Développement de systèmes cellulaires

Aux États-Unis, l’interconnexion des émetteurs et récepteurs mobiles avec le réseau téléphonique public commuté (RTPC) a commencé en 1946, avec l’introduction du service de téléphonie mobile (MTS) par l’American Telephone &Telegraph Company (AT &T) . Dans le système MTS américain, un utilisateur qui souhaitait passer un appel à partir d’un téléphone mobile devait rechercher manuellement un canal inutilisé avant de passer l’appel. L’utilisateur a ensuite parlé à un opérateur de téléphonie mobile, qui a en fait composé l’appel via le RTPC. La connexion radio était simplex— c’est-à-dire qu’une seule personne pouvait parler à la fois, le sens de l’appel étant contrôlé par un commutateur push-to-talk dans le combiné mobile. En 1964, À &, T a introduit le service amélioré de téléphonie mobile (IMTS). Cela a fourni un fonctionnement en duplex intégral, une numérotation automatique et une recherche automatique des canaux. Initialement, 11 canaux ont été fournis, mais en 1969, 12 canaux supplémentaires ont été mis à disposition. Étant donné que seulement 11 (ou 12) canaux étaient disponibles pour tous les utilisateurs du système dans une zone géographique donnée (comme la région métropolitaine autour d’une grande ville), le système IMTS faisait face à une forte demande pour une ressource de canaux très limitée. De plus, chaque antenne de station de base devait être située sur une structure haute et devait émettre à haute puissance afin d’assurer une couverture sur toute la zone de service. En raison de ces exigences de puissance élevées, toutes les unités d’abonné du système IMTS étaient des instruments à moteur qui transportaient de grandes batteries de stockage.

Pendant cette période, un système véritablement cellulaire, connu sous le nom de système de téléphonie mobile avancé, ou AMP, a été développé principalement par AT & T et Motorola, Inc. Les AMPLIS étaient basés sur 666 canaux vocaux appariés, espacés tous les 30 kilohertz dans la région de 800 mégahertz. Le système utilisait une approche de modulation analogique — modulation de fréquence, ou FM — et a été conçu dès le départ pour prendre en charge les unités d’abonnés pour une utilisation à la fois dans les automobiles et par les piétons. Il a été présenté publiquement à Chicago en 1983 et a été un succès dès le début. À la fin de la première année de service, il y avait un total de 200 000 abonnés aux AMPLIS aux États-Unis; cinq ans plus tard, il y en avait plus de 2 000 000. En réponse aux pénuries de services prévues, l’industrie cellulaire américaine a proposé plusieurs méthodes pour augmenter la capacité sans nécessiter d’allocations de spectre supplémentaires. Une approche FM analogique, proposée par Motorola en 1991, était connue sous le nom d’AMPLIS à bande étroite ou AMPLIS à bande étroite. Dans les systèmes NAMPS, chaque canal vocal existant de 30 kilohertz était divisé en trois canaux de 10 kilohertz. Ainsi, au lieu des 832 canaux disponibles dans les systèmes AMPLIS, le système NAMPS offrait 2 496 canaux. Une deuxième approche, élaborée par un comité de la Telecommunications Industry Association (TIA) en 1988, utilisait la modulation numérique et la compression vocale numérique en conjonction avec une méthode d’accès multiple par répartition dans le temps (TDMA); cela permettait également de créer trois nouveaux canaux vocaux au lieu d’un canal AMPÈRES. Enfin, en 1994, une troisième approche a fait surface, développée à l’origine par Qualcomm, Inc., mais également adopté comme norme par la TIA. Cette troisième approche utilisait une forme d’accès multiple à étalement de spectre connue sous le nom d’accès multiple par division de code (CDMA) – une technique qui, comme l’approche TIA originale, combinait la compression vocale numérique avec la modulation numérique. (Pour plus d’informations sur les techniques de compression de l’information, de modulation du signal et d’accès multiple, voir télécommunications.) Le système CDMA offrait 10 à 20 fois la capacité des techniques cellulaires d’AMPLIS existantes. Tous ces systèmes cellulaires à capacité améliorée ont finalement été déployés aux États-Unis, mais, comme ils étaient incompatibles les uns avec les autres, ils ont pris en charge plutôt que de remplacer l’ancienne norme des AMPLIS.

