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Christophe Guillemin / mercredi 19 septembre 2018 / Thèmes: Mobilité, Dossier, Mobilité

Mobilité indoor

Les dernières technos pour booster les communications mobiles indoor

Disposer d’une connexion mobile haut débit à l’intérieur d’un local n’est pas toujours chose aisée. Plusieurs centaines de communes françaises demeurent en zones blanches, les nouveaux bâtiments à la norme HQE intègrent du vitrage bloquant sensiblement les ondes radio. De plus, les espaces en sous-sol accusent une rapide déperdition du signal. Tour d’horizon des solutions pour récupérer ou recréer un réseau mobile dans les bâtiments, de la plus grande à la plus petite surface.

Le 12 janvier dernier, l’État, l’Arcep et les quatre principaux opérateurs mobiles français signaient un accord « historique ». Leur ambition : « généraliser une couverture mobile de qualité pour l’ensemble des Français dès 2020. » Au programme : la fin des zones blanches, la généralisation de la 4G sur tous les sites mobiles, mais aussi « la généralisation de la couverture téléphonique à l’intérieur des bâtiments ». Pour respecter ces engagements, les opérateurs prévoient d’investir plus de 3 milliards d’euros pour renforcer leur réseau et développer de nouvelles solutions.

Ce n’est pas une surprise si l’amélioration des communications mobiles indoor s’est imposée comme un des principaux enjeux de cet accord. Disposer d’une connexion mobile de qualité à l’intérieur des bâtiments représente aujourd’hui une attente forte du grand public comme des professionnels. « La demande pour nos solutions d’amplification indoor a explosé depuis 2017 », nous confie ainsi Philippe Jonquet, responsable de l’offre produit chez Onedirect, un des principaux distributeurs français d’amplificateurs/ répéteurs cellulaires.

Pourquoi ? Tout d’abord parce que l’usage du mobile s’est généralisé dans la plupart des tâches professionnelles. Plus que jamais, les entreprises souhaitent donc que leurs collaborateurs puissent utiliser leur smartphone sur l’ensemble des espaces de travail disponibles. Or, « il y a de plus en plus de bureaux qui gagnent de l’espace en sous-sol », poursuit-on chez Onedirect. Et, bien entendu, sous terre le signal radio des antennes terrestres est perturbé par les différentes couches de béton, de pierre et autres supports métalliques. Résultat : à seulement quelques mètres de profondeur, un signal fort en surface peut devenir faible, voire inexistant.

Des antennes relais internes pour recréer un réseau mobile indoor (Bouygues Telecom).

Des problèmes de réception subsistent également en surface. La multiplication des bâtiments respectant la norme HQE (Haute qualité environnementale) contribue à cette explosion de la demande autour de solutions de communications indoor. « Ces bâtiments utilisent des vitrages feuilletés métal qui bloquent les UV, mais aussi les communications radio », poursuit-on chez Onedirect. Une tendance observée également par l’Agence nationale des fréquences (ANFR) : « L’utilisation des répéteurs est en augmentation, conséquence de l’évolution des normes de construction qui rendent les bâtiments de plus en plus étanches aux ondes radio », confirme-t-on à l’Agence.

Enfin, même si l’accord de janvier dernier vise à résorber les zones blanches d’ici à deux ans, elles subsistent encore. Selon un récent décret ministériel, 541 communes de France sont ainsi toujours non couvertes et 10 000 ne disposent pas de la 4G. D’autres situations peuvent aussi être problématiques pour la réception des réseaux mobiles, comme les immeubles haussmanniens, dont les épais murs de pierre de taille perturbent les signaux radio. Une situation bien connue à Paris, mais aussi à Toulouse ou Lyon. Des locaux situés dans des cours intérieurs ou totalement entourés de hauts bâtiments peuvent aussi rencontrer des problèmes de réception, car leur situation en enceinte crée un effet « cage de Faraday ».

Un amplificateur GSM mural avec écran de contrôle (Huaptec).

