Téléphone portable

1 – Téléphone fixe - Le Réseau Téléphonique Commuté (RTC)

C'est le plus vieux système de téléphonie utilisé en

France. Toujours existant, et bien qu'ayant évolué

depuis sa création, ce dernier fonctionne de manière

assez simple. Un mécanisme associé à des compo-

sants électroniques simples envoient des impulsions

électriques à un commutateur, lui indiquant le nu-

méro de votre destinataire. Les commutateurs reliés

entre eux, déterminent et ferment les circuits néces-

saires pour vous mettre en lien avec votre correspon-

dant. Pour le reste, un simple système de micro et

d'écouteur se chargent d'enregistrer et restituer la

voix au travers d'une paire de fils de cuivre.

Ci-contre la représentation de l'atome de cuivre, de numéro atomique 29 : cela si-

gnifie que le noyau possède 29 protons chargés positivement, et que 29 électrons

tournent autour de ce noyau. Les électrons se rassemblent en couches : 2 pour la

première, 8 pour la deuxième, 18 pour la troisième. La quatrième couche ne pos-

sède donc qu'un seul électron, qui de ce fait est peu attaché à l'atome.

Le métal est très bon conducteur de l’électricité (le deuxième meilleur conducteur métallique après l’ar-

gent et avant l’or). Cela est dû à l’électron de la quatrième couche qui assure la conduction. Le cuivre est

malléable et ductile, on peut facilement le mettre en forme (fils, lames, couches minces pour l’électronique).

Plus dur et doté de meilleures propriétés mécaniques que l’aluminium, moins cher que l’argent, il est utilisé

massivement dans l’industrie : électrique (alimentation en électricité, bobinage, moteurs …), thermique

(échangeurs), et aussi dans l’aquaculture (grillages), les canalisations, l’architecture (décoration), l’électro-

nique

Il donne naissance à de nombreux alliages notamment les laitons (alliage cuivre –zinc avec 5 à 45% de

zinc) et les bronzes (alliage avec l’étain, 3 à 20% d’étain) et de très nombreux autres avec divers métaux.

2 – Téléphone mobile

L'appareil téléphonique en lui-même peut être nommé « mobile », « téléphone portable », « portable ».

Quand il est doté de fonctions évoluées, c'est un smartphone ou téléphone intelligent. La téléphonie mobile

est fondée sur la radiotéléphonie, c'est-à-dire la transmission de la voix à l'aide d'ondes radioélectriques

(fréquences dans les bandes UHF allant de 800 à 2 600 MHz).

Un smartphone, ordiphone ou téléphone intelligent est un téléphone mobile disposant aussi des fonctions

d'un assistant électronique de poche. Il peut aussi fournir les fonctionnalités d'agenda, de calendrier, de navi-

gation sur le web, de consultation de courriel, de messagerie instantanée, de GPS, de jeux, etc.

Les systèmes mobiles actuels fonctionnent en mode numérique : la voix est échantillonnée, numérisée et

transmise sous forme de bits, puis synthétisée lors de la réception. Le mot « bit » est la contraction des mots

anglais binary digit, qui signifient « chiffre binaire ». Un bit ne peut prendre que deux valeurs 0 et 1.

Depuis 1976, les différentes normes utilisées pour le téléphone cellulaires ont été :

1G : Première génération : des échanges vocaux pour quelques fortunés

Radiocom 2000 : Norme analogique de première génération (1G) déployée en France par France Télécom à

partir de 1986. Le téléphone est plus portatif que portable, puisque souvent installé dans les voitures. En

1988, le réseau Radiocom 2000 compte jusqu’à 60.000 abonnés et plus de 90 % des appareils sont installés à

bord de véhicules. Son utilisation est avant tout professionnelle et on est très loin d’un phénomène de

masse.

