Focus sur les réseaux de transmission de données

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Connectivité m2m 5G

Internet et réseau: focus sur les couvertures GSM, LoRa, Wifi, 4G, 4G++ et bientôt 5G

Au fur et à mesure que se créent les réseaux de transmission de données, on finit par ne plus s’y retrouver. Wifi, Lan, Bluetooth, LoRa, 4G et 4G+, GSM et maintenant la 5G ? À quoi servent ces réseaux ? Pourquoi une telle diversité ? Quelles spécificités développent-ils pour que l’on ait besoin de chacun d’eux pour communiquer ? Quels sont les appareils, connectés ou non compatibles avec ces différentes couvertures ? En bref, que sont ces réseaux ? Comment ont-et pourquoi ont-il été développés ?

Le réseau GSM

Le GSM, c’est tout simplement l’ancêtre de notre 4G actuelle. Et quand on dit ancêtre, on mesure nos mots. Il est certains que les générations nées à partir des années 2000 considèrent le XXème siècle comme la préhistoire. De fait, la norme GSM est née en… 1982 et signifiait à l’époque ‘Groupe Spécial Mobile’. Et oui, en Français dans le texte. Mais le principe n’a véritablement été lancé qu’en 1991, en remplacement du protocole analogique de 1ère génération, beaucoup trop limité. C’est la Conférence Européenne des Postes de Télécommunication (CEPT) qui est à l’origine de la démocratisation du GSM. Et à compter de ce moment, l’acronyme change de mots. Il devient ‘Global System for Mobile communication’.

Il s’agit véritablement du standard de la téléphonie mobile. Certes, encore limité par rapport à ce que nous connaissons aujourd’hui. Mais c’est à partir de ce moment que les technologies de transmission sans fil vont adopter la numérotation consistant à placer un chiffre devant la lettre ‘G’. La GSM, c’est tout simplement la 2G. Et ça tournait sur un débit théorique de 9,6 kbit/s. Avec ça, on pouvait appeler, et, quand le réseau ne saturait pas, il était possible d’envoyer ce que l’on appelait déjà un texto. Notez qu’à cette époque, l’envoi de messages texte était gratuit… Avant de vite passer à 1 franc le message, quel que fut sa longueur.

Pour qu’un dispositif GSM fonctionne, il suffit simplement d’un terminal (votre téléphone portable par exemple) et d’un module de sécurité (la carte Sim de transmise par votre opérateur réseau). Pour se connecter, le terminal recherche des signaux. Signaux qui ne sont rien d’autre que des fréquences émises par des antennes relais. Une fois le signal trouvé, s’en suit un jeu de question réponse entre le terminal et son module de sécurité d’un côté et l’antenne relais et l’opérateur réseau de l’autre. La communication peut se faire.

L’évolution du GSM vers la 2,5G, la 3G et autres

Question évolution, on est ensuite passé au 2,5G, encore appelé GPRS, pour ‘General Packet Radio Service’, un signal qui offrait théoriquement 140 kbit/s de débit. Puis est venu le fameux EDGE. Vous savez, ce grand ‘E’ qu’il nous arrive encore d’apercevoir sur nos smartphones au sein d’une zone mal couverte par la 4G. C’est le 2,75G, débitant généreusement 384 kbit/s… En théorie. Pour plus de détails encore, notez qu’à une période, on qualifiait certains téléphones de bi-bande, quand d’autres étaient affublés du sobriquet de tri-bande. Quelle différence ? Les fréquences d’émission et de réception. En Europe, on tournait sur deux fréquences ; 900 MHz et 1800 MHz, d’où le téléphone bi-bande. Mais aux Usa, on tournait exclusivement sur du 1900 MHz. Un téléphone capable de s’adapter à chacune des plages de fréquences était donc un tri-bande. CQFD.

Puis est enfin arrivée la 3G, véritable révolution permettant d’envoyer des fichiers plus lourds, et même de suivre des vidéos et des sons en streaming sur un smartphone. C’est la troisième génération des téléphones portables. On appelle aussi ça l’UMTS, pour Universal Mobile Telecommunications System. Là, le débit théorique monte à 1,2 Mbit/s. On change d’ordre de grandeur. Dans sa version améliorée, la 3G++ atteindra même les 41Mbit/s. Toujours en théorique.

Les réseaux 4G et 4G++

Apparaît ensuite la 4G, une nouvelle révolution dans l’univers mobile. Le smartphone devient un véritable ordinateur capable de transmettre des fichiers très lourds. Et pour cause, on passe à 100 Mbit/s. Tout devient numérique. Même une conversation téléphonique classique abandonne le monde analogique pour devenir ce que l’on appelle de la voix sur IP, la VoIP. Pour être vraiment précis, les premières 4G étaient plutôt des 3,9G. Pourquoi ? Parce que le débit visé par la nouvelle technologie, la LTE (Long Term Evolution) n’atteignait pas vraiment le débit théorique de 100 Mbit/s annoncé. Mais très vite, le LTEA (LTE Advanced) est venue pallier à ce manque. Et la 4G a vraiment pu s’appeler 4G. Et bien plus encore, puisque le débit théorique est monté à 1Gbit/s grâce à la 4G+. Un nouvel ordre de grandeur. Vous vous rappelez les premiers GSM à 9,6 Kbit/s ? C’est juste 104 600 fois plus rapide. Et ça tient dans le même format.

