Couverture réseau mobile : l’enjeu de la zone blanche indoor

Depuis la commercialisation du premier téléphone mobile, dans les années 1980, les possibilités offertes par ces outils n’ont cessé de croître. L’étendue de nos usages, tant professionnels que personnels, a suivi la même courbe.

Cependant, une des conditions clés pour bénéficier de ces nouvelles capacités est une couverture mobile la plus large possible, avec les meilleurs débits.

Si la couverture médiatique de la 5G est indéniable, il est pertinent de se poser la question de la couverture réseau globale, et ce également pour la 3G et la 4G. Les cartes révélant les zones blanches (zones sans couverture mobile) laissent à penser qu’à part quelques lieux isolés, toute la France est couverte. Cependant, elles ne prennent pas en compte le bâti qui représente la plus importante zone blanche hexagonale. Cette problématique se doit d’être soulignée, en effet l’essentiel des communications mobiles (70% des appels téléphoniques) et de la consommation de DATA (80% de la consommation) ont lieu en indoor :  métro, centres commerciaux, sous-sols ou même immeubles d’habitation ou de travail.

Les normes de construction actuelles, Haute Qualité Environnemental (HQE) ou Bâtiment Basse Consommation (BBC), prônent l’utilisation de matériaux isolants très performants. S’ils permettent de réduire les besoins énergétiques (de chauffage essentiellement), ces matériaux ont également la propriété de perturber la propagation des ondes radios. Quelles sont alors les possibilités pour offrir la même expérience utilisateur en outdoor et en indoor ?

Deux types de solutions

On peut classer les solutions en deux catégories : celles basées sur les réseaux internet et celles basées sur les réseaux mobiles des opérateurs.

Utilisation des réseaux internet

Le Voice over WIFI est une technologie qui permet l’utilisation de la connexion xDSL via le WIFI pour les appels lorsqu’une communication 3G/4G est mauvaise. Le passage automatique du réseau mobile au réseau WIFI est transparent pour l’utilisateur, et tous les réseaux WIFI sont nativement compatibles. Cependant, cette solution nécessite que l’utilisateur se soit préalablement connecté au WIFI et s’appuie sur une consommation de la connexion au réseau internet du fournisseur de ce WIFI. Ce dispositif est davantage une alternative domestique qu’une solution envisageable à grande échelle.

La FEMTO utilise également la connexion xDSL, mais sans le Wifi.

La technologie FEMTO prend la forme d’un boîtier relié à la connexion xDSL, le plus souvent une BOX internet, pour offrir une couverture réseau mobile dans un rayon de 15 mètres. Cette solution présente un avantage majeur : son coût, mais elle souffre de plusieurs limitations techniques. Seul le réseau de l’opérateur fournissant cette offre est relayé. Par ailleurs le réseau propagé par le boîtier FEMTO n’est pas compatible avec le réseau mobile public. On notera tout de même qu’il est possible d’augmenter le rayon d’action de ce dispositif en couplant plusieurs boîtiers au moyen d’un routeur, dégradant mécaniquement l’avantage financier.

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Utilisation des réseaux mobiles

La première solution basée sur la propagation du réseau mobile est le répéteur.

Il s’agit d’un dispositif permettant de capter les ondes mobiles à l’extérieur du bâtiment pour les propager à l’intérieur. Si cette solution offre une couverture mobile plus importante, elle ne permet pas de résoudre les problèmes liés à la congestion du réseau – la congestion est le phénomène de saturation du réseau, entraînant une dégradation des communications. Par ailleurs, pour être légale, cette solution nécessite un accord de l’opérateur dont le réseau mobile est répété. L’obtention d’une telle autorisation est rare car les perturbations potentielles sur le réseau sont très importantes.

D’autres solutions permettent à la fois d’interconnecter le réseau opérateur du réseau indoor sans la problématique de gouvernance ou contractuelle. Le principe est d’étendre le réseau opérateur jusqu’au bâti au moyen d’un relais, et d’y lier une infrastructure d’antennes. Ce réseau mobile est en tout point équivalent au réseau mobile opérateur.

Fig. 1 – Système d’antennes à relais déportés mono-opérateur

Une fibre permet d’étendre le réseau opérateur (en filaire) depuis le point de répartition le plus proche jusqu’au relais opérateur, puis un réseau d’antennes piloté par ce même relais permet la propagation d’une connectivité mobile analogue à celle extérieure au bâtiment. Un utilisateur passant du réseau externe au réseau interne ne souffrira d’aucune coupure. Cette solution mono-opérateur est idéale pour les immeubles dont la population mobile est maîtrisée, notamment une entreprise disposant d’une flotte mobile pour ses collaborateurs.

