4G++, VoLTE : zoom sur la stratégie très haut débit mobile chez Bouygues Telecom

L’arrivée de Free sur le marché du mobile a causé un raz-de-marée dont les remous se font encore ressentir. Les consommateurs ont logiquement apprécié la baisse des prix et ses concurrents sont sortis d’une longue torpeur. Mais le marché est devenu tellement élastique (c’est-à-dire sensible au prix) qu’une partie des usagers ne sait plus ce que « qualité de service » veut dire. Une concurrence est même née entre les usagers les plus partiaux via des communautés de tout bord, créant la confusion dans ce marché des télécoms dont les usages aujourd’hui sont devenus primordiaux. Quand les plus technophiles remettent en cause la montée en débit mobile, c’est qu’il y a péril dans la demeure.

Depuis l’arrivée de la 4G, nous avons publié plusieurs dossiers afin de mieux comprendre ce marché des télécoms que les gens aiment tant montrer du doigt. La complexité des infrastructures fait qu’aujourd’hui certaines politiques restent incomprises et seuls les prix demeurent importants. Pourtant, les progrès sont bien là. Le déploiement du réseau 4G se fait à une vitesse phénoménale. Alors que dans beaucoup de pays d’Europe et du monde, la 4G a été « premiumisée » avec des tarifs élevés et au final discriminants, la France demeure l’un des pays où les prix dans les télécoms sont les plus bas et la 4G accessible. Alors, ne nous privons pas.

Malheureusement, certains ne voient pas ce dynamisme d’un bon œil. Beaucoup trop d’usagers partiaux usent d’arguments tout aussi fourbes que spécieux pour aller prêcher auprès des autres usagers, une manière de justifier des choix souvent sans discernement. Tout en nous faisant perdre notre temps. Non, le débit max observé à un instant T n’a aucune valeur statistique. Non, un débit pic théorique deux fois supérieur n’a pas de sens si c’est sous l’hypothèse que la couverture n’a pas d’importance. Non, il ne suffit pas d’être présent sur le marché depuis 20 ans pour avoir un réseau de qualité. Et, enfin, non il n’est pas (encore) nécessaire d’avoir un quota à 10 Go pour profiter du confort de la 4G. Qu’on se le dise.

Il y a quelques mois, Orange nous a proposé de tout nous expliquer sur son déploiement 4G+. C’est au tour de Bouygues Telecom d’ouvrir ses portes à la presse et à la communauté des blogueurs. L'opérateur a misé à fond sur la 4G et les résultats sont là. Les baromètres de débits et de qualité de couverture hissent le réseau Bouygues Telecom au même niveau, voire au-dessus de celui du leader Orange ; c’est suffisamment remarquable pour que l’on s’y intéresse. La visite de leurs infrastructures nous a permis de bien appréhender ce qui nous attend dans les prochains mois et les prochaines années. Vous présenter tout cela s'avère être une excellente opportunité pour vous rappeler les fondamentaux, et ce, afin de mieux comprendre les raisons d'un si fulgurant déploiement.

Pourquoi la 4G, pourquoi la 4G+ ?

À lire les commentaires ici et là, on peut souvent déceler une sorte d’incompréhension concernant le déploiement de cette nouvelle norme, notamment chez les clients des zones moins denses où la colère est palpable. Pour autant, la 4G n’est pas qu’un simple argument commercial et répond à un problème auquel les télécoms font face depuis déjà plusieurs années : l’explosion du trafic data.

Ce que nous avons souvent rappelé ici est que le débit pic théorique d’une cellule (la zone de couverture d’une antenne) est à partager par toutes les personnes se trouvant au sein de cette cellule. Plus simplement, quand vous accédez à Internet sous couverture 3G, alors votre téléphone partage Internet avec toutes les personnes se trouvant dans une même zone géographique (pouvant atteindre quelques kilomètres carrés). Ainsi, sans le savoir, vous partagez avec des centaines de personnes une connexion à peine meilleure que celle d’une box ADSL ; nous arrivons donc rapidement à saturation.

La source du problème devient alors évidente : des usagers de plus en plus nombreux consomment de plus en plus de data grâce à leur smartphone, alors même que le débit par antenne demeure constant. Il en résulte que le débit moyen par usager diminue, et la couverture aussi (à cause du phénomène de respiration de cellule - la couverture diminuant avec l’augmentation du nombre de connexions actives). Dans les années à venir, la 3G tend à saturer et à se dégrader, ce qui provoquera la colère des usagers.

