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Les conséquences de l'évolution scientifique et technique dans le secteur des télécommunications

 

C. L'EXPLOSION DE LA MOBILITÉ ET L'APPEL À L'USAGE DES FRÉQUENCES HERTZIENNES

1. Le développement accéléré de la téléphonie mobile

a) Le GSM

Dans le monde, le nombre d'abonnés à un réseau de téléphonie mobile a progressé de façon spectaculaire depuis trois ans, passant de 205 millions, fin 1997, à 725 millions, fin 2000 :

 

Abonnés au mobile

(en millions, fin 1999)

Taux de pénétration

(%)

Abonnés au mobile

(en millions, fin 2000)

Taux de pénétration

(%)

Croissance

1999-2000 (%)

Europe de l'Ouest

Allemagne

France

UK

Italie

154,1

23,1

20,3

23,9

30,4

39,6

28,1

33,4

40,5

52,8

244,5

47,6

30,4

39,2

40,9

62,9

58,0

49,9

66,3

70,9

58,7

106,3

49,5

63,7

34,3

Amérique du Nord

USA

93,3

86,0

30,7

31,5

119,2

110,0

39,3

40,3

27,7

27,8

Amérique latine

41,0

8,1

67,0

13,2

63,4

Asie/Pacifique

Japon

Chine

154,6

48,5

44,2

4,3

38,3

3,4

233,0

61,1

86,5

6,4

48,3

6,9

50,7

26,1

95,7

Europe de l'Est

13,1

6,7

25,0

12,8

90,5

Afrique/Moyen- Orient

21,3

2,3

38,3

4,1

80,0

TOTAL

477,5

8,0

727,1

12,2

52,3

Comme le montre le tableau ci-après il se rapproche, côtoie et même, dans certains pays, dépasse le nombre d'abonnés à une ligne fixe.

 

Lignes fixes (en millions)

Abonnés au mobile

(en millions)

Total des abonnés au téléphone (fixe+mobile)

Pourcentage des téléphones mobiles

Pourcentage des abonnés au mobile

(fin 1999)

Europe de l'Ouest

Allemagne

France

UK

Italie

217,7

49,2

34,5

34,5

26,5

244,5

47,6

30,4

39,2

40,9

462,2

96,8

64,9

73,7

67,4

52,9

49,2

46,8

53,2

60,7

41,4

31,9

37,1

41,0

53,4

Amérique du Nord

USA

210,1

189,1

119,2

110,0

329,3

299,1

36,2

36,8

30,8

31,3

Amérique latine

74,6

67,0

141,6

47,3

35,5

Asie/Pacifique

Japon

323,8

66,6

233,0

61,1

556,8

127,7

41,9

47,9

32,3

42,1

Europe de l'Est

60,6

25,0

85,6

29,2

17,8

Afrique/Moyen- Orient

54,0

38,3

92,3

41,5

28,3

TOTAL

940,8

727,1

1667,9

43,6

33,7

Ces données extraites d'un rapport récent de l'IDATE6(*) appellent plusieurs observations :

- si, en Europe, la téléphonie mobile a continué à progresser en 2000- et a encore progressé en 2001, les taux de pénétration, qui s'y situent entre 50 et 70 % de la population totale, conduisent à estimer que son avance y sera dorénavant plus lente,

- le taux relativement faible de pénétration aux États-Unis est imputable à l'absence de standardisation,

- il existe un marché potentiel immense dans la zone Asie-Pacifique, et notamment en Chine où le taux de pénétration de la téléphonie mobile n'était que de 7 % à la fin 2000,

- enfin, le retard de la France dans ce domaine doit être, comme le note le dernier rapport de l'Autorité de régulation des télécommunications (ART), tempéré dans la mesure où une révision des méthodes de comptabilisation des cartes prépayées pourrait aboutir à le relativiser.

