LTE-Advanced est une norme deréseau de téléphonie mobile de4e génération définie par l’organisme de normalisation3GPP qui fait partie (avec le GigabitWiMAX) des technologies réseaux retenues par l'Union internationale des télécommunications (UIT) comme norme 4GIMT-Advanced.LTE signifieLong Term Evolution[1]. Son successeur est la5G.
Le LTE Advanced, dont la normalisation de la première version a été publiée en 2011 (normes 3GPP Ts36... rel 10[2]), est une évolution de la normeLTE qui, tout en gardant une compatibilité ascendante complète avec le LTE, est considérée comme une norme de quatrième génération. Elle intègre une technique de multiplexage appeléeMIMO, en standard 2x2, puis 4x4 et expérimentalement avec 8x8 niveaux ; c'est le cœur de la 4G / LTE Advanced: l'adoption du MIMO 2x2 intégré dans chaque catégorie de terminal valable à partir de la cat 6 LTE, le plus souvent en 4x4 et jusqu'à 8x8 pour la 4G+. La normalisation de la première version (rel 10) s’est achevée fin 2011 au sein de l'ETSI et du3GPP (normes 3GPPrelease 10 - version 10), pour les terminaux (smartphones,tablettes,clés 4G) et au niveau du réseau. Il utilise des fréquences identiques et les codages radio (OFDMA etSC-FDMA) déjà utilisés dans les réseaux LTE (réseau radioEUTRAN).
LeLTE-Advanced est capable de fournir des débits pics descendants (téléchargement) atteignant 1,2 Gb/s à l’arrêt et à plus de 100 Mb/s pour un terminal en mouvement, grâce aux technologies réseaux intelligentes[3] qui permettent de maintenir des débits plus élevés en tout point de la cellule radio[4], alors qu’ils baissent fortement en bordure des cellulesUMTS et LTE[5].
Comparé au LTE, le LTE Advanced se différencie, pour l’essentiel, par une série d’améliorations indépendantes les unes des autres et qui préservent la compatibilité ascendante avec les normes et les terminaux LTE existants.Les bénéfices suivants sont apportés par les évolutions de la norme LTE vers le LTE Advanced :
Le LTE Advanced est défini dans les mêmes documents que ceux spécifiant la première version de la norme LTE : les normes « ETSI TS 36... »[2]. Seule la version de ces documents diffère : version 8 (rel-8) pour le LTE, versions 10, 11 et 12 (rel-12) pour le LTE Advanced[8]. LTE Advanced est donc une évolution de la norme LTE avec des compléments fonctionnels qui permettent une introduction progressive des nouvelles fonctions dans les réseaux LTE préexistants. Les stations de baseeNode B compatibles avec les normes LTE Advanced restent compatibles avec les terminaux simplement LTE, y compris dans les bandes de fréquences agrégées (utilisées en mode « Carrier Aggregation »).
Les réseaux LTE Advanced utilisent, comme le LTE, un « cœur de réseau » basé sur les protocolesIP (IPv6), utilisé pour transmettre lavoix (protocoleVoLTE) et les données.Pour la partie radio (eUTRAN), le LTE Advanced utilise les codagesOFDMA[9] (liaison descendante) etSC-FDMA (liaison montante) associés à des algorithmes de récupération d’erreur de typeHARQ et à desTurbo codes. Le LTE Advanced prévoit aussi que les antennes puissent utiliser les modes de multiplexageFDD (frequency division duplexing), qui utilise deux bandes de fréquences distinctes pour l'émission et la réception, ouTDD (time-division duplex), qui utilise une seule bande de fréquence avec allocation temporelle (chaque ms) des ressources radio à l'émission ou à la réception des données.
Le 3GPP et l'ETSI ont défini conjointement dans les normes « TS36.306 versions 10, 11 et 12 », huit, puis dix, puis dix-sept catégories determinaux LTE et LTE Advanced ; ces catégories définissent les caractéristiques, les débits minimaux (montant et descendant) et le nombre debandes de fréquences agrégées (porteuses) que doit supporter leterminal mobile ; elles définissent aussi le type et le nombre d’antennes (niveau deMIMO) qu’il intègre[10].