2G : La voix et les SMS pour tous

Global System for Mobile

Communications (GSM) :

Norme numérique de seconde gé-

nération (2G) commercialisée au

début des années 1990 sur la

gamme de fréquence des

900 MHz. Une variante appelée

Digital Communication System (DCS) utilise la gamme des

1 800 MHz. Le GSM puis ses

variantes rencontrent un succès

que l’on peut qualifier de fou-

droyant puisqu’en quelques an-

nées, le nombre de lignes mo-

biles dépasse le nombre de lignes

fixes. C’est le cas en France notamment, où l’on dénombre en 2001 pas moins de 35 millions d’abonne-

ments mobiles contre 34 millions de lignes fixes. Que de chemin parcouru depuis les 60.000 clients du Ra-

diocom 2000 !

Les normes 2G étaient basées essentiellement sur le service voix, autrement dit c’est une époque où un té-

léphone servait avant tout à… téléphoner.

Téléphoner via INTERNET Internet protocol (protocole internet, abrégé en IP)

Ce système de communication

s'est développé avec l'avène-

ment de l'internet à la fin des

année 90, début des années

2000. Comme pour la télépho-

nie mobile, votre voix est

échantillonnée et numérisée au

travers d'un micro et de la carte

son de votre ordinateur puis

compressée et encodée par un

logiciel qui va s'occuper de

l'envoyer au logiciel de votre

correspondant pour qu'elle y

soit décodée puis entendu.

Session Initiation Protocol (SIP) est un protocole standard ouvert de gestion de sessions souvent utilisé

dans les télécommunications multimédia (son, image, etc.) Il est depuis 2007 le plus courant pour la télépho-

nie par internet (la VoIP).

3G : L’ère du mobile communicant

Universal Mobile Telecommunications System (UMTS) : Évolution de troisième génération du GSM. Ce

modèle disparaît dans les années 2000, avec l’avènement de la 3G, où les services tels que l'accès à Internet

ou le visionnage de vidéos prennent une importance prédominante. En France, SFR et Orange lancent leur

offre commerciale fin 2004. L'opérateur Bouygues Telecom les suivra début 2007 puis on note l’arrivée

d’un quatrième opérateur de téléphonie mobile, Free, début 2010.

4G : Le multimédia en HD et en direct

LTE : « Long Term Evolution » : depuis octobre 2010. Le débit descendant (en 2013) peut théoriquement

atteindre 150 Mbit/s. LTE Advanced : évolution de la norme LTE vers des débits plus élevés Les débits des-

cendants pourront, à terme, dépasser 1 Gbit/s. Elle permet d'accéder à Internet à partir d'un smartphone,

d'une tablette ou d'un ordinateur portable avec des débits et un confort en général supérieurs à ceux de

l'ADSL et qui peuvent se rapprocher de ceux de la fibre optique, le très haut débit fixe.

3 - Le rôle des opérateurs téléphoniques Le fonctionnement des téléphones portables dépend entièrement des opérateurs téléphoniques. Non seule-

ment ces derniers gèrent les abonnements des clients, mais en plus, ils s’occupent de la gestion des liaisons

entre les interlocuteurs. Enfin, ils ont pour mission de quadriller le territoire en cellules.

Avec la téléphonie mobile, le territoire est quadrillé en zones appelées « cellules ». Ces dernières ont une

superficie allant de quelques centaines de mètres carrés à quelques kilomètres carrés. La France, par

exemple, est divisée en 40 000 cellules ! Chaque zone est desservie par un émetteur de faible puissance et

dans laquelle se trouve l’interlocuteur.

Quels opérateurs sur quelles fréquences ?

Si on refait l’historique de départ, voilà comment cela s’est passé :

Orange et SFR en 2G : bande des 900MHz (utilisée largement en Europe). Puis par la suite, un peu de

1800Mhz dans les zones très denses

Bouygues Telecom en 2G : au départ en 1800MHz (moins utilisée en Europe), puis également en 900MHz

pour couvrir les zones non urbaines

Lancement de la 3G : bande des 2,1GHz (utilisée largement en Europe) pour les 3 opérateurs, rejoints par

Free par la suite

Lancement de la 4G : bande des 2,6GHz pour les 4 opérateurs, et également bande des 800Mhz pour cou-

vrir les zones non urbaines pour seulement 3 des opérateurs, Free ayant choisi de délaisser ces fréquences

La bande 800 MHz est souvent présentée comme les fréquences en or. Pourquoi ? La fréquence des 800

MHz présente l’avantage de porter plus loin, limitant en théorie le nombre de relais pour le déploiement.

