Gestion de l’itinérance (Part 4) : VoLTE

Roaming LTE

VOLTE (prononce volti:) fait référence à plusieurs technologies pour délivrer des communications en temps réels par paquets IP. Le VOLTE permet de fournir des services existants comme la voix et les SMS sur le réseau LTE. Le standard IR.92 proposé par le GSMA s’appuie sur une partie de l’architecture IMS. L’IMS, pour résumer, est une plate-forme standardisée pour délivrer des services multimédias sur un support IP.

L’itinérance sur le réseau IMS (IMS Roaming) est spécifiée dans le document GSMA IR.65, faisant lui-même référence au document 3GPP 32 221. Nous allons utiliser ces documents pour écrire cet article.

Dans le cas du roaming LTE, on suppose l’interconnexion entre deux opérateurs assurées par un réseau de transport qualifié IPX.

La signalisation (par exemple TAU : Location Update du terminal par le protocole Diameter) et le roaming de données (Applications IP encapsulées dans un tunnel GTP) sont échangées entre l’opérateur A (Home – Opérateur nominal) vers l’opérateur B (Visited) via IPX.

IPX_2

Figure 1 : Roaming entre 2 réseaux LTE via un fournisseur de service IPX

Le fournisseur de service IP, nommé IPX est connecté aux réseaux des opérateurs LTE via une passerelle de bordure (BG). Dans la norme GSMA (IR.65), l’IPX se nomme InterService Provider.

Dans le cadre du VoLTE, la téléphonie est prise en charge par le réseau IMS (IP Multimédia Subsystem).  Pour un UE, dans son réseau nominal ou un réseau visité, il y a trois possibilité de se connecter à un serveur IMS comme le présente la figure 2

Volte_roaming_IP_domain

Figure 2 :Domaines d’adressages IP vers le réseau PS et IMS

Un UE souhaitant accéder au sous-système IMS nécessite une adresse IP. Une fois l’adresse octroyée, il est possible de connecter le P-GW/GGSN du réseau visité ou du réseau nominal au serveur IMS. Lorsque l’UE est sur un réseau visité, pour des raisons d’efficacité (lien direct notamment en roaming) il peut être préférable de connecter l’UE au réseau IMS du réseau visité comme le montre la figure 1 ou de passer par le réseau IMS du réseau nominal (Figure 2).

Il faut bien noter que l’accès au réseau visité IMS (l’accès au Proxy du réseau IMS, nommé P-CSCF) est directement connecté au PGW du réseau visité.

Volte_roaming1

Figure 3 : L’UE accède au réseau IMS du réseau visité via le PGW du réseau visité

Dans le cas ou l’IMS exploité est dans le réseau de l’opérateur nominal, l’UE a une connectivité IP sur le réseau visité mais toutes les fonctionnalités IMS sont fournies par l’opérateur nominal (Home Network).

Volte_roaming_IMS_Home_PGW_visite

Figure 4: L’UE accède au réseau IMS du réseau nominal via le PGW du réseau visité

La différence est la suivante, l’UE est virtuellement présent sur le réseau de l’opérateur nominal . Il faut bien noter que l’accès au réseau IMS du réseau home (l’accès au Proxy du réseau IMS, nommé P-CSCF) est directement connecté au PGW du réseau visité.

Enfin, dans le troisième cas de figure (figure 5), le réseau IMS utilisé est celui de l’opérateur nominal, comme c’était le cas précédemment sur la figure 4, mais en passant par le PGW du réseau nominal

Volte_roaming_IP_IMS_home_PGW_home

Figure 5 : L’UE accède au réseau IMS du réseau visité via le PGW du réseau visité

Pour bien comprendre la différence, il est nécessaire de décrire le réseau IMS, et les équipements de la couche de contrôle (CSCF).

Pour simplifier et finir cet article sur le roaming, nous allons illustrer le roaming LTE par la figure 6 ci-dessous qui montre les différents types de roaming qui est une autre représentation de la figure 2.

Volte_roaming

Figure 6 :Domaines d’adressages IP vers le réseau PS et IMS

Cette figure suppose un réseau Full IMS avec la gestion de la QoS via un opérateur tiers.

Or, le déploiement du VoLTE est une finalité en soi, en réalité à ce jour différentes techniques sont mises en œuvre pour contourner la VoIP sur le réseau LTE.

En effet, si l’objectif principal est de promouvoir l’utilisation du réseau de commutation de paquets (réseau IP) pour fournir des services multimédias (communication téléphoniques ou visiophonie) avec la même qualité de service que celle offerte par la commutation de circuit et sans coupure. La difficulté est donc double : le maintien de la QoE (Quality Of Experience), et l’interconnexion pour le service de la voix entre un réseau tout IP (LTE) et un réseau 2G ou 3G (commutation de circuit). Durant cette transition de la 4G, diverses alternatives sont proposées pour la transmission de la voix :

  • CSFB : Circuit Switch FallBack
  • SRVCC : Single Radio Voice Call Continuity  permet l’interconnexion entre le réseau à commutation de paquets (PS) et commutation de circuit (CS) sans incidence sur la QoE
  • VOLTE

Nous verrons également ces procédures dans une autre série d’articles publiés prochainement.

