Imaginez que vous êtes coincé dans une ville de six millions d’habitants. Il est minuit. Vous êtes dans un quartier qui ne vous semble pas sûr et vous avez désespérément besoin d’un itinéraire pour vous rendre à votre hôtel. Cela devrait être facile. Vous sortez votre smartphone. L’appareil promet des cartes détaillées et interactives. C’est censé être votre bouée de sauvetage.
Il y a un piège. Votre connexion de données est terriblement lente. Ça rampe. Vous regardez le cercle de chargement jusqu’à ce qu’il disparaisse. Finalement, vous abandonnez le gadget coûteux que vous avez en main. Vous marchez jusqu’à une station-service et achetez plutôt une carte papier.
Sans vitesse, votre smartphone n’est qu’une brique stupide. Quel que soit le niveau de matériel haut de gamme, son fonctionnement repose sur un réseau sans fil. Ce réseau fournit les données, l’élément vital de l’ère numérique. La génération actuelle de réseaux 3G est rapide par rapport aux normes historiques, mais elle ne parvient souvent pas à offrir une expérience Internet mobile fiable.
Ce dont votre appareil a réellement besoin, c’est du type d’accès haut débit dont vous bénéficiez sur un ordinateur de bureau à la maison. Il s’agit du haut débit mobile. C’est ce qu’on appelle 4G. Et toutes les autres personnes dans la rue en ont également besoin.
L’explosion des données
Le changement dans la façon dont nous utilisons les téléphones s’est produit discrètement mais rapidement. En 2009, le trafic réseau pour le haut débit mobile a dépassé pour la première fois le trafic des appels vocaux. Depuis, la tendance n’a fait que s’accélérer.
La demande de données devrait être 33 fois plus élevée d’ici 2020. Les gens achètent des appareils qui consomment énormément de bande passante. Les réseaux doivent suivre le rythme, sinon ils s’effondreront sous le poids de leur propre succès.
Les fournisseurs de services, appelés transporteurs ou opérateurs selon l’endroit où vous vivez, investissent de l’argent dans ce problème. Ils investissent massivement dans les infrastructures. Cela inclut le matériel et les logiciels qui rendent la communication cellulaire possible. Les estimations suggèrent qu’ils dépenseront jusqu’à 53 milliards de dollars rien qu’aux États-Unis.
Le but est simple. Développez des réseaux plus rapides. Cela signifie évoluer vers les normes 4G.
Décoder l’écart entre les générations
Mais que sont exactement les réseaux 4G ? Pourquoi font-ils l’objet de publicités agressives et bruyantes ? Qu’est-ce qui les différencie des réseaux 2G à l’ancienne qui traitaient principalement les appels vocaux ? Comment distinguer un réseau 4G de la 3G dans le monde réel ?
Les réponses sont rarement claires. Le monde de la technologie 4G est souvent aussi désorientant que de se perdre dans une mégalopole sans cartes en ligne. Le marketing est alambiqué. Les acronymes sont denses.
Nous devons réduire le bruit. Ce guide vous guidera au-delà du charabia techno. Nous allons vous montrer comment ces vitesses divisées pourraient propulser l’Internet mobile dans une nouvelle ère. L’évolution est sans fin.
L’évolution sans fin du sans fil
Les réseaux sans fil sont un mélange désordonné de technologies qui se chevauchent. Les acronymes deviennent vite confus. Mais enlevez le jargon et vous vous retrouvez avec une vérité : les réseaux sans fil sont des systèmes radio. Vous pouvez consulter Comment fonctionnent les téléphones portables et Comment fonctionnent les smartphones pour connaître les bases mécaniques.
Quelle que soit la norme qui domine dans votre région, vous faites partie de la même vague mondiale. Il existe près de 6 milliards d’abonnements de téléphonie mobile actifs dans le monde. L’utilisation mobile ne fait que s’accélérer.
Des milliards d’utilisateurs exigent davantage. Les réseaux doivent s’adapter pour gérer la charge. Chaque saut de performance est qualifié de nouvelle génération.
Les réseaux 1G de première génération sont arrivés dans les années 1980. Ils étaient analogiques. Ils ont traité uniquement les appels vocaux.
