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Le resserrement du spectre qui n'était pas
De minuscules émetteurs, le partage du spectre et les nouvelles technologies de codage de l'information promettent de maintenir la capacité de données sans fil en augmentation pendant des années. 26 novembre 2012
Jetez un œil au prochain match de football ou au prochain concert auquel vous assisterez. Vous verrez des milliers de fans prendre des photos et des vidéos et les envoyer par e-mail à des amis. Ces armées de propriétaires de smartphones et de leurs frères équipés de tablettes contribuent à une augmentation frappante de l'utilisation des données sans fil : Cisco Systems estime que le trafic de données mobiles augmentera d'un facteur 18 d'ici 2016, et Bell Labs prévoit qu'il augmentera d'un facteur de 25. Intuitivement, il y a un problème : toutes ces photos et vidéos passent sur les ondes. Pourtant, seules quelques sections, ou bandes, du spectre des fréquences radio sont disponibles pour les opérateurs sans fil, qui les ont payés des milliards de dollars. Beaucoup plus de fréquences sont réservées à d'autres usages, de la télévision et de la radio à l'aviation et aux applications militaires. Le trafic de données augmente si rapidement que les opérateurs ont imposé des plafonds d'utilisation et augmenté les prix. Ces deux réalités de base, l'explosion de l'utilisation des données d'une part, les bandes de spectre limitées de l'autre, doivent certainement signifier que nous allons bientôt manquer d'ondes pour nos gadgets, n'est-ce pas ?
Il y a à peine deux ans, le président de la Federal Communications Commission des États-Unis, Julius Genachowski, l'a suggéré. Il a déclaré que l'industrie américaine du sans fil avait désespérément besoin de mettre la main sur des parties sous-utilisées du spectre contrôlées par des agences gouvernementales ou des diffuseurs de télévision. Sinon, les entreprises de services sans fil découvriraient que la demande pour leurs services dépasserait leur capacité de les fournir. Si nous ne faisons rien face à la crise imminente du spectre, de nombreux consommateurs seront confrontés à des prix plus élevés car le marché est obligé de répondre à l'offre et à la demande, a-t-il déclaré. De même, un cadre d'AT&T, Jim Cicconi, a déclaré que le besoin de plus de spectre est un problème et un problème à l'échelle de l'industrie.
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Mais ces affirmations étaient prématurées. D'une part, les craquements du spectre - l'utilisation des téléphones portables qui dépasse les fréquences sans fil disponibles - se produiraient à des endroits et à des moments très spécifiques. Parfois, des stratégies alternatives peuvent résoudre complètement ces problèmes localisés.
Regardez autour de ce stade, par exemple, et vous trouverez probablement des boîtes de la taille d'un carton de lait nichées dans les chevrons. Ce sont des récepteurs Wi-Fi à courte portée, fonctionnant sur des portions sans licence du spectre radio. Votre téléphone peut envoyer des données à travers eux au lieu de sur les fréquences de téléphone portable à longue portée. Les boîtiers Wi-Fi épongent toutes les données que vous envoyez et les acheminent hors du stade via une connexion Internet filaire. Ainsi, les données envoyées par vous et presque tout le monde dans le stade ne touchent pas le précieux spectre que les opérateurs de téléphonie mobile prétendent s'épuiser. Cette astuce astucieuse n'est qu'un exemple des nouvelles stratégies et technologies qui peuvent être mises en œuvre.
Choses examinées
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L'ensemble du système de spectre est géré de manière inefficace. Un récent rapport consultatif à la Maison Blanche l'a clairement indiqué et a souligné que le partage plus large des fréquences sans fil, plutôt que de partager chaque bande entre un nombre limité d'utilisateurs, pourrait augmenter la capacité sans fil d'un facteur de milliers. Par exemple, de nombreuses sections des ondes qui sont réservées aux chaînes de télévision et aux agences fédérales ne sont pas utilisées. C'est en partie parce que certaines régions n'ont que trois chaînes de télévision locales et personne n'a besoin du spectre restant réservé aux émissions de télévision. Ou un système d'armes militaires qui engloutit le spectre à San Diego n'en utilise que peu ou pas à New York. Nous n'avons pas autant de crise du spectre que nous avons une crise de la politique du spectre, déclare David Tennenhouse, vice-président de la politique technologique de Microsoft et ancien professeur du MIT et cadre d'Intel. Le soi-disant « craquement du spectre » reflète en réalité la rareté artificielle du spectre.