Trouver une solution est alors à la portée de tous. Soit on augmente le nombre d’antennes, ce qui a pour effet de diminuer la taille des cellules et le nombre d’usagers par antenne. Soit on augmente le débit à partager au niveau de chaque antenne. La première solution est envisageable uniquement à long terme, notamment parce que trouver de nouveaux sites nécessite du temps. La seconde solution est quant à elle viable immédiatement grâce à l’arrivée de la première norme véritablement adaptée à la data : la LTE (notre 4G commerciale).

Tout naturellement, parce qu'elle est prévue pour la data, la puissance de cette nouvelle norme se mesure communément en débit. Le débit maximal va alors dépendre directement des ressources propres de chaque opérateur : son patrimoine de fréquences. Ces précieuses ressources sont le sujet d’enchères à plusieurs milliards d’euros. Et pour cause, ce sont des ressources rares (les besoins potentiels dépassent les ressources disponibles).

Les fréquences, le nerf de la guerre

À la différence de notre bonne vieille connexion ADSL, nos téléphones se connectent à Internet via les ondes : celles-ci sont appelées des porteuses. Il existe une multitude de porteuses que l’on différencie par la bande de fréquences auxquelles elles appartiennent. L’ensemble des bandes de fréquences disponibles (le spectre) doit se partager selon les besoins de plusieurs technologies comme la radio, la TNT, la téléphonie, ou encore pour les besoins de la Défense. La téléphonie mobile utilise actuellement plusieurs blocs de fréquences dans les bandes suivantes : 800, 900, 1800, 2100 et 2600 MHz. Les opérateurs se partagent donc des blocs dans chacune de ces 5 bandes.

Les capacités à la fois en nombre de clients et en débits dépendent justement de la quantité et de la largeur de ces blocs. Plus l’opérateur possède de blocs, plus il pourra accueillir de clients. Puis, plus ses blocs seront larges et plus ils supporteront des débits élevés. Ce principe est d’ailleurs comparable au système routier : plus le nombre de routes est grand (nombre de blocs) et plus la capacité en voitures est élevée. Et, plus il y a de voies sur une route donnée (largeur du bloc) et plus la vitesse maximale peut être élevée sur celle-ci.

Les fréquences pour la 4G

Pour l’arrivée de la 4G, des blocs dans les bandes 800 et 2600MHz ont été mis aux enchères. Les blocs dans les 800MHz ont été les plus prisés grâce à leurs excellentes propriétés de propagation : elles portent très loin et traversent très bien les murs et les végétaux. Cependant, la qualité de propagation de ces fréquences en fait d’elles des ressources extrêmement sollicitées (radio et TNT par exemple, pour limiter le nombre de points hauts), et cette rareté se traduit par une mise à disposition de blocs plus étroits (10MHz) limitant les débits. Les fréquences hautes sont quant à elles plus abondantes en raison de leur qualité moindre. Les blocs disponibles sont donc plus larges (20MHz) et permettent d’atteindre les meilleurs débits au prix d'une plus faible couverture. Aujourd'hui, le fait est que le résultat du déploiement de ces fréquences est assez mitigé.

Les fréquences 2600MHz permettent certes des débits très élevés (jusqu’à 150Mbps). Cependant, leur faible couverture comparée à celles des autres fréquences 2G ou 3G fait que le maillage actuel du réseau (c’est-à-dire le découpage d’une zone géographique en cellules radio) est mal adapté à cette bande de fréquences : il faudrait déployer encore plus d'antennes. Le maillage n’est pas assez dense et on ressent souvent un manque de continuité de couverture, même chez Orange qui pourtant possède le plus grand nombre d’antennes. À l’inverse, les fréquences 800 MHz ne devraient pas avoir ce problème de maillage, étant donné qu’elles ont une meilleure qualité de propagation que n’importe quel autre bloc de fréquences utilisés pour la 2G ou la 3G. Malheureusement, les opérateurs n'ont pas forcément déployé cette fréquence avec tout le zèle nécessaire. Entre un coût d'investissement plus important, des débits moindres et un souci de couvrir avant tout la plus grande étendue de territoire ; cette question sans réponse n'en demeure pas moins délicate. À Paris, à peine une antenne en service sur trois émet dans cette bande.

Proposer une bonne couverture 4G est donc compliqué quand il faut ajouter deux nouvelles fréquences et que cela implique le remplacement de toutes les antennes. Mais, à ce problème là, Bouygues Telecom a trouvé une solution qui a fait grincer des dents tous ses concurrents : le refarming (recyclage) de ses fréquences 2G.

