Rappel sur le réseau cellulaire de la quatrième génération

4G Le réseau de téléphonie mobile permet le transfert de la voix, de vidéos et de données. En installant une carte réseau WAN de téléphonie mobile, l’utilisateur peut accéder à Internet par le biais du réseau de téléphonie mobile. Les réseaux étendus (WAN) de téléphonie mobile ont des spécificités différentes : • 1G – Uniquement pour les signaux vocaux analogiques, • 2G – Signaux vocaux numériques, téléconférences, identification de l’appelant, débit de transfert des données inférieur à 9,6 kbit/s, Aissata Issaga, Page 23 • 2,5G – Débit compris entre 30 kbit/s et 90 kbit/s, navigation Web, clips audio et vidéo de courte durée, jeux vidéo, téléchargement d’applications et de sonneries, • 3G – Débit compris entre 144 kbit/s et 2 Mbit/s, jeux vidéo, diffusion de musique en continu, jeux 3D et navigation Web plus rapide, • 3,5G – Débit compris entre 384 kbit/s et 14,4 Mbit/s, diffusion de vidéo haute qualité en continu, vidéoconférence haute qualité, voix sur IP. • 4G – Débit compris entre 5,8 Mbit/s et 672 Mbit/s en mode mobile, jusqu’à 1 Gbit/s en mode fixe, voix sur IP, services de jeu vidéo, diffusion multimédia en continu haute qualité et IPv6. Parmi toutes ces générations de réseaux mobiles, nous avons choisi de faire un focus sur la 4G car elle est la technologie à déployer dans la section Joal & Thiadiaye. 

Fonctionnement & Atouts de la 4G

La 4G, sous la norme LTE-Advanced, constitue aujourd’hui une véritable révolution puisqu’elle propose une multiplication des débits grâce à deux phénomènes. Le premier consiste à faire circuler les appels vocaux non plus sur le réseau téléphonique, mais directement sur internet (voix sur IP). Ensuite, le réseau 4G recourt au multiplexage (plusieurs types d’information passant par un même canal), ce qui permet d’augmenter la quantité d’information transmise. La 4G se définit ainsi comme le très haut débit mobile. A noter que la norme 4G évolue déjà avec le standard 4G LTE Advanced, communément appelé 4G+ et qui permet d’augmenter encore les débits sur les réseaux mobiles LTE (jusqu’à 300 Mbit/s, 500 Mbit/s, voire plus…). La 4G permet de surfer jusqu’à 10 fois plus vite qu’en 3G+ avec un débit maximum théorique de 75 ou 150 Mbit/s. Avec la 4G, vous surfez en mobilité aussi confortablement que depuis chez vous. Au Sénégal, le réseau 4G est swappé sur les antennes 2G et le support utilisé est la fibre optique. La 4G permettra de : • Regarder des vidéos en instantané sans interruption. • Suivre vos programmes préférés en HD même en déplacement. Aissata Issaga, Page 24 • Partager en direct vos photos sur les réseaux sociaux. • Télécharger des applications instantanément. • Jouer en réseau sur votre portable comme dans votre salon. • Rechercher des informations de manière ultra-fluide.