Le numérique 2G a pris le relais au début des années 1990. Il a apporté des données de base. Vous pouvez envoyer des SMS et consulter vos e-mails.
Les réseaux 3G se sont répandus au début des années 2000. L’Internet mobile est devenu une réalité. Vous pouvez naviguer sur le Web et diffuser de l’audio. C’était souvent extrêmement lent.
Les consommateurs en voulaient plus. Les appareils sont devenus gourmands en données. L’infrastructure réseau a commencé à se fissurer sous la pression.
La 3G avait besoin d’une mise à niveau. Les réseaux sans fil ont dû à nouveau évoluer. L’objectif était d’avoir un haut débit mobile plus rapide.
Désormais, les lignes sont floues. Il n’existe pas de norme universelle pour la 4G.
Les systèmes plus rapides que la 3G sont souvent appelés 3,5G ou 3,9G. Les opérateurs l’appellent 3G+. Les équipes marketing l’appellent simplement 4G. C’est un terme marketing. Cela signifie simplement plus rapide que la 3G. Rien de plus.
Mais il existe différentes versions de ce haut débit mobile. La principale différence réside dans l’architecture.
La 4G est tout IP
Les anciens réseaux reposaient sur la commutation de circuits. C’était un chemin dédié à votre appel. La 4G est entièrement IP. Il utilise la commutation de paquets. Les données sont divisées en morceaux. Il parcourt le réseau et se réassemble à destination.
Ce changement est important. La commutation de paquets est plus efficace. Il gère simultanément la voix et les données sans gaspiller de bande passante. Cela permet des vitesses plus élevées. Il prend en charge des applications complexes.
Pensez-y comme à une autoroute. Les anciens réseaux disposaient de voies réservées aux voitures. Les nouveaux réseaux permettent aux bus, camions et berlines de partager efficacement la route. Les données se déplacent par paquets. Il emprunte le chemin le plus rapide.
C’est pourquoi les réseaux 4G offrent une telle augmentation de vitesse. Il ne s’agit pas simplement de plus de puissance. C’est un système plus intelligent.
La 4G n’est pas seulement plus rapide. Il s’agit d’un changement architectural fondamental, passant de la voix à commutation de circuits aux données à commutation de paquets.
La transition de la 3G à la 4G a supprimé le goulot d’étranglement de la voix. Les appels vocaux ne sont désormais qu’une autre forme de données. Cela active la VoIP (Voix sur IP). Cela ouvre la porte aux appels vidéo. Il prend en charge les jeux en temps réel.
Les opérateurs insistent sur le marketing 4G. Ils revendiquent des vitesses révolutionnaires. Les performances dans le monde réel varient. Cela dépend de la congestion. Cela dépend du matériel. Mais la technologie sous-jacente est différente.
Les réseaux plus anciens étaient confrontés à des problèmes de latence. Les réseaux tout IP réduisent le décalage. C’est crucial pour le streaming. C’est vital pour les services cloud.
Vous voyez la différence dans une utilisation quotidienne. Les pages Web se chargent plus rapidement. La vidéo met moins de tampons. Les applications semblent plus réactives.
La terminologie est compliquée. Vous entendrez LTE (Long Term Evolution) lancé partout. La LTE est souvent considérée comme un tremplin vers la véritable 4G. Mais pour la plupart des utilisateurs, cela correspond à la définition générale. C’est plus rapide. C’est plus fiable.
Comprendre comment fonctionne la 4G vous aide à choisir le bon forfait. Cela explique pourquoi vos données sont limitées. Il clarifie les cartes de couverture.
La technologie évolue rapidement. Changement de normes. Mais la recherche de vitesse reste constante.
La 4G est fondamentalement un système radio plus efficace. Le défi technique ne consistait pas seulement à construire de meilleures tours. Il s’agissait d’intégrer davantage de données numériques dans chaque signal radio. Cela maximise la vitesse et l’efficacité globale du réseau.
Contrairement à son prédécesseur, la 4G repose sur une norme tout IP. Cela signifie qu’il utilise le protocole Internet pour tout. Même les appels vocaux sont traités comme des paquets de données. Les réseaux 3G étaient également basés sur IP, mais ils reposaient sur la commutation de circuits pour la voix. La 4G a rejeté cela. Il traite un appel téléphonique comme un simple flux de données circulant sur Internet.
