SIM sans steering : Définition, Fonctionnement Radio et Comparatif 2026

[!IMPORTANT] Réponse Directe : Une SIM sans steering (sans pilotage de réseau) garantit une liberté totale d’attachement cellulaire au niveau de la couche radio 3GPP. Contrairement aux SIM de roaming grand public ou M2M traditionnelles pilotées par des listes commerciales OPLMN, l’architecture HelloSIM positionne les 4 réseaux nationaux ARCEP (Orange, SFR, Bouygues Telecom, Free) sur un pied d’égalité absolue. Dès que le signal radio franchit les seuils critiques (RSRP < -100 dBm, SINR < 0 dB), le modem permute vers la meilleure cellule en moins de 1 000 ms grâce à un double contexte PDP pré-établi, sans coupure de session IPsec ou VPN.

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Anatomie Bas Niveau de la Carte UICC/eSIM et Mécanismes de Sélection PLMN

Pour comprendre la rupture technologique que représente l’absence de steering, il est impératif d’analyser l’architecture des systèmes de fichiers internes d’une carte UICC (Universal Integrated Circuit Card) et les automates d’états finis normalisés par le 3GPP (3rd Generation Partnership Project).

La sélection d’un réseau mobile terrestre public (PLMN - Public Land Mobile Network) par un équipement utilisateur (UE - User Equipment) n’est pas un processus arbitraire. Elle est régie de manière déterministe par la spécification technique 3GPP TS 23.122 (“Non-Access-Stratum (NAS) functions related to Mobile Station (MS) in idle mode”) ainsi que par la norme 3GPP TS 31.102 définissant l’application USIM.

Les fichiers élémentaires 3GPP : EF_LOCI, EF_PSLOCI et EF_PLMNwAcT

À l’intérieur de la puce silicium de la SIM, l’application USIM expose une arborescence de répertoires dédiés (DF) et de fichiers élémentaires (EF - Elementary Files) encodés en mémoire non volatile (EEPROM ou Flash NVRAM) :

1. EF_LOCI (Elementary File Location Information, identifiant 6F7E) : Ce fichier stocke l’état courant de localisation sur le domaine à commutation de circuits (CS). Il contient le TMSI (Temporary Mobile Subscriber Identity), le code de zone de localisation (LAC - Location Area Code) et le statut de mise à jour de la localisation (Location Update Status).
2. EF_PSLOCI (Packet Switched Location Information, identifiant 6F53) : Crucial pour les routeurs et modems IoT 4G/5G, il consigne le P-TMSI, la signature P-TMSI, l’identifiant de zone de routage (RAI - Routing Area Identifier) et l’état de mise à jour du routage par paquets. En 4G LTE et 5G NR, il interagit directement avec l’EF_EPSLOCI (6FE3) pour stocker les informations de Tracking Area Identity (TAI).
3. EF_PLMNwAcT (User-Controlled PLMN Selector with Access Technology, identifiant 6F60) : Ce fichier contient une liste ordonnée de codes PLMN (composés du MCC - Mobile Country Code et du MNC - Mobile Network Code) configurés sous le contrôle de l’utilisateur ou de l’administrateur du terminal, accompagnés de la technologie d’accès radio assignée (UTRAN, E-UTRAN, NG-RAN).

La liste OPLMN (Operator-Controlled PLMN) vs UPLMN (User-Controlled PLMN)

L’arbitrage de l’attachement s’exécute selon une hiérarchie stricte définie par l’algorithme 3GPP TS 23.122 section 4.4.3.3. Lorsque le modem démarre ou perd la couverture de son réseau courant, il analyse les réseaux disponibles selon la séquence de priorité descendante suivante :

$$\text{Ordre 3GPP} = \text{RPLMN} \rightarrow \text{HPLMN / EHPLMN} \rightarrow \text{UPLMN} \rightarrow \text{OPLMN} \rightarrow \text{Autres PLMN avec signal suffisant}$$

• RPLMN (Registered PLMN) : Le dernier PLMN sur lequel l’enregistrement a réussi (extrait de EF_LOCI / EF_EPSLOCI).
• HPLMN / EHPLMN (Home PLMN / Equivalent Home PLMN) : Le réseau d’origine du souscripteur, défini par le tuple MCC-MNC inscrit dans l’IMSI ou la table EF_EHPLMN.
• UPLMN (User-Controlled PLMN) : Préférences enregistrées dans EF_PLMNwAcT.
• OPLMN (Operator-Controlled PLMN, fichier EF_OPLMNwAcT, identifiant 6F61) : C’est ici que réside le verrou de la connectivité multi-opérateur classique. Ce fichier contient une table immuable gravée par l’opérateur émetteur de la SIM, stipulant quel réseau étranger ou hôte doit être tenté en priorité.

