Comment le Stade Vélodrome s’est offert une première européenne pour devenir une vitrine technologique

Marseille évoque des myriades d’instants. Une Ligue des Champions, tout de même, et, bien sûr, quelques images d’Épinal universelles : les calanques, Pagnol, le Vieux port, IAM, la Bonne Mère, JUL, pour les plus jeunes, Sous le soleil, son musée des civilisations, la Méditerranée, la chaleur du Midi, et cette lumière blanche et chaude qui cueille le visiteur dès la sortie de la gare Saint-Charles.
Mais, sans trop se tromper, on peut dire que le cœur moderne de la ville, celui qui pulse et fait vibrer cette ancienne colonie grecque, est le Stade Vélodrome, devenu Orange Vélodrome en 2016.

C’est là que nous sommes allés par une parfaite journée de printemps, sans un nuage. Nous étions là pour découvrir un travail de l’ombre essentiel, un petit tour de force technologique : la nouvelle couverture 4G/5G du Vélodrome.
Car, comme il se doit, le célèbre stade, qui peut accueillir plus de 67 000 spectateurs, ne pouvait se contenter d’une simple mise à niveau, c’est donc une première européenne qu’il s’est offert, grillant même la priorité au très parisien Stade de France.

Découvert, marche après marche, alors qu’on atteint son parvis, le Stade Vélodrome a des airs de Colisée moderne, imposant et aérien, une base en béton élancée qui se transforme en vague, grâce à une structure métallique, qui souligne la courbe des gradins, et un velum qui ondoie, asymétrique et vivant, comme la Méditerranée toute proche. Ce détail architectural donne encore plus d’âme au lieu, c’est sa signature visuelle, celle qui frappe une fois qu’on se trouve à l’intérieur, au niveau de la pelouse ou dans ses gradins. Mais c’est aussi une complication. Nous y reviendrons.

Un creuset connecté à Internet

L’Orange Vélodrome, donc. Tous les quinze jours, l’OM y entre en scène, le championnat du monde de rugby y élira également domicile, tout comme les grands artistes ou groupes lorsqu’ils sont de passage à Marseille ou, encore, le pape François, lors de sa visite en septembre prochain.

Dans chacun de ces moments de ferveur, le Stade Vélodrome devient une arène connectée, une marée de téléchargements, où chacun veut partager un but, une chanson ou un instant fort avec des proches qui ne sont pas là. C’est là que la 4G et aussi la 5G montrent tout leur intérêt, et sont les plus sollicitées

65 894 personnes. Voilà le record d’affluence enregistré lors de la rencontre OM-PSG en février 2023, auxquelles il faut ajouter les 1 000 à 1 500 personnes qui travaillent dans le stade lors des grands évènements. C’est tout de même l’équivalent d’une ville de belle taille qui se réunit tout à coup dans un lieu clos avec un smartphone en main. Or, pour permettre de tenir cette charge réseau et répondre aux enjeux futurs, il faut une infrastructure dédiée, pensée tout spécialement. Les réseaux opérateurs, qui desservent les immeubles et centres commerciaux alentours, ne suffisent pas. D’ailleurs, depuis le Championnat d’Europe de 2016, qui a vu une dizaine de stades couverts par des réseaux mobiles de manière spécifique, les besoins vont croissant, et cette inflation est évidemment dopée par l’introduction de la 5G.

Le besoin d’une remise à zéro et à niveau

Au-delà de la question du renouvellement technologique, le réseau mobile du Stade Vélodrome était aussi le fruit d’une sorte de patchwork. « L’ancienne infrastructure était un mix de plusieurs choses », nous raconte Nassim Tamouza, responsable déploiement offres sur mesure chez Orange, qui a supervisé la mise en place de la solution Totem, le TowerCo en charge de la mise en place de l’infrastructure. Historiquement couvert par Bouygues Telecom, après les travaux de réaménagement, puis par les autres opérateurs, géré ensuite par « SFR, leader sur une infrastructure mutualisée 3G/4G », puis couvert en 5G, par Orange pour ses abonnés, l’infrastructure télécom du Vélodrome était un empilement réalisé au fil des années et des technologies. Il était temps que le deuxième plus grand stade de France remette à plat son infrastructure. Et, bien entendu, le Stade Vélodrome ne pouvait se contenter d’une simple mise à niveau, c’est donc une refondation et une première européenne qu’il s’est offert, grillant même la priorité au très parisien Stade de France.