Pour documenter plus précisément cette rareté artificielle, sa société a lancé un projet, appelé Microsoft Spectrum Observatory, pour mesurer où et quand les bandes de fréquences radio sont réellement utilisées, en commençant par Washington, D.C., Seattle et Redmond, Washington. Tennenhouse espère qu'il s'agit de la première étape d'un effort de collecte de données beaucoup plus large qui mènera à des réglementations du spectre plus intelligentes. Soulignant le succès fulgurant du Wi-Fi, qui ne couvre que de courtes portées et fonctionne sur des fréquences ouvertes et sans licence, ajoute-t-il, le défi consiste maintenant à étendre ces succès éprouvés pour permettre un accès à large bande plus large en utilisant d'autres parties sous-utilisées du spectre.
Certains premiers efforts de partage des fréquences ont commencé. Par exemple, certaines chaînes de télévision inutilisées dans une zone géographique donnée, appelées espaces blancs, peuvent désormais être utilisées par d'autres appareils. Et en décembre, la FCC a recommandé que les chercheurs et les entreprises aient accès aux fréquences qui ont été réservées aux systèmes radar.
De nombreuses autres ondes pourraient éventuellement être partagées à l'aide de radios cognitives, qui détectent les fréquences disponibles et se déplacent entre elles en quelques millisecondes pour éviter les interférences avec d'autres appareils. Certains des premiers tests en extérieur sont en cours à l'Université du Colorado. Des groupes ailleurs, notamment Virginia Tech, l'Université de Californie, Berkeley et Rutgers, travaillent également sur la technologie. Cependant, au moins pour l'instant, des réglementations rigides ne permettent pas une utilisation généralisée de technologies flexibles comme la radio cognitive.
Ce n'est pas que le sujet entier d'un resserrement du spectre est un hareng rouge. Les fréquences radio sont une ressource limitée et certaines bandes ne sont pas bien adaptées aux communications longue distance. Les opérateurs sans fil ne peuvent pas installer à l'infini de nouvelles stations de base, ces tours au sommet d'immeubles de bureaux ou de collines (parfois déguisées en arbres), car les signaux finiraient par interférer avec ceux d'autres stations. Mais les émetteurs et les récepteurs à plus courte portée qui utilisent des fréquences cellulaires dédiées, appelées petites cellules, peuvent déjà combler les lacunes de la couverture. Les plus petites d'entre elles, appelées femtocells, peuvent coûter jusqu'à 200 $ et offrir un service clair dans les maisons et les bureaux tout en maintenant la charge des grandes stations de base, un peu comme ces gadgets Wi-Fi dans les chevrons du stade. Les petites cellules sont la chose la plus en vogue dans l'industrie du sans fil en ce moment, explique Jeff Reed, directeur du laboratoire de recherche sans fil à Virginia Tech.
John Donovan, vice-président exécutif d'AT&T, a déclaré cet automne que même si la société avait acheté des droits de spectre supplémentaires et en voulait encore plus, la crise immédiate était passée et que la moitié de la nouvelle demande jusqu'en 2015 serait gérée par de petites cellules. Ces technologies ont émergé beaucoup plus fortement que prévu. Si vous regardiez il y a quelques années, vous diriez que nous serions maintenant hors du spectre, déclare Vanu Bose, fondateur de Vanu, une entreprise de communications sans fil à Cambridge, Massachusetts. Bose, avec Reed, était un conseiller technique sur le rapport de la Maison Blanche. Il existe de nombreuses façons de satisfaire la demande, dit-il. L'ajout de spectre [pour les services commerciaux] en fait certainement partie, tout comme les petites cellules, les technologies de déchargement alternatives et les innovations que nous n'avons même pas encore conçues.
À terme, les nouvelles technologies pourraient libérer les ondes en rendant les transferts de données sans fil beaucoup plus rapides. Par exemple, les chercheurs du MIT ont montré qu'il est possible de réduire la quantité de communication aller-retour requise pour traiter les paquets de données abandonnés. Bien que la technique soit peut-être à quelques années d'être largement mise en œuvre, les démonstrations en laboratoire montrent qu'elle pourrait décupler la capacité. Cela signifie que vous pouvez télécharger votre vidéo 10 fois plus rapidement que maintenant, libérant ainsi le réseau beaucoup plus tôt pour que quelqu'un d'autre puisse l'utiliser.
Les nouvelles technologies peuvent-elles donc éviter une pénurie de spectre pour toujours ? Peut-être pas, mais Tennenhouse de Microsoft dit que des décennies de progrès de la recherche attendent d'être appliquées au problème : À l'heure actuelle, nous avons un retard de 15 à 20 ans en matière de nouvelles technologies et architectures… ce qui peut nous emmener loin dans le futur. .
Cette histoire a été mise à jour le 2 janvier 2013.