Le paysage de la communication mobile continue d'évoluer rapidement, et la technologie d'accès multiple de la Division de code (CDMA) n'est pas une exception. Alors que nous passons à 2024 et au-delà, les normes et protocoles émergents façonnent l'avenir des réseaux CDMA, visant à améliorer la vitesse, la sécurité et l'interopérabilité.

Contexte historique et pertinence permanente de l'ADMC

Dans les années 1990, CDMA est devenu une interface aérienne révolutionnaire, permettant des réseaux tels que IS-95 (cdmaOne) et plus tard IS-2000 (CDMA2000). Sa technique de diffusion de spectre permet à plusieurs utilisateurs de partager simultanément la même bande de fréquences, offrant des avantages importants en termes de capacité et de qualité d'appel par rapport aux systèmes basés sur TDMA.

Aujourd'hui, les réseaux CDMA sont en déclin, mais ils sont loin d'être éteints. Selon le CTIA[, CDMA dessert encore des dizaines de millions d'abonnés en Amérique du Nord, dans certaines régions d'Asie et d'Afrique. De nombreux opérateurs maintiennent l'infrastructure CDMA pour la couverture rurale, les communications machine-machine (M2M) et comme un recul pour les appels vocaux lors des pannes de LTE.

En 2024, l'accent n'est pas mis sur la construction de nouveaux réseaux CDMA, mais sur l'intégration des actifs existants aux protocoles modernes, ce qui permet aux transporteurs de retarder la remise en état coûteuse du spectre tout en soutenant les appareils existants.

Principales normes émergentes pour 2024 et au-delà

Protocoles de voix et de données améliorés : VoLTE, VoNR et 1xAdvanced

Voice over LTE (VoLTE) et Voice over New Radio (VoNR)[ sont devenues les solutions vocales par défaut pour les réseaux 4G et 5G. Cependant, de nombreux opérateurs CDMA comptent toujours sur la voix commutée par circuit pour leurs abonnés existants. La norme émergente pour l'interfonctionnement de la voix est Continuité de l'appel unique radio (SRVCC), qui permet à un appel VoLTE de passer sans heurts à un réseau CDMA 1xRTT commuté par circuit lorsque la couverture LTE prend fin.

Du côté des données, la norme CDMA2000 1xEV-DO Rev. A/B[ a été développée en 1xAdvanced[, qui intègre l'agrégation multiporteurs et la modulation de plus haut ordre (jusqu'à 64-QAM).Ces améliorations donnent des taux de pointe de données de 3,1 Mbps par transporteur, ce qui rend les données CDMA utilisables pour la navigation Web de base et la télémétrie M2M. Les opérateurs peuvent coupler 1xAdvanced avec eHRPD (Evolved High Rate Packet Data) pour fournir une transition en douceur vers LTE. eHRPD agit comme un pont, permettant aux utilisateurs de se déplacer entre les réseaux CDMA et LTE sans perdre de sessions de données.

Un autre fait nouveau important est l'intégration de CDMA avec 5G New Radio (NR). L'organisme de normalisation 3GPP, via la version 17 et plus tard, a défini des mécanismes d'interfonctionnement qui permettent à un noyau autonome 5G (SA) d'authentifier et d'enregistrer un appareil CDMA par une passerelle.

Normes d'interopérabilité pour les transferts sans soudure

L'interopérabilité demeure la priorité absolue pour les opérateurs exploitant des réseaux multitechnologies. La spécification 3GPP Inter-RAT (Radio Access Technology) Transfer (TS 23.216) décrit les procédures de déplacement des sessions actives entre CDMA, LTE et 5G. Les normes et caractéristiques clés comprennent :

  • CSFB (Circuit Switched Fallback):[ Permet à un appareil LTE de passer à CDMA pour les appels vocaux lorsque VoLTE n'est pas disponible.
  • SRVCC/eSRVCC:[ Comme mentionné, assure la continuité vocale de LTE à CDMA. Les nouvelles itérations soutiennent SRVCC de 5G à CDMA par un retour à LTE d'abord.
  • IMS (Sous-système multimédia IP) Interfonctionnement:[ Le noyau IMS prend en charge plusieurs réseaux d'accès, y compris CDMA (via une interface P-CSCF), ce qui permet des services multimédias cohérents tels que le push-to-talk, la téléphonie vidéo et la conférence sur les réseaux CDMA et IP.
  • ANSI-41 et MAP Signaling Interoperability:[ Les mises à jour des protocoles de signalisation utilisés pour la gestion de la mobilité et le contrôle des appels garantissent que CDMA-41 (ANSI-41) peut communiquer avec les protocoles LTE-Spéciaux à l'aide d'une passerelle de signalisation.