C’est là qu’est intervenu Totem, pour remplacer la (quasi) totalité des équipements présents dans l’enceinte du stade, du local technique aux DAS (un nouveau système d’antennes distribuées), aux 9 km de fibre optique déroulés, et aux amplificateurs et antennes. Totem offre une plate-forme commune aux quatre opérateurs présents. Une plate-forme mutualisée et identique pour chacun, mais qui reproduit tout de même à l’identique les fréquences obtenues par chacun auprès de l’Arcep dans le monde extérieur. Autrement dit, et à titre d’exemple, Orange continue de bénéficier de la plus grosse plage de fréquences 5G en 3,5 GHz, par exemple, fruit des enchères qui ont été bouclées à l’automne 2020.

Quand tu prends de la hauteur, tout ne semble pas insignifiant

Daniel Battistelli, ingénieur radio d’Orange à la passion communicative, est « l’architecte de la solution radio », qui connecte désormais le Stade Vélodrome en 4G et 5G. C’est lui qui, après des heures de calculs et de simulations informatiques complexes, s’est confronté à un mur, qu’il a finalement réussi à contourner. « La toiture très haute du stade a été un défi », nous explique-t-il, car c’est sur sa structure que doivent être fixés les équipements radios qui émettent les réseaux des opérateurs. « Créer une infrastructure efficiente depuis une telle hauteur (près de 70 m, NDLR) avec des antennes standard, ce n’est pas possible ». Et Nassim Tamouza de vulgariser : « La structure est très haute, et quand on place les antennes si haut, on a plus de chevauchements entre les signaux et on a besoin d’affiner les faisceaux pour répartir la couverture de manière plus homogène ».

La solution du problème est venue de l’autre côté de l’Atlantique, et est diablement innovante : des antennes en forme de boule, déjà déployées dans certains grands stades nord-américains. « C’est pour ça qu’on a utilisé les antennes boules. », rebondit Daniel Battistelli, précisant avec une certaine fierté, que « c’est la première fois qu’on l’utilise en Europe », et sans doute une des premières fois au monde qu’elles sont utilisées pour diffuser des réseaux en 5G.

Ces antennes boules, accrochés à la structure du Stade Vélodrome, mesurent environ un mètre de diamètre et pèsent pas loin de 50 kg. Mais c’est surtout la technologie qu’elles embarquent qui les rend uniques. Conçues par le fabricant américain Matsing, ces antennes reposent sur « des métamatériaux, étudiés et utilisés dans le domaine militaire, mais rarement dans le domaine public » commence, avec des airs de conspirateur amusé, Daniel Battistelli, avant d’avancer un peu plus loin dans la technique. « Ces antennes utilisent la même propriété que les lentilles mais sur le spectre électromagnétique ». De manière schématique, nous explique-t-il, « en mettant un capuchon de métamatériaux sur les dipôles, on arrive à focaliser instantanément les ondes électromagnétiques ». On vous épargne la plongée dans la deep tech, mais vous invite à jeter un œil au procédé optique des lentilles de Lüneburg, également appelée lentilles à gradient d’indice, et à la façon dont les ondes électromagnétiques sont réfractées en faisceaux précis. C’est là une véritable petite révolution. Une antenne boule ne se contente pas de couvrir « aveuglément » une zone, elle offre la possibilité de contrôler les zones couvertes, les technologies radio utilisées, etc.

Tout couvrir et pouvoir affronter les besoins de demain

Avant le déploiement de la structure mise en place par Totem, le Vélodrome était couvert par des antennes planes, classiques, qui découpaient les gradins en dix secteurs radios. Autrement dit, dix tranches de réseaux mobiles pouvant connecter jusqu’à 6 800 personnes. La solution mise en place par Totem, sous la houlette de Daniel Battistelli et Nassim Tamouza, repose sur douze antennes – « quatre antennes [boules, NDLR] sur les côtés, plus deux sur les virages ». Grâce aux antennes boules, il est possible de découper le stade en 40 secteurs (trois secteurs supplémentaires sont couverts par des antennes intérieures), dans lesquels « on peut glisser les technologies qu’on veut », ajoute Daniel Battistelli. « Nous avons la possibilité de monter jusqu’à 50 secteurs, mais en avons établis 40 pour l’instant », précise Nassim Tamouza, laissant ainsi entendre que la structure en a encore sous le pied. Et le nouveau réseau mobile du Stade Vélodrome a visiblement de quoi voir venir puisque sa capacité est à peu près égale à celles de quinze sites urbains…

Ce découpage en secteur plus précis, « au centimètre, à la rangée de siège près », nous indique-t-on, permet autant d’éviter les interférences qui apparaissent quand une zone est couverte par plusieurs antennes que de renforcer « l’aspect capacitaire ». Chaque antenne a une capacité de bande passante, plus on la partage avec du monde et plus la bande passante est réduite pour chacun.

