Tout savoir sur les ondes émises
par votre téléphone et les antennes
Depuis l'apparition de la téléphonie mobile, les réseaux utilisés n'ont cessé
d'évoluer pour proposer une qualité de service toujours plus grande.
Qu'est-ce qu'un réseau de téléphonie mobile ?
Un réseau de téléphonie mobile est un réseau d'antenne qui
communiquent avec des faisceaux d'ondes électromagnétiques. Ces antenne
émettent en continu les ondes qui permettent un usage simultané d'un grand
nombre de téléphones portables ou d'appareil connectés via une carte SIM.
C'est ce réseau d'antenne qui permet la communication téléphoniques, mais
aussi les transmissions de données pour naviguer sur internet.
La technologie radio utilisée vise à partager un spectre d'ondes entre de
multiples usagers (émission-réception), eux-mêmes répartis dans différentes
cellules radio en fonction de leur situation géographique. Ainsi, pour
communiquer depuis un téléphone portable, il faut se trouver à portée d'une
antenne-relais investie par votre opérateur mobile de sorte à réceptionner un
signal radio suffisamment puissant.
La qualité du signal est
représentée par de petites barrettes généralement situées en haut à droite sur
l'écran de votre mobile. Ces dernières sont accompagnées d'un signe
correspondant à la technologie réceptionnée par votre téléphone sur le
territoire où il est utilisé (H+, Edge, 3G, 4G...).
Quand un appel
est émis depuis un téléphone portable, celui-ci recherche prioritairement
l'antenne-relais de son opérateur la plus proche afin d'établir une liaison
radio. Le procédé est identique lors de la réception d'un appel, à la
différence près que c'est l'antenne-relais et non plus le mobile qui prend
l'initiative de la liaison. Pour cela, l'opérateur a besoin de savoir dans
quelle cellule du réseau se trouve le destinataire de l'appel. A cette fin,
les téléphones portables "se signalent" en permanence au réseau.
L'apparition des réseaux mobiles pour le grand public
a constitué un bouleversement majeur dans les systèmes de communication
puisqu'il a permis de téléphoner et de se déplacer en même temps. Toutefois,
plus l'utilisateur s'éloigne de l'antenne la plus proche, plus la qualité de
la transmission en pâtit. Afin de remédier à ce désagrément, le mobile évalue
continuellement la qualité des signaux se trouvant à proximité. En dessous
d'un certain seuil, celui-ci peut alors basculer la liaison vers une autre
antenne de l'opérateur, plus proche ou moins surchargée. On appelle ce procédé
un transfert intercellulaire.
Technologies mobile et fréquences radio utilisées.
Sur les premiers téléphones mobiles, de 1982 à 2001, le téléphone mobile n'utilisait qu'une seule technologie d'ondes radio.
Aujourd'hui, votre téléphone mobile utilise 4 technologies basées sur les réseaux cellulaires d'antennes, à savoir :
• le GSM (Global System for Mobile Communications), aussi appelé 2G (deuxième génération) : il utilise les bandes de fréquences comprises entre 900 MHz et 1800 MHz. Dans sa forme la plus aboutie (EDGE) son débit se limite à 200Kb/s.
• l'UMTS (Universal Mobile Telecommunications System), aussi appelé 3G (troisième génération) : plus performant que le GSM dans le traitement du signal, l'UMTS peut fournir des débits allant jusqu'à 40Mbits/s avec le H+ qui en est la version la plus récente. L'UMTS utilise des bandes de fréquences comprises entre 900 MHz et 2100 Mhz.
• le LTE (Long Term Evolution), aussi appelé 4G (quatrième génération). Cette technologie, actuellement la plus répandue, offre des débits jusqu'à 6 fois supérieurs à la 3G dans sa déclinaison la plus moderne (4G+). Elle utilise les fréquences 2600 MHz, 1800 MHz, 700 MHz et 800 MHz. Cette dernière était auparavant employée par la télévision analogique, aujourd'hui disparue au profit de la TNT.
• La 5G, qui est développée depuis quelques années et dont les premiers forfaits ont été lancés fin 2020. Cette technologie représente les plus gros investissements en ce moment des opérateurs telecom. La principale bande de fréquence de la 5G est la bande 3.5 Ghz, mais les bandes 700 Mhz et 2100 Mhz peuvent être également utilisées. Les débits de la 5G peuvent, en théorie, dépasser les 1 Gbit/s.
Détail des réseaux mobile par génération.
Le réseau 1G (n'existe plus)
Il s'agit de la toute première génération de réseau mobile, déployée en France dès 1986. Du nom de Radiocom 2000, le réseau était l'oeuvre et la propriété de France Télécom. La 1G était accessible par le biais de téléphones analogiques transportables, essentiellement intégrés aux voitures. Avant qu'il ne cesse d'être utilisé, le réseau Radiocom 2000 rassemblait environ 60 000 clients.
Le réseau 2G
Déployé en 1982 et toujours actif, la 2G est actuellement le réseau le plus étendu en France avec plus de 99% de couverture territoriale sur l'ensemble des opérateurs (il représente le passage de l’analogique au numérique).
La 2G est suffisante pour appeler et envoyer des SMS voire des MMS légers. Le réseau 2G est par ailleurs précurseur dans le transfert de données par paquets. Les débits généralement observés en 2G sont de 9.6Kbits/s, loin des standards modernes.