Gestion de l’itinérance (Part 3) : IP eXchange – IPX

IPX : IP eXchange

Le roaming de Data (et de la VoIP) n’est pas qu’un simple échange de flux entre les différents opérateurs car les opérateurs (V-PLMN et H-PLMN) doivent aussi assurer sur le réseau visité la même qualité  pour les services souscrits par l’abonné par rapport à l’accès aux services sur le réseau nominal (HPLMN), tout en assurant l’intégrité des données et la sécurisation du flux. C’est à ce prix-là que les opérateurs pourront se différencier des OTTs et vendre la plus-value des services proposés (RCS, VOLTE, …)

Le réseau IPX est un réseau IP autorisant une interconnexion entre plusieurs opérateurs mobiles et opérateurs fixes, dont les conditions de raccordements (interconnexion) et surtout de services sont stipulés par des accords entre les opérateurs et les fournisseurs de services. L’objectif est d’assurer la qualité d’expérience du client (QoE) en spécifiant contractuellement les accords entre les différents acteurs et monnayer la plus-value apportée par chaque maillon de la chaine de transport (SLA : Service Level Agreement).

IPX est donc un réseau IP d’interconnexion proposé par les opérateurs afin de garantir une qualité d’échange de données via des accords commerciaux sur des spécifications techniques. Chaque service doit être transmis sur le réseau d’un opérateur selon la spécification de QoS correspondant au service en question : La voix et la Vidéo supposant une demande de QoS élevée doit être transmises  sur des bearers (Canaux de Données) prioritaires alors que les MMS seront transportés sur des bearers de priorités basses. Cela nécessite donc que la facturation pour chaque flux soit contractualisée entre les différents opérateurs pour que la rémunération soit couplée au type de réservation de liens mis en place par les opérateurs.

IPX

L’IPX permet aux opérateurs de définir plusieurs accords afin de garantir les services proposés à ses abonnés ou qu’il soit dans le monde  comme par exemple les services suivants : Rich Communication Suite-enhanced (RCS-e), Near Field Communication (NFC),  Voice over LTE (VoLTE), Mobile Money (paiement par mobile).

L’IPBX doit donc répondre aux points suivants :

  • Un Environnement sécurisé : Le réseau IPX est un réseau IP transparent non accessible depuis Internet.
  • Des services d’interconnexions IP flexibles et ouvert à tout opérateur fixe ou mobile et fournisseur de service (ISP): Un seul contrat pour des accès plus facile et plus rapide aux services « à la carte »
    • Contrat Bilatéral : Le fournisseur de service paye un lien assurant la QoS de bout en bout (comme une demande de lien privé sur différents opérateurs)
    • Contrat Multilatéral : Un seule contrat mais de multiples connexions. Un fournisseur de service peut joindre plusieurs pays.
    • Suivi de la Facturation (Cascading Payments) : Gestion des flux d’informations nécessaire à la mise en place des connexions entre les opérateurs et les fournisseurs de services. Chaque opérateur est responsable des performances des flux sur la partie du réseau qu’il exploite.
    • Qualité d’interconnexion : Le trafic doit être géré en respectant la QoS et les niveaux de services doivent être spécifiés par contrat entre opérateurs (SLA)

SLA

 

Sur ce lien, vous trouverez le communiqué de Presse d’Orange du 2 mai 2012 : « Orange lance son offre Multiservice IP eXchange et propose des services de convergence IP de haute qualité »

Gestion de l’itinérance (Part 2) : la mobilité des UE

Part 2 : Gestion de la mobilité

II-1) – La signalisation


Le réseau GSM et 3G s’appuie sur l’architecture traditionnelle de la téléphonie commuté et exploite le protocole de signalisation SS7 (cf. http://mooc-ipad-formation.eu).
Ainsi, la gestion de la mobilité, la gestion de la localisation et de l’authentification étaient pris en charge par le protocole MAP (Mobile Application Part).

Ce protocole décrit les messages transmis entre les différents équipements du réseau de l’opérateur Home (HPLMN) et l’opérateur visité (VPLMN). Lors d’une première phase de migration vers l’IP, la signalisation SS7 initialement transportée sur des liens traditionnels TDM comme le E1/T1 est dorénavant encapsulée sur l’IP via le protocole SIGTRAN.

Mais, le réseau LTE n’utilise pas le protocole de signalisation SS7 : Diameter a été préféré et remplace le protocole MAP en supportant toutes ses fonctionnalités.

Le protocole DIAMETER a été adapté pour le LTE afin de gérer la gestion de mobilité des UE au sein du LTE mais le protocole doit également assurer l’interconnexion entre le LTE et les réseaux 2G/3G (DIAMETER to MAP). Pour échanger des données de signalisation, DIAMETER utilise des AVPs (Attribute Variable Pair) afin d’encapsuler les données en provenance d’applications reconnues.

Sur le tableau suivant, en guise d’exemple, nous donnons la traduction des messages MAP/DIAMETER.

diameter_map

II-2) L’architecture du réseau LTE

Pour comprendre la gestion de la mobilité sur le réseau LTE, il est nécessaire de revenir sur l’architecture du réseau en insistant (en rouge) sur la partie roaming (cf. article précédent).