Dans le Stade Vélodrome, « un secteur contiendra désormais environ 1 670 personnes, avec une moyenne tirée vers le bas car les usages sont plus intensifs » que dans le cadre d’une antenne qui couvre un quartier, par exemple. En général, une antenne va couvrir une zone circulaire de 300 m de rayon, soit une aire bien plus grande qu’un secteur du Stade Vélodrome. « Pour assurer une service premium, on réduit donc la taille du secteur », résume Thierry Papin.

« Cela répond à une spécificité des usages dans les stades », nous explique Nidal Radi, responsable du business développement de l’indoor pour Totem. « Dans un stade les usages sont montants et descendants. C’est un profil assez atypique. Généralement, on télécharge plus qu’on envoie. C’est ce qui explique la sectorisation du stade ».

Les soirs de match, la consommation de données peut atteindre des niveaux phénoménaux, qui ne vont que grossir, car « la 5G est en cours d’activation ». Ainsi, lors du match Marseille-Montpellier, le 31 mars dernier, « par opérateur ce sont jusqu’à 700 Go de données en downlink, auxquels s’ajoute la moitié en uplink, qui ont été consommés », nous explique Nidal Radi. Petite précision pour les curieux : oui, le terrain est couvert en 4G/5G, même si les joueurs sont généralement occupés à autre chose. Et pour corser le tout, sachez également que douze antennes 3G, sur huit secteurs, ont été maintenues, essentiellement pour « les appels voix », précise Thierry Papin. Voilà qui donne un aperçu assez juste de la complexité de l’architecture radio au sein du stade.

Une mission : aucune interruption

Mais, d’une certaine manière, cette complexité a été résolue tôt au cours des deux ans qu’a duré la bascule vers cette nouvelle infrastructure. Une fois que Daniel Bastitelli a trouvé la bonne solution et sa bonne application, que les bureaux d’étude ont fait leur travail, que les bons prestataires ont été identifiés, il a fallu entrer dans le dur du sujet, l’installation. Avec une petite contrainte de rien du tout : aucune interruption de service.

Ce qui introduit immanquablement une grande complexité dans l’établissement du planning opératoire. Car, le Stade Vélodrome accueille des matches de foot, c’est entendu, mais aussi de rugby, des concerts, et, on l’a vu, des papes. « Sachant qu’un match de Champions League, c’est une interdiction d’accéder au stade deux jours avant, et un match de la Ligue 1, c’est un jour avant et un retour sur site le lendemain après-midi », glisse Daniel Bastistelli pour donner un aperçu de la complexité de la tâche. « Parfois, c’était des semaines à zéro jour de travail sur le chantier », complète Nassim Tamouza, dans un numéro de duettiste complice bien rodé. De là à penser que l’élimination de l’OM de la Champions League en novembre dernier n’a pas qu’attristé les équipes de Totem, il n’y a qu’un pas, que nous ne franchirons pas. Heureusement, la trêve de la Coupe du monde de football entre fin novembre et décembre 2022 a offert de belles plages de travail aux équipes de Totem.

D’autant que, première oblige, « il a fallu s’approprier les nouvelles technologies, les nouvelles antennes, faire venir le fournisseur américain au cours d’une phase de rodage qui a couru de juillet à août 2022 », se rappelle Nassim Tamouza, avant de se frotter les mains de satisfaction et de dire qu’ensuite « la machine a pris son envol, entre septembre et décembre, et là ça a dépoté ». C’est une équipe d’une cinquantaine de personnes, de prestataires, qui intervenaient parfois heure par heure. Il a d’abord fallu faire une remise à zéro du local technique, où chaque opérateur a déployé ses cartes 4G/5G de traitement du trafic et des données utilisateurs, fournies soit par Nokia, soit par Ericsson. Cette refondation n’a pas été une mince affaire. D’une part, parce que Totem fournit un équipement commun, notamment pour la conversion du signal radio vers la fibre optique, puis vers les antennes. D’autre part, parce que le TowerCo a utilisé un nouvel équipement, qui permet de réduire à la fois l’espace occupé mais également l’énergie consommée. Il s’agit de DAS, des systèmes d’antennes distribuées, qui permettent d’éviter certaines étapes d’amplification du signal et simplifient la chaîne de conversion entre signal radio vers fibre optique. Elles portent également le signal au plus près des antennes de diffusion grâce à la fibre optique, qui éradique les déperditions des câbles coaxiaux, offrent de meilleurs débits. C’est cette nouvelle approche qui permettra en définitive de conserver la même enveloppe énergétique en ajoutant la 5G pour tous les opérateurs. Autrement dit, 40 secteurs 4G et 5G, consomment autant que dix en 4G précédemment. Beau progrès. Pour mettre en perspective, un soir de match, l’équipement radio tire malgré tout 100 kWh.

