UIT Contribution de José M. Costa, Président du Groupe de travail 5A du Secteur des radiocommunications de l’UIT (UIT–R)

Les technologies de radiocommunication de prochaine génération utiliseront le spectre plus souplement

Gros plan sur les systèmes radio définis par logiciel et les systèmes radio cognitifs

Compte tenu de la demande croissante de spectre radioélectrique, les technologies nouvelles et émergentes devraient permettre une utilisation globale plus souple et plus efficace. C’est le cas notamment de deux technologies: celle des systèmes radio définis par logiciel et celle des systèmes radio cognitifs. Le progrès que cela suppose ne supprime toutefois pas la nécessité de continuer de déterminer, à l’échelle mondiale, des bandes de fréquences harmonisées pour permettre la mise en œuvre des services mobiles large bande de demain qui exigeront des débits de données élevés.

Un système radio défini par logiciel (SDR) est un équipement radio dans lequel les paramètres d’exploitation des radiofréquences, qui comprennent, sans toutefois s’y limiter, la gamme de fréquences, le type de modulation et la puissance de sortie, peuvent être déterminés ou modifiés par un logiciel. Un système radio cognitif (CRS) est un système qui peut détecter ou analyser son environnement opérationnel, adapter de façon dynamique et autonome ses paramètres radioélectriques en conséquence et agir en fonction de résultats antérieurs et de profils d’utilisation par rapport à son environnement. Les uns et les autres non seulement utilisent plus efficacement le spectre des fréquences radioélectriques, mais encore contribuent à éviter les brouillages avec d’autres utilisateurs.

Etant donné ces évolutions techniques et leurs possibles retombées, la Conférence mondiale des radiocommunications qui a eu lieu à Genève en octobre–novembre 2007 (CMR-07) a approuvé un point (1.19) de l’ordre du jour pour la Conférence de 2011. A ce titre, la CMR 11 devra «examiner des mesures réglementaires, ainsi que leur pertinence, afin de permettre la mise en œuvre de systèmes de radiocommunication définis par logiciel et de systèmes de radiocommunication cognitifs sur la base des résultats des études menées par l’UIT–R, conformément à la Résolution 956 (CMR-07)», laquelle charge le Secteur des radiocommunications de l’UIT (UIT–R) de consacrer des études spécifiques aux systèmes SDR et CRS.

L’UIT–R a déjà entrepris d’étudier ces technologies évoluées, activité qui s’est traduite par la publication en février 2008 du rapport «Software-defined radio in the land mobile, amateur and amateur satellite services» (Radio définie par logiciel dans les services mobiles terrestres, d’amateur et d’amateur par satellite), qui revêt une importance certaine. Les études ont montré en effet que la technologie SDR, qui utilise des mécanismes de commande cognitifs, est une option intéressante qui laisse espérer une gestion dynamique et une grande souplesse, donc une meilleure utilisation du spectre.

Un séminaire de l’UIT examine les questions soulevées

L’industrie consacre un travail considérable de recherche et développement aux systèmes radio cognitifs et aux configurations de réseau correspondantes. Cela étant, et compte tenu de la nécessité de commencer à travailler sur le point 1.19 de l’ordre du jour de la CMR-11, l’UIT–R a organisé le 4 février 2008 un séminaire sur les systèmes radio définis par logiciel et les systèmes radio cognitifs, dans le but de discuter des aspects des radiocommunications que l’utilisation de ces systèmes pourrait améliorer.

UIT/J.M. Ferré Ouvrant le séminaire, Valery Timofeev, Directeur du Bureau des radiocommunications de l’UIT, a indiqué aux participants que les nouvelles technologies de radiocommunication sont appelées à prendre une importance croissante

Ouvrant le séminaire, Valery Timofeev, Directeur du Bureau des radiocommunications de l’UIT, a indiqué aux participants que les études se rapportant à la Résolution 951 (CMR-07) sur «l’amélioration du cadre international réglementaire des fréquences» pourraient prendre du retard par rapport à l’évolution technologique, et a ajouté qu’en conséquence les thèmes du séminaire pourraient être même plus importants pour l’avenir qu’il n’y paraît maintenant.

Les participants se sont penchés sur les raisons ayant conduit à la rédaction du point 1.19 de l’ordre du jour de la CMR-11 du point de vue de ses deux principaux auteurs, les Etats arabes et l’Europe. Ils ont parlé en particulier de possibilités telles qu’un canal pilote consacré à la cognition, l’utilisation des informations de bases de données et l’emploi d’espaces blancs et de bandes de fréquences dédiées dans le spectre radioélectrique.