Un autre phénomène mérite d'être mis en évidence : l'apparition d'un trafic de messagerie, les SMS (en 2000, selon le rapport précité de l'ART, plus de deux milliards de messages ont été échangés depuis et à destination de réseaux mobiles).

b) Les extensions de la téléphonie mobile à l'Internet

L'extension des usages du mobile est essentielle pour le bouclage de la chaîne télécommunications-informatique de demain. On imaginerait mal, en effet, que les efforts actuellement entrepris pour assurer un lien entre la fibre à haut débit et les terminaux se limitent aux communications fixes, dans un monde où les usagers pratiquent de plus en plus le nomadisme professionnel ou personnel.

Car, si le haut débit dans un contexte d'utilisation totalement mobile reste à ce jour délicat, l'objectif de la mobilité consiste surtout aujourd'hui à rendre les services offerts neutres vis-à-vis du contexte fixe ou nomade.

Sur ce point, la réalisation de la mobilité de l'accès à l'Internet à haut débit est la clef de voûte du système.

Mais si cette nécessité s'inscrit en perspective, les conditions de sa réalisation ne sont pas acquises.

Ce, pour toute une série de motifs qui sont analysés en deuxième partie de ce rapport, mais dont le principal est qu'il serait dangereux d'inférer de la translation rapide en mobilité de l'usage de la téléphonie fixe, acquis depuis longtemps, la même translation sur un usage qui ne l'est pas encore.

L'utilisation de l'Internet à bas débit n'est pas généralisée et celle de l'Internet à haut débit entre à peine dans les moeurs.

Une transition est donc nécessaire entre la téléphonie mobile de deuxième génération (GSM) et la téléphonie de troisième génération (UMTS) ou même de quatrième génération.

Vos rapporteurs mentionneront, parce qu'il est exemplaire, l'échec du WAP (Wireless application protocol, permettant de transmettre des pages Internet sous une forme allégée à des téléphones portables) imputable à la fois à la lenteur de son fonctionnement et à un modèle de facturation au temps qui aboutissait à facturer à l'usager les imperfections du système.

Les opérateurs développent actuellement deux systèmes de téléphonie marquant une amélioration vis-à-vis du GSM : le GPRS (Global Packet Radio System), et l'i-mode japonais.

le GPRS

Cette technologie intermédiaire entre la deuxième et la troisième génération de téléphonie mobile permet, en utilisant les fréquences et les réseaux - rééquipés - du GSM, de proposer des débits de l'ordre de 30 à 40 kbs7(*) (9 kbs pour le GSM) qui autorisent une transmission plus rapide du texte. Ses caractéristiques techniques (transmission par paquets) permettent, en outre, une facturation au débit.

Son déploiement, freiné par des problèmes de compatibilité entre les terminaux de différents équipementiers, commence à s'effectuer en Europe en ce dernier trimestre 2001.

L'intérêt de ce système, c'est qu'il constituera un laboratoire pour les usages de la mobilité, s'agissant aussi bien de la transmission de textes que de l'offre de services de télécommunication.

l'i-mode

Lancé en février 1999 par l'opérateur japonais Docomo, l'i-mode, qui a attiré plus de 20 millions d'abonnés au Japon, offre un accès à plus de 30.000 sites Internet.

Mais, ce succès doit être mesuré aussi exactement que possible.

Les performances technologiques du système demeurent modestes -lenteur relative du réseau, prédominance des textes disponibles sur l'image. Par ailleurs, le chiffre d'affaires généré par le trafic de voix reste prédominant, de l'ordre de 90 %.

Mais, à l'opposé, ce système constitue un modèle exemplaire en matière commerciale, dans la mesure où Docomo a réussi à maîtriser l'ensemble de la chaîne d'équipement de service, du terminal à la facturation.

Et, dans ce cadre, il faut - sous réserve des spécificités culturelles japonaises - insister sur les enseignements de cette expérience, qui nous montre que les services de télécommunication mobile ne doivent pas se limiter à la transmission de données Internet.

c) Les générations ultérieures de téléphonie mobile

La dynamique de croissance des réseaux de deuxième génération a conduit les régulateurs internationaux des fréquences à resserrer un espace de fréquences à la troisième génération de téléphonie mobile.