Dans une carte SIM M2M conventionnelle distribuée par un opérateur télécom historique, l’OPLMN classe systématiquement les opérateurs de chaque pays selon les accords d’interconnexion financière (Wholesale Roaming Agreements) négociés par la maison mère, au mépris absolu de la qualité radio mesurée sur le terrain.

Le Steering of Roaming (SoR) : OTA, Over-The-Air spoofing et rejet réseau artificiel

Le verrouillage ne s’arrête pas au contenu statique de la carte. Si un modem tente de contourner l’OPLMN pour s’enregistrer sur un réseau délivrant un signal plus puissant, l’infrastructure centrale de l’opérateur émetteur (HPLMN) déclenche le Steering of Roaming (SoR) dynamique, encadré par la spécification 3GPP TS 23.122 Annexe A.

Le mécanisme opérationnel se déroule au niveau de la signalisation SS7/MAP ou Diameter :

1. L’équipement (UE) émet une requête Attach Request ou Tracking Area Update (TAU) vers l’eNodeB/gNodeB de l’opérateur local non désiré (ex: SFR), car ce dernier présente le meilleur bilan de liaison radio.
2. Le MME (Mobility Management Entity) ou l’AMF (Access and Mobility Management Function) de SFR interroge le HSS (Home Subscriber Server) ou l’UDM (Unified Data Management) de l’opérateur émetteur de la SIM via une requête Diameter S6a Update-Location-Request (ULR).
3. Le serveur de Steering de l’opérateur émetteur détecte que la requête provient d’un réseau non prioritaire commercialement.
4. Le HSS/UDM renvoie délibérément une réponse de rejet Update-Location-Answer (ULA) avec un code d’erreur 3GPP artificiel, le plus souvent Cause #15 (No suitable cells in tracking area) ou Cause #17 (Network failure).
5. Conformément à la norme, le modem radio place ce réseau dans sa liste des réseaux interdits temporaires (EF_FPLMN), incrémente ses timers de réessai NAS, et bascule de force vers le réseau partenaire commercial (ex: Orange), même si l’antenne la plus proche se situe à 12 kilomètres et délivre un signal inexploitable.

[!WARNING] Le Steering of Roaming par rejet réseau génère une instabilité radio majeure sur les modems IoT industriels. En recevant un code de rejet NAS artificiel, de nombreux modems entrent dans des cycles de réinitialisation logicielle de leur pile baseband, causant des coupures de transmission de plusieurs dizaines de minutes alors que des cellules radio parfaites sont disponibles dans l’environnement immédiat.

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La Pathologie du Roaming Classique : Le Piège de l’Opérateur Hôte

La quasi-totalité des offres commercialisées sous le terme générique « multi-opérateur » sur le marché européen ne sont que des abonnements de roaming standard reposant sur un opérateur hôte tiers (souvent un opérateur étranger : néerlandais, britannique, espagnol ou belge). Cette typologie d’abonnement engendre le phénomène destructeur du « Sticky PLMN ».

Le comportement “Sticky PLMN” et maintien forcé sur signal dégradé

Un modem radio 4G/5G standard implémente les algorithmes de sélection de cellule décrits dans la norme 3GPP TS 36.304 (pour l’E-UTRAN). En mode connecté (Connected Mode), le terminal reste attaché à la cellule de service (Serving Cell) tant que la qualité radio ne descend pas sous le seuil d’extinction radio absolue (Radio Link Failure - RLF), calculé via les paramètres diffusés par le réseau :

$$Q_{\text{rxlevmeas}} < Q_{\text{rxlevmin}} + P_{\text{compensation}}$$

Où $Q_{\text{rxlevmeas}}$ correspond au niveau de puissance reçu (RSRP). Dans le cas d’une SIM soumise au steering de roaming :

• Le modem est accroché au PLMN désigné par la politique commerciale.
• Même si le RSRP s’effondre à -118 dBm et que le taux de perte de paquets atteint 45 %, le modem ne déclenche aucune procédure de sélection de réseau inter-PLMN.
• La recherche d’un autre PLMN n’intervient que si le terminal retombe en mode veille (Idle Mode) et que le timer périodique de recherche de HPLMN d’une valeur minimale de 6 minutes (souvent étendu à plusieurs heures sur les SIM grand public) expire, ou si le lien radio s’effondre totalement pendant plusieurs secondes consécutives.