Le séminaire a entendu également des présentations sur les recherches avancées effectuées au Canada, en Europe et au Japon, ainsi que sur les activités de normalisation exécutées à l’Institut des ingénieurs en électricité et en électronique (IEEE).

Le premier des quatre projets canadiens présentés utilise les fonctions radio cognitives pour explorer les canaux de télévision inutilisés dans les bandes à ondes métriques et à ondes décimétriques (VHF/UHF) en vue d’étendre l’accès au large bande dans les zones rurales faiblement peuplées. Le deuxième projet porte sur l’utilisation d’un canal de commande de coexistence pour implémenter des réseaux WiMAX en participation, tandis que le troisième utilise une structure cognitive superposée à la Wi-Fi pour permettre l’exploitation améliorée de réseaux locaux hertziens (RLAN) au niveau des municipalités, ainsi que l’utilisation de technologies de raccordement très bon marché. Le quatrième projet canadien enfin emploie la radio cognitive pour aider à gérer un mélange de techniques d’entrées multiples/sorties multiples (MIMO) et de conformation de faisceaux pour maintenir des liaisons à débit élevé.

Une présentation a été consacrée au «Programme FP6 E²R» de la Commission européenne, qui s’est achevé récemment, et au nouveau projet «EC FP7 E³» qui explore, entre autres, le concept d’un canal pilote cognitif (CPC). Un autre projet européen, «Planification urbaine des radiocommunications (URC) et radio cognitive», étudie comment utiliser le spectre d’une façon opportuniste, mais gérée (c’est-à-dire optimisée et sécurisée); il passe par l’utilisation d’un réseau de détecteurs disséminés pour aider à éviter les brouillages, mais aussi par la fourniture d’informations en temps réel aux régulateurs sur la qualité du spectre géré.

Au nombre des activités exécutées au Japon figure le développement de dispositifs multibandes et accordables (amplificateurs, filtres passe bande, mixeurs et antennes) pour la gamme de fréquences 400 MHz–6 GHz, dont un prototype de radio cognitive.

Le Comité 41 de coordination des normes (SCC41) de l’IEEE entreprend de réaliser des activités sur les réseaux dynamiques d’accès au spectre, et de relever certains des défis des systèmes radio définis par logiciel et des systèmes radio cognitifs, en particulier l’évolution de la réglementation mondiale et l’élaboration de relations de coopération entre les différents organismes de normalisation.

Evolution du marché et défis réglementaires

Les discussions ont également porté sur la question de savoir dans quelle mesure les nouvelles technologies doivent être réglementées. Le besoin en la matière dépend de la nature du modèle qui sera utilisé, vertical ou horizontal. Avec un modèle vertical, l’exploitation, le fonctionnement et la conformité de tous les éléments matériels et logiciels d’un système relèvent de la responsabilité d’une seule entité; grâce à cette responsabilité bien déterminée, tous les dispositifs opéreront dans les limites d’un cadre réglementaire donné. Avec un modèle horizontal, de nombreuses entreprises différentes exploiteront des systèmes utilisant les technologies SDR et CRS, de sorte qu’il faudra élaborer des mécanismes garantissant que cette diversité ne débouche pas sur une augmentation des brouillages.

Les scénarios de coexistence présentent des difficultés dans le domaine réglementaire. Il faut en effet prendre en considération les niveaux de détection vis-à-vis des systèmes de radiocommunication existants, niveaux qui peuvent être différents suivant les bandes de fréquences, mais aussi la nécessité de disposer d’une connaissance préalable des systèmes dont certains ne fonctionnent qu’en mode de réception. Pour ce qui est du canal pilote cognitif, il est très important de préserver l’intégrité des utilisateurs et leur sphère privée, afin d’interdire à des utilisateurs non autorisés ou malveillants d’acquérir des connaissances sur les systèmes existants. Il a en outre été fait observer qu’il faut étudier avec soin la question de la propriété du gestionnaire du canal pilote cognitif, afin d’éviter les problèmes en matière de compétitivité.

Une autre partie de la discussion a porté sur le contraste entre le contexte que connaissent aujourd’hui les opérateurs, en particulier avec l’évolution des modes d’attribution du spectre (tels que les ventes aux enchères) et les modèles commerciaux du futur qui créeront un nouvel environnement pour les opérateurs et les régulateurs.

Si on peut se fier aux discussions qui ont eu lieu au séminaire, il y a fort à parier que les débats consacrés aux questions à l’examen jusqu’à la tenue de la Conférence mondiale des radiocommunications de 2011 seront animés.