Web mobile contre réalité

John Chapman déborde d'enthousiasme. Le directeur de la stratégie mobile et sans fil de Hewlett-Packard vient de signer un accord de recherche de trois ans avec NTT DoCoMo, le spin-off cellulaire du géant japonais des télécoms NTT. Le but? Réfléchir à l'infrastructure d'un réseau sans fil d'une capacité si abondante que, selon Chapman, nous ne prendrons plus la peine de la mesurer. Hewlett-Packard s'est allié à NTT DoCoMo, dont le nom signifie n'importe où, car la société japonaise est le premier fournisseur mondial d'Internet mobile. On estime que 72 % des propriétaires de téléphones portables japonais se connectent régulièrement à Internet, contre seulement 6 % aux États-Unis. Chapman pense que si Hewlett-Packard peut offrir aux Américains de riches vidéos, données, graphiques et voix en streaming sur un réseau haut débit qui atteint chaque coin de rue, quai de métro, front de mer et arrière-cour, ils s'inscriront en masse.

Comment construire ce réseau sans fil à large bande est la question brûlante. Les entreprises de télécommunications devraient dépenser des centaines de milliards de dollars pour catapulter l'infrastructure actuelle de téléphonie mobile à bande étroite vers le haut débit. Ce n'est pas une simple mise à niveau. Les maigres téléphones portables et appareils Web sans fil d'aujourd'hui se connectent à Internet à un retard de 9 600 bits par seconde, soit moins d'un cinquième de la vitesse d'un modem de bureau moyen. Et même un modem de bureau n'est pas considéré comme haut débit. Sa vitesse doit être au moins quadruplée pour que les utilisateurs puissent profiter d'un accès Internet instantané et visionner des vidéos en plein écran avec une qualité digne d'un film.

Cette histoire faisait partie de notre numéro de juin 2001

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En outre, le protocole d'application sans fil par lequel les appareils mobiles d'aujourd'hui se connectent à Internet ne prend généralement en charge que les versions en noir et blanc maladroites et simplifiées de quelques centaines de sites Web délibérément adaptés à un petit écran. Malgré les publicités constantes pour les téléphones intelligents et les gadgets sans fil comme Sprint, AT&T, Palm et Kyocera, la plupart des gens sont frustrés par le Web sans fil embryonnaire.

Compte tenu des dépenses énormes pour les licences du nouveau spectre à large bande des gouvernements nationaux, des batailles techniques et réglementaires sur les protocoles de communication émergents à utiliser, ainsi que de la nécessité de réviser les tours de téléphonie cellulaire et les appareils mobiles, certains experts se demandent si les avantages en valent la peine. Avons-nous vraiment besoin de flux de données provenant des tours de téléphonie cellulaire partout pour pouvoir regarder un clip vidéo de CNN alors que nous descendons d'un trottoir du centre-ville, en payant des frais élevés à la minute pour le privilège ?

Peut être pas. En dehors du Japon, l'enthousiasme pour ce scénario semble s'estomper, même parmi les entreprises de télécommunications qui vous le factureraient. Le coût semble si astronomique que la demande vorace des consommateurs pour des équipements tels que la vidéo numérique et la musique serait nécessaire pour le couvrir. Aucune enquête américaine ou européenne n'indique qu'une telle demande existe ou que les consommateurs paieraient les primes.

Ce qui est clair, cependant, c'est que les consommateurs qui se promènent ou conduisent veulent des appels cellulaires fiables, des appels, des courriels et un accès rapide et facile à l'ensemble du Web en couleur. Aucun d'entre eux, en fait, ne nécessite le haut débit. Après avoir vérifié la réalité, certains dirigeants des télécommunications font la promotion d'une nouvelle vision : améliorer suffisamment le système cellulaire pour que les consommateurs bénéficient d'appels téléphoniques ininterrompus et d'un accès instantané au Web sur un appareil portable à la mode lorsqu'ils sont à l'extérieur, et récompensez-les avec le streaming, le multimédia , la brillance du haut débit une fois qu'ils entrent à l'intérieur, à la maison, au bureau ou à l'hôtel, dans les trains ou dans les avions. Quand la frénésie du haut débit s'apaisera un peu, est-ce à quoi ressemblera vraiment l'avenir ?

