Qu'est-ce que la 4G ? Le standard sans fil de quatrième génération
4G signifie Quatrième Génération Sans Fil — le premier standard haut débit mobile tout-IP. Elle a remplacé la voix commutée circuit 3G + data paquets par un cœur paquet unifié (EPC) et interface radio OFDMA.
Technologies cœur
- LTE (Long Term Evolution) : 3GPP Release 8 (2009). OFDMA downlink, SC-FDMA uplink. Porteuse 20 MHz max.
- LTE-Advanced (LTE-A) : Rel 10–12. Agrégation porteuses (CA), 4×4 MIMO, 256-QAM, CoMP, Relais, HetNet. 1 Gbps pic.
- LTE-A Pro (4.5G/4.9G) : Rel 13–14. 32-CA, 4×4 MIMO UL, 256-QAM UL, LAA (Licensed-Assisted Access), NB-IoT, LTE-M, V2X.
Améliorations clés vs 3G
| Métrique | 3G (HSPA+) | 4G (LTE-A) |
|---|---|---|
| Pic descendant | 42 Mbps | 1 Gbps+ |
| Pic montant | 11,5 Mbps | 150 Mbps+ |
| Latence (plan utilisateur) | 50–100 ms | 10–20 ms |
| Efficacité spectrale | ~2 bps/Hz | ~15–30 bps/Hz (CA + MIMO) |
| Cœur réseau | Circuit + Paquet (MSC + SGSN) | Tout-IP (EPC: MME, SGW, PGW, HSS) |
| Voix | Commutée circuit (CS) | VoLTE (IMS sur porteurs EPS) |
OFDMA vs CDMA : Pourquoi ça compte
- 3G (WCDMA) : Spectre étalé (codes). Tous utilisateurs partagent bande passante complète. Problème near-far. Dur à scaler.
- 4G (OFDMA) : Sous-porteuses orthogonales (15 kHz). Ordonnancement domaine fréquence. Pas d'interférence intra-cellule. Adapte modulation par sous-porteuse (QPSK→256-QAM). Permet MIMO, CA, beamforming.
Impact réel
- Streaming HD/4K sur mobile (Netflix, YouTube, sports live).
- Hotspot mobile remplaçant haut débit fixe (FWA).
- Cloud gaming (GeForce Now, Xbox Cloud) — faible latence.
- IoT à grande échelle : LTE-M/NB-IoT pour compteurs, trackers, capteurs.
- VoLTE : Voix HD, voix+data simultané, setup appel plus rapide.
Déploiement global
- Premier commercial : TeliaSonera (Stockholm/Oslo, déc 2009).
- US : Verizon (2010), AT&T (2011), T-Mobile (2013), Sprint (2012).
- 2024 : > 600 opérateurs ; > 85 % population mondiale couverte. Spectre 2G/3G refarmé vers 4G/5G.
La 4G a rendu l'internet mobile rapide, fiable, et IP-natif. La 5G s'appuie sur son cœur (5GC) et ajoute mmWave, URLLC, slicing — mais la 4G porte le gros du trafic aujourd'hui.