LTE_roamingLes interfaces en rouges sont exploitées lors du roaming, nous allons les détailler pour plus de clarté :

  • Gestion de la mobilité :

L’interface S6a permet de transférer des données d’authentification et de localisation entre le MME et le HSS via Diameter afin d’autoriser ou non l’accès d’un utilisateur au réseau LTE.
En général, l’authentification est réalisée en respectant le protocole AAA lequel réalise trois fonctions : l’authentification, l’autorisation, et la traçabilité (en anglais : Authentication, Authorization, Accounting/Auditing)
L’interface S6d autorise les échanges d’informations relatives au protocole AAA entre le SGSN et HSS sur (over) DIAMETER.

  • Policy Control and Charging

L’interface S9 transfère la politique de contrôle de la QoS et les informations de taxation entre le HPCRF (Home Policy and Charging Rules Functionality) et le PCRF (Policy and Charging Rules Function) du V-PLMN toujours sur Diameter (cf. architecture SAE/LTE)
Le PCRF supervise les flux sur le réseau LTE : Il peut détecter les types de flux et de services (DPI : Deep packet Inspector) et met en relation la taxation adaptée (abonnement, calendrier) sur ce type de flux.

  • GTP Traffic

Le flux de données est transporté via un tunnel entre le SGW et le PGW sur l’interface S8. On retrouve le même fonctionnement en 2G et 3G, entre le SGSN et le GGSN.

II-3) Mise à jour de la localisation

Lorsqu’un utilisateur authentifié est en déplacement, le premier message reçu par le cœur de réseau est un message de Mise à Jour de la localisation (Location Update), quel que soit le protocole MAP ou DIAMETER utilisé.

Cependant, dans le cas

  • GSM MAP; le message ISD (Insert Subscriber Data) transporte le profil complet de l’abonné et si l’information complète ne peut être transmise dans un seul message ISD, le V_PLMN demande la transmission des informations complémentaires via d’autres messages ISD.

En 2G/3G, le protocole INAP/CAMEL est utilisé chaque fois qu’un utilisateur est en itinérance sur un autre réseau. LTE ne supporte pas le protocole CAMEL, il n’existe pas de traduction de message INAP vers le protocole DIAMETER

  • Pour DIAMETER, le LUA (Location Update Answer) transporte le profil de l’abonné. Ainsi, le DIAMETER ISD n’est utilisé que lorsque le H-PLMN demande un changement dans le profil de l’abonné.

Sur les figures ci-dessous, nous illustrons la partie Location Update via le protocole MAP (figure de gauche) et via le protocole Diameter (figure de droite)

Loc_Update_MAP_Diameter

II-4) Contrôle de la politique de QoS et facturation en temps réel

Dans le précédent article, nous avions vu deux techniques de routage de trafic, soit via le P-GW du réseau visité (Local Breakout) soit via le P-GW du réseau home (Home Routing).

Dans le premier cas, il est nécessaire de définir un accord pour échanger les informations de contrôle d’appel via l’interface Gy entre les deux PLMN. Ainsi, le PDN du V-PLMN peut interagir directement avec le système de tarification (charging system) du H-PLMN.

II-4.1) Home Routing

Basons-nous sur l’architecture du LTE, en focalisant notre attention sur les équipements impliqués lors du roaming. Sur la figure suivante, le V-PCRF communique avec le H-PCRF via l’interface S9 mais la facturation en temps réel (Real Time Charging) n’est pas transmise sur l’interface S9, mais via l’interface Gy selon le protocole DIAMETER RFC 3588.

Chaging_system_HPLMN

Concernant le roaming 2G/3G vers la 4G (on parle de roaming INTER-RAT), il faut savoir que le PCEF n’est pas pris en charge sur le réseau 2G/3G, ce qui pose un souci de QoS lors d’un roaming inter-RAT. En effet, dans le cas du réseau 2G ou 3G, le GGSN était dédié aux données et la QoS était spécifiée par la création d’un PDP context, la téléphonie était géré par le MSC, les SMS par le SMSC, et les services avancés par CAMEL.

II-4.2) Local Breakout

La procédure est légèrement différente, puisque c’est le PCEF du réseau visité qui transmet les informations de facturation en temps réel au H-PLMN. Les mêmes interfaces que précédemment sont utilisées.

Chaging_system_PLMNs

Gratuité de l’itinérance (Part 1): Bouygues dégaine en premier

Architecture du Roaming LTE

En début d’année, les opérateurs (Free, suivi de Bouygues puis Orange) avaient annoncé la gratuité du Roaming (itinérance) sur l’ensemble de l’Europe ou dans certains pays (Italie, Portugal pour Free), et/ou réservé à quelques abonnements. Ainsi, par exemple Bouygues avait annoncé le 22 janvier l’itinérance gratuite en Europe sur ses forfaits Sensation à partir du 24 février.

Nous allons montrer dans cet article comment la gratuité peut être effective sur le réseau 4G. Mais, comme l’objectif de toute entreprise, c’est de gagner de l’argent, nous aborderons donc dans cet article la partie facturation (billing) et le chargement d’information de tarification sur le type de service (charging).