L’équipement reste donc « collé » (sticky) à un opérateur moribond, alors qu’une cellule concurrente diffuse un signal immaculé à -65 dBm à quelques centaines de mètres.

Impact opérationnel sur les protocoles industriels

Ce comportement dégradé est fatal pour les architectures industrielles modernes :

• MQTT / MQTTS : Le protocole MQTT repose sur des paquets PINGREQ et PINGRESP régis par le paramètre Keep-Alive. Lorsque la liaison cellulaire subit un jitter massif et des retransmissions TCP systématiques au niveau de la couche RLC (Radio Link Control), le timer de Keep-Alive (typiquement calibré entre 30 et 60 secondes sur les passerelles SCADA) expire. Le broker MQTT distant déclare le client déconnecté, purge les sessions non persistantes et déclenche les messages de détresse (Last Will and Testament).
• Modbus TCP & IEC 60870-5-104 : Les trames d’automatisation industrielle tolèrent des latences réseau strictes, généralement inférieures à 200 ms. L’accumulation de retransmissions TCP liée à une liaison radio agonisante provoque des dépassements de délais d’attente (timeouts) applicatifs, conduisant les automates programmables (PLC) à se placer en mode de repli sécurisé (failsafe shutdown).
• IPsec (IKEv2) et WireGuard : Une liaison radio qui oscille autour de la limite de rupture engendre une fragmentation excessive des paquets et des pertes de paquets de contrôle DPD (Dead Peer Detection). Le concentrateur VPN central clôt le tunnel, imposant une renégociation cryptographique complète (phase 1 et 2) qui consomme inutilement du temps de calcul CPU et plusieurs mégaoctets de data superflue.

Analyse radio d’un incident de bordure de cellule

Considérons une passerelle de télérelève déployée dans un poste de transformation électrique. L’équipement est équipé d’une SIM de roaming steerée dont l’opérateur préférentiel est l’Opérateur A :

Paramètre Radio	Opérateur A (Steéré/Imposé)	Opérateur B (Disponible sur site)
RSRP (Reference Signal Received Power)	-116 dBm (Très critique)	-72 dBm (Excellent)
RSRQ (Reference Signal Received Quality)	-18 dB (Bruit extrême)	-7 dB (Optimal)
SINR (Signal-to-Interference-plus-Noise)	-3 dB (Interférences destructives)	+22 dB (Rapport signal/bruit idéal)
Débit montant exploitable (Uplink)	< 12 kbps (Retransmissions RLC à 65 %)	> 35 Mbps (Modulation 64-QAM stable)
Latence ICMP moyenne	840 ms (Jitter : ± 420 ms)	28 ms (Jitter : ± 3 ms)
Action du modem avec SIM steerée	Maintien de la connexion sur Opérateur A	Interdiction d’attachement

Dans ce scénario, la SIM steerée refuse d’autoriser le modem à basculer sur l’Opérateur B. L’automate subit des micro-coupures incessantes, rendant le site virtuellement hors service alors que l’espace hertzien local est saturé d’un signal cellulaire de haute qualité.

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L’Architecture Sans Steering HelloSIM : L’Égalité Stricte des 4 Réseaux ARCEP

L’approche développée par HelloSIM s’affranchit totalement de cette logique d’optimisation financière au détriment de la résilience. L’architecture repose sur une neutralisation délibérée des mécanismes d’orientation réseau, tant au niveau du microprogramme de la carte UICC/eSIM qu’au niveau du cœur de réseau (Core Network).

L’algorithme Best-Network-First guidé par le modem

Dans une carte SIM HelloSIM sans steering :

1. Le fichier élémentaire EF_OPLMNwAcT est configuré avec une priorité strictement neutre (ou laissé vide), ce qui désactive toute instruction de guidage imposée par le HPLMN.
2. Le HSS/UDM de HelloSIM ne transmet jamais de code d’erreur NAS (Cause #15 ou #17) lors des requêtes d’enregistrement Diameter/S6a ou MAP/Update-Location. Chaque demande d’attachement initiée vers Orange, SFR, Bouygues Telecom ou Free Mobile est immédiatement autorisée par un acquittement positif (Update-Location-Answer - Success).
3. Le contrôle complet de la politique d’attachement est délégué au micrologiciel (firmware) du modem radio ou du routeur durci. Le modem applique la politique dite Best-Network-First : il balaie le spectre radioélectrique local, mesure les paramètres physiques réels et s’attache à la cellule offrant la meilleure valeur combinée de RSRP et de SINR.

