L’incertitude liée à des technologies concurrentes

Simultanément aux risques intrinsèques, relatifs à la maîtrise du calen- drier initial de l’UMTS et de ses effets environnementaux, une autre grande catégorie d’incertitude technologique provient de l’existence, actuelle ou potentielle, de technologies concurrentes.

Le secteur des télécoms s’est développé de façon relativement auto- nome pendant la 1G et, dans une moindre mesure, la 2G en raison du re- cours à la technologie analogique et de la spécificité de ses équipements physiques. Mais le passage à la technologie numérique, amorcé dès la fin de la 2G avec le GPRS et l’EDGE et généralisé avec l’UMTS, libère les télé- communications de leur contrainte physique. Leur convergence avec l’in- formatique (logiciels) et la micro-électronique (microprocesseurs) est deve- nue une réalité technologique, au-delà des simples liaisons capitalistiques. L’externalisation croissante des activités de productions des équipemen- tiers63 _{peut s’interpréter comme la reconnaissance d’une nouvelle dépen-} dance. Plus généralement, la multiplicité des systèmes technologiques alter-

natifs émerge parallèlement à celles des acteurs sectoriels. Nous allons dé- crire ces technologies alternatives susceptibles de remettre en cause la réus- site de l’UMTS.

3.5.1. L’optimisation des capacités existantes

La première technologie concurrente résulte simplement de l’optimisa- tion des capacités existantes. Les 2G et 3G sont en effet handicapées par un très faible rendement (mesuré comme le rapport du débit réel au théori- que) : il serait de 39 % pour le GSM, de 24 à 87 % pour le GPRS, de 22 à 65 % pour l’EDGE et seulement de 7 à 19 % pour l’UMTS [17]. Il existe notamment deux types d’améliorations.

3.5.1.1. L’amélioration des réseaux d’accès

La première amélioration est consécutive aux progrès des réseaux d’ac- cès, en particulier de la ligne d’abonné du réseau filaire en cuivre à destina- tion du particulier. Les technologies mises en œuvre, dites « xDSL », ne requièrent pas l’implantation d’un nouveau réseau : elles ne nécessitent que deux modems (un chez l’abonné, l’autre sur sa ligne devant le répartiteur principal) pour améliorer le débit du réseau afin d’obtenir des transmissions 70 fois plus rapides qu’avec un modem analogique classique. Quatre sous- groupes (HDSL, SDSL, ADSL et VDSL) leur confèrent une réelle sou- plesse d’application selon les services et le débit recherchés, la distance du central à l’abonné et le caractère symétrique ou non de la liaison.

L’ADSL est particulièrement bien adaptée aux liaisons de boucle locale car son débit est inversement proportionnel à la longueur de la ligne. En raison de son faible coût, l’ADSL est également adapté aux accès rapides à Internet. Les États-Unis, dont la base de connexions fixes (sur PC) à Internet est la plus large au monde, comptait plus de 2,4 millions de lignes équipés en xDSL au second trimestre 2001 [21]64_{. Parallèlement aux progrès du ré-} seau filaire en cuivre, d’autres réseaux d’accès (réseaux câblés TV ou/et Internet65_{, TV HD par satellites) développés au cours de la dernière décennie} offrent des performances de transmission compatibles avec le haut débit.

Même si ces réseaux fixes sont destinés plus particulièrement aux appli- cations à large bande, les opérateurs mobiles ne seront donc pas en position de monopole pour le multimédia à haut débit. S’ils devaient être concurren- cés pour les applications de positionnement par des réseaux fixes s’articu- lant avec des technologies mobiles d’appoint moins coûteuses en termes d’infrastructures que les réseaux mobiles 3G, la situation deviendrait alors vraiment préoccupante.