Dans un premier temps, il faut revenir sur le concept de routage pour la LTE, le fonctionnement du LTE se diffère à ce niveau par rapport à la téléphonie 2G/3G. En effet, il existe deux méthodes de routage, le Home Routing et le Local breakout. A chaque méthode est associée des processus de tarification qui différent par conséquent par rapport à la 2G et 3G).

Nous allons donc naturellement commencer cet article par l’architecture de Roaming du LTE

I-1) Roaming LTE

Un réseau mobile déployé par un opérateur dans un pays se nomme PLMN (Public Land Mobile Network). Chaque utilisateur ayant souscrit à un opérateur utilise de préférence le réseau de cet opérateur, on parle de H-PLMN (Home PLMN). L’itinérance (roaming) permet à cet utilisateur de se déplacer en dehors du réseau de son opérateur et d’utiliser les ressources d’un autre opérateur (concurrent ou complémentaire). Cet opérateur est appelé V-PLMN (Visited PLMN).

Un utilisateur en itinérance est connecté à l’interface E-UTRAN, au MME et au S-GW du réseau LTE visité. Cependant le LTE/SAE permet de router les paquets vers un P-GW lequel appartient soit au réseau de l’opérateur visité (V-PLMN) soit à celui de son propre opérateur (H-PLMN), comme le montre la figure ci-dessous.

roaming

L’avantage du Home Routing est la capacité d’accéder aux services souscrits chez son opérateur (H-PLMN) même si le client (abonné) est sur un réseau visité. Le P-GW dans le réseau visité permet à l’abonné un accès local (Local Breakout) au réseau Internet via le réseau de l’opérateur visité.

L’interface entre le S-GW (Serving Gateway) et la passerelle P-GW permettant d’accéder au réseau de données (PDN : Packet Data Networks) est nommée S5 dans le cas du Local Breakout ou S8 pour le Home Routing.

I-2) LTE roaming Charging

La complexité des nouveaux modèles de taxations pour supporter l’itinérance en 4G sont plus nombreux que pour la 3G

  • Les cartes Pré-payées. Le standard CAMEL, qui permet l’accès par pré-payement aux services 3G n’est pas compatible avec la 4G. Ains, les accès au réseau PDN par des utilsateurs de cartes pré-payées doivent être obligatoirement routées vers le H-PLMN et ne peuvent donc pas être routés via le V-PLMN. Les opérateurs doivent donc mettre en place un flux de taxation spécialement dédié au clients de carte prépayé afin que ces derniers puissent accéder au PDN via leur P-GW
  • Les forfaits : La facturation s’appuie sur les mêmes tickets que le 3G.

Dans le cas de Local breakout, les opérateurs n’ont pas la même visibilité sur les activités des abonnés puisque la connexion de l’abonnée est gérée par le V-PLMN. Cependant, afin que l’opérateur Home puisse avoir des informations en temps réels (nécessaire entre autre pour les forfaits bloqués), il doit établir une interface DIAMETER entre son système de facturation et le P-GW du réseau visité.

Dans le cas d’un Local Breakout sur des services IMS, le réseau visité crée un CDR (Call Detail Records ) en provenance du S-GWS-Gateway(s). Cependant le CDR ne contient pas toutes les informations requises pour créer un TAP selon la version 3.12 pour le service utilisé (évènement ou session). En conséquence de quoi, les opérateurs doivent corréler les CDRs émis par leur proper réseau avec le CDR crée par l’IMS pour constituer un enregistrement TAP.

I-3) TAP 3.12

TAP : Transferred Account Procedure est le mécanisme permettant aux opérateurs d’échanger des informations de facturations des clients en roaming. TAP 3.12 correspond à la version 12 et la release 3, laquelle décrit la syntaxe des fichiers TAP transmis entre les opérateurs depuis le 1er mai 2013.

tap

Le TAP est transmis au HPLMN au plus tard 36 heures après la fin de la session.

MWC 2014 – Petit résumé

Dans cet article, je vous propose un résumé des annonces faites par les constructeurs au cours du MWC 2014 (http://www.mobileworldcongress.com/. La liste est loin d’être exhaustive, l’absence d’Apple et de Google dans cet article n’est pas un oubli : Ni l’un, ni l’autre ne sont présents au salon. Dans cet article, les constructeurs sont classés par ordre alphabétiques, mais évidemment tout constructeur qui me donne un smartphone, une tablette ou un wearable se trouvera en haut de la liste, avec des couleurs premium – J. Trèves de plaisanterie, voici la liste :

HTC a présenté :

  • Les smartphones HTC Desire 610 et HTC Desire 816 attendus en France fin mars/courant avril dans la version 6 de la surcouche HTC (les améliorations et fonctionnalités de la surcouche n’ont pas encore été dévoilées). Quant au prix, le smartphone HTC Desire 610 sera commercialisé en mai au prix de 300 euros et le HTC Desire 816 sera proposé à partir de 379 euros en avril. Les caractéristiques techniques peuvent être lues sur le site phonandroid.

