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Tour d’horizon du dossier des Femtocellules
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- Réseaux
Les définitions d’abord ! Le Femto Forum et les logiciels. Diverses réalisations de "Femtocellules", chez les industriels et chez les exploitants (et chez Google !). Le réseau domestique J.190 de l’UIT. Les perturbations CEM et la convergence (FMC). Le modèle économique.
“Femtocellulogie”
La "femtocellule" est définie comme une cellule radioélectrique qui permet d’élargir la portée des systèmes d’accès numériques distribués dans un espace privé de dimensions limitée pouvant comporter des obstacles à la transmission (murs intérieurs, etc.). Une femtocellule est, selon la définition qui lui est attribuée (la racine danoise Femto signifie quinze) une cellule radio 10 à la puissance moins 15 fois (soit un millionième de milliardième) plus petite que la normale, donc une très petite cellule de communication radioélectrique. Elle peut assurer la communication à faible puissance entre l’intérieur et l’extérieur pour les technologies 2 et 3 G (et Wi-Fi, WiMAX, etc.) et aussi relayer, à l’intérieur de l’entreprise ou du domicile, les flux numériques du réseau fixe vers le mobile, en supprimant la nécessité d’avoir des terminaux dédiés. Ce qui suppose régler tous les problèmes liés aux interférences, à la portée, au basculement entre réseaux, à la sécurité, à la tarification, etc. A l’origine de l’existence de la femtocellule, la "femtostation" est la station de base de réseau de radiocommunications cellulaires installée à l’intérieur de la résidence ou de l’entreprise qui crée, par son fonctionnement, cette petite cellule. Ces "femtostations" sont connectables au réseau par une liaison d’accès en ADSL ou par un modem câble. Le Femto Forum Le Forum qui préside au destin de la technologie des Femtocellules est le Femto Forum. Il s’est constitué en trois mois, d’abord autour d’une quarantaine de membres, dont des industriels, tels que Alcatel-Lucent, NEC, Nokia Siemens Networks, Motorola, et ZTE, et des exploitants de réseau, parmi lesquels Bharti Airtel, Bouygues Telecom, Carphone Warehouse Networks, Orascom Telecom, et Telefonica O2.
Le Femto Forum (FF), riche aujourd’hui de près de 200 membres, travaille avec les exploitants en vue de définir dans ce cadre des normes assurant la compatibilité des connexions vers le câble et le DSL et veillant à la qualité des services et applications offerts. Le FF a créé dans ce but quatre groupes de travail.
Logiciels pour Femtocellules
Membre du Forum Femto, la société "Continuous Computing" commercialise une pile de logiciels appelée "Trillium Femtocell" assurant les fonctionnalités des protocoles 3G/4G adaptés aux femtocellules. Cet ensemble comprend une pile de protocoles 3G/4G (avec, en option, le protocole SIP et l’interface réseau UMTS Generic Access Network), une offre de services professionnels associée et un système de références matérielles. Premières offres en femtocellules Motorola vient de terminer les essais effectués dans le domaine des Femtocellules en technologie 3G et se propose de convaincre les exploitants européens de la bonne qualité de ses équipements en vue d’un usage dans les campus universitaires ou dans les espaces résidentiels. L’industriel chinois ZTE commercialise des équipements de Femtocellules en W-CDMA sous la référence ZXWR H8901.
Orange aurait présenté des Femtocellules pour espace résidentiel en GSM aux exploitants de réseau mobile anglais O2. BT prépare une offre commerciale de Femtocellules pour les résidentiels sous le nom de "HomeZone".
En Europe, 30 à 40 % du trafic cellulaire est généré depuis la résidence. La technologie des Femtocellules permet aux exploitants de mieux gérer le trafic de départ. En Europe occidentale, 12 millions de femtocellules pourraient être déployées d’ici à 2010 et sans doute ce chiffre pourrait être porté à 17 millions en 2011, selon l’Idate.
