1. Les réseaux existants : réseaux sans fil à stations de base

Les réseaux sans fil que nous utilisons aujourd'hui, tels que le GSM / GPRS / UMTS ou le Wi-Fi , sont ce que l'on appelle des réseaux sans fil à stations de base. Ils souffrent d'un coût de déploiement important. Sans parler des prix des licences UMTS (ceux des licences en Allemagne auraient permis de couvrir l'ensemble du territoire de points d'accès Wi-Fi), ils nécessitent tous les deux une infrastructure fixe interconnectée de manière filaire.

Pour en illustrer la complexité, regardons le cas du téléphone sans fil dont l'infrastructure est hiérarchique.

Structure du réseau GSM.

• les stations de base ou BTS (Base Transceiver Station) : ce sont les antennes qui sont chargées de communiquer avec les téléphones portables. La zone de communication couverte par une station de base est appelée cellule - d'où le terme « réseau cellulaire » ;
• les contrôleurs de station de base ou BSC (Base Station Controller) : ces composants sont chargés de gérer un ensemble de stations de base ;
• les centres de commutation de service mobile ou MSC (Mobile-service Switching Centre) qui doivent organiser les communications dans le réseau ;
• les enregistreurs de localisation de visiteurs ou VLR (Visitor Location Register) : ces bases de données, associées aux centres de commutation, stockent des informations de localisation précises sur des utilisateurs mobiles ;
• l'enregistreur de localisation nominal ou HLR (Home Location Register) qui est une base de données centrale -  éventuellement dupliquée - contenant les informations sur les abonnés (dont une information de localisation comme la zone de localisation) ;
• le centre d'authentification des abonnés ou AUC (AUthentification Centre) qui est une base de données chargée d'assurer l'authentification des utilisateurs.

Ce réseau possède également des passerelles vers le Réseau Téléphonique Commuté (RTC) classique afin d'assurer les communications d'un GSM vers un poste fixe et vice versa. Ce dernier réseau a d'ailleurs largement été sollicité pour interconnecter les différents éléments du réseau GSM.

Au coût de déploiement s'ajoute la nécessité de perpétuellement faire évoluer la configuration du réseau pour offrir la meilleure qualité de service possible. Ainsi, les opérateurs réévaluent périodiquement le placement des stations de base, la taille des cellules, les fréquences attribuées à chaque cellule, les regroupements des stations de base affectées aux contrôleurs, les regroupements des contrôleurs affectés aux centres de commutation, etc. Tous ces paramètres influent directement sur la qualité de connexion : une cellule trop grande, donc surchargée, a de grands risques de ne pas pouvoir accepter toutes les connexions ; le changement de cellule par le téléphone mobile lors d'un déplacement (on parle de « hand-over » ou de « hand-off ») est favorisé si les cellules appartiennent au même contrôleur, voire au même centre de commutation.

La complexité du problème de configuration de ce type de réseau est énorme. À grands coups d'algorithmes génétiques , les ingénieurs des opérateurs utilisent les « logs » - les fichiers où sont enregistrées les opérations - des différents équipements du réseau pour tenter de trouver la configuration optimale. La survie de la première réification de l' « Ubiquitous Computing » est à ce prix.

Le coût de déploiement et de maintenance n'est pas le seul critère. Par exemple, les coûts sont bien sûr moindres dans les réseaux de plus faible envergure tels que les réseaux Wi-Fi. Néanmoins, l'immaturité de la norme - notamment en termes de sécurité - nécessite la mise en place d'une pléiade de garde-fous (pare-feu , authentification, VPN , IPSec , etc.) qui plombent irrémédiablement des performances déjà bien basses en termes de débit. Non seulement on est loin du « plug-and-play » promis - ceux qui ont déjà configuré un client VPN savent de quoi il en retourne - mais, sauf pour une utilisation ponctuelle, on appréciera de trouver une connexion filaire offrant des débits raisonnables.

À long terme, le succès de la communication sans fil est conditionné par les réponses qu'elle saura donner aux quatre grands défis qui lui sont posés aujourd'hui : haut-débit, faible consommation, flexibilité/accessibilité/auto-configuration, sécurité.

Aucune solution existant aujourd'hui ne répond à ces quatre critères. C'est pourquoi de nouvelles architectures de réseaux sont proposées. Nous allons faire un panorama de ces différentes alternatives dans la suite de cet article.