Huawei mise sur la selfie en conservant ses petits prix :

  • Smartphone 4G Ascend G6 à partir de 299 euros disponible dès avril. Ce smartphone fonctionne sous Android Jelly Bean (4.2), la caméra avant de 5 Mpixels et un angle de 88° est pensé pour les applications de type «selfie », d’autant plus qu’une application vocale permet de lancer la photo. Attention, le Smartphone 4G Ascend G6 sera également décliné en version 3G. Le prix évoqué de 249 euros semble être celui du smartphone 3G, et à 299 euros pour la 4G . Plus d’information sur les caractéristiques techniques sur ce site. (Et oui, je vis actuellement en Belgique J)
  • Phablette Mediapad X1 de 7 pouces concurrençant l’IPAD mini au prix de 399 euros
  • Tablette Mediapad M1 de 8 pouces annoncée à 299 euros
  • Wearable : Une montre connectée (TalkBandB) capable de servir d’oreillette Bluetooth à 99 euros
  • Hotspot MiFI E5786

 

Nokia a présente trois versions de son smartphone 3G sous Android  (multi-sim)

  • Nokia X au prix de 119 euros
  • Nokia X+ non vendu  en France
  • Nokia XL commercialisé à partir d’Avril au prix de 149 euros

Une présentation vidéo est disponible sur le site cnetfrance.

Samsung a annoncé :

  • Le Galaxy S5, disponible à partir du 11 avril 2014(en Belgique mais aussi en France) est annoncé au prix de 699 €. Le S5 est compatible 4G de catégorie 4 (150 Mbit/s donc non compatible LTE-A car seuls les smartphones de catégories au moins 5 seront compatibles). Ce smartphone propose un capteur d’empreinte permettant de réaliser des payements sur Paypal (et déverrouiller le téléphone). Je vous propose de visualiser la présentation avec vidéo réalisée par 01net.
  • Wearable : 2 nouvelles montres GEAR sont proposées dénommées Gear 2 et Gear 2 Neo fonctionnant sous Tizen

Sony a dévoilé deux nouveaux smartphones.

  • Le Xperia Z2 (le successeur du Z1) compatible 4G/LTE fonctionne sous Android 4.4 et est proposé au prix de 699 euros. Je vous propose de découvrir ses caractéristiques (« perfect ») et la vidéo sur le site suivant de nowhereelse.
  • Le Xperia M2, un smartphone 4G plus abordable puisqu’il est affiché au prix de 299 euros. Il fonctionne sous Android 4.3

ZTE a annoncé

  • Phablette  Gran Memo II, commercialisée en France à partir du 2ème semestre, son prix  n’est pas encore indiqué mais on doit s’attendre à un prix autour de 350 – 450 euros. Le Gran Memo tourne sur la version Android KitKat (4.4.2).

Pour avoir un descriptif et une comparaison des différents produits, je vous réfère à l’article de Mme Florence Legrand sur le site du magazine LesNumériques.

Concours 4G Radio planning

La société ATDI lance le concours du meilleur radio planning auprès des étudiants des universités telecom du monde entier pour le déploiement de la 4G en France.

Attention : Attention, les inscriptions sont closes le 28 février

Le radioplanning sera basé sur l’utilisation des Femtocells.

La société mettra à disposition son logiciel ICS designer et la cartographie 3D France en MR (20 m résolution) ainsi que les principales villes de France en HR, la base de données des sites 2G/3G existants.

Les concurrents devront choisir entre deux politiques de déploiement du réseau :

  • . Aménagement du territoire (zones blanches…)
  • . Rentabilité économique (ARPU…)

Chaque projet devra, de plus, comporter une section décrivant les débits maximum attendus en 4G mobile (UL & DL) et dans quelles conditions.

Les prix :

Les lauréats se verront affectés un prix de :

1er prix :

  • 10 000 EUR
  • Une offre d’emploi pour un poste d’ingénieur au siège d’ATDI ou dans une de nos filiales

2nd prix :

  • 4 000 EUR
  • Une offre de stage rémunéré au siège d’ATDI ou dans une de nos filiales au choix

3eme prix :

  • Un ordinateur portable avec le logiciel ICS designer Cloud (1 an)
  • Une offre de stage rémunéré au siège d’ATDI ou dans une de nos filiales au choix

Pour s’inscrire, rendez vous sur le site de l’ATDI, concours 4G.

 

Enquête UFC Que Choisir

Récemment,  UFC que choisir a mandaté une entreprise pour réaliser une campagne de mesure radio sur les débits atteints en 4G dans la capitale. L’étude vient de paraître, et je vous livre le résultat de l’enquête et mes impressions.

Enquête UFC : UFC porte plainte contre orange et SFR pour publicité mensongère

UFC que Choisir a récemment publié une enquête : Etude 4G, prouvant que le réseau 4G d’Orange et SFR ne couvre pas à 100% Paris IntraMuros.

Orange et SFR n’ont pas d’obligation légale à ce jour pour couvrir 100% de Paris en 4G, malheureusement ces 2 opérateurs communiquent sur une couverture totale comme le démontre les articles suivants

UFC que choisir porte plainte pour Publicité Mensongère car au vu des études 80% de Paris serait couvert par Orange et SFR, alors, qu’Orange, se félicitait le 9 septembre d’une couverture qui sera totale sur Paris fin septembre, mettant en avant une carte 4G.