Elle pénètre également mieux à l’intérieur des bâtiments. Si la fréquence des 800 MHz est parfaitement

adaptée aux zones rurales, elle pose question dans les zones fortement denses. Sa longue portée facilite

leur saturation dans ce type de configurations.

La fréquence 2600 MHz présente des caractéristiques opposées au 800 MHz. Elle couvre une surface ré-

duite et traverse moins facilement les murs. Ses caractéristiques font qu’elle est plus adaptée pour une uti-

lisation en ville où elle est plus à même d’encaisser une utilisation intensive du réseau.

En France, la norme 4G utilise les bandes de fréquences des 2 600 MHz et 800 MHz. Le 2.6 GHz est princi-

palement utilisé dans les zones urbaines. A cette fréquence, la distance de propagation est faible, ce qui né-

cessite la présence de beaucoup d'antennes relais. Les fréquences «basses» (en dessous de 1GHz) ont de

bonnes propriétés de propagation. Les opérateurs n'ont pas besoin de déployer beaucoup d'équipements pour

couvrir une zone donnée. Les fréquences basses sont donc plus utilisées dans les zones rurales. Ce sont les

fréquences dites "en or". Mais leur prix est élevé. Libérées lors du passage à la TNT, elles ont été récupérées

par le gouvernement auprès des chaînes de télévision. On utilise également le 800 MHz en ville pour avoir

une meilleure pénétration de la 4G dans les bâtiments.

4 - Attribution des fréquences en France métropolitaine

Bande des 700 MHz

Elle sera disponible pour le LTE, selon les régions, entre avril 2016 (région parisienne) et juin 2019 (dans le

Nord de la France)

FDD (Frequency Division Duplexing en anglais) désigne une méthode de duplexage dans le domaine des

télécommunications sans fil et sur certains réseaux câblés. Dans ce schéma de communication, l'émission et

la réception des données se font simultanément sur deux bandes de fréquence différentes ; autrement dit, la

fréquence de la porteuse du signal est différente selon le sens de transmission : montant ou descendant. Cette

technique permet d'émettre et de recevoir simultanément

En matière de fréquences et de déploiement, il faut bien comprendre que déployer un réseau mobile est

une tâche complexe :

* Chaque fréquence a un comportement propre : réflexions sur les bâtiments, couverture, pénétration des

bâtiments, tout est à bien calculer pour choisir l’emplacement de ses antennes

* Ensuite il faut négocier le droit d’installer les dites antennes : de moins en moins facile

* Et enfin il faut raccorder les antennes à du très haut débit, car il faut bien assurer en aval la bande passante

que permettent les dernières technologies entre l’antenne et le mobile

5 - Le rôle clé des antennes-relais

Compte-tenu de la façon dont se propagent les ondes radio (en ligne directe), les antennes sont généralement

installées en hauteur, par exemple sur le toit des immeubles ou au sommet de pylônes. Leur faisceau se dé-

ploie comme celui d’un phare éclairant la mer, n’atteignant le sol qu’à une distance de 50 à 200 mètres de

l’antenne selon la hauteur de celle-ci. La struc-

ture des antennes utilisées (alignement de di-

pôles verticaux = polarisation verticale) con-

centre l'énergie selon des directions précises.

Elles ressemblent à des panneaux de couleur

beige ou blanche d'environ 2 m de haut, 20 cm

de large et 10 cm d'épaisseur. Ces antennes-pan-

neaux sont directionnelles, elles émettent seule-

ment dans la direction dans laquelle elles sont

orientées (ouverture de l’ordre de 120° dans le

plan horizontal et de 6° dans le plan vertical).