Cette approche basée sur les paquets permet aux données de circuler sur différents réseaux sans être brouillées. Votre téléphone ne communique pas seulement directement avec Internet. Il communique d’abord avec une station de base. En termes industriels, une station de base est une tour de téléphonie cellulaire. C’est la haute structure couverte d’antennes. Il relaie les données entre votre appareil et l’Internet au sens large.
Interfaces aériennes et spectre
Il existe de nombreuses façons d’établir un lien entre votre téléphone et cette tour. Celles-ci sont appelées interfaces aériennes. Les méthodes plus anciennes sont remplies d’acronymes tels que CDMA2000, HSPA, EV-DO Revision B et Mobile WiMAX. Chacun transfère les données différemment en utilisant des spectres d’ondes radio spécifiques.
Nous ne listons pas tous les acronymes ici. Vous pouvez vous plonger dans ces anciennes technologies si vous voulez une leçon d’histoire. Le fait est que la 4G introduit des interfaces aériennes plus récentes et plus rapides, conçues pour gérer la charge accrue.
La réalité du tout-IP
Actuellement, le monde ne dispose pas d’un réseau purement 4G. La véritable distribution de données tout IP est toujours en évolution. La plupart des pays présentent encore des chevauchements importants entre les réseaux 3G et même 2G. Votre téléphone saute souvent entre les normes pour maintenir un signal.
Mais à mesure que les infrastructures progressent, la transition devient plus claire. L’objectif est de créer un réseau où chaque bit de trafic, d’un message texte à un flux vidéo 4K, n’est qu’un autre paquet sur Internet.
Cette conception centrée sur IP n’est qu’un ingrédient. Le profil de performances complet de la 4G nécessite plus que de simples changements de protocole. Il nécessite des capacités matérielles spécifiques et une gestion du spectre.
La recette complète de la 4G
La 4G n’était pas une révolution. Il s’agissait d’une mise à niveau qui corrigeait les éléments défectueux de la 3G. Si vous étiez bloqué sur les réseaux de troisième génération, vous connaissez la douleur. Vous bénéficiez désormais de téléchargements plus rapides et de moins de mise en mémoire tampon.
La vitesse est généralement le numéro du titre. En 3G, votre téléphone a du mal à atteindre 2 Mbps. La 4G pousse cela à 3 ou 5 Mbps. C’est le territoire du modem câble. Bien sûr, les services marketing adorent parler de vitesses de 100 Mbps. Ne les croyez pas. C’est un résultat de laboratoire. Dans le monde réel, vous ne comprenez pas encore cela.
Mais la vitesse n’est pas tout. Le vrai changement réside dans l’architecture.
Pourquoi la 4G gère mieux davantage d’utilisateurs
Mark Murphy, responsable de l’innovation chez Ericsson, souligne que la capacité compte plus que la vitesse de pointe pour la plupart des gens. La 4G a une capacité plus élevée. Il prend en charge beaucoup plus d’utilisateurs à la fois.
Pensez à un concert bondé. Sur une tour 3G, entre 60 et 100 personnes peuvent diffuser des vidéos sans que la connexion ne soit interrompue. Essayez cela avec 300 ou 400 personnes sur un réseau 4G LTE. Ça tient. Les débits de données restent élevés. Les appels vidéo ne se figent pas. YouTube fonctionne correctement.
Comment la latence change le jeu en ligne
Ensuite, il y a le retard. Ou la latence. C’est le temps entre votre commande et la réponse du réseau.
Une faible latence est essentielle si vous jouez à des jeux en ligne rapides. Cela aide si vous contrôlez à distance un robot ou une voiture. La vitesse en temps réel nécessite 50 ms ou moins. La 4G LTE vous réduit à 20-40 ms.
La différence est la nuit et le jour. Les appels vocaux n’ont plus cet écho étrange. Le décalage disparaît.
L’efficacité spectrale expliquée
Le spectre est fini. C’est un tuyau. Vous ne pouvez y insérer qu’un nombre limité de données. La 4G utilise des schémas de codage plus intelligents. Il extrait plus de bits par hertz que la 3G ne le pourrait jamais.