Ces normes sont continuellement affinées dans les groupes de collaboration 3GPP et 3GPP2. Résultat : un écosystème réseau où un utilisateur peut lancer un appel sur 5G, passer à LTE et revenir à CDMA sans interruption perceptible.

Améliorations de la sécurité pour les réseaux CDMA

La sécurité a toujours été un point faible pour CDMA. L'algorithme d'authentification CAVE original est considéré comme obsolète et vulnérable au clonage et à l'écoute. Des normes émergentes exigent l'utilisation de Advanced Encryption Standard (AES)[ pour le cryptage de la voix et des données. Le UIM (User Identity Module) a été mis à jour pour soutenir la plateforme Java Card[ et une authentification mutuelle plus forte, empêchant le clonage du téléphone ou des SIM.

En 2024, les opérateurs devraient appliquer les protocoles de sécurité suivants sur les réseaux CDMA:

  • AES-128 pour 1x et EV-DO trafic: Remplace les algorithmes de chiffrement ORYX et CMEA plus anciens.
  • IPsec pour la signalisation entre CDMA RAN et le noyau: Chiffres des interfaces A-bis et A pour empêcher l'interception des messages de contrôle.
  • MAPsec: Sécurise la signalisation basée sur SS7 au sein des réseaux CDMA, atténuant les attaques telles que l'interception des SMS et le suivi de l'emplacement.
  • Validation du certificat d'installation:[ Utiliser une infrastructure à clé publique (ICP) pour s'assurer que seuls les appareils autorisés se connectent au réseau.

Ces améliorations sont particulièrement importantes pour les applications CDMA critiques dans les services publics, militaires et de santé, où l'intégrité des données et la confidentialité des utilisateurs sont primordiales.

Protocoles pour la modernisation de l'ADMA

Sous-système multimédia IP (IMS) – La couche de contrôle Converged

IMS est l'épine dorsale de tous les services de télécommunications modernes, permettant la voix, la vidéo et la messagerie sur IP. Pour les opérateurs CDMA, IMS fournit un chemin pour découpler le contrôle des appels de la technologie d'accès radio. En déployant un noyau IMS, un transporteur peut desservir les abonnés sur CDMA, LTE et Wi-Fi en utilisant la même logique de service.

Les principaux éléments du SGI qui intéressent le CDMA sont les suivants:

  • P-CSCF (fonction de contrôle de session d'appel à procuration): agit comme point d'entrée pour les dispositifs CDMA, convertissant la signalisation exclusive en SIP (Protocole d'ouverture de session).
  • AGCF (Access Gateway Control Function):[ Raccorde l'ancien CDMA MSC (Mobile Switching Center) avec le réseau IMS, permettant une transmission sans heurt entre les domaines commutés par circuits et les domaines commutés par paquets.
  • MRF (Media Resource Function):[ Fournit des services d'annonces, de transcodage et de conférence pour les utilisateurs CDMA connectés via IMS.

L'adoption du SGI permet aux exploitants de retirer progressivement les équipements qui ont été changés de circuit tout en maintenant la pleine capacité de service. De nombreux transporteurs de niveau 1 ont déjà terminé les déploiements du SGI pour CDMA, et les exploitants de plus petite taille devraient suivre en 2024-2025, car les coûts de l'équipement diminuent.

Continuité des appels à une seule radio vocale (SRVCC) – La ligne de vie de la transmission

SRVCC est peut-être le protocole le plus critique pour la survie des CDMA dans l'ère LTE/5G. Il définit comment un appel vocal initié dans un domaine commuté par paquets (VoLTE) peut être transféré sans interruption dans un domaine commuté par circuits (CDMA).

Cette amélioration est essentielle pour les scénarios de conduite sur route où la couverture change rapidement. SRVCC pour CDMA est pris en charge dans la version 9 et plus tard de 3GPP. Pour 5G, une variante appelée vSRVCC (Video SRVCC)[ permet aux appels vidéo de passer de LTE/5G à CDMA en laissant tomber le composant vidéo et en préservant l'audio.

Les opérateurs qui prévoient de mettre fin à la durée de l'ACDM doivent s'assurer que la SRVCC demeure robuste jusqu'à ce que le dernier abonné soit transféré. Beaucoup ont fixé des dates de temporisation en 2025-2026, mais les retards sont fréquents en raison des appareils IoT et des clients ruraux dépendant des combinés CDMA uniquement.