64. Selon Sony, l’ADSL serait promis à une rapide croissance à court terme.

65. Les États-Unis comptaient, au second trimestre 2001, cinq millions d’abonnement Internet par le câble [21].

0 2 000 4 000 6 000 8 000 10 000 12 000

GSM UMTS Fixe(*) Diffusion(**)

3.5.1.2. Les améliorations logicielles

À la différence des améliorations logicielles caractérisant l’évolution du GSM vers le GPRS, celles-ci ne résultent pas systématiquement de l’activité télécom. On pense en particulier à l’évolution continue des algorithmes de compression. De plus en plus efficaces, elles conduisent à une diminution tendancielle du besoin en bande passante pour le multimédia66 _{(voir tableau ci-après).}

16. Évolution de la compression numérique

Selon ces prévisions, la transmission de vidéo (sans toutefois en préciser la définition) ne nécessiterait qu’un débit de moins de 20 Kb/s sur un téléphone mobile et de moins de 30 Kb/s sur un PDA67_{. Surtout, associées aux progrès du} réseau filaire en cuivre et au développement des autres réseaux d’accès, les techniques de compression pourraient conduire les opérateurs à posséder une capacité installée supérieure à leurs besoins. Celle-ci serait alors ponctuelle- ment excédentaire dans le temps avant l’émergence des nouveaux services.

1995 Courant 2001 Fin 2002

Son

• Qualité CD 256 60 4

• Qualité Radio — 48 16

Vidéo

• Qualité téléphone mobile — 64 20

• Format PDA/smart — 100 30

• Format CIF (1/4 TV) 1 500 200 50

En Kb/s

Source : [17].

66. Ainsi, le récent MP3Pro élaboré par RCA (filiale de TMM) double les capacités de son prédécesseur.

67. Personal Digital Assistant : élément portable associant les fonctionnalités cellulaires et de réseau.

26. L’offre de capacités des réseaux d’accès envisagés en France

Notes : (*) ADSL + BLR + Canal Internet Câble ; (**) Réseaux câblés + satellites DBS. Source : [17].

Une autre amélioration logicielle est la gestion de la vitesse de connexion. BT PLC déploierait un logiciel sur son système téléphonique 2G qui aug- menterait la vitesse apparente d’un facteur 5. Avec de nouveaux logiciels et des améliorations matérielles assez limitées dans le cadre de la 2G, cet opé- rateur développe une connexion Internet à partir d’une base fixe (PC) qui pourrait être trois fois plus rapide68_{. L’intérêt de ces solutions est leur coût} modéré de l’ordre du cinquième de celui de la 3G [26]. Plus généralement, compte tenu des améliorations logicielles et matérielles compatibles avec les bases installées, près de 80 % des services listés pour la 3G pourraient être réalisés avec les réseaux 2G révisés [26]. Les offres UMTS seront donc directement concurrencées par des évolutions technologiques en par- tie compatibles avec de la 2G, comme le GPRS, dans une moindre mesure avec EDGE, voire de simples variantes de la norme initiale.

D’autres technologies plus novatrices que celles évoquées précédem- ment sont en cours de développement.

3.5.2. La connexion sans fil

Concrètement, la connexion à un réseau sans fil (wireless) ne nécessite qu’un récepteur (d’une portée de quelques dizaines de mètres à plusieurs centaines de mètres) muni d’une carte réseau (PCMCIA, USB ou PCI ou directement inclus dans le cas d’un terminal mobile). La téléphonie mobile cellulaire (du GSM à l’UMTS) côtoie donc d’autres technologies utilisables pour réaliser un réseau sans fil.

Par exemple, Bluetooth est une technologie d’échange de données par onde radio, qui doit permettre aux appareils électroniques de communiquer entre eux ou de se connecter à Internet. Elle a été définie par un consortium industriel créé par Nokia, Ericsson, Intel, IBM et Toshiba, pour succéder au port IrDa infrarouge en apportant une plus grande souplesse d’utilisation. Bluetooth propose un débit suffisant pour transférer des fichiers audiovi- suels et bénéficie, de ce fait, du soutien des équipementiers et des opéra- teurs télécoms. Sony en équiperait, dans un premier temps, ses PC porta- bles ; Ericsson annonce des téléphones équipés se connectant avec n’im- porte quel terminal (casque audio ou vidéo, caméra, console de jeux, borne commerciale).