Un refarming critiqué

Recycler des anciennes fréquences permet de récupérer une majeure partie du matériel, dont les antennes qui supportent déjà cette bande. Cela permet notamment de s’affranchir de l’ensemble des contraintes administratives introduites par l’installation de nouvelles antennes émettant dans une nouvelle bande de fréquences. Le déploiement est alors extrêmement rapide et profite d’un maillage d’antennes particulièrement dense et parfaitement adapté à ladite bande de fréquences.

Un refarming qui n'est pas possible pour tous

Le fait de pouvoir recycler ses fréquences 2G devrait être proposé en 2016 à tous les opérateurs au nom de la neutralité technologique. Par le passé, une partie des fréquences en or utilisées pour l’EDGE a d’ailleurs été recyclée pour la norme UMTS 900 afin de mieux couvrir le territoire en 3G. Mais, ce refarming ne se fait pas sans difficulté. En effet, afin de pouvoir récupérer des fréquences 2G, encore faut-il que le nombre de clients et le trafic voix le permette. Et c’est en ce point que les opérateurs se distinguent. Pour SFR comme pour Orange, le trafic 2G est encore bien trop important pour envisager la réutilisation d’une partie de leur bloc 1800 pour la 4G.

Bien que la charge 2G tende à baisser ces dernières années, la tendance s’est inversée pour Orange lorsqu’il a dû accueillir l’itinérance de Free Mobile. Cet usage 2G important s'explique par une politique tournée vers les prix les plus bas. Une stratégie qui apporte nécessairement un grand nombre de consommateurs aux usages 2G, ce qui en plus de limiter l’ARPU (revenu moyen par usager) pourrait s’avérer une jambe de bois pour les opérateurs, obligeant pour certains à péréquer les investissements avec des marges excessives dans le fixe. Néanmoins, il n’est pas à exclure que SFR et Orange exploitent une partie de leurs fréquences 1800 pour la 4G d’ici 2016. L’opérateur historique avait d’ailleurs affirmé en mai 2013 que ces fréquences deviendraient cruciales en 2016.

Pour le cas de Bouygues Telecom, c’est sa clientèle plus jeune, citadine et moins nombreuse qui lui a permis de refarmer dès la fin 2013 une partie de ses fréquences 1800. Cela lui a permis d’obtenir une excellente couverture à la fois en nombre de clients couverts (63 % de la population à l’ouverture), mais également en qualité. On le voit notamment à travers de meilleurs résultats en qualité et en couverture sur de nombreux benchmarks, bien que l'opérateur ait été dépassé par Orange en population couverte (74 % contre 71). Pour l’exemple de Paris, l’opérateur possède aujourd’hui 424 supports 4G en services contre 328 pour Orange, alors même que les fréquences qu'il utilise possèdent des qualités de couverture supérieure à la bande 2600 majoritairement utilisée par l'agrume.

Poursuivre la montée en débit et le refarming de la 2G

En 2014, l’opérateur a poursuivi sa stratégie de montée en débit en refarmant 5MHz supplémentaires dans la bande 1800, pour une augmentation de débit de 50 % donc. Pour cela, il lui a fallu désengorger encore davantage son réseau 2G ; l’opérateur a alors accéléré le déploiement de l’UMTS 900 permettant une couverture 3G de meilleure qualité, notamment en ville (couverture en intérieur) là où nous avions l’habitude de recevoir le EDGE. Ce déploiement nécessite du temps parce que le basculement de la 2G vers la 3G de ces fréquences doit se faire au même moment sur toute une zone géographique (comme nous l'apprenions lors de l'entrevue avec Orange), l’UMTS et le GSM ne faisant tout simplement pas bon ménage.

Ce déploiement UMTS 900 a porté ses fruits dans la mesure où le trafic voix est dorénavant pris en charge en majorité par le réseau 3G, ce qui n’était pas le cas avant novembre 2014. C’est un point encourageant vers un refarming total des fréquences 1800, comme cela est le cas à Chartres depuis le mois de février (d'autres villes de taille équivalente suivront dans l'année). C'est donc un excellent point.

Une nouvelle norme pourrait apporter encore plus à la libération du trafic voix 2G, tout simplement en permettant aux nombreux clients 4G de pouvoir appeler… en 4G. Cela passera par la VoLTE, actuellement en expérimentation chez l’opérateur.

La technologie VoLTE

La technologie VoLTE est une avancée naturelle de la 4G. Pour le moment, les clients 4G basculent sur la 2G ou la 3G lors d’un appel. Le principal point noir provient du temps de mise en service. Il faut effectivement remarquer que lors de l’appel, il faut 2 à 3 secondes pour basculer vers la 2G/3G, puis à nouveau 6 à 7 secondes (voire 10 en 2G) pour la mise en place de l’appel. Grâce à la VoLTE, ces 10 à 15 secondes se réduisent à 2 ou 3 secondes à peine. C’est déjà un premier pas vers le 21e siècle...