NB-IoT et LTE-M – Complément CDMA pour l'Internet des Objets

Depuis longtemps, CDMA est la technologie de choix pour les applications M2M à faible donnée, des compteurs intelligents et distributeurs automatiques à la télématique automobile. Cependant, l'augmentation des normes IoT à bande étroite a fourni une alternative plus rentable et évolutive. Les technologies LPWAN telles que NB-IoT (Narrowband IoT)[ et LTE-M (LTE for Machines)[ offrent une meilleure efficacité spectrale, une plus longue durée de vie des batteries (10+ ans) et une pénétration intérieure plus profonde.

Néanmoins, CDMA reste ancrée dans de nombreux déploiements M2M existants. Les protocoles émergents se concentrent donc sur l'opération en mode double où un chipset de modem unique peut supporter à la fois CDMA et NB-IoT/LTE-M. Les spécifications de la version 14+ de 3GPP définissent une interface réseau commune qui permet de gérer ces appareils via une plate-forme IoT unique.

Les principaux aspects de cette convergence sont les suivants:

  • M2M passerelle interworking:[ Traduit les messages plus anciens de CDMA (utilisés pour les messages courts en mode économie d'énergie) dans les formats modernes CoAP ou MQTT.
  • Omnium sans soudure entre CDMA et LTE-M: Les appareils peuvent commuter des réseaux en fonction de la zone de couverture sans ré-enregistrer avec le serveur d'application.
  • Modifications du mode écoénergétique :[ Utilisation d'eDRX (extended Discontinuous Reception) sur LTE-M alors que les appareils modernes CDMA peuvent utiliser un mécanisme de mode ralenti similaire hérité d'EV-DO.

Cette stratégie de coexistence permet aux entreprises de migrer progressivement leurs flottes IoT de CDMA vers des réseaux de nouvelle génération sans mise à niveau de tous les appareils par chariot élévateur.

Protocoles améliorés de données sur les transporteurs uniques et les transporteurs multiples

Bien que les taux de données CDMA soient bien inférieurs à LTE, les opérateurs peuvent encore optimiser leur spectre grâce à des protocoles radio avancés:

  • Multi-transporteur EV-DO (MC EV-DO): Combine jusqu'à quatre transporteurs 1,25 MHz pour des taux de données agrégés dépassant 12 Mbps. Bien que modestement conformes aux normes modernes, cela suffit pour l'accès fixe sans fil dans les zones mal desservies.
  • Trilatation améliorée des liens vers l'avant (EFLT):[ Améliore les services basés sur des emplacements fonctionnant sur les réseaux CDMA, une exigence de conformité E911 et de gestion du parc.
  • Modulation et codage adaptatifs (AMC): Permet à la station de base d'ajuster dynamiquement la modulation (QPSK, 8-PSK, 16-QAM, 64-QAM) en fonction des conditions de canal en temps réel, augmentant le débit dans des environnements favorables.

Ces protocoles sont entièrement compatibles avec le matériel CDMA existant, ce qui signifie que les opérateurs peuvent les déployer par le biais de mises à jour logicielles aux contrôleurs de stations de base.

Incidences pour les parties prenantes

Opérateurs de télécommunications et fournisseurs de services

Pour les transporteurs, les nouvelles normes CDMA offrent une voie de migration contrôlée.

  • Retarder les dépenses en capital pour la réexploitation du spectre en étendant la durée de vie du CDMA à l'aide du SSI et du SAVCC.
  • Maintenir la couverture rurale lorsque la taille de la cellule plus grande du CDMA offre des avantages économiques par rapport au LTE/5G.
  • Tirer parti de CDMA pour les services M2M où le débit d'appareils est faible et l'interopérabilité avec les équipements existants est valorisée.

Les défis à relever sont notamment la diminution de la disponibilité de pièces de rechange pour les stations de base CDMA, l'augmentation des coûts énergétiques pour les équipements plus anciens et la nécessité de former le personnel à l'interfonctionnement multi-technologies.

Fabricants d'appareils et fournisseurs de puces

Les fabricants de puces comme Qualcomm, MediaTek et Intel ont largement cessé de concevoir de nouveaux modems uniquement CDMA. Cependant, ils continuent de produire des puces multimodes qui incluent CDMA aux côtés de LTE et 5G. Ces puces sont essentielles pour l'itinérance mondiale et pour des marchés comme la Chine où CDMA reste active. La demande émergente est pour:

  • Modems IoT à bas prix qui combinent CDMA et NB-IoT sur une seule matrice.
  • Smartphones qui supportent l'interworking complet CDMA-LTE-5G pour satisfaire aux exigences de certification du transporteur.
  • Mise à jour du firmware qui permet l'enregistrement eSRVCC et IMS pour les dispositifs CDMA existants.