C’est plus efficace spectralement. C’est le terme technique. Cela signifie de meilleures performances sans avoir besoin de plus de tours physiques.
Mais comment fait-il réellement cela ? Le matériel et les logiciels fonctionnent ensemble différemment.
La place pour l’interface aérienne
Vous pensez rarement au dialecte parlé par votre appareil. Ce dialecte est l’interface aérienne, le protocole standardisé qui dicte la manière dont votre matériel mobile communique avec la station de base locale. Si vous avez regardé ne serait-ce qu’une seule publicité pour smartphone, vous avez été bombardé d’acronymes. 4G-LTE. WiMAX. HSPA+. Ils partagent tous une fonction : coordonner le trafic réseau. Ils indiquent à votre appareil quand crier les données et quand les écouter. La différence réside dans la syntaxe. Comment ils accomplissent cette coordination.
WiMAX semblait prometteur. Cela ressemblait au protocole WiFi de votre maison ou de votre bureau. C’est en grande partie disparu maintenant. Les opérateurs l’ont abandonné au profit du LTE et du HSPA+.
Le LTE fonctionne différemment. Les appareils peuvent transmettre et recevoir simultanément. Ils utilisent des fréquences différentes pour chaque tâche. La sauce secrète est OFDM (multiplexage par répartition orthogonale de la fréquence). Cette technique divise un signal en flux de données parallèles. Ces flux circulent à travers les sous-canaux radio. Les processeurs à l’autre extrémité reconstituent le signal. C’est efficace. C’est rapide.
MIMO (multiple input multiple output) est une autre pièce clé du puzzle LTE. Il s’appuie sur plusieurs antennes et émetteurs à la fois dans le téléphone et dans la station de base. Cette configuration permet une transmission ascendante et descendante simultanée. Pas d’attente. Aucun goulot d’étranglement.
HSPA+ joue un rôle différent. Il est rétrocompatible avec les anciens systèmes 3G. Le LTE ne l’est pas. HSPA+ n’est pas l’avenir. Il s’agit d’une méthode permettant de prolonger la durée de vie des infrastructures existantes. Cela fait gagner du temps. Cela prolonge le cycle de vie des anciens équipements.
Le LTE est là pour rester. Les réseaux sont appelés « évolution à long terme » parce que les opérateurs souhaitent s’en tenir à cette technologie. Ils ne veulent pas gaspiller des sommes considérables pour moderniser les infrastructures toutes les quelques années. Le LTE est considéré comme une bonne option à long terme car il est plus facile à développer. Pour une plus grande capacité. Pour de meilleures performances.
À l’heure actuelle, les réseaux 4G LTE purs sont rares. Partout, les réseaux sont un méli-mélo. Vous avez la 3G. Vous avez la 4G. Vous avez même mélangé des technologies 2G et des interfaces aériennes. Dans de nombreuses régions, les couvertures 2G, 3G et 4G se chevauchent. Vous pouvez voir ce gâchis avec les cartes interactives sur OpenSignalMaps. En conséquence, même les téléphones dits 4G sont équipés de puces 3G. Ils en ont besoin pour accéder aux réseaux 3G et 3G+ lorsque le signal LTE chute.
Resserrez votre emprise sur votre téléphone portable. Le réseau devient plus rapide. Cela devient effrayant et intelligent.
Le réseau vivant et respirant
La 4G LTE dépasse de nombreuses limitations de la 3G. Il ajoute toute une gamme de capacités de capture synapse. Si The Terminator et The Matrix vous ont effrayé, envisagez d’aller de l’avant.
Les réseaux archaïques 1G et 2G sont stupides, technologiquement parlant. Les réseaux 4G sont des machines intelligentes. Ils gèrent les embouteillages. Lorsque des milliers de personnes sont bloquées sur une autoroute aux heures de pointe, elles commencent à utiliser leur téléphone. La demande de services de données augmente dans ce domaine.
Les systèmes 3G rechignent. Ils trébuchent. Les utilisateurs sont frustrés. Les systèmes 4G sont auto-organisés et auto-configurés. Ils compensent à la volée. Ils fournissent un service plus rapide à un plus grand nombre de personnes dans la zone touchée.