L’autre point intéressant concerne la qualité de l’appel. Nous avons pu le remarquer lors de la présentation de Bouygues Telecom : le son est plus net, plus riche, plus détaillé. Nous avons été agréablement surpris. Un point clairement différenciant qui aura cependant pour limite le fait qu’il faudra que les deux interlocuteurs soient sur le réseau 4G du même opérateur, au moins pour les débuts de la VoLTE. Un brin limitant, mais passager évidemment. L’interconnexion entre opérateur devant se faire en 2016 très probablement.

Enfin, il faut savoir que le déploiement de la VoLTE pose certains problèmes de continuité de l’appel, notamment dans le cas d’une perte de couverture 4G ou lorsque l’un des interlocuteurs est en 2G/3G. Ce problème de mobilité a été la cause de bien des soucis dans certains réseaux étrangers. La mise au point de la procédure assurant la continuité de service est donc ce qui nécessite le plus d’investissements pour Bouygues Telecom, ce qu’Orange nous avait également confirmé lors de notre entrevue.

Finalement, cette VoLTE sera expérimentée par de premiers clients au cours du second trimestre 2015, pour une mise en service nationale au second semestre. Cette technologie ne devrait pas donner naissance à des options supplémentaires, celle-ci devant être comprise dans les forfaits de l’opérateur. Côté client, une mise à jour logicielle suffira pour beaucoup de téléphones déjà disponibles à la  vente.

La LTE-Advanced et l’agrégation de porteuses

Avec la démonstration de Bouygues Telecom de sa 4G++, on rentre là dans le cœur même de la montée en débit. En particulier, on rentre dans les spécifications de la norme LTE-Advanced à laquelle nous avions consacré un dossier complet. Comme nous l’expliquions à ce moment là, la montée en débit se fait généralement de deux manières. Soit on augmente l’efficacité spectrale, c’est-à-dire le débit pic pour une largeur de bloc donnée. Soit on augmente la largeur de bande effectivement disponible pour l’utilisateur.

La première solution se confronte à plusieurs limites à la fois pour l’opérateur et le constructeur de smartphones, dans la mesure où cela passe par la multiplication des antennes côté opérateur et téléphone (MIMO). Il faut savoir que la 4G actuelle exploite déjà le MIMO 2x2 (2 antennes pour l’emission, 2 pour la reception). Pour doubler les débits, il faudrait passer au MIMO 4x4 et ainsi doubler le nombre d’antennes de chaque côté. Une contrainte de taille qui n’est pas envisageable à court terme.

La seconde solution est quant à elle beaucoup plus facile à mettre en place via l’agrégation de porteuses : on combine ensemble les bandes de fréquences émises par une même antenne et on cumule donc la largeur de chacun des blocs disponibles. Cette solution est particulièrement commode : pour supporter le plus d’usagers possibles, les opérateurs vont, de toute façon, déployer des antennes bibandes ou tribandes. Elles seront donc parfaitement adaptées à cette montée en débit. La prise en charge de l’agrégation de porteuse se réduit de surcroît à une simple mise à jour logicielle et à quelques paramétrages afin qu’un scheduler répartisse le trafic média entre les différentes fréquences. Cette norme permet donc aux usagers les mieux équipés d’exploiter l’ensemble des bandes simultanément, tout en proposant aux autres un réseau moins congestionné.

Bouygues Telecom heureux de ses trois bandes

Bouygues Telecom a lancé la 4G+ (agrégation de deux bandes) dès juin 2014 dans quelques villes de France. Cela lui a permis de proposer des débits pic à 225Mbps lorsqu’il agrège ses bandes 2600 (15MHz) et 1800MHz (15MHz). La mise en place de cette 4G+ nécessite cependant du temps, car cela se traduit par un changement de ses antennes. En effet, si le refarming lui a permis de garder ses antennes 1800, celles-ci ne sont compatibles ni 2600 ni 800 MHz. En revanche, une fois les antennes changées, Bouygues Telecom pourrait jouir d’un avantage de taille : il est le seul, pour le moment, à bénéficier de trois bandes de fréquences différentes.

