J’ai récemment aidé une connaissance de ma famille à avoir le téléphone et internet chez lui. Rien de bien exceptionnel en soi, mais j’en parle ici parce qu’aucun opérateur n’a fait ce qu’on attendait de lui : proposer une solution. Ce qui a le don de m’agacer (surtout à l’heure où on parle régulièrement de fracture numérique) car pourtant elles existent, ces solutions (rien de très compliqué dans ce qui suit) !

TL;DR : on va utiliser un CPE 4G outdoor + une ligne SIP chez OVH + une passerelle SIP/RJ11 + un téléphone filaire classique

La situation était la suivante : l’ami en question (une personne âgée) vivait dans une vieille bâtisse perdue dans la campagne et réhabilitée par ses soins. Parmi les options habituellement explorées

• ligne filaire : Aucune ligne téléphonique n’y avait jamais été installée, et Orange était incapable d’expliquer la procédure à suivre (et a évoqué des montants de plusieurs milliers d’euros, ce qui pouvait se comprendre s’il était effectivement nécessaire de creuser une tranchée pour amener un câble ou une fibre, mais en tout cas était redhibitoire pour cette option…).
• BLR : aucun réseau de boucle locale radio (BLR/WiMAX/THD-radio) ne semblait non plus présent dans la zone. La BLR a précisément été conçue pour traiter ce genre de situation - j’en parlerai sûrement dans un autre post - mais était inaccessible à cet endroit
• Satellite : bien sûr on pouvait toujours envisager l’option satellite, mais il s’agit d’un dernier recours car les tarifs sont plus élevés que les réseaux terrestres (coût fixe d’installation + coût mensuel + parfois limitation du volume de données), la latence est plus élevée…
• Téléphone mobiles : Passer par la 4G apparaissait préférable si possible (d’autant que le besoin était modeste et on aurait pu imaginer se contenter d’un téléphone mobile en mode modem pour accéder à internet depuis l’ordinateur). Sauf que le signal 4G - déjà faible à l’extérieur du bâtiment - disparaissait complètement au pied de ce dernier ainsi qu’à l’intérieur, et le besoin était précisément de pouvoir téléphoner et utiliser internet depuis l’intérieur du bâtiment.
• Répéteur 3G/4G : dès lors qu’il y avait du signal à l’extérieur, on aurait pu imaginer recourir à ce type de solution. Mais il faut rappeler que
  • En France (et probablement partout en Europe), c’est interdit ! (N.B. Pourtant de nombreux revendeurs proposent ces équipements, même s’il n’existe aucune exception “rase campagne” ou “gros bâtiment cage-de-faraday” ou “zone privée”: au mieux peut-on dire que dans ces conditions il est plus probable d’être “pas vu, pas pris” lorsqu’on est dans des conditions peu susceptibles de générer des brouillages. Mais il y a des raisons pour lesquelles c’est interdit : les opérateurs sont juridiquement responsables des conséquences de leurs émissions, et notamment des émissions hors bande (e.g. de comment les équipements “bavent” dans les bandes de fréquences voisines, qui peuvent contenir des usages critiques par exemple pour la sécurité civile, dont les équipements sont parfois aussi en rase campagne), et ils sont donc les seuls habilités à choisir et qualifier leurs équipements. Pour info, les seules bandes de fréquences dans lesquelles on peut émettre librement/légalement sous régime d’autorisation générale sont celles pour prévues pour les appareils de faible portée (AFP, SRD en anglais), listées dans l’annexe 7 du TNRBF, à compléter par les décisions réglementaires de l’ARCEP (2014-1263) fixant les conditions d’utilisation de ces bandes de fréquence. ça inclue notamment les bandes wi-fi et d’autres usages avec une portée pas toujours si faible que ça (e.g. Lora/Sigfox pour de l’IoT), mais ça ne permet pas de faire du GSM ou de la 4G car (au delà du fait qu’aucun terminal ne les supporteraient sur ces bandes) les bandes “libres” sous autorisation générale exigent un certain nombre de conditions techniques permettant le partage (e.g. limites de puissance, duty-cycle, CSMA/CA pour le wifi…) incompatibles avec la manière dont fonctionnent le GSM ou la 4G (qui sont conçues pour des usages exclusifs et planifiés en bande licenciée))
  • Techniquement parlant, il faut de toute façon que l’antenne extérieure capte suffisamment de signal (et la sensibilité de ces produits est bien moindre qu’un terminal : ça fonctionne probablement pour diffuser du signal dans un parking lorsque le niveau de champ en surface est suffisamment élevé, mais ça ne permet pas de recréer du rapport signal/bruit lorsqu’on est déjà en limite de couverture !)
  • => Bref : les répéteurs/amplificateurs 4G, on oublie !