Les 5 premières catégories de terminaux sont les mêmes qu'en LTE (3GPP rel-8), les classes suivantes de terminaux (catégories 6 à 16) sont nouvelles et spécifiques au LTE Advanced, elles ont été définies dans les versions 10 à 12 (rel-12) des normes 3GPP : trois de ces nouvelles catégories ont été spécifiées dans la version 10, deux autres dans la version 11 (rel-11) de la norme[11], les autres dans les versions 12 (rel-12) et 13 de la norme TS36.306[12]. Certaines des nouvelles catégories de terminaux se composent de plusieurs variantes qui sont, par exemple, fonction du nombre d’antennes (MIMO) ou du nombre de bandes de fréquence utilisables (on parle ainsi, par exemple, deUE catégories 7A ou 7B).
Les débits listés dans les tableaux supposent une largeur de bande de 20 MHz pour chaque porteuse ; dans le cas de bandes de fréquence plus étroites, le débit est réduit proportionnellement à la largeur de la bande de fréquence (ou des bandes de fréquence, qui n'ont pas obligatoirement toutes la même largeur).
| Catégorie | 1 (LTE) | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 (LTE-A)[A 1] | 7 | 8[A 2] | 9 | 10 | |
| Débit crête (Mbit/s) | Descendant | 10 | 51 | 102 | 150 | 299 | 301 | 301 | 2998 | 452 | 452 |
| Montant | 5 | 25 | 51 | 51 | 75 | 51 | 102 | 1497 | 51 | 102 | |
| Caractéristiques fonctionnelles minimales[A 3] | |||||||||||
| Largeur de la bande de fréquence de chaque porteuse | 1,4 à 20 MHz | ||||||||||
| Nombre minimal de porteuses radio agrégées dans le sens descendant | 1 | 2 | 4 | 2 ou 4 | 8 | 2 ou 4 | |||||
| Nombre de porteuses radio agrégées dans le sens montant | 1 | 1 | 2 | 5 | 1 | 2 | |||||
| Modulations | Descendante | QPSK, 16QAM | QPSK, 64QAM | ||||||||
| Montante | QPSK, 16QAM | QPSK, 16QAM, 64QAM | QPSK, 16QAM | QPSK, 16QAM, 64QAM | QPSK, 16QAM | ||||||
| Antennes | |||||||||||
| MIMO 2x2 | Non | Oui | Non | Oui | |||||||
| MIMO 4x4 | Non | Oui | |||||||||
| MIMO 8x8 | Non | Oui | Non | ||||||||
Notes :
| Catégorie | 11 | 12 | 13[B 1] | 14[B 2] | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | ||
| Débit crête (Mbit/s) | Descendant | 603 | 603 | 391 | 3916 | 749 | 978 | 25065 | 1174 | 1566 | |
| Montant | 51 | 102 | 150 | 9585 | 226 | 105 | 2119 | 211 | 13563 | ||
| Caractéristiques fonctionnelles minimales[B 3] | |||||||||||
| Largeur de la bande de fréquence de chaque porteuse | 1,4 à 20 MHz | ||||||||||
| Nombre deporteuses radio agrégées dans le sens descendant | 2 ou 4 | 8 | 2 ou 4 | 8 | 2 ou 4 ou 8 | ||||||
| Nombre de porteuses radio agrégées dans le sens montant | 1 | 2 | Non applicable | ||||||||
| Modulations sur chaque sous-porteuse | Descendante | 64QAM, 256QAM | 256QAM | 64QAM, 256QAM | |||||||
| Montante | QPSK, 16QAM | 64QAM | 64QAM, 256QAM | ||||||||
| Types d'antenne sur la liaison descendante | |||||||||||
| MIMO 2x2 | Oui | Non | Oui | Non | Oui | ||||||
| MIMO 4x4 | Oui | Non | Oui | Non | Oui | ||||||
| MIMO 8x8 | Non | Oui | Non | Oui | |||||||
Notes :
Les versions 12 et 13[14]de la norme LTE Advanced ont aussi introduit la catégorie 0 (cat 0), à bas débit (1 Mbit/s)[12] et la catégorie M (cat.M) à bas débit et très faible consommation[15]. Elles visent le marché des terminaux à basse consommation et à faible coût, et le marché de l’Internet des objets.
Swisscom a mis en service son réseau LTE-Advanced le[16]. Le leader de la téléphonie mobile en Suisse compte couvrir les villes de Berne, Bienne, Lausanne, Zurich, Genève, Lucerne, Lugano et Bâle d'ici fin 2014.
Sunrise a effectué des tests au début de l'année 2014 et lance cette technologie en 2015.Salt Mobile l'a lancée en décembre 2014 dans la ville de Berne.
Bouygues fut le premier à annoncer commercialement du « 4G+ » (agrégation de deux porteuses) en en annonçant seize grandes villes pour la rentrée[17],[18].
