Le réseau privé mobile de radiocommunication PMR – Private Mobile Radio

I- Introduction

Le réseau privé mobile Radio (PMR) ou Réseau Mobile Privatif (RMP) est utilisé par les services publics (collectivités, ministère de l’intérieur, sécurité publique) et les entreprises pour des besoins de résilience sur leur infrastructure et leur communications.

Aujourd’hui les réseaux PMR sont utilisés pour des besoins de :

  • communications mobiles extérieures à bande étroite (TETRA, DMR, GSM-R)
  • communications sans fils intérieures (DECT)
  • communications de données (WiFi privatif)
  • communication pour l’IoT (LoRAWAN, LTE-M, NB-IoT)

Les communications mobiles TETRA ont connu un grand succès avec les communications de terrain via le mode Talkie Walkie. Toutefois, le réseau TETRA n’offre qu’un faible débit de données et un nombre limité de terminaux ce qui ne répond plus au besoin d’aujourd’hui.

Les réseaux PMR 4G et PMR 5G présentent de nombreux avantages :

  • la prise en charge de la QoS;
  • la sécurisation des échanges et de l’infrastructure (ex : Stormshield);
  • une bonne couverture par station de base;
  • des gammes de smartphones durcis 4G (encore en nombre limité en 2022 pour la 5G);
  • la gestion des appels d’urgence, dénommés Missions critiques (MCx, Push To X – PMR à bande étroite);
  • la gestion de l’IoT avec pour la 5G la prise en compte d’une faible latence.

Selon les partenariats de Roaming, l’entreprise ou l’acteur public déploie un cœur de réseau dédié et des accès radios privés pour ses propres services de DATA et de voix

Les terminaux sont gérés par une plateforme OTA (Over The Air) afin de charger le profil des cartes SIM sur l’interface radio.

Avec la 4G/5G, les nouveaux services visés pour le réseau PMR sont :

  • Les services missions critiques : MCPTT (LTE Advanced Pro : En route vers la 5G)
  • Les applications collaboratives (communications enrichies WhatsApp,..)
  • Les services industrielle (entreprise 4.0) : IoT, robotique, maintenance prédictive, VR/AR/MR,
  • les services de données haut débit (image vidéo, reconnaissance faciale, … )

Une analyse du marché [1] montre que les réseaux PMR 4G/5G devraient connaitre une croissance mondiale estimée à 35% jusqu’en 2026 (et 20% ensuite). La figure 1 compare le réseau PMR 4G par rapport aux autres technologies réseaux PMR:

Figure 1 : Comparaison des solutions technologiques PMR [1]

II – Les bandes de fréquences

Actuellement, le ministère de la défense et le ministère de l’intérieur disposent de leur propre bande de fréquence ;

  • Le ministère de la défense dispose de la bande 40 (90 MHz de bande à 2,31 GHz – 2,4 GHz).
  • Le ministère de l’intérieur dispose des bandes 28 et 68 suivantes : 698 MHz – 703 MHz, 733 MHz- 736 MHz, 753 MHz – 758 MHz, 788 MHz – 791 MHz

Jusqu’au milieu des années 2010, les bandes de fréquences se situaient dans les bandes suivantes :

  • UHF : 380-470 MHz et 900 MHz (GSM-R)
  • VHF : 50 MHz, 60 MHz, 80 MHz, 160 MHz

En 2019, l’ARCEP a ouvert la bande B38 (2575 MHz à 2615 MHz) de 40 MHz de bande en mode TDD proposée pour la 4G mais qui pourra aussi couvrir la 5G.
Figure 2 : Les bandes de fréquence PMR en France en 2021

Pour la 5G, l’ARCEP va proposer les bandes suivantes

  • Bande 3,800 à 4,200 GHz,
  • Bandes dites « millimétriques » : 26 GHz.

L’accès radio est gérée par une station de base eNB en 4G ou gNB en 5G. L’alliance OPEN-RAN devrait faciliter, à partir de 2025, le déploiement de gNB PMR 5G.

Pour la 4G, l’eNB est classiquement composée d’une tête radio déportée (RRU/RRH) et d’une unité de traitement et de contrôle BBU. L’unité BBU est connectée au cœur de réseau.

Le cœur de réseau 4G ou 5G profite de la solution de virtualisation pour être déployé sur le Cloud ou sur une VM. Pour des raisons de résilience, il est préférable de dupliquer le coeur de réseau.

III- La Mission critique  MCPTT

L’application Mission Critique Push To Talk a initialement été normalisée par le standard 3GPP pour les réseaux  4G [3] avec comme objectif de maintenir le même niveau de sécurité, de résilience que la fonctionnalité Talkie Walkie du réseau TETRA.

Le service MCPTT prend en charge la communication entre plusieurs utilisateurs (un appel de groupe), et arbitre, pour chaque utilisateur, la permission de pouvoir prendre la parole via un mécanisme de contrôle (floor control) en cas de congestion.

Le service MCPTT permet aussi les appels privés entre deux utilisateurs du groupe.

Pour permettre la gestion des utilisateurs, le service MCPTT s’appuie sur deux facilitateurs de service :

  • Le service de proximité PROSE (Proximity Service Enabler)
  • Le service de gestion d’appels de groupe GCSE (Group Communication System Enabler)

Le service de proximité permet d’étendre la couverture du réseau 4G en utilisant le téléphone comme point relais d’une station de base ou comme station de base.

Le service de gestion d’appels de groupe permet la transmission d’un flux de 1 vers N via un mécanisme de multicast pour le trafic et de broadcast pour la signalisation.

La fonction MCPTT utilise le service multimédia fourni par le réseau IMS (IP Multimedia Sub-system), le service de proximité ProSe, le service de communication de groupe GCSE fourni par le réseau eMBMS et le service de transfert des données fourni par le réseau de mobiles EPS.

Bibliographie

[1] http://ld-expertise.com/wp-content/uploads/2021/09/ETUDE-DE-MARCHE-RMP_2021.pdf

[2] Network 2020: Mission Critical Communications : https://www.gsma.com/futurenetworks/wp-content/uploads/2017/03/Network_2020_Mission_critical_communications.pdf

[3] LTE; Mission Critical Push to Talk (MCPTT) over LTE; Stage 1 : https://www.etsi.org/deliver/etsi_ts/122100_122199/122179/13.03.00_60/ts_122179v130300p.pdf