Limite de vitesse de la nature

Cette nouvelle vision hybride reste à contre-courant dans l'industrie du sans fil, en grande partie parce que les évangélistes du haut débit mobile comme Chapman croient en la construction et ils viendront. Leurs sociétés proposent un fouillis de protocoles concurrents pour nous faire dépasser les réseaux de téléphonie mobile numériques de deuxième génération, ou 2G, d'aujourd'hui. Ils prévoient de déployer des systèmes dits 2.5G qui combinent voix et données cette année au Japon et en Europe, et en 2002 aux États-Unis. Le Japon prétend qu'il suivra bientôt avec la troisième génération, ou 3G. Pourtant, personne ne semble certain quand la 3G, la norme qui prendra en charge les véritables applications haut débit, sera réellement mise en œuvre.

Contre son apparition rapide est une loi fondamentale régissant les communications de données qui a été établie à l'ère primordiale des télécommunications : 1948. Cette année-là, Claude E. Shannon de Bell Labs a déclaré que la quantité maximale de données pouvant être transmise par n'importe quel canal est de limitée par la bande passante disponible (la quantité de spectre radiofréquence qu'elle occupe) et par son rapport signal sur bruit (le signal à communiquer par rapport aux interférences).

Les deux limites sont des grèves contre les communications sans fil mobiles. Un canal sans fil ne peut utiliser que la partie du spectre approuvée pour lui par l'Union internationale des télécommunications et autorisée par l'un de ses 189 États membres. Les frais de licence sont épouvantables : les opérateurs ont dépensé plus de 46 milliards de dollars pour le spectre 3G rien qu'en Allemagne. À ces prix, un opérateur doit maximiser le retour sur investissement de ses canaux en regroupant autant de données que possible dans une bande de fréquences aussi étroite que possible - une pratique qui va à l'encontre du principe consistant à remplir une large bande de flux multimédias gourmands en données, ce qui est, technologiquement, la stratégie optimale. Pour résoudre le conflit, les opérateurs doivent concevoir une technologie capable d'envoyer des signaux plus rapidement dans des bandes étroites.

Pour aggraver les choses, le milieu à travers lequel les signaux circulent - l'atmosphère à la surface de la terre - est un endroit très bruyant de nos jours. Les signaux des téléphones portables se propagent entre les bâtiments, les collines et les autres, créant des interférences et une dégradation. Pour améliorer la fidélité, les fabricants doivent augmenter la puissance du signal ou réduire le bruit. Mais ils ne peuvent pas augmenter la puissance car la Federal Communications Commission et ses homologues européens et asiatiques restreignent les rayonnements électromagnétiques que les tours cellulaires et les combinés peuvent émettre. En outre, augmenter le niveau de puissance d'un combiné tue ses batteries.

Il n'est donc pas surprenant que les ingénieurs se concentrent sur la réduction du bruit. Ce jeu a véritablement commencé au milieu des années 1990, lorsque les téléphones portables numériques ont commencé à remplacer les versions analogiques, augmentant considérablement la clarté de la voix. Même si les entreprises de télécommunications ont dû dépenser des milliards de dollars pour ajouter des émetteurs-récepteurs numériques à leurs tours de téléphonie cellulaire, la mise à niveau s'est rapidement rentabilisée, car elle a également permis aux fournisseurs d'entasser beaucoup plus d'appels vocaux simultanés dans la même tranche de bande passante coûteuse, avec moins d'interférences. .

Réfléchir avant d'agir

Il existe deux schémas de base pour regrouper autant d'appels numériques que possible dans la bande passante disponible. Le protocole Time Division Multiple Access, un format précoce défendu par AT&T, est devenu le Global System for Mobile Communications, désormais une norme quasi universelle en Europe et au Japon. L'accès multiple par répartition en code est apparu comme la principale alternative, adoptée par Sprint et GTE, et à la fin de la décennie, il réduisait le bruit mieux que la méthode de répartition dans le temps et regroupait plus de données dans un seul canal.