Les relais sont souvent composés de trois an-

tennes-panneaux orientées à environ 120° l'une

de l'autre, de manière à couvrir sur 360°.

Chaque antenne possède un gain qui lui est propre Ce gain s'exprime en dB ou dBi, et est d'environ 18 dBi.

Elles émettent une puissance de 20 à 30 watts et peuvent couvrir une large étendue (jusqu’à plusieurs di-

zaines de kilomètres).

Le tilt est l'angle d'inclinaison (en degrés) du lobe principal de l'antenne dans le plan vertical.

Faisons le calcul de la puissance reçue à 50 m dans le lobe principal .

Preçue = Pémise × Gain/4π𝑅2 = 20W×18dBi/4π𝑅2 = 20×63/4π 502 = 0.04 W/𝑚2

Or Preçue = 𝐸2/Z avec Z = 377Ω impédance d’onde donc Preçue = 0.04 =𝐸2/377

Ce qui donne E = √(0.04 ×377) = 3.9 V/m et donc 2 V à 100 m

Les antennes relais sont-elles dangereuses pour la santé ?

Des études ont été menées en France par l’Agence Nationale de Sécurité Sanitaire, mais aussi dans d’autres

pays, par exemple en Grande-Bretagne. Selon ces études, qui convergent d’ailleurs avec les expertises inter-

nationales, l’hypothèse d’un risque pour la santé des personnes vivant à proximité des antennes relais ne

peut être retenue.

En tout état de cause, le risque serait insignifiant comparé à celui pouvant résulter de l’utilisation du

téléphone portable lui-même.

Le législateur a fixé des seuils d’exposition aux ondes électromagnétiques, au-dessous desquels on considère

qu’il n’y a pas de risques pour la santé. Au niveau national, les seuils sont issus d’un décret de 2002. Les

niveaux de champs se mesurent en volts par mètre et les seuils varient entre 41 (900 MHz) et 61 (à 2.600

MHz) volts par mètre. A 800 MHz la limite est de 39 V/m, à 900 MHz de 41 V/m, à 1 800 MHz de 58 V/m

et au-delà de 2 GHz de 61 V/m.

400 - 2000 MHz Seuil = 1,375 x f1/2

Ces limites concernant l'échauffement décroissent avec la fréquence à cause de l’effet de peau (la profon-

deur de peau varie en 1/√𝑓 donc est divisée par 1.414 lorqu’on passe de 900 à 1.800 MHz)

Une des raisons d'une telle opposition, moins virulente dans les pays voisins, serait la différence entre les

normes françaises et les normes de certains autres pays européens. La France respecte les recommandations

de l'Union européenne et de l'OMS en matière de risque thermique (échauffement profond).

Les associations d'opposants dénoncent ces limites qui ne tiennent aucunement compte des effets biolo-

giques et demandent que ce seuil soit abaissé à 0,6 V/m (soit 1mW/𝒎2 ), selon le principe de précaution.

On peut noter que l'OMS utilise déjà un facteur de précaution par rapport au seul risque thermique de 50 en

densité de puissance, c'est-à-dire que la valeur de la limite de champ électrique en volts par mètre est 7 fois

plus stricte que la valeur à partir de laquelle apparaissent les premiers troubles comportementaux chez l'ani-

mal

6 - Téléphonie mobile et santé : comprendre l'indice DAS

Le téléphone mobile nuit-il à la santé ? Le sujet soulève de nombreuses questions et défraie la chronique à

chaque parution d’une étude scientifique sur le sujet. À ce jour, on ne peut pas prouver que l’usage du télé-

phone est dommageable pour la santé… mais on ne peut pas davantage prouver qu’il est inoffensif !

Et pourtant des études ont été menées, sous

l’égide de l’Organisation Mondiale de la Santé

(OMS) dans de nombreuses directions, sur les ef-

fets thermiques et les effets non thermiques

des radiofréquences. Les premiers sont désor-

mais connus : le mobile produit un échauffement

faible de la peau mais les tissus plus profonds

restent préservés par l'absorption des ondes par

les tissus superficiels (effet de peau). Les re-

cherches se focalisent donc sur les effets non

thermiques. Plusieurs centaines d’études épidé-

miologiques et expérimentales ont été con-

duites concernant les conséquences du mobile

sur l’encéphalogramme, le matériel génétique, le

système cardio-vasculaire, le cancer...