Amplifier le signal existant

Pour une PME ou une TPE, une première solution pour retrouver une bonne qualité de signal indoor est tout simplement d’installer un amplificateur, également appelé « répéteur ». Ce dispositif va récupérer le signal à l’extérieur du bâtiment, puis l’amplifier et le répéter dans les différents espaces de travail de l’entreprise. Concrètement, une antenne d’environ 50 cm de haut est installée sur le toit du bâtiment, avec une orientation optimale vers l’antenne multi-opérateurs la plus proche. « Le principe est d’aller capter le meilleur niveau de signal possible grâce à la hauteur, la bonne orientation et parce qu’il s’agit d’un équipement bien plus sensible que les récepteurs présents dans les smartphones », explique Laurent Muckensturm, directeur associé de Giga-Network.fr, spécialisée dans les dispositifs d’amplifications GSM et les solutions sans-fil longue distance IoT. Cette antenne extérieure est reliée à un boîtier électronique (booster) qui va nettoyer le signal, l’amplifier et le redistribuer vers une ou plusieurs petites antennes installées dans les locaux de l’entreprise. Selon la typologie des locaux, une antenne interne peut couvrir jusqu’à une quinzaine de pièces et 300 m2 de surface, par exemple un étage complet. La connexion entre le boîtier et les antennes s’effectue en général par un câble coaxial.

Notons que ces antennes internes diffusent un signal environ 1 000 fois plus faible que les antennes extérieures des opérateurs. « Il n’y a donc rien de comparable avec l’exposition aux champs électromagnétiques d’une antenne GSM d’opérateur. Par ailleurs, le fait d’avoir un signal de qualité à l’intérieur du bâtiment réduit la surchauffe du smartphone, car il n’est pas en recherche constante du réseau. Il y a donc moins de risques pour la santé et la batterie du téléphone est également moins sollicitée, ce qui en augmente l’autonomie », assure Laurent Muckensturm.

En théorie, les amplificateurs peuvent être installés sans déclaration préalable. Attention de respecter le cadre légal.

Le prix de ces équipements varie d’environ 300 à 3 000 euros, selon le nombre de bandes de fréquences répétées, sachant que les opérateurs peuvent utiliser plusieurs bandes pour un même type de réseau. La 4G est par exemple exploitée, selon les opérateurs, sur les bandes 700 MHz, 800 MHz, 1 800 MHz et 2 600 MHz. « En général, nos clients prennent des amplificateurs tri-bandes, pour couvrir les principaux signaux des opérateurs en 2G, 3G et 4G », poursuit-on chez GigaNetwork.fr.

À cela s’ajoute l’éventuel coût d’installation, qui tourne autour de 1 000 euros pour 1 000 m2. En théorie ces équipements peuvent cependant être installés par le client lui-même, du moins pour les dispositifs les plus simples, avec une seule antenne intérieure. Mais attention : il faut respecter un cadre légal très précis, sous peine de poursuites pénales, en veillant à ce que la puissance de l’amplificateur ne vienne pas perturber le réseau mobile des opérateurs nationaux. En cas de doute, mieux vaut donc faire appel à un installateur (lire encadré ci-contre). Ensuite, ces équipements fonctionnent avec un minimum de maintenance. « L’évolution récente des répéteurs est leur capacité d’auto-adaptation. Ils vont ainsi automatiquement régler le gain ou l’atténuation du signal, sur les différentes bandes, afin de ne diffuser que le signal nécessaire », poursuit-on chez GigaNetwork.fr. Autre nouveauté : l’intégration d’écrans sur les boosters, plutôt que des diodes, pour visualiser et programmer manuellement la puissance. Certains modèles récents peuvent également être contrôlés à distance via une interface web ou une application mobile.

Le principal avantage de ce type de solution est bien entendu d’être multi-opérateur. La plupart des autres dispositifs ne fonctionnent qu’avec le réseau d’un seul opérateur (lire ci-après). « Nos solutions fonctionnent avec tous les téléphones du marché, même les plus anciens, tous les types de réseau (GSM, 3G, 4G et bientôt la 5G) et tous les opérateurs français », résume ainsi Ferd Browne, product designer chez StellaDoradus, fabricant irlandais d’amplificateurs GSM et leader européen du secteur. Mais, bien entendu, la limite de ce type de solution est qu’il faut disposer d’un signal à amplifier. En zone blanche ce type de solution ne convient pas. Par ailleurs, le signal répété étant celui du réseau grand public, le niveau de bande passante ne peut être garanti.

Installation de l’antenne externe pour amplificateur (StellaDoradus) sur un toit parisien.