Orange et les entreprises
Sous le nom de "Onsite Coverage", Orange lance une offre destinée aux entreprises, dont le but est d’améliorer la couverture mobile de sites d’entreprises de petite taille, distants et inaccessibles, en déployant à l’intérieur des bâtiments de petits équipements GSM (PicoBTS) peu consommateurs d’énergie. Les tests du dispositif ont été couronnés de succès et des essais auprès des clients sont déjà en cours en Suisse. Le lancement commercial est prévu par Orange en Espagne, en France, en Pologne et en Suisse pour le début de l’année 2008.
La solution "Onsite Coverage" constitue une extension de la gamme de services Orange de couverture mobile en intérieur qui, grâce à des répéteurs mobiles, amplifient le signal sur les sites très étendus, comme les parcs d’affaires. "Onsite Coverage" utilise des stations de base cellulaires miniatures peu coûteuses pour étendre la couverture mobile aux sites ruraux difficiles d’accès et aux bâtiments, tels que les bureaux en sous-sol ou les centres de conférences.
Le réseau "Onsite Coverage" est relié au réseau Orange au moyen d’une connexion haut débit et permet à n’importe quel combiné Orange de capter un signal amplifié. Compatible avec tous les services mobiles 2G ou GPRS, il assure la couverture mobile Orange dans les zones où le signal est plus faible qu’ailleurs pour des raisons géographiques, par exemple dans des zones vallonnées, ou architecturales, par exemple dans les constructions en béton ou en acier.
"Onsite Coverage" est une offre extensible : chaque station de base miniature, en amplifiant le signal dans un rayon de 50 m, garantit la couverture mobile complète de 50 utilisateurs et peut être reliée à d’autres stations de base pour assurer la prise en charge d’un plus grand nombre d’usagers ou d’un nombre d’appels plus important. L’offre d’Alcatel-Lucent / Sagem
Alcatel-Lucent et Sagem Communications ont uni leurs efforts pour réaliser une station de base intégrée en technologie UMTS/HSPA pour Femtocellule à l’intention des résidentiels. Alcatel-Lucent développera l’architecture IP et la pile de protocoles UMTS/HSPA, les logiciels, l’adaptation au réseau et l’intégration de la base BSR Femto. Sagem conduira les études relatives au développement de la partie IP, VoIP et DSL solutions pour un marché de masse. Les essais d’ensemble débuteront avant la fin de l’année 2007. Deux modèles sont prévus pour les réseaux UMTS/HSPA, l’un en 3G avec une connectivité Ethernet vers une liaison DSL et un second qui sera compatible UMTS/HSPA, DSL et WiFi. Femtocellules de Sprint Nextel
A Denver et à Indianapolis, Sprint a commencé à mettre en place des Femtocellules chez les particuliers. L’équipement “Sprint Airave”, fabriqué par Samsung, coûte 50 dollars et il est raccordé à l’Internet par le client lui-même. Le service mensuel et l’usage illimité reviennent à 15 dollars par mois pour une personne et 30 pour toute une famille. En cas d’absence du domicile, l’appel est transféré automatiquement au réseau cellulaire. L’objectif de la Femtocellule consiste à résoudre le problème des mauvaises réceptions en intérieur, qui est assez fréquent aux Etats-Unis. Le marché de masse des femtocellules est attendu en 2009 et la concurrence est déjà présente. La possibilité d’interférence entre les femtocellules et les réseaux cellulaires existants doit être examinée par les techniciens au cours des déploiements.
Femtocellules prêtes au déploiement
Google a procédé à l’acquisition de la société Ubiquisys, spécialisée dans la réalisation de stations de base pour Femtocellule. Les équipements Ubiquisys, qui sont prévus pour des usages en GSM à basse puissance en entreprise ou à domicile, sont actuellement disponibles en grande quantité sur le marché. Des rumeurs laissent entendre que Orange, O2, BT et Carphone Warehouse/ Opal Telecom seraient tous intéressés par cette production.