Tout téléphone portable possède un indice dit

DAS ou indice de Débit d’Absorption Spécifique. Il mesure le niveau de radiofréquences émis par le por-

table vers l’usager lorsqu’il fonctionne à pleine puissance, dans les pires conditions d’utilisation. Depuis la

parution du décret du 08 octobre 2003, les mobiles destinés à être utilisés en France doivent présenter un

indice DAS inférieur à 2 W/Kg au niveau du tronc et de la tête. La valeur DAS est déterminée lorsque le mo-bile est près de la tête sur 10 grammes de tissu et ne doit pas dépasser les 2 W/kg.

Quelles sont les 5 consignes de sécurité ?

En vertu du principe de précaution, 5 recommandations ont été formulées par le Ministère de la Santé, no-

tamment à destination des enfants, mais tout aussi valables pour les adultes :

1) Utiliser le téléphone fixe aussi souvent que possible, à la place du téléphone portable.

2) Limiter la durée d'utilisation du téléphone mobile : un usage modéré est conseillé.

3) Utiliser aussi souvent que possible l'oreillette du kit mains libres afin d'éloigner le téléphone de la tête

et réduire ainsi le niveau d'exposition des zones du corps les plus sensibles.

4) Alterner régulièrement le côté d'écoute : ne pas placer le téléphone toujours du même côté, sur la

même oreille.

5) Ne pas téléphoner dans les zones de mauvaise réception (véhicule, ascenseur, parking souterrain, etc.),

ni en se déplaçant (en marchant, dans un train) car le téléphone élève sa puissance au maximum afin de re-

chercher successivement de nouveaux relais.

7 - Téléphone fixe

Un téléphone DECT (de l'anglais Digital En-

hanced Cordless Telecommunications abrégé

en DECT signifiant litéralement « téléphone

sans-fil numérique amélioré ») est une norme

de téléphone sans fil numérique destinée aux

particuliers comme aux entreprises sur la

gamme de fréquence 1 880 à 1 920 MHz

DECT ET SANTE

Les interrogations sur les risques sur la santé

de l'exposition aux rayonnements électroma-

gnétiques s'appliquent au DECT, comme aux

autres technologies radio

La situation est à analyser différemment du

côté du combiné mobile et de la station de

base :

• Côté combiné, il faut comparer les puissances émises par un téléphone DECT (de l'ordre de

0,01 W) et celles émises par un mobile GSM (jusqu'à 2 W en GSM900, 1 W en GSM1800). On

peut donc en conclure provisoirement que l'étude est plus urgente côté GSM que côté DECT.

• Côté station de base, le point délicat est l'émission permanente d'une balise dans un des time slots

(4 ms toutes les 100 ms), à une puissance de 0,01 à 0,12 W, même en dehors de toute communica-

tion. L'étude de l'ARCEP concernant le Wi-Fi, qui a un mode de fonctionnent très similaire, montre

que le niveau d'exposition demeure inférieur aux normes même si les équipements sont très près des

utilisateurs. L'effet du rayonnement diminuant très vite (de manière inversement proportionnelle au

carré de la distance), le principe de précaution conduit à recommander d'éloigner autant que

possible la borne d'endroits où les personnes séjournent de façon prolongée.

L'Autorité de régulation des communications électroniques et des postes (Arcep) est une autorité admi-

nistrative indépendante chargée de réguler les communications électroniques et les postes en France. Entrée

en fonction le 5 janvier 1997 sous le nom d'Autorité de régulation des télécommunications (ART), elle

voit ses compétences étendues au secteur postal le 21 mai 2005 avec l'entrée en vigueur de la loi de régula-

tion des activités postales. Elle prend alors son nom actuel.