Généralités
Que se passe-t-il lorsque j’effectue un appel avec mon téléphone mobile ?
Qu’est-ce qu’une antenne relais de téléphonie mobile ?
Topographie et contraintes physiques
Capacité des cellules d’un réseau mobile
Allocation des canaux de fréquences radio
Comment cela fonctionne-t-il si je me déplace ?
Quel est le rôle d’une antenne relais ?
Les réseaux 2G et 3G?

Généralités

Les téléphones mobiles fonctionnent en envoyant et en recevant des signaux radio de faible puissance. Les signaux sont envoyés et reçus grâce aux antennes d’émetteurs-récepteurs radio, couramment appelées antennes relais de téléphonie mobile. Les antennes relais sont reliées aux réseaux de téléphonie mobile et de téléphonie fixe et acheminent les communications vers ces réseaux.

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Que se passe-t-il lorsque j’effectue un appel avec mon téléphone mobile ?

Tout d’abord, le téléphone vérifie la couverture de la zone où l’appel est émis. Après avoir vérifié que la force du signal est suffisante pour passer l’appel, le téléphone établit une connexion avec une antenne relais proche. Cette antenne relais établit ensuite la communication et maintient la connexion tant que l’utilisateur est en ligne et à portée de cette antenne relais.

Cliquez ici pour une brève animation du fontionnement d'un réseau (en anglais) (wmv)

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Qu’est-ce qu’une antenne relais de téléphonie mobile ?
Une antenne relais de téléphonie mobile assure la couverture dans une zone géographique appelée « cellule ». Les cellules sont alignées les unes à côté des autres selon un modèle similaire à un nid d’abeilles, c’est pour cette raison que les réseaux de téléphonie mobile sont aussi appelés réseaux « cellulaires ».

L’emplacement de l’antenne relais de la cellule est déterminé par un certain nombre de facteurs, notamment la topographie et d’autres contraintes physiques telles que les arbres et les immeubles, la « capacité » de la cellule, c’est-à-dire le nombre d’appels estimé dans la cellule, et la fréquence radio sur laquelle l’antenne relais va fonctionner.

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Topographie et contraintes physiques

Par définition, un téléphone mobile doit être à portée d’une antenne relais. En d’autres termes, le signal radio émis du téléphone vers l’antenne relais doit être ininterrompu. Les collines, les arbres et les grands immeubles peuvent masquer la vue directe, il faut donc être vigilant sur l’emplacement des antennes relais afin d’optimiser leur couverture. 

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Capacité des cellules d’un réseau mobile

Chaque antenne relais ne peut retransmettre qu’un nombre donné d’appels. Dans les zones où de nombreux téléphones mobiles sont utilisés, comme les centres villes et les zones à forte densité de population, il faut davantage d’antennes relais pour gérer les flux d’appels. Dans les zones de forte utilisation, on trouve souvent plusieurs antennes relais, des solutions très spécifiques à l’intérieur des bâtiments (conçues pour fournir une couverture de qualité dans un bâtiment particulier) et de très petites antennes relais couvrant des « microcellules ». Les microcellules couvrent une zone géographique réduite et on les trouve souvent aux carrefours et dans les zones à fort trafic piétonnier.

En zones rurales, ou dans les zones où l’utilisation de téléphones mobiles est moins importante, les antennes relais sont souvent situées sur des collines ou de grandes structures afin d’optimiser la couverture de la zone.

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Allocation des canaux de fréquences radio

Chaque antenne relais comporte un certain nombre de canaux radio, ou fréquences, pour communiquer avec les téléphones mobiles. Ce nombre de fréquences étant limité, les fréquences sont souvent réutilisées dans les cellules voisines. On y parvient en réduisant la puissance de l’antenne relais pour s’assurer qu’il n’y a pas de chevauchement de couverture entre les cellules ou que celui-ci est minime.

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Comment cela fonctionne-t-il si je me déplace ? 

Les appels peuvent être transférés d’une antenne relais à une autre. Lorsque vous vous éloignez de la cellule, le téléphone cherche automatiquement le signal d’une antenne relais à proximité. En général, la transition ou « handover » de cellule à cellule s’effectue sans problème. Pendant toute la durée de l’appel, le téléphone peut passer plusieurs fois d’une antenne à une autre. S’il n’y a pas d’antenne relais à proximité, par exemple à la limite d’un réseau mobile, l’appel est interrompu.

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Quel est le rôle d’une antenne relais ?

L’antenne relais achemine l’appel vers le réseau fixe. Selon le type d’appel, il sera dirigé vers un autre téléphone mobile ou vers un téléphone fixe. Une antenne relais est constituée d’antennes reliées par des câbles à un équipement électronique (radio), généralement logé dans une pièce ou une armoire. Certaines antennes relais sont équipées d’antennes paraboliques (en forme d’assiette) qui relient l’antenne relais au reste du réseau mobile.

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Les réseaux 2G et 3G

La 3G, ou réseau de troisième génération, fonctionne différemment des réseaux 2G. Lorsqu’un appel est effectué en 2G, une ligne est maintenue ouverte tout au long de l’appel. Avec les réseaux 3G, les données envoyées d’un correspondant à l’autre sont divisées en petits « paquets de données » qui sont rassemblés dans le bon ordre à l’extrémité de réception. Ce codage intelligent permet d’envoyer plus de données et ce de façon plus efficace. De plus, les combinés 3G peuvent être en contact avec plusieurs antennes relais à la fois, ce qui permet d’améliorer la qualité de la voix et la vitesse de transfert des données. La 3G est parfois appelée « haut débit mobile » en référence à l’évolution entre l’accès à l’Internet par une ligne téléphonique commutée classique et les services Internet à haut débit toujours connectés.

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Informations complémentaires sur les réseaux de téléphonie mobile

Ressources des autorités sanitaires et ressources pédagogiques

• Base Stations & Wireless Networks -  Organisation mondiale de la santé (OMS)
• Cellular Tower Safety -  FCC (Commission fédérale des communications des États-Unis)
• Mobile Phone Networks & Health - Agence australienne de radioprotection et de sûreté nucléaire (ARPANSA)
• Health Exposures from Base Stations -  Agence britannique de sécurité sanitaire (HPA)

Autres ressources

• How Networks Operate - GSMA
• Mobile Communications and Health Booklet - GSMA
• How Networks Operate - Mobile Manufacturers Forum
• Exclusion Zones not Scientifically Sound - Mobile Carriers Forum
• In Building Coverage - Mobile Carriers Forum
• Antennas on Rooftops - Mobile Carriers Forum
• RF Safety & Health - Mobile Carriers Forum
• Mobile Networks in the Environment Video - Mobile Carriers Forum