Le chamboulement résultant du déploiement de la 4G va au-delà du simple besoin de partage des ressources radio ou des emplacements sur les sites des opérateurs mobile. Un autre aspect, moins visible, mais plus contraignant est apparu. Il va en résulter des modifications techniques et matérielles sur les réseaux existants (2G et 3G).

Le déploiement de la 4G et les débits qu’elle promet nécessite d’alimenter les sites radio avec des liens à haut débit, en général sur fibre, voire parfois sur faisceau hertzien.

Par nature, la 4G introduit définitivement nos mobiles dans le monde de l’IP. En mode 4G, le mobile est relié à plusieurs eNB. Les paquets de données échangés entre le mobile 4G et le réseau transitent indifféremment par l’un ou l’autre de ces eNB, eux-mêmes reliés et pilotés par le MME. Si un appel voix doit transiter en 4G, ce sera en mode VOIP, sinon le mobile utilise le mode 3G ou même 2G, et repasse en mode circuit (mode de téléphonie numérique en place depuis la numérisation des réseaux fixes dans les années 80).

Depuis quelques années, les opérateurs français et internationaux, ont fait migrer leurs cœurs de réseau en IP (R4). Progressivement, tous les organes migrent vers ce nouveau monde (les MSC furent ainsi remplacés par le couple MSS+MGW, puis les VMS historiques par des VMS IP, etc.).

Avec un cœur de réseau IP, et un usage final de type IP (eNB 4G), il est tentant pour un opérateur mobile de migrer tout son réseau de transmission entre le cœur et la partie radio en mode IP. Le gain immédiat est d’abord économique (plus besoin d’interfaces de conversion aux frontières inter-technologies, mutualisation des ressources en fonction du besoin de bande passante), puis technique (routage dynamique, réseau « auto-cicatrisant », etc.). Cette migration vers la transmission tout IP de bout-en-bout est en cours, et s’accélère avec l’arrivée de la 4G. Elle est réalisée soit au travers d’équipements de transmission mixtes (IP + Circuit) soit au travers d’équipements de transmission tout IP avec convertisseur IP-Circuit aux extrémités pour permettre sur un site radio donné, d’alimenter les anciens systèmes (BTS 2G et Node B 3G entre autres).

Hormis la qualité de la voix toujours plus délicate à maintenir parfaite sur un réseau de transport IP, un phénomène nouveau apparaît : la perte de référence de synchronisation. Un phénomène similaire était apparu au début du déploiement de la 3G : certains équipements (Node B) refusaient de démarrer lors de leur mise en service si le signal reçu avait traversé trop d’équipements de transmission (que ce soit en PDH ou en SDH). La solution appliquée consistait à déployer des SSU (sur signal GPS offrant jusqu’à 10-12 de précision) sur des sites intermédiaires de transmission pour resynchroniser le signal en réduisant la gigue. Avec un transport IP, il n’y a plus, par définition de notion de synchronisation ce qui peut engendrer plusieurs phénomènes : refus de démarrage d’une Node B 3G, handover vers une BTS 2G bruyants voire en échec, etc.

Il y a lors deux solutions :

  • Déployer des SSU sur chaque site où « apparaît » un lien de type PDH : exemple entre le convertisseur IP-E1 et la BTS 2G, mais cette solution est onéreuse.
  • Déployer une antenne GPS sur chaque site radio pour alimenter soit directement la baie radio si elle est pourvue d’une entrée pour antenne GPS (en 3G, c’est courant), soit via l’intermédiaire du convertisseur IP-E1 si celui-ci le permet. Il suffit alors de synchroniser les baies radio entre elles au travers d’un lien E1 local.

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En conclusion

Le déploiement de la 4G a et aura des impacts sur les actuels réseaux 2G et 3G, y compris dans des zones non couvertes par la 4G, si un des supports de transmission des sites radios est en mode tout IP sans régénération de la synchronisation du signal lors du passage du monde IP au monde circuit.

Article rédigé par Nicolas BOURGET – Directeur Technique

Pour en savoir plus,

Article du même auteur : Le wifi face à l’arrivée de la 4G

Lexique

  • 4G : Définie par l’UIT, elle correspond par assimilation à la technologie LTE Advanced normalisée par le consortium 3GPP. Actuellement sont déployés en France des équipements LTE, norme qui parfois est qualifiée de 3.9G, car en-deçà de la 4G en termes de performances. Aujourd’hui l’usage de l’appellation 4G pour de la technologie LTE est tolérée par l’UIT.
  • LTE : Long Term Evolution, technologie définie par le consortium 3GPP, est une étape de l’évolution des normes de téléphonie mobile qui promet 300Mbits/s en réception (version 8 et 9). La norme LTE Advanced lui succède avec 1Gb/s de prévu (version 10) et est considérée comme la véritable 4G au sens défini par l’ITU. La norme LTE Advanced, n’est pas la seule technologie à répondre à la définition de la 4G (cf. la norme WirelessMAN-Advanced proposé par l’IEEE).
  • IP : Internet Protocol. Par extension, on parle d’IP pour tout système en mode paquet utilisant ce protocole. L’usage du terme Ethernet serait plus approprié ici.
  • eNB : Evolved Node B – baie radio 4G
  • MME : Mobility Management Entity, qui gère la mobilité en 4G, à l’instar du MSC en 2G/3G en R99 ou du MSS en 2G/3G en R4.
  • VOIP : Voice on IP / voix sur IOP.
  • MSC : Mobile Switching Center. Commutateur gérant la voix en mobilité 2G ou 3G avant le passage du cœur de réseau en mode IP (R4).
  • MSS : mobile switching centre server, abrégé en MSC Server ou encore MSS, équipement gérant la voix en mobilité 2G ou 3G depuis le passage du cœur de réseau en mode IP (R4). La conversion circuit/paquet étant assurée par le MGW.
  • MGW : media gateway – passerelle de conversion entre l’ancien monde (réseau numérique en mode circuit) et ceux de nouvelle génération (IP) utilisée depuis R4 pour raccorder les BSC et autres RNC au cœur de réseau IP.
  • VMS : Voice-mail-system, équipement support des boîtes vocales de nos abonnements mobile.
  • Node B : station Radio 3G.
  • BTS : base transceiver station, station radio 2G.
  • SSU : Synchronization Supply Unit. Délivre un signal sinusoidale pur et stable avec un précision donnée (mieux que 10-11).
  • GPS : Global Positioning System. Fournit la position et surtout une référence d’horloge unique partout dans le monde.
  • E1 : ou encore MIC. Structure de base des communications depuis l’arrivée du numérique. Un E1 comporte 32 intervalles de temps (IT) avec un débit de 64kb/s chacun. Le support physique peut être cuivre, optique ou radio. L’IT 0 porte la synchronisation.
  • PDH : Plesiochronous Digital Hierarchy. Réseau haut débit « presque » synchronisé. L’E1 en est le plus petit élément. Sa stabilité est de ±50 ppm.
  • SDH : Synchronous Digital Hierarchy. Système de haut débit synchrone. Peut transporter des liens PDH ou IP encapsulés.