Les Limites de la 4G

• La couverture 4G consomme beaucoup de ressources batterie. Par conséquent, les utilisateurs de ce réseau doivent avoir des terminaux qui ont un niveau de recharge très élevé sinon ils verront la batterie de leur terminal se vider trop vide, • Zones couvertes par la 4G/4G+ très limitées. Actuellement au Sénégal la 4G est déployée dans juste quelques zones (pratiquement dans les villes). Par conséquent, les usagers des opérateurs mobiles ne bénéficient pas entièrement des services de la 4G en tout lieu, • Il faut avoir un mobile ou une tablette compatible 4G ou 4G+ pour capter la couverture. Et ceci entraine un capex coté utilisateur. Nous retenons que pour permettre l’accès à Internet et la transmission de données, de nombreuses technologies ont été développées, dont font partie ceux que nous venons d’étudier. Cependant, de toutes ces technologies, le débit et la qualité des services jouant un rôle primordial dans la connexion à l’internet ; Ils s’avèrent être un inconvénient pour ces technologies qui ne peuvent pas fournir le très haut débit. Pour le réseau mobile de la quatrième génération 4G, sa rapidité, sa performance, la forte capacité et le haut débit sont les points forts de ce réseau. Mais malheureusement, son utilisation reste encore limitée due à son coût élevé et l’existence des zones non couvertes. En effet les utilisateurs ont de plus en plus besoin d’une hausse (croissance) des débits et une bonne qualité des services du fait de l’utilisation de certaines applications et de la transmission des données (texte, voix, image, vidéo…). Ainsi la mise en place d’une infrastructure en fibre optique s’avère être une réponse à ces demandes.

Qualité de services dans les réseaux 

Généralités

La qualité de service désigne la capacité du réseau à transporter dans de bonnes conditions les flux issus de différentes applications. Cette notion est introduite pour qualifier et quantifier les besoins des applications et l’offre des fournisseurs de service, ceci dans le but de faire converger ces deux aspects. Pour certains, la QoS s’exprime sous la forme du respect par le réseau des bornes de performance, alors que pour d’autres elle est liée à la disponibilité du réseau et sa capacité de fournir un service continu. Pour d’autres encore, elle permet de différencier le trafic pour un traitements spécial et dépend des ressources disponibles dans le réseau (bandes passantes, tampons de mémoire, etc.). Le terme qualité possède une portée dans plusieurs domaines dans le supérieur aux espérances normales. Les caractéristiques recherchées peuvent inclure des aspects de réduction des pertes de données, des délais induits au minimum et des gigues constantes. Le terme qualité peut aussi être considéré comme la faisabilité ou la prédiction. Dans ce cas, la qualité fait allusion à un niveau constant de perte, de délai ou gigue ou de toutes autres propriétés. Le terme qualité est aussi utilisé pour référencer des caractéristiques particulières pour spécifier des applications ou des protocolesréseaux. Le terme service est lui aussi ambigu et peut être compris de plusieurs manières. Généralement, on utilise le terme pour décrire les capacités de communication. Ainsi la QoS dans les réseaux représente l’ensemble des définitions et des méthodes nécessaires à la différenciation des flux et des services, en termes de débit, de délai de bout en bout, de variation de délais ou gigue et de taux de perte des paquets. Ces paramètres de QoS forment des critères de performance qui peuvent aussi inclure la fiabilité et le temps de réponse. L’élément clé de cette définition est que la combinaison de ces paramètres.

Les Paramètres de la QoS

Le débit

Le débit exprime les besoins des usagers en quantité de données émises à travers le réseau par unité de temps. Il est mesuré en bits par seconde. Selon les applications, les exigences en débit varient en valeur et en nature (constante ou variables). Le débit maximal qu’on peut observer entre deux extrémités d’un réseau est souvent appelé « bande passante ». Nous avons la relation suivante qui lie le débit à la bande passante : 0 ≤ Débit ≤ Bande passante

Le délai

Le délai de bout en bout représente le temps que mettent les données pour être acheminées d’une source à une destination. Il est composé de deux parties : une partie fixe qui correspond au temps de propagation et une partie variable appelée délai de traitement. Le délai fixe et composé des délais de codage et décodage, de mise en forme des paquets, de transmission et de propagation.

La gigue

La gigue ou variation des délais de bout en bout est un phénomène important à analyser. Elle est principalement due aux délais dans les files d’attente des routeurs et constitue la source de nombreux problèmes pour les applications multimédias. Ce phénomène peut transformer un flux périodique en un flux non périodique, perturbant la traversée d’un réseau. La gigue se manifeste sous deux formes : • Des agrégations de paquets : les conséquences sont l’augmentation de la sporadicité du trafic et donc du débit instantané ; • Une dispersion de paquets : cela a notamment un effet sur le dimensionnement de la mémoire au niveau du récepteur qui sert à récupérer le flux d’origine de façon correcte.