Orange couvre Toulouse, Strasbourg depuis, Paris depuis octobre et entendait couvrirBordeaux,Douai,Lens etLille avant la fin de l’année. Début 2015,Lyon,Marseille,Nantes,Nice,Rouen,Avignon,Grenoble sont couverts.
SFR a mis en service son réseau 4G+ à Toulon fin[19].
Free mobile a commencé à tester la 4G+ auPetit-Quevilly en sur un site accordé par l'ARCEP fin 2014. Depuis,Free mobile expérimente aussi cette technologie àMontpellier, près de ses installations deR&D, en associant les fréquences 1 800 MHz (d'abord avec 5 MHz duplex jusqu'en, puis 15 MHz duplex après)[20] et 2 600 MHz (20 MHz duplex) qu'il utilise déjà en LTE. À partir de 2016, Free Mobile déploie la 4G+ dans beaucoup d'agglomérations.
En 2017, les quatre opérateurs français couvrent des villes-moyennes telles queThiers[21],Epinal[21],Brive-la-Gaillarde[21] ou encoreIssoire[21]. La couverture française en 4G+ ne cesse de croître depuis sa première mise en place en parBouygues Telecom.
AuLiban la 4G+ est commercialisée depuis par les deux opérateurs mobiles (Touch Liban et Alfa) avec l'aide deNokia. Alors que le réseau est encore en période de « test », le débit du LTE Advanced atteint jusqu'à 90 Mbit/s chez Touch.
Les trois principaux opérateurs marocains de téléphonie, à savoirMaroc Telecom (Opérateur Historique),Orange Maroc (2e licence) etInwi proposent quasi simultanément depuis 2015 la 4G+ à leurs clients. Le réseau a d’abord été déployé dans les grandes villes et sur les axes autoroutiers (Casablanca - Marrakech - Rabat - Fes - Temara - etc.[22]) avant de se propager au reste du territoire.
SK Telecom couvrait, en 2014, 42 villes en Corée du Sud[23].
Rogers Communications a lancé la technologie LTE Advanced le. Vancouver, Edmonton, Calgary, Windsor, London, Hamilton, Toronto, Kingston, Moncton, Fredericton, Halifax et Saint John sont couverts actuellement[24] ainsi que Bell Canada.
Orange Tunisie etOoredoo Group TN ont lancé la technologie LTE Advanced (4G+) peu de temps après le lancement de la 3.9G.
Au Japon, l’opérateurNTT DoCoMo a obtenu en 2012, le feu vert du bureau des télécommunications rattaché au ministère de l’Intérieur japonais pour mener des expérimentationsLTE-Advanced sur le terrain via une pré-licence qui lui permet d’exploiter des fréquences dans les villes deYokosuka etSagamihara.
Ce pilote permettait de tester des équipementsLTE Advanced en intérieur comme en extérieur.NTT DoCoMo a réalisé une série d’expérimentations en simulant un environnement radio perturbé par des obstacles, modélisant des configurations telles qu’on peut les trouver dans les villes, mais dans ses centres deR&D, où il a réussi à obtenir des débits descendants de 1 Gb/s et montants de 200 Mb/s.
Une introduction progressive des nouvelles fonctions apportées par le LTE Advanced est possible grâce à la compatibilité ascendante avec le LTE. Toutefois, les terminaux commerciaux (smartphones) et les équipements de réseau (eNode B) exploitant l’agrégation de deux puis trois porteuses (catégorie 6), ne sont apparus qu'en 2014-15[25], et au-delà de 2016 pour les débits les plus rapides (> 300 Mb/s) prévus par la norme[25].
Début 2015, 20 opérateurs mobiles dans le monde avaient ouvert des réseaux LTE Advanced supportant deux ou trois porteuses agrégées avec un débit crête descendant pouvant atteindre 300 Mbit/s ; 49 opérateurs avaient déployé des réseaux commerciaux supportant l’agrégation d'au moins deux porteuses[26].
 LTE Advanced | |||||
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| Précédé par | Suivi par | ||||
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Normes et générations detéléphonie mobile | |||||||||
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| 0G (radiotéléphone) | |||||||||
| 0,5G | |||||||||
| 1G |
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| 2G |
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| 2G transitionnelle (2,5G et2,75G) |
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| 3G (IMT-2000) |
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| 3G transitionnelle (3,5G et3,75G) |
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| 3,9G (appelé4G) (IMT-2000) |
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| 4G - 4G+ (IMT-Advanced) |
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| 5G (IMT-2020) |
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| Voir aussi :Réseau de téléphonie mobile | |||||||||