Les principales normes 3G approuvées par l'Union internationale des télécommunications sont basées sur le protocole de division de code. Mais pour les mettre en œuvre, les entreprises de télécommunications doivent autoriser un nouveau spectre coûteux et réviser la technologie des tours cellulaires et des combinés. Après un enthousiasme aveugle initial, peu de transporteurs américains semblent désormais pressés de faire des investissements massifs. Tom Crook, directeur de la recherche technologique pour Sprint PCS, parle pour beaucoup quand il dit, je ne nous vois pas faire de la 3G de sitôt.

Des groupes d'évaluation technique comme Adventis à Boston affirment également que, au coin d'une vraie rue, les débits de données 3G ne s'approcheront pas des maximums cités par les partisans de l'industrie, qui sont basés sur des conditions de laboratoire impeccables. Dans une récente compilation d'études techniques et d'investissement examinant huit technologies à large bande proposées, Adventis a conclu que seules trois pourraient atteindre de manière réaliste des vitesses de données moyennes plus rapides que celles d'un modem de bureau. Et ces trois-là doubleraient à peu près la vitesse, bien loin du quadruplement nécessaire pour des performances à large bande réelles.

Ken Hyers, analyste de l'industrie chez Cahners In-Stat Group, déclare que les dépenses intimidantes et les résultats techniques douteux de la 3G poussent les opérateurs américains à adopter une attitude attentiste. Ils disent : Voyons combien de bande passante nos clients vont réellement utiliser. » Si tout ce qu'ils veulent, ce sont de simples services Web tels que des annuaires de restaurants en ligne, la réponse peut être pas grand-chose.

Plutôt que de faire le véritable saut à large bande, Sprint PCS et d'autres ont décidé de tester les eaux en utilisant la technologie 2.5G, qui utilise le même spectre que les réseaux 2G actuels et ne nécessite qu'une mise à niveau matérielle relativement mineure. Bien que la 2.5G ne puisse pas atteindre de véritables débits de données à large bande, elle offre une énorme avancée : elle est toujours disponible instantanément, 24 heures sur 24. Vous n'aurez pas à vous connecter et à attendre 30 secondes pendant que votre appareil mobile se connecte à Internet. L'accès instantané modifie profondément votre rapport à Internet. Des études montrent que les personnes vivant dans des foyers disposant d'un accès instantané via des systèmes câblés tels que les lignes d'abonnés numériques et les modems câblés utilisent Internet trois fois plus que les personnes qui doivent se connecter à chaque fois. Lorsque vous êtes mobile, tout retard est encore plus décourageant et peut vous empêcher complètement d'accéder au Net.

Alors, qui a vraiment besoin de la 3G ? Certaines des télécommunications les plus astucieuses ont commencé à brouiller la distinction en définissant leur technologie 2.5G comme 3G. Anil Kripalani, vice-président senior chez Qualcomm, déclare : « Nous savons repousser les limites. Comme d'autres partisans américains, il ne voit pas la nécessité pour les opérateurs de passer à la vraie 3G. Ainsi, la disparité mondiale des télécommunications pourrait se poursuivre, l'Amérique se penchant vers la 2,5G, le Japon ayant l'intention de la 3G, et l'Europe et le reste de l'Asie vacillant entre les deux.

Pourtant, même si le rêve 3G vanté avec tant d'audace au sein de l'industrie s'estompe, cela n'aura pas été en vain, car c'est ce qui a motivé les opérateurs à passer aux normes 2.5G. Les ingénieurs conçoivent des émetteurs-récepteurs et des antennes de combiné intrigants pour aider à garantir que les utilisateurs sans fil obtiennent la bande passante maximale et les signaux les plus puissants disponibles, quel que soit le nombre de G qu'ils tirent. Pourtant, des protocoles de transmission incompatibles posent toujours problème. Chaque appareil cellulaire utilise une puce radio à microprocesseur qui ne prend en charge qu'un seul protocole. Un téléphone utilisant un protocole de division de code nécessite une puce différente d'un téléphone utilisant un protocole de division de temps, et différents téléphones 3G d'AT&T et de GTE, par exemple, utiliseraient des puces différentes même s'ils étaient tous deux basés sur un protocole de division de code.