Installer internet

La solution ici compte tenu de la présence de signal 3G (faible) en extérieur et en hauteur : utiliser un CPE/routeur 4G outdoor (analogue à un CPE WiMAX), avec une antenne directive et un boitier étanche à monter sur le toit (en général, si on arrive déjà à capter un signal faible à l’extérieur avec son mobile, les chances d’avoir un signal stable en hauteur avec une antenne directive sont assez élevées). J’en avais manipulé à une époque (et j’avais même adapté openwrt pour ce modèle). N.B. On voit souvent ce genre de produit à plus de 200 € chez des revendeurs Français, même si rien ne justifie un tel tarif compte tenu des composants utilisés et du fait qu’ils sont de toute façon fabriqués en Chine (or on trouve sur Aliexpress de très nombreux produits comme par exemple [1] et [2] à un tarif beaucoup plus abordable !

Une chose à vérifier cependant quand on commande un produit en dehors d’Europe : les réseaux mobiles n’utilisent les mêmes familles de technologies et les mêmes bandes de fréquences partout dans le monde. Les technologies mobiles 2G/3G/4G dominantes aujourd’hui (surtout en Europe) sont spécifiées par le 3GPP, et ce dernier définit les bandes de fréquences 2G/3G/4G (j’en parlerai aussi dans un autre post) un peu comme dans une base de données, i.e. avec un numéro identifiant de bande comme clé primaire. Les bandes utilisée en Europe sont

• La “bande 700 MHz” : bande 28 (4G/5G)
• La “bande 800 MHz” : bande 20 (4G)
• La “bande 900 MHz” : bande 8 (2G/3G)
• La “bande 1800 MHz” : bande 3 (2G/4G)
• La “bande 2100 MHz” : bande 1 (3G)
• La “bande 2600 MHz” : bande 7 (4G). Ne pas confondre avec la bande 38 (4G TDD prochainement utilisée en France pour la PMR) ni avec la bande 41 (4G TDD utilisée aux US/Chine/Japon mais pas en Europe)
• La “bande 3500 MHz” : bande n78 (5G), qui ne marchera bien sûr qu’avec un terminal 5G. Ne pas confondre avec la bande 42 utilisée par les clients BLR/THD-Radio en 4G sur ces fréquences (et pour lesquels les opérateurs locaux fournissent et installent le CPE adéquat)

Un passage par Cartoradio peut être utile pour vérifier les antennes-relais alentours et déterminer à quelle site ou station de base on devrait se connecter, quel opérateur et quelle bande de fréquences elle supporte et dans quelle direction orienter le CPE (si possible en ligne de vue raisonnablement dégagée, en rappelant qu’en radio la définition de “ligne de vue” est un peu plus contraignante qu’une simple visibilité optique car idéalement l’ellipsoïde de Fresnel devrait être dégagé (même si dans le cas qui nous intéresse ici chez un particulier, on fait comme on peut…)). Il faut aussi rappeler que schématiquement (même si c’est un peu plus compliqué que ça) : “plus on est haut en fréquence et moins le signal va loin / moins il passe à travers les murs / moins les propriétés de diffraction permettent de combler les trous de couverture”. Donc en zone rurale les signaux les plus adéquats sont généralement sur des fréquences en dessous de 1 GHz et il faut surtout vérifier le fait que le CPE supporte les bandes 700/800/900 MHz (B20/B8 et idéalement aussi B28). Mais d’une manière générale la plupart des CPEs “EMEA” devraient aujourd’hui supporter l’ensemble des bandes Européennes citées ci-dessus (à l’exception de n78, qui ne concerne que les modèles haut-de-gamme 5G, ces derniers ayant peu de pertinence en zone isolée où les opérateurs risquent de ne déployer la 5G que tardivement)