En l’absence d’adoption par un opérateur national et d’interconnexion à grande échelle, ces réseaux ne couvrent cependant qu’une aire géographique limitée et sont qualifiés à ce titre de réseaux locaux (LAN). Ils peuvent, comme pour les applications de Bluetooth, être hertzien, mais aussi filaire, voire un couplage des deux. Certains LAN de ce dernier type (connexion d’un PC portable à une borne d’accès Internet par des cartes réseaux spé- ciales) sont opérationnels dans des aéroports internationaux (Amsterdam, Singapour) et seraient en cours de déploiement en Suède par l’opérateur

68. La principale innovation de la nouvelle norme modem V92 tient justement à la vitesse de prise de ligne.

3G 4G Rester compatible avec 2G Étendre les capacités 3G d'un ordre

de magnitude 1 Part croissante de la commutation

de paquets / disparition progressive de la commutation par circuits

Entièrement commutation de paquets

Combinaison d'équipements existants et de nouveaux développés

Tous les éléments du réseau sont digitaux

Transfert données jusqu'à 2 Mb/s Débit très rapide : jusqu'à 100 Mb/s De plus en plus de données numériques Données numériques essentiellement

Télia [18]. En dépit de leur coût et de leur mobilité très réduite, leur débit les rend très appréciés des utilisateurs professionnels.

L’assemblage de ces différentes technologies semble par ailleurs devoir être à la base du futur de la téléphonie mobile.

3.5.3. Les prochaines générations de mobiles

Le potentiel des couplages technologiques proposés par plusieurs équi- pementiers (Nokia, Nortel et bientôt Ericsson) préfigure la prochaine géné- ration 4G de téléphonie mobile avec le Digital Advanced Wireless Service (DAWS). Typiquement, il s’agit d’articuler un LAN filaire, un réseau hert- zien courte portée (Bluetooth, IEEE 802.11 ou autre) et un réseau hertzien longue portée (GSM, GPRS ou EDGE) [27]. Les premières applications avec le DAWS offrent des débits de plus de 10 Mb/s [28], déjà très supé- rieurs à ceux de l’UMTS, mais qui pourraient s’élever jusqu’à 100 Mb/s vers 2010 avec l’utilisation des réseaux hertziens longue portée les plus performants. Conçue plus comme la généralisation systématique des meilleu- res techniques existantes (transmission par paquets et traitement numéri- que) partiellement déployées dans l’immédiat que comme une complète ré- volution technologique, l’évolution de la 3G à la 4G serait comparable à celle de la 2G au GPRS.

Le tableau suivant résume les caractéristiques du « saut technologique » de la 3G à la 4G.

17. Évolution des caractéristiques de la 3G à la 4G

Source: [29].

Cette brusque accélération de l’évolution technologique pourrait donner l’occasion au Japon et à la Corée de devenir des acteurs de premier plan, voire les leaders mondiaux, dans ce secteur. Ces deux pays affichent une démarche très volontariste et cohérente envers la 4G, avec le soutien au moins implicite de l’État. NTT a annoncé le passage à la 4G pour 2006, avec pour objectif en 2010 un débit jusqu’à 100 Mb/s. Le groupe, qui s’est

associé fin 2000 avec Hewlett Packard pour étudier les applications 4G à très haut débit, prévoit par ailleurs l’achèvement en 2006 de la pose d’un réseau national en fibre optique, autorisant un débit de 1 Gb/s, à destination de tous les particuliers. En Corée, un pôle commun de RetD, constitué autour de cinq groupes nationaux, opérateurs télécom ou électroniciens (Korean Telecom, KTM.com, SK Telecom, LG Electronics et Samsung Electronics), bénéficiera d’un investissement de l’État de 12,5 milliards de Wons lors de la première phase ; l’objectif annoncé est l’introduction de la 4G en 2010. Alors que la 4G ne fait pas encore l’objet d’application commerciale à grande échelle, les instances internationales de normalisation (IUT) évoquent déjà les débuts de la 5G et du Mobile Broadband System (MBS) pour 2010.

Le graphique suivant montre les scénarios d’évolutions technologiques du mobile.

Cette multiplication des technologies écorne la vision d’une norme UMTS facilitant la compatibilité des systèmes. Ainsi, les évolutions des protocoles d’interface pourraient augmenter la confusion.

3.5.4. Les WLAN, accès haut débit

Sur le plan technique, les réseaux locaux présentent une couverture géo- graphique limitée en raison de la faible compatibilité a priori des équipe- ments, que seul un opérateur national peut imposer par le choix d’un type précis de matériel. Inversement, il suffirait que la compatibilité technique entre différents matériels soit spontanément aisée pour que l’interconnexion à grande échelle soit réalisable de façon décentralisée69_.