Pour les lieux dont la population est plus libre, comme un aéroport ou un immeuble d’habitation, une solution plus large est à envisager.

Fig. 2 – Système d’antennes à relais déportés multi-opérateur

La figure 1 présentait un système où un seul réseau opérateur était propagé. La structure ci-dessus présente la propagation d’un réseau mobile indoor pour les trois opérateurs nationaux. Pour rendre cette solution viable, en plus des relais opérateur il faut placer un dispositif appelé ‘master’. Son rôle est de multiplexer (faire cohabiter des données de plusieurs sources sur un même canal de transmission) les flux de données venant des opérateurs pour les transmettre aux antennes. Cette solution reste plus coûteuse que la précédente.

Ces deux solutions peuvent être mises en place sur des bâtiments existants ou en construction. Pour le neuf, des liens fibre seront à privilégier, même si un réseau RJ45 peut être réutilisé pour les structures existantes.

Fig. 3 – Synthèse des solutions de couverture mobile indoor (Données issues de l’ouvrage « La connectivité sans fil en intérieur » de la Banque des territoires)

*Intégré : le terme désigne l’interopérabilité entre le réseau indoor et le réseau maître de l’opérateur, c’est-à-dire la capacité pour l’utilisateur de basculer de l’un à l’autre sans coupure.

La synthèse ne reprend pas la solution WIFI qui ne nécessite pas d’installation particulière et dont les contraintes de coût sont faibles.

Les acteurs

On trouve quantité d’acteurs de ces transformations, chacun avec son domaine d’expertise. Ils intègrent le financement, la conception, les travaux, le matériel, son intégration, et la mise en œuvre.

En première ligne, on trouve naturellement les opérateurs mobiles nationaux ; en effet depuis le 31 décembre 2018 ils sont « tenus de commercialiser une offre permettant aux entreprises ou aux personnes publiques qui en font la demande d’obtenir, pour un tarif raisonnable, une amélioration de la couverture des services de radiotéléphonie mobile indoor »[1]. Leur force se trouve dans la conception et la mise en œuvre, a contrario des opérateurs alternatifs comme Nomosphère ou HubOne, qui offriront une expertise dans le financement du projet. Viennent ensuite les opérateurs d’infrastructures antennaires (ou Tower companies), spécialistes du financement et de la mise en œuvre, telles que ATC ou TDF qui a réalisé et inauguré fin 2018 la couverture radio du métro de Rennes. Enfin on trouvera sur ce segment les constructeurs (Cisco, Huawei ou Aruba) et les intégrateurs (Sade Telecom, Sogetrel ou Spie), complémentaires puisque respectivement experts dans la conception et le matériel ou dans les travaux, l’intégration et la mise en œuvre de ces projets.

Vous l’aurez compris, pour réduire au maximum les zones blanches, on doit s’intéresser à l’indoor, même si cela représente un défi technologique. Les études de la banque des territoires (Caisse des dépôts et consignations) estiment que le volume de ces projets ne fera qu’augmenter dans les années à venir. Il est en effet ici question de l’attractivité des zones concernées, pour le grand public et les professionnels.

Plusieurs solutions ont été sérieusement instruites, de la plus abordable à la plus performante et durable. On retiendra essentiellement les systèmes d’antennes à relais déportés qui semblent être à date les plus abouties. Et si leur coût est important, il est probable que leur démocratisation permette de les rendre plus abordables à court ou moyen terme.

C’est également le cas du déport RRH qui, à la différence de la solution précédente, propose de concentrer l’intelligence du réseau dans un local technique, facilitant ainsi la maintenance ; mais aussi de la Solution toute active, offrant l’opportunité de réutiliser le câblage Ethernet existant, idéal pour les bâtiments ne permettant pas d’engager les travaux de câblage nécessaires.

Les clés de voûte de ce type de projets seront une étude poussée, une gestion précise et le pilotage efficace des intervenants. C’est précisément l’expertise des consultants HeadMind Partners qui sauront vous conseiller face à cette problématique.

Article co-écrit par Martin HOEZ, Consultant Senior et Gagny DIOP, Associate Consultant au sein de HeadMind Partners Digital

Source : « La connectivité sans fil en intérieur » de La Banque des territoires.

[1] Directive réglementaire émise par l’ARCEP