Cartoradio a montré que le meilleur choix en terme de distance et de ligne de vue dégagée était un pylône n’hébergeant que l’opérateur Orange (et seulement en 3G, mais ce n’était pas dramatique vu l’usage prévu), donc une carte carte SIM Sosh a été commandée lors d’une promo (N.B. je ne suis pas complètement sûr que cet usage “fixe” rentre parfaitement dans les CGU et je ne suis pas juriste, mais sur le plan technique ledit routeur va de toute façon consommer bien moins de ressources radio que le smartphone de l’adolescent moyen…). Le compromis coût/fonctionnalités dans ce contexte m’a fait opter pour un modèle de CPE intégrant un modem Simcom SIM7100E et disposant d’une antenne relativement directive (environ 12 dBi).

Installer l’ordinateur

Le montage était simple : le CPE était alimenté en PoE (ou plus exactement sa variante low-cost 12-24V utilisée chez Ubiquiti et Mikrotik), et arrivait jusqu’à un switch (5€ sur leboncoin). Pour la partie “informatique”, j’ai récupéré et remis en état un vieux DELL D420 (un peu poussif mais suffisant pour le besoin. Un petit SSD mSATA + l’adaptateur ZIF/mSATA adéquat, un peu de RAM, et le PC retrouve une seconde jeunesse sous Emmabuntüs ! Je précise cela car il est urgent de lutter contre l’obsolescence (“programmée” ou non) et de prendre conscience que de nombreux usages se satisfont de machines anciennes (migrer sous Linux, ajouter un peu de RAM et un SSD suffisent souvent à rendre une machine vieille de 15 ans parfaitement utilisable).

Installer le téléphone

Jusqu’ici ce dispositif permet d’avoir internet mais l’objectif premier était le téléphone classique (avec un “vrai” numéro et un dispositif le plus simple et standard possible) : dès lors que la liaison internet était raisonnablement fiable, il suffisait de souscrire à une ligne SIP et d’installer un terminal adéquat.

• Pour la partie “serveur” (ligne SIP) : pour le moment j’ai résolu le problème en optant pour une ligne téléphonique chez OVH (heureusement la qualité de la connexion 3G avec l’équipement sur le toit permettait d’avoir une liaison suffisamment fiable avec le codec G.729a)
  • pour des raisons aussi bien financières que techniques (QoS/mode circuit), j’aurais préféré utiliser le canal voix 2G/3G déjà inclus avec la carte SIM en intégrant une passerelle SIP/GSM au firmware du routeur 4G, par exemple avec l’intégration d’Asterisk et d’un plugin tels que chan_dongle, mais tout ceci représentait beaucoup d’efforts (je ne connais pas bien Asterisk et sa configuration peut être complexe, et par ailleurs le faire tenir dans la petite flash NOR du routeur était délicat). De plus chan_dongle semble peu maintenu, et en tout cas inadapté au modem SIM7100E (dont les commandes AT diffèrent de celles des modems supportés par chan_dongle). Je n’ai pas pris le temps de regarder plus en détails à ce stade mais je suis preneur d’une solution si un connaisseur d’Asterisk lit ce billet ! Sinon j’ai observé qu’il existait une AN décrivant les fonctions audio du SIM7100E, donc je suppose que “il suffirait” d’écrire un petit serveur SIP rudimentaire assurant la passerelle entre ces fonctions et l’envoi/réception de paquets UDP/RTP (si le client SIP supporte ), mais ce sera pour plus tard :)
• Pour la partie “terminal” : on trouve pléthore de téléphones SIP d’entreprises mis au rebut ou disponibles pour 10€ sur leboncoin. Pour ma part, j’ai opté pour une gateway (Linksys PAP2T trouvé pour 5€) afin de pouvoir brancher un téléphone classique simple d’utilisation. J’ai utilisé ces réglages avec succès sur le PAP2T. Un seul petit détail : comme tous les opérateurs 4G, Orange/Sosh ne fournit pas d’IP publique mais effectue du carrier-grade NAT : dans mon cas, les paramètres de “NAT mapping” et “NAT keepalive” du PAP2T ont parfaitement fonctionné, mais j’ignore ce qui se serait passé avec d’autres équipements.