Un mobile, comment ça marche ?


Pour communiquer avec un mobile, il faut être à portée d’une antenne relais de son opérateur et recevoir un signal radio de qualité suffisante : c’est ce qu’indiquent les barrettes situées sur l’écran du téléphone. Aujourd’hui, elles sont souvent accompagnées d’un signe (« 4G », « 3G » ou « E » pour « Edge », par exemple et bientôt 5G) précisant le type de technologie disponible dans la zone.

Lorsqu’on passe un appel depuis son mobile, celui-ci recherche en priorité l’antenne la plus proche de son opérateur et établit une liaison radio avec elle. Pour recevoir un appel, le principe est le même, sauf que c’est l’antenne qui demande à établir la liaison. Et dans ce cas, pour acheminer la communication, l’opérateur a besoin de savoir dans quelle cellule du réseau se situe le destinataire. C’est la raison pour laquelle, quand ils sont allumés et même lorsqu’ils ne sont pas utilisés pour passer des appels, les mobiles ‘se signalent’ au réseau ou mettent à jour leurs applications (pour les smartphones) à intervalles réguliers.

téléphoner en se déplaçant : le « handover »
L’atout majeur de ce type de communication est de pouvoir téléphoner en se déplaçant. Cela ne pose aucun problème lorsque l’on bouge de quelques mètres à l’intérieur de la cellule à laquelle on est actuellement connecté. Mais si l’on s’éloigne de l’antenne, le signal faiblit et la communication risque de s’interrompre. Pour éviter cela, le mobile mesure en permanence la qualité des signaux alentours. Et, pendant un appel, en-dessous d’un certain seuil, il est capable de basculer automatiquement la liaison vers une autre antenne de l’opérateur, plus proche ou moins embouteillée. Ce saut de cellule est appelé « handover », ou « transfert intercellulaire ».

pour aller plus loin :

 

les différentes technologies utilisées par les mobiles
Aujourd’hui, les terminaux mobiles utilisent différentes technologies s’appuyant principalement sur les réseaux d’antennes.

  • le GSM (ou téléphonie mobile de 2ème génération 2G) fonctionne sur les bandes de fréquences 900 MHz et 1 800 MHz. La 2G offre un débit limité à 88 Kb/s pour la transmission de données (SMS, photos, internet…), voire 200 Kb/s pour EDGE qui est la version la plus évoluée. Un téléphone GSM peut émettre jusqu’à une puissance maximale de 2W pendant un appel et, dans les meilleures conditions de réception, la puissance peut-être mille fois inférieure (de l’ordre de 0,001 W).
  • l’UMTS (ou 3G) passe par les bandes de fréquences 900MHz et 2 GHz. Plus perfectionnée que la 2G, la 3G a popularisé les usages internet et multimédia mobiles grâce à des débits supérieurs à 384 Kb/s (et jusqu’à 40 Mb/s pour les évolutions 3G+, H+). Cette technologie est aussi largement plus efficace dans le traitement du signal, puisqu’en conditions de réception optimales, un mobile 3G peut fonctionner à des puissances plusieurs millions de fois inférieures à sa puissance maximale (sa puissance maximale est de 0,25W).
  • le LTE (ou 4G) fonctionne sur les bandes 800 MHz, 1800 MHz et 2600 MHz précédemment utilisées par d’autres applications : la fréquence 800MHz, par exemple, servait à la télévision analogique avant l’arrivée de la TNT. Grâce à de nouvelles technologies de codage, la 4G permet déjà de multiplier par trois le débit obtenu en 3G pour atteindre 100 Mb/s, et rend ainsi possible en mobilité des usages comme les appels en « visio » ou la TV en direct.
  • La 5G est conçue pour une plus grande transmission de données et une connectivité accrue; son infrastructure permet l’Internet des objets associé à des milliards de dispositifs connectés. La technologie 5G soutiendra les innovations de demain, et ce, dans divers domaines tels que :
    – les soins de santé,
    – la sécurité publique,
    – les transports,
    – l’agriculture,
    – les villes intelligentes.
    La technologie 5G pourra être exploitée à des fréquences inférieures du spectre (inférieures à 6 GHz) et à des fréquences plus élevées, dites à ondes millimétriques (supérieures à 6 GHz).

D’autres technologies viennent enrichir les usages du mobile :

  • Le DECT (de l’anglais Digital Enhanced Cordless Telecommunications abrégé en DECT1 signifiant littéralement « téléphone sans-fil numérique amélioré »), anciennement Digital European Cordless Telephone, est une norme de téléphone sans fil numérique destinée aux particuliers comme aux entreprises sur la gamme de fréquence 1 880 à 1 920 MHz. Cette norme, même si elle a été conçue pour une gamme large d’utilisations, est aujourd’hui principalement utilisée pour des communications vocales.
  • Le Bluetooth est une norme de communications permettant l’échange bidirectionnel de données à très courte distance en utilisant des ondes radio UHF sur une bande de fréquence de 2,4 GHz. Son objectif est de simplifier les connexions entre les appareils électroniques en supprimant des liaisons filaires. Elle peut remplacer par exemple les câbles entre ordinateurs, tablettes, haut-parleurs, téléphones mobiles entre eux ou avec des imprimantes, scanneurs, claviers, souris, manettes de jeu vidéo, téléphones portables, assistants personnels, systèmes avec mains libres pour microphones ou écouteurs, autoradios, appareils photo numériques, lecteurs de code-barres et bornes publicitaires interactives.
  • le NFC (« Near Field Communication ») est une des technologies de communication sans contact permettant l’échange d’informations à très courte distance (quelques centimètres maximum) entre un terminal mobile (après validation de l’utilisateur) et un récepteur. Avec certains modèles de téléphones mobiles, elle sert d’ores et déjà pour le paiement, la validation des titres de transport, et pourrait à terme remplacer les cartes bancaires.
  • le RFID (« Radio Frequency Identification ») est aussi une technologie sans contact par radiofréquences. Elle permet une détection automatique avec des distances de lecture supérieures à celles de la NFC.
  • le Wifi est également utilisé pour relier son mobile à une « box » internet.
  • LoRa est une technologie réseau longue portée permettant la communication à bas débit d’objets connectés. A l’instar de la 3G/4G, le protocole LoRa permet la transmission aussi bien en extérieur qu’en intérieur sur des distances plus longues. Le grand avantage de LoRa, par rapport à un réseau cellulaire conventionnel, est l’autonomie des récepteurs ainsi que le coût d’utilisation. Le réseau LoRa est conçu de manière à réduire au maximum la consommation d’énergie. Un objet connecté peut ainsi atteindre une autonomie de plusieurs années avec une simple batterie (compteurs d’eau, d’électricité, etc). Autres avantages, la portée d’une passerelle (~10km en zone rurale et 1km en ville), ainsi que le faible coût de mise en service.
  • le LTE-M facilite les échanges de données enrichies (data, voix, SMS) avec les objets qu’ils soient en déplacement, dans des bâtiments ou des lieux enterrés. Cette technologie convient au suivi logistique, à la télésurveillance et téléassistance médicale, ou encore à la gestion de flotte de véhicules.