Notez bien sur la courbe les zones sur Paris ou les villes devaient être couvertes à fin septembre.

Orange se différenciait alors de SFR, lequel 2 semaines plus tôt annonçait une couverture partielle :

  • Communiqué du 27 aout : « Fin août, SFR possède la couverture 4G parisienne la plus importante et couvrira l’intégralité de la capitale fin 2013 »

Cependant, SFR indique sur son site web une présence sur tous les arrondissements de Paris (http://assistance.sfr.fr/mobile_support/reseau/couverture-reseau/en-3233-62267).

Cependant cette animation Flash n’indique pas une couverture à 100%, SFR présente les villes couvertes en France ce qui peut provoquer une confusion.

Remise en cause des mesures effectuées par UFC

Le lendemain de la publication du rapport, ZDnet sorti un article mettant en cause les mesures réalisées. La remise en cause est légitime, d’une part nous n’avons que peu d’information sur le protocole de mesure sur lequel s’appuie les conclusions de l’UFC, et d’autre part la durée de l’expérimentation est relativement faible.

Cependant,  l’importance d’une telle étude nécessite une compétence technique, et d’ailleurs UFC a délégué ce travail à un prestataire professionnel. Je ne remettrais pas en cause pour ma part une défaillance technique, les mesures ont été réalisées de manière stricto-identique pour les 3 opérateurs et je ne suis personnellement pas plus surpris que cela par l’annonce de ces résultats.

Il existe plusieurs types de test, on peut tester le débit, la Qualité d’experience, le taux d’échec en termes de paquets, le handover et la continuité de la session ou des sessions, … Les tests doivent être répétés dans le temps car les performances du réseau dépendent du nombre de connexions simultanées. A une heure de fort trafic (BHCA), la disponibilité est moindre.

Quelques points à préciser dans ce rapport :

  • Le protocole de mesure.
    • Le prestataire a utilisé 3 SIII, est ce qu’un S3 est dédié par opérateur ?
    • Combien de fois le prestataire est il passé dans la même zone ?
    • Le parcours
      • Vitesse de déplacement

Des précisions au niveau du rapport Etude 4G pourraient être apportées sur les points suivants :

Nous lisons en page 6-7 la base du test :

« Un test d’accessibilité aux réseaux 4G correspond à une tentative de chargement de cette page qui est faite simultanément avec les trois appareils. Le test se clôt une fois que la page est chargée sur les trois appareils, ou si au bout d’une minute la page n’est pas chargée sur au moins l’un des appareils (Note4). Une fois le test clôt, un autre test se lance après un timer de 40 secondes. »

Ainsi, « L’inaccessibilité à un réseau 4G est caractérisée lorsqu’au cours d’un test le réseau 4G n’a pas pu être accroché, c’est-à-dire lorsque la page web n’a pas pu être chargée sur le réseau 4G. ».

La note 4 précise que « Cette dernière configuration n’a été constatée que dans 0,05 % des cas » ce qui semble confirmer que :

  • Les 3 téléphones sont utilisés pour tester un opérateur, 22 000 mesures ont donc été faites par opérateur.
  • 0,05% soit un test sur 2000 par conséquent 11 mesures sur les 22 000 effectuées par opérateurs, un téléphone sur 3 n’a pas réussi à charger sa page alors que les deux autres ont terminé.

Il y a une différence fondamentale entre l’échec et la réussite :

  • En cas de réussite, une deuxième mesure reprend au bout de 40 secondes.
  • En cas d’échec, il faut attendre 1m40 avant de faire une deuxième mesure.

En première lecture, ce constat serait à l’avantage de l’opérateur, la question sous-jacente est de combien de mètre s’est déplacé le véhicule entre ces deux mesures ?

Mes conclusions

Les opérateurs se livrent à une course Marketing de la 4G, accélérant le déploiement d’antenne, mais pas les tests qui vont avec.

Dans l’article ZDNet, on pouvait lire une remarque concernant le nombre d’antennes :

« sur ces résultats, en particulier pour la zone Sud-Ouest de Paris, qui dispose d’un nombre de sites 4G identique aux autres arrondissements. »

Le nombre d’antennes n’est pas un gage de couverture. Il faut se préoccuper :

  • De la puissance d’émission de chaque antenne
  • Du tiltage des antennes
  • De la position de chaque antenne permettant un taux de recouvrement suffisant.

L’opérateur se préoccupe en premier lieu de la capacité d’une antenne et non de sa couverture. La capacité permet de gérer un certain nombre d’utilisateurs simultanément. Or dans une zone très dense, il faut rajouter des antennes et réduire ensuite la puissance d’émission de chaque antenne pour réduire sa couverture.

Partant sur le principe que le prestataire UFC a réalisé des tests dans les mêmes conditions pour les 3 opérateurs, mettant néanmoins en cause la notion de répétabilités des tests, j’en conclue que SFR et Orange n’ont pas déployé le réseau sur Paris à 100% en 4G. Mais 100% de Paris semble être couverte en Très haut débit, c’est-à-dire que la H+ doit couvrir les zones ou la 4G est encore défaillante. N’oublions pas qu’en 2012, Orange et SFR ont investi dans la H+ avant l’arrivée de la 4G.