Modèle de réseau résidentiel
Un réseau domestique comprend tout un ensemble d’équipements qui traitent l’information, la gère, la transporte, la stocke, etc., tout en permettant la connexion et l’intégration de tous ces équipements de façon cohérente. La Figure ci-dessous représente un réseau domestique, tel que le conçoit la recommandation J.190 de l’UIT-T. Une passerelle (Gateway, GW) est naturellement nécessaire pour gérer les équipements domestiques qui doivent inter fonctionner en protocole IP à un moment ou à un autre, soit par des câblages adaptés ou des liaisons radioélectrique interne au domicile. Cette passerelle est d’autre part desservie en haut débit et reliée au réseau externe en TCP/IP ou en UDP/IP par une paire de conducteurs métalliques, une fibre optique, etc. La station de base qui détermine la Femtocellule dans le domaine résidentiel doit être reliée à la passerelle GW ou être incorporée à celle-ci. L’UIT-T rédigera sans doute une recommandation sur ce thème à partir de J.190.
Environnement électromagnétique dans les résidences
Le haut débit à la maison doit cohabiter avec toutes les sources de rayonnement électromagnétique que peuvent représenter divers appareillages ménagers (conditionnement d’air, congélateurs, tubes d’éclairage fluorescent, console de jeu, téléviseur, appareil de chauffage à micro-ondes, ordinateur, etc.). Ces perturbations peuvent être plus ou moins gênantes, selon l’origine et l’âge des équipements. Bien souvent, les prises de terre ne sont pas disponibles dans les appartements ou insuffisantes dans les pavillons. La mise en place dans les lieux résidentiels de passerelles de communication à haut débit ou de station de base pour femtocellules suppose la définition de règles minimum de protection contre les perturbations électromagnétiques afin de limiter les interférences et d’accroître la sécurité. Les Femtocellules et la convergence fixe mobile
Les Femtocellules permettent aux exploitants de réseau de réaliser ainsi une solution de convergence fixe / mobile (FMC). S’agit-il d’une offre et d’un équipement qu’il convient de pousser sur le marché pour aider l’industrie dans le domaine des technologies en IP ou pour stimuler les ventes d’un exploitant particulier ? Ou bien s’agit-il de rendre service aux utilisateurs qui souhaitent n’utiliser qu’un seul type de terminal ?
La question est complexe et les développements techniques et réglementaires liés aux femtocellules sont loin d’être totalement éclaircis. Quelle sera la qualité vocale sur de telles liaisons ? Quel sera le niveau de perturbations EM cumulées sur l’ensemble de la liaison ? Le réseau Wi-Fi municipal peut-il être utilisé dans ce cadre ? Combien d’usagers pourront simultanément emprunter de telles liaisons et quelles seront les applications à éviter ? Enfin, le déplacement d’un usager du réseau téléphonique cellulaire, vers le Wi-Fi puis la femtocellule devrait poser de sérieux problèmes d’identification de l’appelant pour ce qui concerne les services d’urgence. En somme, la prétendue "facilité" de l’usage FMC devrait entraîner des complexités techniques relativement coûteuses. Modèle économique des Femtocellules
Le déploiement massif des Femtocellules est envisagé par les exploitants de réseau mobile à partir de 2008. Pour le bureau d’études Analysys, ce déploiement comporte un assez grand nombre de risques, car certains cas de figures ne sont pas rentables. L’étude d’Analysys montre en effet que le modèle économique de cette technologie est encore assez imprécis. Un certain nombre de services offerts vont court-circuiter des services existants, et donc, vont contribuer à réduire le revenu moyen par usager (ARPU). De plus, il faut distinguer les usages vocaux des usages en données. Le seuil d’intérêt des femtocellules n’est pas le même dans les deux cas et l’exploitant peut perdre beaucoup d’argent avec certains types de profils d’usagers. La télévision personnelle sur mobile (TMP) avec les Femtocellules peut séduire des usagers et si ceux-ci sont nombreux, les exploitants vont perdre les investissements qu’ils ont effectués sur certaines parties du réseau qu’ils auront contribué à déployer. Faut-il donc continuer à investir dans les réseaux DVB-H ? [http://research.analysys.com]
Mise à jour du 30 Novembre 2007