69. L’organisation optimale en « cellule » reste par contre typique du savoir-faire d’un opérateur.

27. Les scénarios d’évolution technologique du mobile

Source : D’après [30]. 1G CDPD 14,4 1.5G HSCSD 38,4 100 Mb/s 1 Mb/s 100 Kb/s 10 Kb/s 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2.5G GPRS 75 2.75G EDGE 84 3G UMTS 2 4G DAWS 84 MBS5G 155

Alors que Bluetooth est plutôt dédiée à des communications de débit et de portée limités (typiquement entre un téléphone mobile et un PDA), le standard IEEE 802.11 est un LAN sans fil à très haut débit « hyperLAN »), conçu pour un usage en petite cellule (un bâtiment, un campus universi- taire). Comme Bluetooth, le standard IEEE 802.11 n’intègre pas de gestion de mobilité ; en revanche, son débit, très nettement supérieur à celui de l’UMTS et la forte compatibilité technique qu’il assure entre les différents matériels, pourrait le conduire à concurrencer directement certaines appli- cations des réseaux 3G des opérateurs. Élaboré en 1997, il est particulière- ment bien adapté aux liaisons hertziennes des réseaux locaux informatiques et suscite l’intérêt des industriels de ce secteur. Les utilisateurs s’équipent d’une carte modem sans fil (carte WLAN70_{) pour communiquer, à une por-} tée d’environ 100 mètres, avec une borne d’accès (ou un ordinateur serveur disposant d’une connexion à haut débit). Ces bornes sont alors interconnec- tées par relais hertzien (node) ou par réseau filaire (câble et/ou Internet).

Ce standard a été développé pour favoriser la compatibilité entre maté- riels proposés par différents fabricants de cartes WLAN, quelle que soit la marque de la borne d’accès, et la maintenir de façon évolutive [31]. L’utili- sation typique en est le partage par plusieurs terminaux de divers standards (PC ou ordinateurs de poche) d’une unique connexion Internet haut débit (xDSL), à la manière d’un réseau éthernet71 _{local [32]. Plusieurs versions ont} permis de régler progressivement la plupart des problèmes de compatibilité. C’est le cas de la version 802.11b (WiFi), dont les applications commer- ciales existent depuis 1999 (Apple, Lucent, Cisco). Son débit théorique de 11 Mb/s la destine aux transferts de données plus volumineux que ceux accessibles à Bluetooth.

Ses autres avantages [33] résident dans la minimisation des interféren- ces, l’optimisation de la bande passante sur les canaux et une gestion des batteries au niveau de la borne d’accès. Cette version souffre encore de quelques faiblesses : une certaine lenteur pour les applications à large bande passante, une sécurité du transport des données assez controversée (en cours d’amélioration), une gestion limitée du roaming entre plusieurs points d’accès ou sur différents canaux, la nécessité pour ses utilisateurs de rester statiques (prochainement résolu avec l’intégration de la norme IPv6). Après avoir été adoptée par les entreprises et les universités nord-américaines, le faible coût de cette technologie (1 000 € pour l’émetteur et 100 € pour les récepteurs) a suscité la création puis l’interconnexion par voie hertzienne72 de réseaux locaux personnels, créant de fait des réseaux libres couvrant plusieurs grandes villes (Seattle, San Francisco, Londres)73_.

70. Wireless Local Area Network, réseau local qui utilise les hautes fréquences radios. 71. Progrès en capacités de réseau.

72. L’interconnexion entre les différents nodes est assurée par une orientation précise des antennes (face à face en ligne directe), en raison de la fréquence élevée de transmission. 73. Sur le plan législatif, cette technologie utilise la bande ISM de 2,4 Ghz (2400-2483,5 MHz), normalement allouée à travers le monde pour des opérations sans licence. Aux États- Unis (et Canada), cette bande n’est pas réglementée par les autorités fédérales, à condition de ne pas dépasser une puissance d’émission de 1 watt, ce qui correspond à près de 5 fois la

Cette ouverture restreinte pourrait conduire le législateur à une position contradictoire avec les objectifs concurrentiels, techniques et d’aménage- ment du territoire de la 3G et, plus généralement, avec la réduction de la « fracture numérique ». En effet, malgré ses imperfections, le standard IEEE 802.11 permet aux particuliers de disposer de réseaux locaux hertziens, of- frant des débits 200 fois plus rapides que le GPRS.