Les bandes de fréquences pour ces systèmes ont été identifiées lors de la conférence mondiale des radiocommunications de 2000 (autour de 2 MHz, avec des extensions autour de 2,5 MHz) et l'UIT (Union internationale des télécommunications) travaille à la normalisation technique dans le but d'obtenir le maximum de compatibilité entre les nombreuses propositions concurrentes (dont l'UMTS, qui est l'appellation européenne), à défaut d'arriver à les fusionner en une norme unique.

Les caractéristiques générales des systèmes UMTS ou IMT-2000 renvoient d'une part à l'objectif d'itinérance au niveau mondial, particularité des réseaux de troisième génération, et d'autre part à la fourniture d'un service de mobilité complète ouvert au public, dépassant les limitations dues à la multiplicité des systèmes et des réseaux actuels et permettant de satisfaire de nouveaux besoins à la fois auprès du grand public (services à la valeur ajoutée à l'instar des services du Minitel ou de l'Internet), des professionnels et des entreprises (extension des solutions intranet/extranet au personnel nomade des entreprises).

Dans une première phase, l'UMTS utilisera les réseaux de transport de deuxième génération avec une interface radio de troisième génération (UTRA) et permettra d'offrir en mobilité l'accès à des débits de 384 kbits/s. De plus, le décalage dans les travaux de normalisation sur les deux composantes de l'UTRA conduira à déployer ultérieurement le mode W-CDMA FDD qui est plus adapté aux communications asymétriques (comme le transfert de données) et qui devrait atteindre 2 Mbits/s.

Les besoins à couvrir à ce niveau de débit sont pour partie identifiés : accès aux services et contenus de l'Internet actuel (images fixes et fichiers) pour le marché grand public et solutions intranet/extranet pour le marché des entreprises. Toutefois, ces besoins pourront également être en partie couverts par les opérateurs de deuxième génération, étant précisé que la montée en puissance actuelle de la téléphonie mobile aboutit à des effets de saturation d'un réseau que les opérateurs ne souhaitent pas nécessairement moderniser sur une base technique qui sera dépassée d'ici quelques années.

Encore est-il nécessaire de souligner que les techniques de troisième génération ont fait l'objet d'effets d'annonces optimistes quant à leur maturité technologique.

Il y a encore six mois, un terminal UMTS avait la taille d'un petit réfrigérateur.

Et si un équipementier vient de livrer à ses clients les premiers terminaux UMTS, c'est uniquement pour procéder à des tests.

Les réseaux n'étant, par ailleurs, pas encore déployés, il est plus que probable que l'horizon de mise en oeuvre de services de téléphonie mobile de troisième génération est glissant : plutôt qu'une mise en place en 2002-2003, comme l'avait primitivement envisagé l'Union européenne, il semblerait plus raisonnable d'escompter un déploiement sur 2003-2005 avec des effets de marché significatifs à partir de 2006.

d) Les techniques de navigation et de positionnement8(*

Les technologies de navigation et de positionnement sont utilisées depuis plus de vingt ans. A côté du GPS américain, les pays européens s'efforcent de mettre en oeuvre leur propre architecture dans le projet Galileo, dont les phases successives sont prévues comme suit9(*) :

- phases de développement et validation - y compris la validation orbitale du système - : de 2001 à 2005, l'Union européenne ayant accepté de financer cette phase à proportion de 50 % ;

- phases de déploiement : de 2006 à 2007, comprenant le lancement des satellites et la mise en place du segment sol ;

- phase d'exploitation : dès 2008.

Il n'est pas utile d'insister sur les enjeux stratégiques et économiques du programme, dont le marché de services est évalué à 22 milliards d'euros en 2015.

Mais dans le cadre de cette étude, il revient surtout à vos rapporteurs d'insister sur un point.

A côté de ses usages civils classiques (prévention des risques naturels, géodésie, agriculture de précision, cartographie, météorologie, etc.), la navigation par satellites développe des liens croissants avec les systèmes de télécommunications (par exemple dans le domaine, si important aujourd'hui, de la logistique à flux tendus).