L’Union des 4 réseaux ARCEP (Orange, SFR, Bouygues Telecom, Free Mobile)

En France métropolitaine, l’Autorité de Régulation des Communications Électroniques, des Postes et de la Distribution de la Presse (ARCEP) publie trimestriellement les métriques de couverture territoriale. Bien que chaque opérateur annonce couvrir plus de 99 % de la population, la réalité de la couverture géographique industrielle (zones d’activités, sites isolés, parcs solaires, châteaux d’eau, corridors ferroviaires) est très différente :

• Orange (208-01) : Densité maximale sur le réseau d’antennes historiques et les zones rurales denses.
• SFR (208-10) : Excellente présence le long des réseaux autoroutiers et zones industrielles secondaires.
• Bouygues Telecom (208-20) : Maillage performant en zones urbaines, périurbaines et corridors fluviaux/portuaires.
• Free Mobile (208-15) : Déploiement massif sur les fréquences basses 700 MHz (Bande 28), assurant une pénétration indoor et une portée kilométrique supérieure en milieu rural encaissé.

L’Union des 4 réseaux ARCEP consiste à agréger mathématiquement les couvertures radioélectriques de ces quatre exploitants sans hiérarchisation. La surface territoriale effective couverte par au moins un des quatre opérateurs approche la quasi-totalité du territoire national hors zones blanches absolues de haute montagne, réduisant la surface non desservie à une fraction infinitésimale.

Schéma d’architecture du Core Network MVNO et des passerelles GGSN/PGW

L’infrastructure centrale mise en œuvre par HelloSIM repose sur un cœur de réseau distribué géoredondé, articulé autour de passerelles SMF/UPF (en 5G) et PGW/GGSN (en 4G/3G) :

• HSS/UDM Cloud-Native : Centralise la gestion des profils d’abonnés et gère les requêtes d’authentification (AKA-MILENAGE) pour l’ensemble des 4 réseaux d’accès radioélectriques (RAN) nationaux.
• Point d’accès unique (APN Universel) : Quel que soit le réseau d’accès emprunté par l’équipement (Orange, SFR, Bouygues ou Free), le nom de point d’accès (APN) reste rigoureusement identique. Aucune modification de paramétrage de l’équipement n’est requise.
• Routage symétrique et IP Publique Fixe : Le trafic de données est encapsulé dans des tunnels GTP (GPRS Tunnelling Protocol) sécurisés reliant les SGSN/S-GW des opérateurs d’infrastructure aux passerelles GGSN/P-GW de HelloSIM. Ce dispositif garantit la préservation de l’adresse IP fixe attribuée à la machine, quel que soit l’opérateur physique hébergeant la session radio à l’instant $t$.

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Métrologie Radio et Seuils de Décision du Routeur Durci

Pour exploiter le potentiel d’une SIM sans steering, le routeur cellulaire industriel ne doit pas attendre la perte totale du signal pour réagir. Il doit intégrer un moteur d’analyse métrologique continue de la couche physique (PHY layer).

Le triptyque radio : RSRP, RSRQ et SINR décortiqués

Le diagnostic de l’état du canal de transmission repose sur trois métriques normalisées par le 3GPP :

1. RSRP (Reference Signal Received Power)

Le RSRP mesure la puissance linéaire moyenne (en dBm) des signaux de référence reçus sur la bande passante du canal. Il reflète purement la force brute du signal :

• RSRP > -80 dBm : Signal optimal, proximité directe d’antenne.
• -80 dBm à -95 dBm : Signal satisfaisant pour toute application M2M haut débit.
• -96 dBm à -105 dBm : Signal moyen, dégradation progressive des débits montants.
• -106 dBm à -115 dBm : Signal faible, modulation QPSK forcée, réémissions fréquentes.
• RSRP < -115 dBm : Zone critique de décrochage radio.

2. RSRQ (Reference Signal Received Quality)

Le RSRQ est un ratio (exprimé en dB) qui prend en compte la charge de la cellule et le bruit ambiant :

$$\text{RSRQ} = N \times \frac{\text{RSRP}}{\text{RSSI}}$$

Où $N$ est le nombre de Resource Blocks (RB) de la bande passante de mesure et RSSI (Received Signal Strength Indicator) représente la puissance totale reçue (incluant le signal utile, les interférences des cellules co-canaux et le bruit thermique). Un RSRQ inférieur à -15 dB indique une cellule saturée ou sévèrement perturbée