Avant que les smartphones ne deviennent des extensions de nos bras, la communication mobile était un luxe de niche. Ce n’était pas pour le conducteur moyen. C’était pour les gens qui devaient littéralement parler en bougeant.
Ils ont installé des radiotéléphones dans leurs voitures. Ce ne sont pas les appareils élégants que nous transportons aujourd’hui. Il s’agissait de caisses volumineuses dotées d’antennes qui ressemblaient à des ailerons de requin. Le système reposait sur une seule tour d’antenne centrale par ville. Juste un.
Cette tour offrait peut-être 25 chaînes. C’est ça. Vingt-cinq conversations pour toute une zone métropolitaine.
Pour que cela fonctionne, le téléphone de votre voiture avait besoin d’un énorme émetteur. Il devait transmettre des signaux à une distance de 40 à 50 milles. Cela fait environ 70 kilomètres. Le matériel était puissant. Le coût était prohibitif. La capacité était minuscule.
Vous ne pouviez pas simplement décrocher un téléphone et composer un numéro. Il n’y avait tout simplement pas assez de chaînes. Si tout le monde essayait d’utiliser le système en même temps, le réseau s’effondrerait. C’était une infrastructure coûteuse pour une infime partie de la population.
Le génie de la réutilisation des fréquences
Le système cellulaire a tout changé en divisant une ville en petites cellules.
Pensez à une carte. Maintenant, divisez-le en hexagones. Chaque hexagone est une cellule. Chaque cellule possède sa propre tour basse consommation. C’est là que la magie opère.
Le génie n’est pas seulement la couverture. C’est la réutilisation des fréquences.
Étant donné que chaque cellule utilise des émetteurs de faible puissance, les mêmes fréquences radio peuvent être utilisées dans des cellules non adjacentes. Vous pouvez avoir une conversation dans le centre-ville de Manhattan en utilisant le canal A. En même temps, quelqu’un à Jersey City peut utiliser le canal A. Et quelqu’un dans le Queens peut également l’utiliser.
Cela permet une réutilisation étendue des fréquences dans une ville. Du coup, des millions de personnes peuvent utiliser simultanément leur téléphone portable. Le réseau évolue. Le coût baisse. La technologie devient un marché de masse.
Comparaison des téléphones portables aux radios CB
Comprendre la sophistication d’un téléphone portable moderne nécessite d’examiner ce qui l’a précédé. Comparez-le à une radio CB ou à un talkie-walkie.
Un talkie-walkie est une radio bidirectionnelle. Vous appuyez sur un bouton. Vous parlez. Tout le monde sur cette chaîne vous entend. C’est simple. C’est limité. C’est un vers plusieurs.
Une radio CB est similaire. Vous choisissez une chaîne. Vous diffusez. D’autres utilisateurs CB sur cette chaîne écoutent. Si quelqu’un d’autre parle, vous attendez. C’est une ressource partagée.
Un téléphone portable est différent. C’est une conversation privée à double sens. Mais il utilise le même principe de base des ondes radio. La différence réside dans le transfert.
Lorsque vous passez d’une cellule à une autre, votre téléphone change de tour en toute transparence. Il le fait sans interrompre l’appel. Le réseau gère le transfert. L’utilisateur ne sait même pas que cela se produit.
Il ne s’agit pas seulement de parler. Il s’agit de gérer les ressources. Chaque seconde, votre téléphone communique avec la tour la plus proche. Il vérifie la force du signal. Cela demande de la bande passante. Il est transmis à la cellule suivante pendant que vous conduisez.
C’est ainsi que les réseaux cellulaires prennent en charge des millions d’utilisateurs. Il ne s’agit pas d’une seule grande tour. Il s’agit de nombreux petits. Il s’agit de réutilisation. C’est une question d’intelligence.
La technologie est complexe. Le résultat est simple. Tu parles juste.
Les talkies-walkies et les radios CB partagent une limitation fondamentale : ce sont des appareils semi-duplex. Vous ne pouvez pas parler et écouter en même temps. Les deux interlocuteurs sur un canal CB utilisent la même fréquence, ce qui signifie qu’une seule personne peut transmettre pendant que l’autre attend. Les téléphones portables fonctionnent différemment. Ce sont des appareils full-duplex. Une fréquence gère votre voix tandis qu’une seconde fréquence distincte écoute l’autre personne. Vous pouvez parler et entendre simultanément.
L’échelle de connectivité diffère énormément entre ces technologies. Un talkie-walkie standard n’offre généralement qu’un seul canal. Une radio CB étend cela à 40 canaux. Un téléphone portable moderne puise dans un bassin bien plus vaste. Selon le réseau, un seul appareil peut accéder à 1 664 chaînes ou plus. Ce grand volume de fréquences disponibles permet d’avoir beaucoup plus d’utilisateurs simultanés.
La portée est un autre différenciateur majeur. Un talkie-walkie de base doté d’un émetteur de 0,25 watt atteint environ 1,6 kilomètre. Les radios CB consomment plus d’énergie. Leurs émetteurs de 5 watts portent cette portée à environ 8 kilomètres. Les téléphones portables ne dépendent pas uniquement de l’énergie brute. Ils s’appuient sur l’architecture cellulaire.
Les téléphones portables fonctionnent au sein d’une grille de zones superposées appelées cellules. Au fur et à mesure que vous vous déplacez, votre téléphone passe d’une cellule à l’autre. Ce processus de transfert vous permet de parcourir des centaines de kilomètres tout en maintenant une conversation. La portée n’est effectivement limitée que par la couverture du réseau, et non par la puissance de votre appareil portable.
Dans un système de téléphonie cellulaire analogique typique aux États-Unis, les opérateurs se voyaient attribuer environ 800 fréquences pour une ville entière. Pour gérer efficacement ce spectre, les ingénieurs divisent la ville en zones plus petites. Chaque cellule couvre environ 10 miles carrés (26 kilomètres carrés). Ces zones sont souvent visualisées sous forme d’hexagones sur une grille.
Le modèle hexagonal n’est pas qu’un simple spectacle. Cela permet d’illustrer comment les fréquences sont réutilisées. Étant donné que les téléphones portables et les stations de base utilisent des émetteurs de faible puissance, les signaux ne se propagent pas excessivement dans les zones voisines. Cela permet aux cellules non adjacentes de réutiliser les mêmes fréquences. Un ensemble de cellules peut utiliser la fréquence A, tandis qu’une cellule située à deux sauts utilise également la fréquence A. Cette réutilisation multiplie la capacité du système.
Chaque cellule est ancrée par une station de base. Cette infrastructure est constituée d’une tour et d’un bâtiment voisin abritant les équipements radio. La station de base sert de passerelle entre votre téléphone et le réseau plus large. Nous examinerons de plus près le fonctionnement de ces gares et la gestion du trafic dans la section suivante. Premièrement, il est important de comprendre comment ces cellules elles-mêmes sont structurées et optimisées.