La démonstration à laquelle nous avons assisté a justement consisté à agréger trois bandes de fréquences, ce que l’opérateur pourrait appeler la 4G++. Les tests réalisés ont été concluants ; en agrégeant ses trois bandes à Chartres, où il a refarmé 20MHz en 1800MHz (au lieu de 15 sur le reste du territoire), nous avons pu y observer des débits pics à 330Mbps, ce qui promet une belle montée en débit pour les utilisateurs. Rappelons encore une fois que le déploiement d’antennes bibandes ou tribandes permettra une montée en débit pour l’ensemble des usagers dans la mesure où les capacités de chaque station de base seront augmentées. Cette norme permet donc de faire d'une pierre deux coups.

Cette agrégation sur trois bandes sera proposée à la rentrée 2015 à Lyon, puis dans quelques villes d’ici à la fin de l’année. La couverture restera néanmoins limitée pendant de nombreux mois. En effet, ce qu’il ne faut pas oublier est que pour bénéficier de la 4G+(+), il faut que le téléphone accède aux différentes bandes de fréquences simultanément.

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Ce qui implique que la couverture dans cette technologie se réduit à la couverture de la bande de fréquences agrégée la plus haute (la moins couvrante). Ainsi, pour une 4G+ agrégeant 1800 et 2600 ; c’est la couverture en 2600 qui est déterminante. Il en résulte que la couverture actuelle en 4G+ se limite probablement à 10 ou 15 % de la population.

Sans qualité de service, point de salut

Quand on étudie les opérateurs télécoms et que l’on s’intéresse aux avis des internautes, on s’aperçoit qu’il subsiste toujours plusieurs définitions du terme “qualité de service”. Lors de l’arrivée du quatrième opérateur, beaucoup d’utilisateurs se sont rués vers les forfaits aux prix bas pour justifier le discours de Xavier Niel, à l’attaque d’un nouveau terrain de jeu économique. Pourtant, il ne fait aucun doute que cet homme fait partie de ceux qui ont le mieux compris les règles de l’économie de marché et de la concurrence. Alors, pourquoi les usagers ne jouent-ils pas au même jeu ?

Dans un tel marché concurrentiel, les clients les moins intéressés vont là où les prix sont les plus bas. Les clients exigeants vont là où le réseau est le plus grand. Les clients de zones reculées vont chez l’opérateur qui les couvre. Et les technophiles avertis vont là où l’herbe pousse ; là où les choses évoluent, avancent et s’améliorent. Il est alors étonnant de voir certaines communautés mystiques pour lesquelles le choix d’un opérateur est une question de foi. Le produit, le seul élément qui devrait avoir son importance.

Si l’on veut parler qualité de service 4G, alors il faut combiner à la fois la couverture et les débits. Il est évident que l’un ne va pas sans l’autre quand le discours est censé s’adresser au plus grand monde. Sur ce terrain, les résultats sont assez clivants. Il y a d'un côté, deux opérateurs qui proposent à la fois de la couverture et des débits, de l'autre deux opérateurs dont l'un propose uniquement la couverture et l'autre les débits. S'intéresser à ce genre de point n'est pourtant pas sans importance ; comment montrer que la 4G puisse avoir le moindre intérêt si celle-ci est aussi inégale ?

On peut pardonner à un nouvel opérateur d’avoir une faible couverture 4G, surtout si sa politique tarifaire est tournée vers les consommateurs les moins enclins à dépenser. Mais est-ce la même chose pour un opérateur historique qui pratique des tarifs élevés tout en ne proposant ni couverture, ni débit particulièrement élevés ? Une incompréhension totale si celui-ci souhaite la vendre avec les mêmes arguments que ses concurrents.

Pari gagné ?

À la surprise des plus réticents, le pari de Bouygues Telecom de miser sur le très haut débit mobile commence à payer. S’il ne peut plus prétendre avoir la plus grande couverture de la population, il n’est pas loin d’avoir la meilleure. N'en déplaise à ses détracteurs, ni le refarming, ni le réseau de collecte ne semblent mettre à mal la qualité et les débits de sa 4G. Alors qu’à l’origine, elle était l'objet de nombreux quolibets, sa stratégie de refarming porte donc ses fruits. Aujourd’hui, 22 % des clients Bouygues Telecom utilisent effectivement la 4G - contre à peine 10 % chez les concurrents - et ceux-là consomment 3 à 4 fois plus de data que les clients 3G. Il est alors évident que le confort apporté est apprécié.

Pour un opérateur qui a longtemps été le trublion des télécoms, pouvoir être leader de la 4G est sans doute une manière de garder la tête hors de l’eau. Pourtant, Bouygues Telecom peut bien se vanter d’une chose. Affronter l’un des plus gros opérateurs européens sur un terrain bien plus courageux que celui des prix : la qualité du réseau. Ce qui, au regard des résultats, est assez remarquable.