Les pertes de paquets

Les pertes de paquets sont liées à la sporadicité du trafic et d’attente des routeurs. La perte d’un paquet dont le contenu est sémantiquement important signifie qu’une partie essentielle de l’information sera absente lors de sa réception par le terminal destinataire. Ceci remet en cause Aissata Issaga, Page 27 la qualité et l’intégrité du son ou de l’image dans le cas de flux multimédia. Accès Internet, messagerie, sauvegarde de données, téléphonie, visioconférence… : Avec le tout IP, de nombreux flux cohabitent sur les réseaux informatiques des entreprises. Et ces dernières ne sont pas toujours capables de les gérer séparément afin de s’engager sur la haute disponibilité des applications les plus critiques. Certaines applications, comme la téléphonie IP, demandent peu de bande passante, mais une grande qualité de connexion. A l’inverse, certaines sauvegardes de fichiers sont très gourmandes en bande passante, mais peuvent se faire en tâche de fonds. S’il ne priorise pas les flux, un simple back-up de fichiers peut perturber voire interrompre une conversation téléphonique. Sans une infrastructure réseau adaptée et une priorisation des flux, il est ainsi impossible de s’engager sur une qualité de service (QoS) ou une haute disponibilité de ses services informatiques.

Etat de l’art sur les solutions d’interconnexion

Qu’est- ce- qu’un réseau Backbone ?

Le backbone est le cœur du réseau Internet avec toutes ses lignes de très haut débit qui lient les principaux nœuds du réseau à partir desquels les opérateurs Internet permettent raccordent les liaisons des réseaux des hébergeurs pour transmettre les informations locales dans d’autres pays et continents. Le backbone est relié aux différents réseaux de collecte des opérateurs mobiles (2G, 3G, 4G, 5G) et fixes (FTTX, boucles locales radio, WIFI …). Il concentre et transporte ainsi les flux de données entre des réseaux affluents vers le cœur des réseaux des opérateurs de télécommunications mais aussi vers les principaux points d’échange Internet (IXP) et les Datacenter qui héberge les services et les données. Les backbones existent dans un réseau national, régional et mondial. La vitesse du transfert et la quantité des dates qui passent un réseau dorsale varié d’un pays à l’autre.

Présentation des solutions d’interconnexion

Le maillage de l’infrastructure Internet est l’ensemble des interconnexions de réseaux utilisées pour l’accès à Internet et aux télécommunications. L’interconnexion de réseaux ,la liaison physique et logique des réseaux ouverts au public exploités par Aissata Issaga, Page 28 le même opérateur ou un opérateur différent ,permet à deux réseaux ou plus de communiquer , d’accéder aux services fournis par les opérateurs et offre par conséquent un moyen d’échange d’informations aux équipements terminaux qui y sont connectés. Ainsi l’interconnexion constitue un type particulier d’accès mis en œuvre entre opérateurs de réseaux ouverts au public. La mise en œuvre de cette interconnexion fait appel à une multitude de technologies et de protocoles qui interviennent à différents niveaux. Cependant L’infrastructure d’un réseau, la qualité de service offerte, les solutions logicielles à mettre en œuvre, dépendent largement des supports de transmission utilisés. Les supports de transmission exploitent les propriétés de conductibilités des métaux (paire torsadée, câble coaxial) ou celles des ondes électromagnétiques (faisceau hertzien, fibre optique). Dans cette partie, nous allons passer en revue quelques caractéristiques essentiels des supports de transmission sachant que les possibilités de transmission (débit, taux d’erreurs, distance franchissable, …) dépendent essentiellement des caractéristiques et de l’environnement de celui-ci.