Une technologie, connue sous le nom de puces radio définies par logiciel, pourrait fournir une solution, selon Benny Bing, une autorité sans fil de premier plan au Georgia Institute of Technology Broadband Institute. Encore à l'état de prototype, les puces radio logicielles peuvent basculer entre les protocoles, les techniques de filtrage et les schémas de détection. À tout moment, un appareil mobile avec une radio logicielle à l'intérieur pourrait basculer de manière transparente entre les normes de télécommunications américaines, européennes et japonaises, ainsi que les protocoles de transmission concurrents ( voir Le téléphone portable universel , TR avril 2001 ).

Battre le raid aérien

La perspective de concevoir une architecture mobile haut débit gagnante a attiré des légions de technologues ambitieux. La question demeure, cependant, de savoir s'ils pourront jamais fournir suffisamment de puissance de communication réelle - souvenez-vous de Claude E. Shannon - pour que vous puissiez regarder ce clip de CNN pendant que vous vous promenez dans le centre-ville. Plutôt que d'essayer de développer le réseau de téléphonie mobile pour offrir un Internet haut débit, nous serions peut-être mieux avec des systèmes parallèles, un pour le téléphone (qui existe déjà) et un pour les données (en construction).

Il n'y a vraiment aucune raison importante pour laquelle le bon vieux système de téléphonie mobile devrait survivre ou prospérer en tant qu'Internet sans fil, déclare Teresa H. Meng, chercheuse révolutionnaire dans le domaine du sans fil à l'Université de Stanford, qui est maintenant responsable de la technologie du fabricant de puces sans fil Atheros Communications. Au lieu de cela, dit Meng, les entreprises de télécommunications pourraient placer des émetteurs-récepteurs de données sans fil sur chaque bâtiment et poteau de service public. Chaque émetteur-récepteur couvrirait une petite zone, ou nanocellule, de 200 à 300 mètres de diamètre. Ensemble, ils créeraient ce que Meng appelle un tissu sans fil. Parce que les émetteurs-récepteurs seraient si proches des utilisateurs, ils pourraient envoyer des signaux sans fil clairs et à grande vitesse sur des bandes passantes étroites, à des fréquences qui tombent dans la partie industrielle/scientifique/médicale du spectre, que les régulateurs mettent gratuitement à disposition et sont utilisées par les appareils sans fil. téléphones, ouvre-portes de garage, instruments médicaux et machines d'usine. Et les combinés pourraient s'en tirer avec une faible puissance de sortie, économisant ainsi les batteries.

Lors de tests effectués dans ses laboratoires de Sunnyvale, en Californie, les chipsets d'Atheros atteignent des débits de données des centaines de fois plus rapides que les modems de bureau, le véritable haut débit. Non chargés d'avoir à transporter la voix, ils peuvent être beaucoup plus rapides que les systèmes 3G, qui fournissent la voix et les données ensemble. Meng dit également : L'industrie des communications de données a le dessus. Parce que l'industrie du téléphone portable est fortement réglementée et totalement standardisée, des améliorations ont été apportées de manière très progressive, comme dans le cas de la 3G par rapport à la 2G. Ces technologies ont 15 ans. Même certains pionniers du téléphone portable, comme Martin Cooper, qui a développé le premier téléphone portable portable chez Motorola au début des années 1970, s'accordent à dire qu'un système double pourrait être plus pratique que la 3G ( voir Tout le monde a tort , ).

Recouvrir nos villes de nanocellules peut sembler farfelu, mais Meng insiste sur le fait que cela coûterait moins cher que d'acquérir un spectre 3G coûteux. Chip Elliott, scientifique principal à BBN Technologies de Verizon, est d'accord. Il estime qu'un réseau couvrant une grande ville nécessiterait 20 millions de dollars en équipement initial, plus 5 millions de dollars en coûts de réseau annuels. Pas mal, étant donné que le spectre 3G pour la seule ville de New York a été vendu aux enchères pour des milliards de dollars, et la mise à niveau du système requise augmentera beaucoup plus le coût.