D’un autre côté, leur gratuité pourrait sérieusement affecter la rentabi- lité des investissements concédés dans l’UMTS et conduire les opérateurs cellulaires à de nouvelles actions de lobbying. Les autorités pourraient être conduites à protéger par voie législative les intérêts des opérateurs au détri- ment des usagers.

Le succès de ce protocole IEEE est tel que ses évolutions se succèdent très rapidement. Intel, par ailleurs propriétaire de l’un des plus importants fabricants de matériels de réseaux (Xircom), tente de rallier d’autres cons- tructeurs de matériels pour les réseaux (Proxim, Enterasys). Cette inter- vention sur le marché des réseaux locaux sans fil (WLAN) concrétise pro- bablement une nouvelle étape dans la concurrence entre, d’un côté, les élec- troniciens et les informaticiens74 _{et, de l’autre, les opérateurs et équipemen-} tiers télécoms, promoteurs quant à eux de la norme Bluetooth.

3.5.5. La concurrence informatique/télécoms

Cette concurrence intersectorielle pourrait s’accentuer avec l’apparition continue de nouvelles technologies de transmission sans fil sans cesse plus rapides et dont l’essentiel du savoir-faire est concentré dans le processeur. Ainsi, l’Ultra Wideband (UWB), couramment utilisée pour les radars et les périphériques de localisation, pourrait être déclinée aux applications télécoms en offrant potentiellement, à terme, des débits jusqu’à 1000 fois supérieurs à ceux du 802.11b [36]. Le traitement de la transmission radio diffère assez fondamentalement des précédentes75_{, ce qui confère à l’UWB des caracté-} ristiques très intéressantes : absence d’occupation en continu d’une partie du spectre radio (au contraire des protocoles 802.11b et Bluetooth), émet- teurs et récepteurs plus simples à fabriquer (un processeur unique), puis- sance d’émission minimale requise très faible (de 50 à 70 milliwatts, soit

puissance d’un matériel opérationnel (pour un débit 200 fois plus élevé que celui d’un modem classique). En France, les restrictions de puissance sont beaucoup plus draconien- nes : au maximum 100 mW dans la seule sous-bande 2446,5-2483,5 MHz, en usage libre à l’intérieur des bâtiments ou, après autorisation préalable de l’ART, à l’extérieur des bâti- ments sur les propriétés privées [34]. Un timide assouplissement est envisagé par l’ART pour le 1er _{janvier 2004 sans pour autant étendre l’usage opérationnel de cette technologie au}

domaine public [35].

74. Les éditeurs de logiciels spécialisés dans le développement des OS (RedHat, Microsoft, 3GLabs) pourraient développer des versions adaptées aux mobiles, compatibles avec les parcs informatiques installés, les logiciels téléphoniques GSM/GPRS/UMTS et, par ailleurs, économes en mémoire.

environ le 1/10 000d’un mobile cellulaire) pour une portée restreinte, largeur de bande supérieure pour un plus grand nombre d’utilisateurs, très bonne gestion potentielle de la sécurité. Mi-2001, les processeurs UWB de se- conde génération atteignaient des débits d’environ 60 Mb/s.

La seule limite d’amélioration du débit et de la portée de l’UWB serait leur finesse de gravure. Les partisans de cette technologie regroupent des fabricants spécialisés, des concepteurs de processeurs ou de matériels in- formatiques (dont Compaq76_{, Intel et Motorola), le secteur militaire et l’in-} dustrie lourde civile. Cependant, le spectre de fréquence utilisé, déjà très parasité par les appareils électroménagers, est réglementé aux États-Unis par la FCC. Les perturbations engendrées par l’UWB, fonction de la puis- sance d’émission, du réglage de fréquence et de sa modulation, doivent être compatibles avec le bon fonctionnement des autres réseaux radios (TV, AM, FM, GPS). La FCC devrait publier fin 2001 les conditions d’une éven- tuelle commercialisation de l’UWB appliquée aux télécoms.

On savait que le développement technologique de la norme UMTS po- sait en soi de nombreuses difficultés. Or, on comprend désormais qu’il faut aussi composer avec une multitude de technologies hautement concurren- tielles, ce qui ne facilitera pas sa réussite.