réseau.

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Les stations de base pour réseaux mobiles contenant des antennes radio, des transcepteurs et des processeurs de signaux sont depuis longtemps la base des communications mobiles, depuis que les premiers réseaux cellulaires commerciaux ont été lancés au début des années 1980. Utilisées pour transmettre et traiter les signaux d'appareils portables et pour les connecter au réseau téléphonique, les stations de base et l'architecture cellulaire sous-jacente ont plutôt bien fonctionné depuis. Elles sont par ailleurs parvenues à suivre le rythme de l'explosion en termes de nombre et de vitesse des appareils portables qui s'est produite avec le lancement des services mobiles de troisième génération (3G). Mais l'architecture actuelle pourrait ne pas suivre aussi bien la transition des communications mobiles vers le 4G et les utilisateurs qui demandent des vitesses de large bande offertes par les communications sur des lignes fixes. Le 4G promet des taux de transmission de données allant jusqu'à 1 gigaoctet par seconde (Gbps) pour les utilisateurs stationnaires et allant jusqu'à 100 mégaoctets par seconde (Mbps) pour les dispositifs portables (des dizaines de fois plus rapides que les services 3G actuels). Il faudra surmonter plusieurs difficultés pour répondre à la demande de la large bande mobile. Pour commencer, les stations de base doivent gérer un grand nombre de signaux de différentes technologies de communications afin de fournir une grande variété de services (des services vocaux et des données à la vidéo en diffusion et aux jeux en ligne). Ceci signifie que la technologie de traitement du signal au sein des stations de base est devenue de plus en plus complexe et le sera davantage à l'avenir. En outre, le 4G fonctionnera à des fréquences plus élevées afin de fournir plus de bande passante, ce qui signifie que le signal ne peut voyager aussi loin. Ainsi, la zone couverte par une seule station de base (la cellule) sera bien plus petite. Il faudra donc plus de cellules, et donc plus de stations de base pour fournir une couverture totale. Les interférences entre les stations de base restent cependant plus longues en portée que la taille de la cellule, aussi la capacité du système n'augmentera pas de manière linéaire et il faudra également plus d'antennes pour couvrir une zone donnée. En réalité, l'architecture cellulaire actuelle pourrait toujours être utilisée dans l'ère 4G si on l'adapte à plus de cellules de plus petites tailles, plus d'antennes et de stations de base et des composants de traitement du signal. Après tout, malgré les grands coûts de l'infrastructure, il s'agit là de la stratégie que les opérateurs ont suivi alors qu'ils passaient du 1G au 2G, puis au 3G actuel. Mais il pourrait exister une meilleure solution. «Nous avons tenté de trouver la solution la plus simple possible et cela impliquait de séparer le traitement du signal des stations de base et de le faire dans un lieu central», explique Paulo Pereira Monteiro de Nokia Siemens Networks Portugal. Au revoir, stations de base? Mr Monteiro travaillait sur le projet FUTON , où il coordonnait une équipe de chercheurs dans le développement d'une architecture hybride utilisant des câbles à fibre optique à haut débit pour transmettre des signaux entre les unités d'antennes lointaines (RAU, de l'anglais Remote antenna units) et une unité centrale où se passe le traitement du signal. Les RAU pourraient efficacement remplacer les stations de base en fournissant une couverture radio dans chaque cellule et en convertissant les signaux radio en signaux optiques à traiter à l'unité centrale. «Les RAU sont plus petits, moins chers et plus simples à installer et à entretenir que les stations de base à part entière; on pourrait les installer sur des lampadaires. Leur impact environnemental est donc bien moindre, de même que leur consommation d'énergie», fait remarquer le coordinateur de FUTON. Les RAU doivent fonctionner comme antennes distribuées d'une station de base composite de l'unité centrale en son cœur. Le câble à fibre optique est le «choix logique» pour transmettre de manière transparente les informations entre l'unité centrale et les RAU, explique M. Monteiro, en raison de la faible atténuation et de l'énorme bande passante. La technologie de radio sur fibre n'est pas nouvelle (on l'utilise depuis longtemps pour transmettre les signaux de la télévision par câble par exemple), mais l'approche FUTON est une implémentation totalement nouvelle de la technologie. Il permet de réaliser conjointement le traitement des signaux de plusieurs RAU, des dispositifs mobiles pourraient pouvoir communiquer simultanément avec plusieurs antennes en parfaite coopération. Actuellement, des signaux de diverses stations de base provoquent l'interférence négative à votre signal, mais la capacité de se lier à plusieurs RAU fournira plus de bande passante à davantage de personnes dans leur zone de couverture. «À l'heure actuelle, beaucoup d'efforts sont investis pour garder l'interférence entre les cellules à des niveaux acceptables et il devient de plus en plus complexe étant donné que le nombre de services hétérogènes avec différentes augmentations en terme d'exigence, [nécessitant] souvent une replanification importante chaque fois que le marché requiert une augmentation du réseau», explique M. Monteiro. «Il ne s'agit pas des mêmes contraintes qu'avec l'architecture de FUTON et si le réseau doit être augmenté, l'ajout de nouveaux RAU peut se faire dynamiquement.» L'équipe de FUTON a présenté ses travaux dans une série de démonstrations du bien-fondé de la conception qui a testé le système afin de déterminer s'il fonctionnerait dans un contexte réel. M. Monteiro fait cependant remarquer que davantage de travaux seront nécessaires et qu'il faut trouver un consensus entre les opérateurs, les prestataires de service et les fabricants d'équipement avant que l'architecture ne soit mise en œuvre au niveau commercial. «Il y a de nombreuses variables. Ce n'est pas la seule option qui permettra de résoudre les enjeux visant à fournir des véritables vitesses de large bande aux dispositifs portables, mais elle semble être la plus simple et efficace», déclare le coordinateur de FUTON. Aussi, le consortium du projet, qui comprend les principaux partenaires et opérateurs industriels tels que Nokia Siemens Networks, Alcatel-Thales III-V Labs, Portugal Telecom, Hellenic Telecommunications et VIVO, font énormément en termes d'efforts de standardisation. M. Monteiro rappelle cependant qu'il faudra entre 6 et 10 ans avant que les résultats de la recherche de FUTON ne se traduisent en applications commerciales. Il ajoute cependant que l'architecture FUTON aidera à créer un tout nouveau segment du marché des réseaux mobiles. Bien que les stations de base et l'infrastructure de réseaux restent largement le domaine des opérateurs mobiles, M. Monteiro prévoit que des tierces parties développent une infrastructure en fibre radio des RAU et des unités centrales puis les louer aux opérateurs (ouvrant la voie à de nouveaux prestataires de services pour pénétrer le marché des télécommunications cellulaires). Le projet FUTON a reçu un financement de la recherche de 6,58 millions d'euros au titre du septième programme-cadre (7e PC), sous-programme «The network of the future». Liens utiles: - «Fibre-optic networks for distributed extendible heterogeneous radio architectures and service provisioning» - Archives des données du projet FUTON sur CORDIS Articles connexes: - L'internet mobile sur une seule plateforme - Des économies d'énergie pour les télécommunications mobiles 4G - Le projet Genesis contribue à la globalisation des connexions sans fil