Le réseau GPRS
Le réseau GPRS (General Packet Radio Service), aussi appelé 2,5G, offre une amélioration notable en matière de débit par rapport à la 2G (171,2Kbits/s théorique, 40Kbits/s généralement en pratique). Le standard GPRS est précurseur sur l'internet mobile.
Il permet aussi de facturer l'utilisateur au volume échangé plutôt qu'à la durée de connexion, pour rester connecté sans surcoût. Le GPRS et la 2G sont diffusés sur les bandes de fréquences 900 MHz et 1800 MHz.
Le réseau EDGE
Évolution du GPRS, le réseau EDGE utilise en émission des bandes de fréquences comprises entre 876 MHz et 915 MHz, contre 921 MHz et 960 MHz en réception. Le réseau EDGE, aussi appelé 2,75G, a permis la transition entre la 2G et la 3G via des débits pouvant atteindre 384Kbits/s en théorie et 100Kbits/s en pratique.
L'EDGE a été développé dans le but d'optimiser la partie radio du réseau mobile au niveau des données et d'améliorer les débits de téléchargements.
Évolution des réseaux mobiles vers les connexions internet
Le réseau 3G
Fonctionne sur les bandes de fréquences 900 MHz et 2100 MHz, la 3G est l'un des réseaux mobile les plus utilisés en France. En 2024, il présente une couverture territoriale allant de 92% à 96% selon les opérateurs. Avec un débit de 1,9Mbits/s, la 3G a démocratisé l'utilisation de l'internet mobile (navigation web et réseaux sociaux, envoi de mail, échange de photos...).
Sa mise en place à la fin des années 2000 coïncide d'ailleurs avec l'avènement des smartphones, qui offrent un meilleur confort de navigation et présentent une meilleure ergonomie que les téléphones portables classiques de l'époque.
Le réseau 3G+, H+ et H+ Dual Carrier
La 3G a connu trois améliorations successives avec la 3G+ (aussi appelée HSPA), le H+ (HSPA+) et le H+ Dual Carrier (DC-HSPA+). Il s'agit d'évolutions de l'UMTS visant à bénéficier de meilleurs débits : 3,6Mbits/s pour la 3G+, 5Mbits/s pour le H+ et 10Mbits/s pour le H+ Dual Carrier. Ces avancées ont permis d'aller plus loin dans les usages internet, avec la possibilité de visionner des vidéos instantanément, sans patienter le temps du chargement.
Le réseau 4G
Avec un débit théorique de 150Mbits/s et un débit pratique de 40Mbits/s, la 4G ou LTE (Long Term Evolution) donne aux usagers la possibilité de surfer à très grande vitesse. L'utilisation des bandes de fréquences dépend de l'opérateur : tous utilisent le 2600 MHz alors que seul Bouygues Telecom utilise la fréquence 1800 MHz. Le 800 MHz est employé par tous les opérateurs excepté Free, qui emploie le 700 MHz.
En France, le lancement de la 4G a débuté en 2013. Durant ses premières années, la 4G a constitué un argument de vente pour les opérateurs. Aujourd'hui, tous les opérateurs proposent des forfaits 4G. Sa couverture est d'ailleurs très complète et similaire à la 3G. La 4G permet de transférer des fichiers lourds, visionner des vidéos en HD, "live-streamer", etc.
Le réseau 4G+
Comme le GSM et l'UMTS, la norme LTE a connu des évolutions qui ont abouti au développement de la 4G+. Celle-ci offre des débits pouvant atteindre 1Gbit/s à l'arrêt et 100Mbits/s en mouvement. C'est Bouygues Telecom qui a pris les devants en se lançant dans la 4G+ dès juin 2014, avant qu'Orange ne lui emboîte le pas un mois plus tard. Chez SFR, l'ouverture à la 4G+ a dû attendre octobre 2014. Le déploiement de la 4G+ a suivi chez Free. Aujourd'hui, toutes les zones urbaines de France sont bien couvertes par la 4G+
Le réseau 5G
La 5G est arrivée sur le territoire entre 2018 et 2020, pour commencer à être exploitée par les premiers forfaits compatibles fin 2020. C'est aujourd'hui, en 2024, la génération de réseau vers laquelle sont portés tous les projecteurs.
Ses débits théoriques pourraient atteindre 20 Gbit/s sur les bandes de fréquence les plus performances (bande 24-27 Ghz, bien que celle-ci ne soit pas employée par les réseaux mobiles). On compte environ 31 000 antennes 5G mises en service en France à l'heure actuelle (mai 2024).
La 5G
L'arrivée de la cinquième génération de réseau mobile (5G) marque
une nouvelle étape dans l'évolution des réseaux mobiles. Les Sud-Coréens se
sont lancés les premiers dans l'aventure dès 2018 lors des Jeux Olympiques
d'hiver de PyeongChang, en proposant la 5G aux sportifs et aux journalistes
présents dans le parc olympique.
En France, l'ARCEP avait donné son
aval à Orange pour mener rapidement de premières expérimentations. Les
premiers smartphones compatibles 5G ont été commercialisés dès 2019, alors que
les fondations du réseau ont vu le jour l'année suivante.
La 5G
offre des débits nettement supérieurs à la 4G+, pouvant en théorie atteindre
jusqu'à 20Gbits/s. De quoi permettre de nouveaux usages : généralisation de la
UHD (Ultra Haute Définition), voitures autonomes, télémédecine... Elle
permettra de connecter simultanément un très grand nombre d'objets, ce qui
accélérera notamment le développement du secteur de la domotique.