Les pannes de courant et les pannes d’équipement paralysent souvent les systèmes 3G. La 4G a des capacités d’auto-guérison. Des capteurs et des logiciels avancés détectent le problème. Le système achemine le trafic vers d’autres tours jusqu’à ce que les réparations soient effectuées.
Ce qui est surprenant, c’est que les réseaux 4G effectuent de telles solutions sans intervention humaine. Wojtek Felendzer, responsable marketing des solutions techniques chez Nokia Siemens Networks, affirme que ces systèmes sont les plus grandes machines que l’humanité ait jamais construites. Ils s’étendent d’un océan à l’autre. À travers le monde. Pour la première fois, ils deviennent assez intelligents pour se réparer eux-mêmes.
Malgré tout cela, la 4G n’est pas vraiment une nouvelle technologie radicale. Les gens de cette industrie disent parfois que rien de nouveau n’a été inventé au cours des 100 dernières années. Il s’agit simplement d’une nouvelle façon de combiner des connaissances établies avec des équipements de traitement plus puissants. Votre smartphone en est une preuve. De nombreux téléphones disposent désormais de processeurs dual-core. Une puissance de calcul inédite il y a seulement quelques années.
Donc, si vous avez déjà craint une prise de contrôle technologique, il est peut-être bientôt temps de vous diriger vers votre bunker en pleine nature. En attendant, continuez à lire. Vous verrez comment assister à une guerre d’un autre genre, entre les opérateurs de réseaux.
Plus de détails sur la 3G
Les réseaux 3G réservent la même quantité de spectre pour l’envoi et la réception de données. Les smartphones et autres appareils reçoivent bien plus de données qu’ils n’en envoient. Les réseaux 4G attribuent beaucoup plus de spectre pour la réception. Le résultat est une meilleure vitesse globale.
Le piège de la rareté du spectre
Les transporteurs mènent une guerre pour les yeux. Vous voyez les publicités, vous ressentez la pression. Ils veulent votre abonnement. Pour l’obtenir, ils ont besoin de rapidité. Ils ont besoin d’une couverture. Mais la vitesse et la couverture ne viennent pas de rien.
Ils viennent du spectre.
Considérez le spectre comme une ressource limitée. C’est une ressource contraignante au sens le plus brutal du terme. Les agences gouvernementales mettent aux enchères des blocs de fréquences radio. Il y a une limite. Une fois que c’est parti, c’est parti.
Ceux qui remportent les enchères obtiennent les bonnes choses. Basses fréquences. Pensez à 700 MHz. Ces vagues se comportent comme du brouillard. Ils s’installent. Ils pénètrent dans les bâtiments. Ils ne se soucient pas de votre mur de briques. Des fréquences plus élevées ? Ils sont en ligne de mire. Un arbre les bloque. Une tempête de pluie les disperse. Les opérateurs convoitent les bandes basses parce que la fiabilité est payante.
Le coût est obscène. AT&T a perdu près de 2 milliards de dollars pour un bloc de spectre de 700 MHz. Cela concerne environ 300 millions de personnes. C’est le prix d’entrée pour un jeu sérieux.
Les technologies plus anciennes exigeaient des blocs contigus. Un morceau solide de spectre. LTE a changé la donne. Il peut assembler des fréquences. Il utilise 700 MHz, 900 MHz, 1,7 GHz, 2,1 GHz. Il mélange et assortit. Cependant, toutes les fréquences ne sont pas égales. Les bandes basses règnent toujours en matière de couverture. La règle des bandes hautes s’applique à la capacité brute dans les noyaux urbains denses.
Une fois qu’un transporteur achète les ondes, il ne se contente pas de remplacer les tours. On ne les voit pas échanger les grosses caisses métalliques sur l’autoroute. Ils commencent au cœur. Ils mettent à niveau les routeurs. Ils échangent des serveurs. Ils construisent à grande échelle. Parce que la demande ne cessera de croître.
3G sous tout autre nom
La confusion règne. Tout le monde l’appelle 4G. Mais est-ce le cas ?