Les fabricants d'appareils doivent également naviguer dans des délais variables d'une région à l'autre. Par exemple, Verizon a annoncé un extinction de CDMA en 2022, mais sa mise en œuvre a été échelonnée, et de nombreux appareils IoT uniquement CDMA restent actifs par le biais d'accords d'itinérance.

Utilisateurs finaux et clients d'entreprise

Les consommateurs devraient s'attendre à une meilleure fiabilité des appels en raison de l'intégration eSRVCC et VoLTE, même dans les zones de couverture CDMA. Pour les entreprises, les améliorations de sécurité signifient que les données sensibles transmises sur CDMA sont désormais protégées par un cryptage AES, ce qui les rend admissibles pour les transactions médicales et financières.

Les clients ruraux, en particulier, bénéficient d'une couverture continue de CDMA couplée à une superposition de LTE. La combinaison garantit que les appels vocaux restent clairs et que les vitesses de données s'améliorent progressivement au fur et à mesure que l'opérateur densifie le réseau LTE en utilisant les mêmes bandes de fréquences.

Efforts de collaboration en matière de réglementation et d'industrie

Le passage aux normes modernes du CDMA est appuyé par des travaux au sein du 3GPP (Release 17 and 18)[ et du 3GPP2. Les principaux résultats de la collaboration comprennent des plans d'essai d'interopérabilité, des architectures de référence pour l'intégration du SSI et des lignes directrices pour les mises à niveau de sécurité.

Les autorités de régulation des marchés où la présence de CDMA est importante (Inde, Corée du Sud, Chine, par exemple) ont réservé des ressources de spectre pour permettre aux transporteurs d'exploiter CDMA aux côtés de LTE jusqu'à ce que l'attrition naturelle des abonnés se produise.

Défis et considérations en matière de viabilité à long terme

Malgré les progrès réalisés, CDMA fait face à plusieurs vents de tête :

  • Écosystème Déclin:[ Moins d'OEM produisent des infrastructures CDMA, et les pièces de rechange deviennent plus rares et plus chères chaque année.
  • Refermement de spectre:[ Les régulateurs pressent les exploitants de dégager CDMA de précieuses fréquences à faible bande (p. ex. 850 MHz, 900 MHz) pour le déploiement de 5G.
  • Limitations de la durée de vie des batteries:[ Les anciens modems CDMA drainent les batteries plus rapidement que les LTE-M ou NB-IoT modernes, décourageant ainsi les nouveaux déploiements IoT.
  • Skill Gap: Les talents en génie familiers avec CDMA sont la signalisation complexe et la planification RF prend sa retraite, et les jeunes ingénieurs se concentrent sur 4G/5G.

Les opérateurs doivent donc prévoir un éventuel extinction du CDMA, même lorsqu'ils adoptent les nouvelles normes. Une stratégie raisonnable est de migrer les abonnés de voix vers VoLTE avec un retour au CDMA, tandis que les appareils IoT sont progressivement remplacés par des modems bimode. Les nouveaux protocoles achètent du temps – peut-être 3 à 5 ans de plus – pour que les opérateurs exécutent cette transition sans interruption de service.

Perspectives d'avenir: CDMA dans les Eras 5G et 6G

En 2024 et au-delà, CDMA ne sera plus une technologie primaire, mais elle persistera comme une superposition spécialisée dans la modernisation du réseau, la communication aérienne et les réseaux tactiques militaires.Les organismes de normalisation explorent également [NOMA:5]]]]]]][FACT:5][FACT:5][FACT:5][FACT:5][FACT:]]][FACT:5][FACT:5][FACT:5][FACT:5]][FACT:][FACT:[FACT][FACT][FACT][F

Ainsi, alors que les réseaux CDMA d'aujourd'hui s'effacent, la philosophie derrière le CDMA – un partage de ressources basé sur des codes et non orthogonale – se perpétue dans la prochaine génération d'interfaces aériennes.Les normes et protocoles qui émergent maintenant garantissent que les investissements dans l'infrastructure et l'expertise CDMA ne sont pas gaspillés mais servent de tremplin vers un avenir plus interopérable, plus sûr et plus efficace.

Pour les éditeurs de parcs et les observateurs de l'industrie mobile, il est essentiel de comprendre ces développements, car ils façonnent la façon dont des millions d'abonnés pourront profiter de la connectivité au cours des prochaines années, comblant l'écart entre les générations, maintenant la continuité des services et permettant des transitions technologiques gracieuses.