Je vais terminer cet article sur la polémique du débit. L’ARCEP, le 5 septembre 2013, a classifié comme Très Haut Débit, un débit de 30 Mbps.

Quant au 150 Mbits par seconde, seul orange est en mesure de le fournir actuellement sur les bandes qui lui sont allouées car Orange dispose de 30 MHz de bande, 20 MHz actuellement permettent d’atteindre un débit de 100 Mbits, un débit théorique rappelons le. Cependant, prochainement avec 20 MHz de bande, les opérateurs pourront fournir un débit de 150 Mbits, il faut une évolution au niveau des antennes et des téléphones compatibles…

Faut il avoir peur de la 4G?

Aujourd’hui, l’ANSES ( Agence nationale de sécurité sanitaire
de l’alimentation, de l’environnement et du travail)
 doit remettre un rapport sur la dangerosité des ondes électromagnétique.

En attendant les conclusions du rapport, nous avons échos de la part des médias at autres associations du principe de nocivité des ondes, mais je propose de re-placer le problème au coeur du contexte.

Il s’agit avant tout de la classification des ondes électromagnétique dans le groupe 2b de la liste du CIRC c’est à dire, par principe de précaution, « peut être cancérogène pour l’homme ». On retrouve dans cette catégorie la laine de verre, les gaz d’échappement des moteurs à essence, sachant que les gaz d’échappement des moteurs diesel sont quant à eux classés dans le groupe 1.

Donc la téléphonie cellulaire a été classée dans le groupe 2b, classification déjà effectuée par l’OMS, rien de nouveau.

Je ne m’étendrais pas sur la classification, j’entends bien la difficulté au quotidien et la souffrance pour les electro-sensibles et cet article a pour objectif de reprendre les résultats d’études du comité COPIC. A ce titre, je vous propose la lecture d’un excellent article écrit par mon collègue Nima Yeganefar en cliquant sur ce lien.

Ondes électromagnétiques (ondes non ionisant)

Les équipements électriques polluent l’environnement en émettant des ondes electromagnétiques dont les caractéristiques principales à prendre en compte sont la fréquence et la puissance. Sur le schéma ci-dessous, on représente le spectre en fréquence et les applications du quotidien.

fig1
Les puissances d’émissions doivent respecter des valeurs maximales, lesquelles sont exprimées en V/m Volt par mètre ce qui représente la tension entre deux points séparés de 1 m. On parle d’exposition par le champ électrique mais la couverture et la qualité de service sont mesuré par d’autres critères (taux de réussite, débit disponible, …) et cette qualité de service nécessite une puissance minimale. En effet, lorsqu’on diminue la puissance d’un émetteur, l’exposition, la qualité de service et la couverture diminuent ; des lors, le service peut ne plus être disponible pour certaines zones.
Le champ électrique est normalisé, les valeurs sont résumées sur la figure ci-dessous
fig2
Il s’agit des valeurs maximales autorisées.
Pour estimer l’exposition du champ électrique, le comité COPIC s’est intéressé aux points les plus exposés nommé PPE. Ces points sont caractérisés par une exposition plus élevée que la moyenne des zones.
Le tableau ci-dessous résume les mesures réalisées dans 16 lieux différents :
tableau
Attention, il s’agit d’un modèle, sur la ligne total, la lecture est la suivante : 90% des niveaux d’exposition MODELISES sont inférieur à 0,7 V/m et 99% inférieur à 2,7 V/m. Nous sommes dont bien en dessous des valeurs maximales autorisés par la loi.
Les mesures effectuées sur les lieux les plus exposés ont montré que dans 20ù des cas, les antennes relais ne sont pas la source principale d’exposition. En effet, les mesures ont montré que les sources les plus fortes proviennent des émetteurs de radio FM, de bases de téléphone sans fil DECT, … Or depuis de nombreuses années, nous savons que la base de téléphone sans fil DECT émet à des puissances plus fortes que le WiFi et la téléphonie cellulaire. Les babyphones utilisant pour certains la norme DECT est donc soumise aux mêmes limitations de puissances. Il existe différents type de babyphones, il ne s’agit pas non plus d’incriminer tous les babyphones…
Pour clore cet article visant à une autre lecture que la propagande actuelle, je vous propose cette dernière figure. Avant cela, j’insiste sur le fait que je suis favorable au principe de précaution et que je n’ai pas la connaissance sur l’effet des ondes au niveau de la santé. Comme vous, je lis des informations, je positionne le débat sur les faits actuels. Le défaut des ondes cellulaires, comme le WiFi est le fait que la fréquence est située aux alentours des ondes de votre micro-ondes. Vous pourrez ainsi voir des faux films montrant que 3 téléphones qui s’appellent peuvent faire cuire un oeuf…. Nous ne sommes pas du tout dans la même gamme de Puissance, le micro-onde fonctionne à une centaine de watt.
fig3

Extrait du module de Formation LTE 4G – part 4

Voici le dernier article extrait du module de formation réalisé pour détailler la couche physique du LTE et principalement la formule de Shannon et le calcul de puissance.