Les antennes boules, une petite révolution 

Mais une fois la question du local technique mutualisé mise à plat, travail titanesque, il a fallu passer aux antennes. Les monter à près de 70 mètres de haut, avec des cordistes spécialisés qui ont dû fixer des structures conçues tout exprès sur les armatures du velum du Stade Vélodrome. Ce sont entre 1 600 et 1 800 kg de matériel qui a ainsi été monté et fixé dans les hauteurs de la charpente métallique pour assurer la nouvelle couverture réseau. C’est évidemment beaucoup, mais toujours moins que s’il avait fallu que chaque opérateur déploie une infrastructure dédiée. Ici, tout le monde y gagne.

Une fois tout le matériel en place, dans les coulisses de l’Orange Vélodrome, restaient évidemment une dernière étape, régler les antennes boules, les stars de la fête. Schématiquement, il faut que la zone de couverture de l’antenne soit superposée à celle qui avait été calculée par Daniel Battistelli. Et pour y arriver, un cordiste pend tranquillement dans le vide pendant qu’un ingénieur vérifie sur un ordinateur, depuis une passerelle technique à quelques 70 m de haut, que tout se passe bien.

La bascule vers la nouvelle infrastructure déployée par Totem s’est déroulée en deux temps. La première a été celle de la 4G, qui a eu lieu le 29 décembre dernier, à l’occasion d’un test grandeur nature réussi. « C’était pour Marseille-Toulouse, 4 à 0 », s’amuse l’ingénieur radio d’Orange pour signifier que cette soirée a été un succès à plus d’un titre.

La deuxième bascule est celle de la 5G. Elle a commencé et est même presque finie. « Une fois les DAS installées, Totem a donné le go aux opérateurs », se rappelle Nassim Tamouza. C’est aussi dans le cadre de la 5G que la marge de progression est la plus forte. Car les optimisations matérielles déployées pour la 4G ne sont pas encore disponibles pour la nouvelle norme de mobilité. Elles arriveront bientôt…

Néanmoins, c’est une première étape, et une autre première pour le Stade Vélodrome, selon Totem. Un premier pas vers le futur des télécommunications, appelé OpenRAN. Thierry Papin résume l’enjeu en quelques mots : « des réseaux télécom qui reposent sur un principe d’interfaces ouvertes, des systèmes qui communiquent par voies optique et logicielle, et qui ne consomment que quand on émet dans les antennes, donc les jours de matches ». Avec cette nouvelle infrastructure, le Stade Vélodrome est un des tout premiers à entrer dans le futur des télécommunications. Pas aussi impressionnant qu’un trophée en Ligue des Champions, peut-être, mais sans doute sera-t-il possible aux fans de l’OM de partager une telle victoire un jour grâce à l’infrastructure que Totem a mis en place pour les opérateurs.

Une phase d’optimisation jusqu’en septembre

Désormais, Totem a fini son travail de déploiement. Le projet est quasiment terminé et entre dans une phase d’optimisation. Jusqu’en septembre prochain, et le début de la Coupe du monde rugby, notamment, « chaque opérateur fait son apprentissage à chaque évènement, au cours d’un processus très itératif », explique Thierry Papin. Car, les quatre opérateurs doivent désormais ajuster leurs paramètres, mais également trouver l’équilibre entre leurs antennes autour du stade et le réseau émis au sein du Stade Vélodrome. « Car, il faut toujours faire en sorte que les utilisateurs bénéficient de la meilleure connexion. Or, si le signal extérieur est suffisamment fort, les smartphones des spectateurs vont rester accrochés aux antennes du dehors. Tout l’enjeu est donc que les puissances soient ajustées. », souligne le directeur général de Totem en France.

Le Stade Vélodrome est désormais une vitrine technologique, pour Totem, bien entendu, mais aussi pour les opérateurs qui vont pouvoir y expérimenter et y développer de nouveaux usages. On peut ainsi imaginer qu’il sera possible de suivre un match depuis les gradins et d’y superposer des éléments de réalité augmentée en temps réel, comme des informations sur les joueurs, sur le temps de possession de balle ou la position tactique des équipes. Mais pour tout cela, les opérateurs vont devoir retrousser leurs manches. Ce que Nassim Tamouza, l’œil amusé, résume avec une image de circonstance : « Nous leur offrons le terrain de jeu et le ballon. Maintenant, c’est à eux de jouer. »

🔴 Pour ne manquer aucune actualité de 01net, suivez-nous sur Google Actualités et WhatsApp.