C'est une manifestation supplémentaire de l'intégration progressive de l'ensemble des techniques de communication, en particulier en situation de mobilité.

e) le problème des fréquences 

Dès aujourd'hui, les usagers de la téléphonie mobile sont périodiquement confrontés à des problèmes de saturation de fréquences.

Ceci met en évidence un problème qui deviendra crucial dans les années à venir si l'on n'y prend garde : la raréfaction des fréquences disponibles.

Même si, à l'échelon européen, des bandes de fréquences larges ont été réservées à la téléphonie mobile de troisième génération, certains de nos interlocuteurs se sont interrogés sur le point de savoir si ces attributions de fréquences seront suffisantes pour satisfaire à un usage généralisé de la mobilité pour l'accès à l'Internet à haut débit.

Et ce qui est vrai des fréquences hertziennes l'est également des fréquences satellitaires, notamment pour les constellations en orbite basse qui peuvent être, à l'avenir, un des supports de la mobilité, même si les échecs financiers de certaines de ces constellations tendent à reporter ces perspectives.

Ce problème sera abordé de façon plus détaillée dans la deuxième partie de ce rapport.

*

* *

L'ensemble de ces progrès technologiques -qui, rappelons-le, sont supportés par des avancées importantes en sciences fondamentales- se traduit déjà, et se traduira de façon croissante, par une augmentation des débits d'information véhiculés et des contraintes liées à leur diversité d'adressage

Le constater, c'est poser le problème de l'architecture des réseaux dans lesquels circulera cette information.

La vision d'avenir qui suppose qu'à terme tout usager pourra recevoir et transmettre « toute information à tout moment, en tout lieu et sur tout support » suppose que tous les réseaux soient totalement interopérables.

Dans un contexte d'augmentation des capacités et de la demande de transmission, ces réseaux devront ainsi assurer l'unification :

- de l'intervention de multiples opérateurs, nouveaux et anciens, y compris des opérateurs virtuels louant mais ne possédant pas de réseaux propres,

- de l'offre démultipliée de services informatiques, services de télécommunications, services multimédia interactifs (voix, données, images).

Ceci, dans une configuration où au sein même du réseau de chaque opérateur, coexistent plusieurs technologies comme le protocole ATM qui permet d'offrir des services de transport de voix et de données et l'actuel protocole Internet qui, actuellement, est très majoritairement dédié au transport de données.

Les fonctions des réseaux devront évoluer en conséquence. Elles incluront notamment la montée permanente des débits à l'accès et dans les réseaux « coeur » , l'adaptation des techniques de routage, de gestion du trafic pour de très grands réseaux supportant de nombreux types de services de transport, aux exigences différentes, ce qui suppose : 

- la « virtualisation »  du réseau en sous-réseaux « étanches » en matière de routage, de qualité de services ;

- l'apparition de fonctions de diffusion, d'hébergement ; les fonctions de sécurité de plus en plus fortes et diversifiées ;

- le passage progressif au standard Ipv6 qui débloquera définitivement des contraintes d'adressage et simplifiera les autres évolutions fonctionnelles ;

- et enfin l'apparition d'une couche de commande de ressources au-dessus de la couche de transport IP, offrant des interfaces propres au développement rapide d'une multiplicité d'offres de services très divers.

En fonction de ces contraintes d'interopérabilité et de traitement des activités, les réseaux du futur seront séparés en :

- une couche de base - ou réseau premier - où l'optique jouera un rôle dominant, chargée du transfert, du transport et du transcodage entre les bas-réseaux,

- et une couche dite intelligente chargée de l'acheminement final, de la facturation, de l'ensemble des interfaces avec les services informatiques, de télécommunications et audiovisuels.

* 6 DigiWorld 2000

* 7 Sur la base d'un débit théorique maximum de 144 kbs.

* 8 Pour plus de précisions on renverra à l'excellent rapport du Président Henri Revol sur « La politique spatiale française : bilan et perspectives » (Sénat n° 347 (2000-2001).

* 9 A la condition que les réticences émises très récemment quant à la poursuite du projet par plusieurs pays européens soient levées.