Le réseau 5G

Dernier né des développements GSM, la 5G arrive très vite. Enfin, si la population accepte l’installation des antennes relais et de leurs émissions d’ondes. Le but de la 5G est de venir suppléer la technologie LTE et LTE Advanced lorsque ces dernières seront saturées par les mobiles et l’IoT. Compte tenu du nombre de cartes Sim actives aujourd’hui sur le territoire Français (Plus de 9 millions !), une nouvelle avancée technologique est indispensable à la communication des objets connectés. Parce que la grande différence avec la 5G, outre le plus haut débit encore (on parle d’un débit théorique de 12 Gbit/s !), c’est sa capacité à communiquer avec plus d’objets que la 4G sur des fréquences plus élevées et avec une latence beaucoup plus faible. En somme, c’est un peu comme aux jeux olympiques ; plus vite, plus haut, fort.

Ce nouveau développement va permettre la prise en charge de nouveaux appareils connectés et va devenir incontournable dans différents domaines. On pense notamment aux véhicules autonomes, à la télémédecine ou à l’automatisation des usines, demandant des réponses très courtes dans la communication entre machines. Dans ces trois cas comme dans d’autres, une excellente connectivité m2m est indispensable au bon fonctionnement des diverses applications.

Le réseau WiFi

Le WiFi est un réseau que l’on utilise tous les jours. Il s’agit d’un simple réseau de proximité, permettant de lier une box centrale à d’autres appareils connectés à l’intérieur d’un réseau domestique ou d’un réseau de bureau. De là, vous pourrez connecter votre smartphone, votre smart TV, votre imprimante, et out objet connecté susceptible d’intégrer la norme WiFi. Dans les faits, le Wi-Fi est un ensemble de protocoles régis par des normes spécifiques. On parle encore de connexion sans fil, mais ayant un rayon d’action à plus faible portée. Ces normes sont dénommées IEEE 802.11.

Avec le WiFi, un autre acronyme vient parfois nuire à la compréhension des réseaux ; le SSID. Un terme qui signifie littéralement Service Set Identifier. Avec des mots plus français, identifiant de service. Le SSID, c’est tout simplement le nom du réseau sur lequel vous allez vous connecter. Par défaut, ce nom est celui délivré par votre box, ou le nom du service gratuit offert dans votre fast food du coin ou la bibliothèque universitaire par exemple. Lorsque vous scannez les réseaux disponibles, vous apercevez tous les noms des réseaux accessibles par votre terminal. Il ne vous reste donc plus qu’à entrer le mot de passe adéquat, et vous êtes entré sur le réseau domestique ou de bureau de quelqu’un. Voilà pourquoi, du point de vue du propriétaire du point d’accès, il est important d’apposer un mot de passe spécifique, accolé au SSID, de façon à éviter que n’importe qui de passage dans votre rue se connecte chez vous.

Le réseau LoRa

LoRa, c’est le réseau mis en place par certains opérateurs téléphoniques Français pour pallier à certains manques cruels en matière de communication dans l’internet des objets. Le but ? Pouvoir transmettre des informations en bas débit, sur des longues portées, en utilisant aussi bien des fréquences libres (868 MHz) que l’internet, sans encombrer les autres réseaux. Outre ses performances notables et sa capacité à percer les murs des caves et des sous-sols, LoRa (pour Long Range) est également peu gourmande en énergie, conférant ainsi aux objets connectés une autonomie pouvant aller jusqu’à 10 ans !

L’idéal pour favoriser la communication de l’IoT ou du M2M. Mais si la création du protocole est bien une l’invention d’une start-up française, le brevet est passé sous pavillon américain, quand SemTech a racheté Cycleo en 2012. Aujourd’hui, c’est sa filiale, LoRa Alliance qui commercialise le protocole. LoRa n’a pas pour but de concurrencer le WiFi ou la 5G. Elle œuvre sur une longue portée mais adapte sa bande passante à la taille des paquets transportés, entre 0,3 et 50 Kbit/s, soit la taille d’une information transmise par un hygromètre connecté ou celle d’un ordre délivré d’une plateforme à une machine. Et quand on parle de longue portée, c’est vraiment le cas puisqu’on évoque des distances parcourues allant de 1km en ville à 20 km en zone rurale assez plane.

Il restera à LoRa à gagner la guerre commerciale à con principal concurrent, SigFox. Les principes sont équivalents et la bataille a déjà bien commencé. SigFox se targue d’être un signal moins consommateur d’énergie pendant que LoRa peut se vanter d’être plus précis dans sa géolocalisation. Tout est affaire de besoins réels des entreprises, de compatibilités avec les réseaux et les opérateurs de télécommunication et de compromis. En France, Bouygues et Orange suivent l’évolution de LoRa depuis de longues années déjà. Précisons que chaque opérateur relié au système LoRa dispose de son propre réseau et planifie dons sa propre couverture sur son territoire. En juillet 2019, 121 opérateurs dans le monde proposaient déjà leur réseau. En outre, un réseau LoRa open source, du nom de ‘The Things Network’ est en train de voir le jour dans 89 pays.

Nick Banduch

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