Recréer un réseau mobile local à partir d’une connexion internet

Deuxième solution pour disposer d’une connexion mobile de qualité indoor : déployer un réseau local, alimenté par une connexion internet ADSL ou fibre. C’est un peu le même principe que de générer un réseau Wi-Fi local via une box ADSL, sauf qu’ici la box va créer un réseau mobile. Ce type de solution est proposé par les quatre principaux opérateurs mobiles (Orange, Bouygues Telecom, SFR et Free).

Plusieurs dispositifs existent, selon la taille de l’espace à couvrir. Pour quelques pièces ou un espace d’une centaine de mètres carrés – salle de réunion, open space –, les opérateurs proposent des « Femtocell ». Il s’agit donc d’un boîtier intégrant une petite antenne de téléphonie mobile, branchée par un câble Ethernet sur une box internet. Le tout est « plug & play » et peut donc être installé facilement par le client. Les réseaux ainsi générés sont en 3G.

« Le nombre d’utilisateurs d’une Femtocell est limité pour éviter toute saturation et garantir une bonne qualité de services », précise Frédéric Forestier, responsable déploiement couvertures dédiées au marché entreprise chez Bouygues Télécom. Chez cet opérateur, le dispositif peut accueillir jusqu’à huit communications simultanées et 32 « mobiles déclarés » au maximum. La Femtocell fonctionne en effet avec une liste d’utilisateurs bien définie. Comme tout système basé sur la VoIP, la qualité de service dépend de la bande passante de l’accès internet. Les opérateurs recommandent de disposer au moins de 2 Mbps.

Le kit amplificateur au complet, intégrant une antenne externe, quatre antennes internes, le booster et les câbles coaxiaux (StellaDoradus).

Picocell et DAS : au-delà de 500 m2

Pour un espace à couvrir de plus de 500 m2, les opérateurs proposent la « Picocell ». Ce dispositif reprend le même principe que les Femtocell, mais avec davantage de puissance et le déploiement de plusieurs antennes en réseau. Avec une dizaine de Picocell, un espace de 5 000 m2 sera couvert. Ce type de solution, plus complexe, nécessite l’intervention d’un installateur.

« La Femtocell, comme la Picocell, sont des solutions dédiées aux entreprises ayant une flotte de smartphones collaborateur afin de leur garantir une connexion haut débit 3G sur l’ensemble des locaux. La Picocell 4G arrivera chez Bouygues Telecom début 2019 », indique Frédéric Forestier.

Enfin, au-delà de 5 000 m2, les entreprises peuvent déployer un D.A.S. (Distributed Antenna System). Il s’agit ici de recréer un véritable réseau mobile (2G, 3G et même 4G +) comparable à celui que les opérateurs déploient en extérieur, mais dédié à un site spécifique. Contrairement à la Femtocell ou au Picocell, ce DAS peut être une solution multi-opérateur, ce qui lui permet d’être utilisé par tous les salariés de l’entreprise, mais aussi par des visiteurs.

« L’évolution actuelle de ces équipements est d’exploiter au maximum l’infrastructure réseau déjà présente dans l’entreprise, afin de réduire le tirage de câble, notamment entre les antennes », indique Yves Bellégo, directeur de la stratégie réseau chez Orange Groupe. Un avis partagé par Bouygues Telecom. « Dans la mesure du possible, nous utilisons le réseau existant en connectant les équipements sur des prises RJ45 alimentés (RJ 45 PoE -Power over Ethernet) », confirme Frédéric Forestier.

Côté tarifs, une Femtocell revient à moins d’une centaine d’euros à l’achat. Il faut compter entre 2 000 et 4 000 euros pour un réseau Picocell, plus un abonnement en fonction du volume de communications. Quant au DAS, ce type de dispositif peut avoisiner la centaine de milliers d’euros.

L’avenir : la voix sur WiFi ?

L’accord historique de janvier dernier prévoit « la généralisation de la couverture téléphonique à l’intérieur des bâtiments, notamment en utilisant la voix sur WiFi ». Encore embryonnaire, cette « VoWiFi » représenterait bien l’avenir, assurent les opérateurs. « La VoWiFi est un service en cœur de réseau qui permet de fournir les usages voix mobile à travers un accès WiFi privé ou public lorsque la couverture mobile est insuffisante », résume Bouygues Telecom.