Capacité : Formule de Shannon

Nous allons maintenant déduire de cette étude sur la couche physique, l’impact au niveau du calcul de Shannon appliqué au LTE.

C = FB log2(1 + SNR)

 C, la capacité est proportionnelle à la bande B, et dépend du rapport Signal à Bruit SNR de la communication. Le facteur F est un facteur de pondération qui prend en compte la durée du temps de garde mais aussi, du nombre de symboles de contrôle par RB.

Avec Nsc=12, le nombre de sous porteuses et Ns, le nombre de symboles OFDM par sous trame (une sous trame à une durée de 1ms). Or, nous savons qu’il y a 6 ou 7 symboles par slot, un slot étant une demi sous trame. Donc Ns=12 ou 14 (axe vertical).

Mais, dans un Ressource Block, il y a donc Nsc*Ns/2 symboles dont 4 symboles (RE) réservés au CRS  (Cell Reference Signal). Donc le nombre de symboles utiles pour la transmission sont proportionnelles à la formule de Shannon à un facteur (Nsc.Ns/2-4)/Nsc.Ns/2

Pour plus d’information, lisez l’article suivant

http://mirror.transact.net.au/pub/sourceforge/n/project/ns/ns3-lte/HARQ/Documents/State%20of%20the%20Art/Articles/phylayer_simu.pdf

Extrait du module de Formation LTE 4G – part 3

Couche Physique LTE

La couche physique du LTE-FDD s’appuie sur une trame de 10 ms, découpée en 10 sous trames, chaque sous trame est composée de 2 slots.

Les slots d’une durée de 0,5 ms sont composées de 6 ou 7 symboles d’informations (mode étendue ou normale), chaque symbole a une durée de 66,7 µs (principe d’OFDM cela correspondant à l’écart de porteuse de ∆F=15 kHz). Par conséquent la durée de transmission des 7 symboles (chaque symbole est défini par une durée de  66.7µs) est égale à 7*66.7µs soit 467µs et non en 500 µs (0.5ms). En fait, chaque symbole est complété du préfixe cyclique (CP) défini précédemment, dont les durées sont de 5.2µs pour le premier symbole et de 4,7µs pour les  6 autres symboles. La durée totale est donc de 5.2+6*4.7=33.4 µS

La durée du premier symbole avec le préfixe est donc de 66.7+5.2=71,9 µs. La fréquence d’échantillonnage est de 30720000 Hz, cela signifie que le signal est échantillonné toutes les 1/30720000 s.

Prenons l’exemple d’une règle de 30 cm, vous la graduez toutes les 1 cm. Supposons un signal TTL qui dure 30 seconde (TTL est un signal qui vaut 0 volt ou 5 volt), vous pouvez transmettre  un échantillon toutes les 30 secondes, donc soit un 0 soit un 1, ou vous pouvez transmettre 1 échantillon toute les secondes (dans ce cas, vous transmettrez 30 ‘0’ ou 30 ‘1’). Si maintenant le signal évolue lentement sur une durée de 30 secondes, vous pouvez transmettre 30 échantillons.  Voici un exemple sur un signal en temporel.

Dans le cas du LTE, la fréquence d’échantillonnage est de 30720000 = 2048 * 15 kHz = 8*3 400 000. Il est intéressant de constater que la fréquence d’échantillonnage est le multiple de l’écart en fréquence OFDM par le nombre maximum de porteuses (2048) mais est aussi un multiple de la séquence Chip émise en 3G (3,84 Mcps). Le récepteur pourra donc utiliser la même Horloge pour la réception en 3G et en 4G.

Reprenons nos explications, le premier symbole OFDM  à une durée de 71,9µs. Nous échantillons ce signal avec une fréquence d’échantillonnage de 30720000. Le nombre d’échantillons obtenus est donc : 71,9µs*30720000 = 2208 échantillons

En terme de calcul de puissance, on affecte la puissance du signal utile d’un facteur de perte égale à (T_frame-T_cp)/T_Frame, ce qui correspond au quotient de perte dû à l’insertion du CP.

Interprétons maintenant le tableau suivant

L’utilisation de la FFT permet de calculer plus rapidement la Transformée de Fourier d’un signal, par contre cela nécessite de travailler sur un nombre de porteuses multiples d’une puissance 2 soit une taille de FFT nommée N égale à 128, 256, 512, 1024, 1536 et 2048.

L’écart en fréquence est de 15 kHz. Si la FFT est sur N point, le signal avant conversion S/P est échantillonnée toutes les Ts=66,67µs/N. Il s’agit de la période d’échantillonnage. La fréquence d’échantillonnage Fs est donc 1/Ts=15000*N

Si N=128, Fs=1 ,92 MHz

Si N=256, Fs=3.84 MHz …

 

On transmet des Ressources Blocks, il s’agit de 12 porteuses, soit une bande de 180 kHz.

Si l’on transmet 6RB, la bande utilisée est de 6*180 = 1.080 MHz, cela revient à 6*12