Bien que l’AMPS ait été le premier système cellulaire à être développé, un système japonais a été le premier système cellulaire à être déployé, en 1979. D’autres systèmes qui ont précédé les AMP en service comprennent le système de téléphonie mobile nordique (NMT), déployé en 1981 au Danemark, en Finlande, en Norvège et en Suède, et le système de communication à accès total (TACS), déployé au Royaume-Uni en 1983. Un certain nombre d’autres systèmes cellulaires ont été développés et déployés dans de nombreux autres pays au cours des années suivantes. Tous étaient incompatibles les uns avec les autres. En 1988, un groupe d’organismes publics de téléphonie publique de la Communauté européenne a annoncé le système mondial numérique pour les communications mobiles, appelé GSM, le premier système de ce type qui permettrait à tout utilisateur de téléphonie cellulaire d’un pays européen d’opérer dans un autre pays européen avec le même équipement. Le GSM est rapidement devenu omniprésent dans toute l’Europe.

Les systèmes cellulaires analogiques des années 1980 sont maintenant appelés systèmes de « première génération » (ou 1G), et les systèmes numériques qui ont commencé à apparaître à la fin des années 1980 et au début des années 90 sont connus sous le nom de « deuxième génération » (2G). Depuis l’introduction des téléphones cellulaires 2G, diverses améliorations ont été apportées afin de fournir des services et des applications de données tels que la navigation sur Internet, la messagerie texte bidirectionnelle, la transmission d’images fixes et l’accès mobile par ordinateurs personnels. L’une des applications les plus réussies de ce type est iMode, lancée en 1999 au Japon par NTT DoCoMo, la division des services mobiles de la Nippon Telegraph and Telephone Corporation. Prenant en charge l’accès à Internet à des sites Web sélectionnés, des jeux interactifs, la recherche d’informations et la messagerie texte, iMode a connu un grand succès; dans les trois ans suivant son introduction, plus de 35 millions d’utilisateurs au Japon avaient des téléphones portables compatibles iMode.

À partir de 1985, un groupe d’étude de l’Union Internationale des Télécommunications (IT), basée à Genève, a commencé à examiner les spécifications des Futurs Systèmes Publics de Téléphonie Mobile Terrestre (FPLMT). Ces spécifications sont finalement devenues la base d’un ensemble de normes cellulaires de « troisième génération » (3G), connues collectivement sous le nom d’IMT-2000. Les normes 3G reposent vaguement sur plusieurs attributs: l’utilisation de la technologie CDMA; la capacité de prendre en charge à terme trois catégories d’utilisateurs (véhicules, piétons et fixes); et la capacité de prendre en charge les services vocaux, de données et multimédias. Le premier service 3G au monde a débuté au Japon en octobre 2001 avec un système proposé par NTT DoCoMo. Bientôt, le service 3G était offert par un certain nombre de transporteurs différents au Japon, en Corée du Sud, aux États-Unis et dans d’autres pays. Plusieurs nouveaux types de services compatibles avec les débits de données plus élevés des systèmes 3G sont devenus disponibles dans le commerce, notamment la transmission vidéo en mouvement intégral, la transmission d’images, les services de géolocalisation (grâce à l’utilisation de la technologie du système de positionnement mondial) et la transmission de données à haut débit.

Les exigences croissantes imposées aux téléphones mobiles pour traiter encore plus de données que la 3G pourraient conduire au développement de la technologie 4G. En 2008, l’ IT a établi une liste d’exigences pour ce qu’elle a appelé IMT-Advanced, ou 4G; ces exigences comprenaient des débits de données de 1 gigabit par seconde pour un utilisateur fixe et de 100 mégabits par seconde pour un utilisateur en mouvement. L’ IT en 2010 a décidé que deux technologies, LTE-Advanced (Évolution à long terme; LTE) et WirelessMan-Advanced (également appelé WiMAX), répondaient aux exigences. La compagnie de téléphone suédoise TeliaSonera a introduit le premier réseau 4G LTE à Stockholm en 2009.