Concrètement, lorsque le réseau mobile n’est plus accessible, les communications du smartphone sont basculées automatiquement vers un service de VoIP, proposé par l’opérateur, accessible via un réseau WiFi. Le réseau WiFi prend ainsi le relais du réseau mobile, de manière totalement transparente pour l’utilisateur.

Si la plupart des box internet des opérateurs intègrent déjà cette fonction, il faut cependant disposer d’un smartphone récent, en général de moins de deux ans, pour pouvoir activer cette fonction d’« Appels WiFi ». L’iPhone 6 et les suivants sont compatibles, tout comme les Samsung Galaxy à partir du modèle A8.

« La VoWiFi devrait d’abord se développer chez les particuliers, car en entreprise les réseaux WiFi ne sont pas toujours ouverts aux smartphones pour des raisons de sécurité. Nous travaillons cependant sur de nouvelles offres, intégrant des solutions logicielles de sécurité, afin de développer la Vo-WiFi auprès des professionnels », conclut Yves Bellego. La 5G, qui est censée augmenter les capacités de communication IP des équipements réseau et offrir une meilleure cohabitation avec les réseaux WiFi, devrait aussi favoriser l’adoption de la VoWiFi. Selon Orange et Bouygues Telecom, la voix sur WiFi devrait ainsi largement se démocratiser dans les entreprises d’ici à cinq ans. ❍ 


Amplificateurs/répéteurs : attention au cadre légal !

L’utilisation des répéteurs est strictement encadrée afin de ne pas risquer  de créer de brouillage des stations des opérateurs mobiles. Selon les principes du CPCE (Code des Postes et communications électroniques), l’utilisation de fréquences des bandes de téléphonie mobile ne peut être faite en dehors des autorisations délivrées par l’Arcep et dont sont seuls titulaires les opérateurs de téléphonie mobile. Par conséquent, « chaque opérateur mobile dont les fréquences seraient mises en œuvre sur un répéteur doit donner son accord préalable », rappelle-t-on à l’Agence nationale des fréquences (ANFR). Par ailleurs, l’utilisateur devra veiller à ce que la puissance  de ces équipements ne brouille pas le réseau des opérateurs mobile.  Si ce cadre n’est pas respecté, l’utilisateur est passible de poursuites au pénal. La sanction peut atteindre six mois d’emprisonnement et 30 000 euros d’amende. Dans les faits, ces sanctions sont extrêmement rares. L’ANFR commence par demander aux entreprises de se mettre en conformité avec le cadre légal, puis réalise des contrôles, avant de lancer d’éventuelles poursuites. Enfin, notons que ces équipements doivent respecter la directive européenne 2014/53/UE, dite RED (Radio Equipment Directive), afin d’obtenir  le marquage « CE ». C’est le cas des solutions de marques StellaDoradus  ou Huaptec. Mais certains équipements d’origine chinoise, vendus à très bas prix, ne le sont pas forcément, préviennent les opérateurs mobiles.


Un répéteur à installer près des fenêtres

Le Cel-Fi PRO fonctionne en 3G, 4G et LTE.

Les fenêtres de bureau, et particulièrement celles à la norme HQE, réduisent drastiquement les signaux radio. Mais en se plaçant à quelques centimètres de ces parois, à l’intérieur du bâtiment, le signal reste encore de bonne qualité. La déperdition du signal ne devient en effet problématique qu’à quelques mètres des fenêtres. Selon ce principe, il peut être pertinent d’installer un répéteur juste au niveau des fenêtres pour capter le signal et ensuite le rediffuser à l’intérieur du bâtiment. C’est le principe de la solution « Cel-Fi PRO » développée par la société américaine Nextivity. Elle est notamment proposée en France par Bouygues Telecom et Orange. « Le boîtier près de la fenêtre », dit Network Unit (NU), « va démoduler le signal mobile, pour pouvoir le transmettre via un réseau WiFi vers une borne intégrant une antenne, la Coverage Unit (CU). Cette dernière est installée au centre de l’espace à couvrir », résume Frédéric Forestier de Bouygues Telecom. Ce système peut couvrir environ 500 m2 d’espace. Il en coûtera 250 euros l’installation, plus un abonnement mensuel d’une dizaine d’euros.

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