Libérés de la voix, les systèmes de données uniquement pourraient fournir un chemin plus rapide et plus facile vers un service Internet haut débit peu coûteux, peut-être même cette vidéo CNN en streaming au coin de la rue. En effet, le service de données mobiles Ricochet de Metricom, disponible dans le commerce, fonctionne déjà deux fois plus vite que les modems de bureau. Les technologues testent également des schémas de données uniquement beaucoup plus rapides. Le consensus est que le multiplexage orthogonal par répartition en fréquence, un format actuellement utilisé pour transmettre la télévision haute définition en Europe, pourrait constituer la meilleure option. Rajiv Laroia, directeur de la technologie chez Flarion, l'un des principaux distributeurs du programme, a déclaré que son entreprise offrirait des équipements plus tard l'année prochaine.

Bien sûr, il existe de nombreux obstacles à une infrastructure de données uniquement. Le spectre industriel/scientifique/médical pourrait rapidement devenir surpeuplé, obligeant les opérateurs à accorder des licences pour un spectre coûteux après tout. Les interférences pourraient dégrader la qualité de ces flux Web multimédias. Il n'y a pas de protocole de transmission convenu, laissant les services de données uniquement ouverts à l'incompatibilité qui assaille la 3G. Pour éviter de se promener avec plusieurs gadgets différents, nous aurions besoin de ce périphérique logiciel-radio pour basculer facilement entre les modes voix et données. De plus, allez au-delà des zones urbaines et il est difficile d'imaginer une nanocellule sur chaque cinquième poteau de clôture.

Ce qui nous ramène à la vision à contre-courant d'un réseau hybride : un système de téléphonie mobile 2.5G offrant une voix claire, une recherche de personnes et un accès Internet permanent à nos appareils portables à l'extérieur ; et le câblage de la télévision par câble et du réseau informatique déjà en place à l'intérieur, offrant une expérience à large bande complète, à laquelle l'ordinateur de poche peut puiser.

Cette architecture pourrait être construite relativement rapidement et à peu de frais. L'Internet haut débit et haut débit sera bientôt disponible dans de nombreux environnements intérieurs, car des entreprises telles que Cisco Systems et Juniper Networks s'affairent à brancher des câbles à fibre optique aux foyers et aux entreprises. Un simple émetteur-récepteur sans fil dans le coin d'un hall ou d'un salon alimenterait votre appareil mobile ; vous pouviez accéder de la même manière aux réseaux à grande vitesse construits dans les trains et les avions modernes. Ce schéma correspond également parfaitement à ce qui se passe dans de nombreuses entreprises, où les réseaux locaux câblés vieillissants sont remplacés par des réseaux sans fil intérieurs fixes, qui sont moins chers et plus faciles à installer et prennent facilement en charge les débits de données à large bande. Il serait simple pour votre appareil mobile de s'accrocher à cette infrastructure.

À la fin de la décennie, vous pourriez finir par utiliser le sans fil 2.5G pour des appels téléphoniques pratiques et un accès Web tout en vous promenant en ville, puis passer à un réseau sans fil fixe lorsque vous entrez dans un café, une station de métro ou salle de réunion, peut-être à l'aide d'un téléphone Web avec radio logicielle qui bascule entre la voix et les données selon les besoins. Ouvrez votre CellMate 2.5G tout en marchant dans Main Street pour appeler à la maison, puis passez en mode données pour télécharger une liste de courses après que votre conjoint vous a parlé d'une fête soudaine que vous ne saviez pas que vous organisiez. Lorsque vous entrez dans Mammoth Grocery, CellMate bascule sur le réseau sans fil fixe du magasin afin que vous puissiez rapidement consulter Online Wine pour voir quel millésime complétera le dîner. Le plan du magasin apparaît, vous menant à l'allée des vins. Vous pointez CellMate sur le scanner infrarouge de la caisse pour débiter votre compte bancaire. Et ce système hybride intérieur/extérieur, plutôt que la grande vision de la 3G, pourrait être ce à quoi ressemble vraiment l'avenir du sans fil à large bande.

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