Aux États-Unis, presque tous les opérateurs proposent un service plus rapide que la 3G. Ils apposent dessus l’étiquette 4G. Il n’y a pas de définition convenue. HSPA et CDMA/EV-DO sont des réseaux 3G techniquement avancés. Mais ils sont rapides. Les opérateurs les appellent donc 4G. C’est le marketing qui rencontre l’ingénierie.
Impact et avenir de la 4G
“La 4G omniprésente va changer la donne”, déclare Richard Karpinksi, analyste principal de la mobilité chez Yankee Group. “Cela aura un impact sur les affaires, l’éducation, la vente au détail et bien plus encore.”
Mais gardez vos attentes sous contrôle. Le réalisme compte. Les réseaux ralentissent lorsqu’ils sont pleins. C’est de la physique. Si vous constatez des vitesses de téléchargement de 10 à 20 Mbps, c’est une victoire. C’est significatif. Ne vous attendez pas à des vitesses gigabits partout.
Du streaming HD ? Pas encore. Pas vraiment. Mais des appels vidéo sans problème ? Oui. YouTube en déplacement ? Absolument.
Voici le piège. Vous payez pour cela. Les forfaits de données sur la 4G sont chers. Les plafonds de données sont importants. Ils tuent le plaisir.
C’est là qu’interviennent les améliorations de qualité de service. Imaginez que vous êtes au centre commercial. Les enfants font du shopping. Vous voulez regarder un match de football. Vous avez dépassé votre limite de données. Le réseau est encombré. C’est lent.
Mais vous pouvez payer. Une charge unique. Une mise à niveau temporaire. Vous obtenez la vitesse dont vous avez besoin. Vous regardez le match. Ensuite, vous revenez à la case départ.
La durée de vie de la batterie est une autre victime. Les signaux 4G sont plus rares que la 3G. Votre téléphone travaille plus fort pour les trouver. Cela draine de l’énergie. Vous ne passerez peut-être pas une journée complète. Et les téléphones eux-mêmes ? Ils deviennent plus puissants. Plus de fonctionnalités. Plus de faim d’énergie. Les appareils doivent être renforcés. Grosses piles. Des puces efficaces.
Et puis, LTE Advanced
L’avenir ne se limite pas à la 4G. Il s’agit de LTE Advanced.
C’est encore en développement. Mais la promesse est stupéfiante. Cela pourrait rendre votre smartphone 3G actuel jusqu’à 100 fois plus rapide. Nous parlons d’une nouvelle ère de l’Internet mobile.
Le Web s’étend à travers le monde. Matériel. Logiciel. Technologies sans fil. C’est en expansion. Peu importe où vous vivez, des réseaux plus rapides arrivent. Si vous aimez les gadgets, vous vous réjouirez. Internet sera à votre portée. Comme jamais auparavant.
Questions fréquemment répondues
Que signifie 4G ?
La 4G est la quatrième génération de technologie de réseau cellulaire, succédant à la 3G. Il offre des vitesses de données plus rapides et gère plus de trafic de données que son prédécesseur.
Pourquoi le spectre est-il si cher ?
Parce que c’est une ressource contraignante. L’offre est limitée par les allocations gouvernementales, tandis que la demande des transporteurs en matière de couverture et de vitesse est insatiable.
Quelle bande de fréquences est la meilleure pour la couverture ?
Les fréquences inférieures, comme 700 MHz, sont supérieures en termes de couverture. Ils pénètrent mieux les obstacles comme les bâtiments que les fréquences plus élevées, qui dépendent de la visibilité directe.
En quoi le LTE Advanced diffère-t-il du LTE standard ?
LTE Advanced est une évolution de la norme 4G. Il promet des vitesses nettement plus élevées, potentiellement jusqu’à 100 fois plus rapides que les anciens réseaux 3G, grâce à l’utilisation de techniques de traitement du signal et d’agrégation de porteuses plus avancées.
La 4G va-t-elle tuer la durée de vie de ma batterie ?
Probablement. Étant donné que les signaux 4G peuvent être plus rares, les appareils dépensent plus d’énergie pour rechercher la réception. Combiné à des fonctionnalités téléphoniques plus puissantes, cela entraîne une décharge plus rapide de la batterie par rapport aux appareils 3G uniquement.
