La 5G fait l'actualité depuis un certain temps déjà. Les gens envisagent la 5G comme
la prochaine percée dans la technologie de communication cellulaire qui peut offrir
une vitesse de transport mobile ultrarapide. Comme son nom l'indique, la 5G est le
système de réseau mobile de 5e génération, le successeur des réseaux 4G LTE
d'aujourd'hui. La 5G a été créée pour répondre aux exigences des données
volumineuses associées à une connectivité forte. La portée de la connectivité s'est
maintenant étendue des téléphones portables aux appareils connectés par l'Internet
des objets (IoT). La 5G fonctionnera initialement avec la 4G avant d'évoluer pour
fonctionner seule à mesure qu'elle se développe en termes de vitesse et d'extension
de la couverture.
La latence est définie comme le temps mis par les appareils pour répondre les uns aux
autres sur le réseau sans fil. En parlant de temps de réponse, les réseaux 3G
avaient un temps de réponse de 100 millisecondes, la 4G est d'environ 30
millisecondes et une fois opérationnel, le temps de réponse de la 5G sera aussi bas
que 1 milliseconde. Cela va changer la donne dans le monde des applications
connectées.
Dans de nombreux pays, les services 5G ont déjà pris racine ; bien que la
disponibilité généralisée de la 5G ne soit attendue que d'ici 2025. Les premières
applications utilisant les services 5G comme les téléphones portables, les
tablettes, les modems sans fil, etc. ont déjà été lancées. Les principaux avantages
des appareils 5G incluent une vitesse d'accès, de téléchargement et de streaming
plus rapide ; et améliorent la puissance de calcul et la faible latence,
garantissant ainsi que les appareils se connectent instantanément aux réseaux.
Que va permettre la 5G
La 5G peut permettre une connectivité immédiate à des milliards d'appareils connectés
via l'Internet des objets (IoT). Le réseau de cinquième génération a le potentiel de
fournir de la vitesse, de permettre une faible latence et une connectivité pour
permettre une nouvelle génération d'applications, de services et d'opportunités
commerciales.
-
a. Pour les sociétés, la 5G peut relier des milliards d'appareils dans les
villes, les écoles et les maisons intelligentes ; offrant un lieu de vie
plus sûr et plus efficace.
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b. Pour les entreprises, l'IoT alimenté par la 5G peut faciliter une
abondance de données leur permettant de mieux comprendre leurs opérations.
Les décisions clés des entreprises sont dictées par les données et l'IoT
permettra des économies de coûts, une meilleure expérience client et une
croissance à long terme.
-
c. Les technologies émergentes avancées telles que la réalité augmentée et
la réalité virtuelle étendront sa portée en offrant une expérience connectée
intuitive. La 5G et la VR peuvent vous permettre de regarder des matchs de
sport en direct, d'inspecter des biens immobiliers, de visiter n'importe
quelle ville du monde, avec le sentiment d'être ancd.
Cas d'utilisation 5G
Communications de machine à machine (M2M)
Communications à faible latence
-
- Contrôle en temps réel de la robotique, des appareils industriels, des
appareils électroménagers, des systèmes de sécurité, etc. Les communications
à faible latence rendent également possibles les soins et traitements
médicaux à distance.
Le haut débit mobile
-
– Vitesse de données plus rapide et capacité améliorée. Les nouvelles
applications comprendront l'Internet fixe sans fil à l'intérieur et les
systèmes de diffusion en extérieur, éliminant ainsi le besoin de fourgons de
diffusion. Dans l'ensemble, les promesses de la 5G apportent une plus grande
connectivité aux personnes en déplacement.
Le système 5G : comment ça marche ?
Dans un premier temps, les opérateurs intégreront les réseaux 5G aux réseaux 4G
existants. De cette façon, une connexion continue peut être assurée. Voyons comment
fonctionne le système 5G :
Un réseau mobile se compose de deux éléments clés : le "réseau d'accès radio" et le
"réseau central".
Réseau d'accès radio: il comprend des
installations telles que des petites cellules, des tours, des pylônes, etc.,
connectant les utilisateurs et les appareils sans fil au réseau central principal.
Une caractéristique majeure des réseaux 5G serait les petites cellules,
principalement les petites cellules fonctionnant aux nouvelles fréquences d'ondes
millimétriques (ondes mm). Ici, la plage de connexion serait très courte et pour
garantir que la connexion reste continue, de petites cellules seraient disponibles
en grappes et leur densité dépend de l'endroit où les utilisateurs ont besoin de
connexion.
Les macrocellules 5G utiliseront des antennes MIMO (entrées multiples, sorties
multiples) constituées de nombreux éléments ou connexions pour envoyer et recevoir
des données. Les utilisateurs bénéficient de la manière dont la connexion serait
spontanée et un débit élevé sera maintenu. Les antennes MIMO sont généralement
constituées de plusieurs éléments d'antenne. En fait, ils sont souvent appelés «
MIMO massif ». Cependant, leur taille est similaire à celle des antennes de station
de base 3G et 4G existantes.
Réseau central Il comprend le réseau d'échange
mobile et de données qui gère toutes les connexions mobiles voix, données et
Internet. Dans le cas de la 5G, le « réseau central » sera repensé pour mieux
s'intégrer au World Wide Web et au Nuage. Cela inclurait également les serveurs
distribués sur le réseau. De cette façon, le temps de réponse, y compris la latence,
sera améliod.
De nombreuses fonctionnalités de pointe de la 5G, telles que la virtualisation et le
réseau, seront gérées dans le réseau central. Le découpage du réseau est une
fonction qui permet la segmentation du réseau pour un secteur, une entreprise ou une
application spécifique. Par exemple, les services d'urgence d'une entreprise peuvent
opérer sur une tranche de réseau qui serait indépendante des autres utilisateurs.
En ce qui concerne la virtualisation, la virtualisation des fonctions réseau (NVF)
est une fonctionnalité qui vous permet de démarrer les fonctions réseau à n'importe
quel endroit souhaité. La seule condition est que l'emplacement se trouve dans la
plate-forme nuage du fournisseur. Les fonctions réseau qui s'exécutaient auparavant
sur du matériel spécialisé peuvent désormais fonctionner sur une machine virtuelle.
La NVF est vitale pour permettre l'efficacité de la vitesse et la dextérité à
soutenir. De cette façon, de nouvelles applications et technologies commerciales
pourraient être prêtes pour un cœur 5G.
Lorsqu'un lien 5G est établi, l'appareil se connecte aux réseaux 4G et 5G. Le réseau
4G fournira une signalisation de contrôle et un réseau 5G pour permettre une
connexion de données rapide en complétant la capacité 4G existante.
En cas de couverture 5G insuffisante, les données seront transmises sur le réseau 4G
pour assurer une connexion continue. Bref, le réseau 5G vient compléter le réseau 4G
existant.
L'avantage 5G : Attributs clés
Les réseaux 5G devraient fonctionner en parallèle avec les réseaux 4G en utilisant
une gamme de macro et de petites cellules, des systèmes internes dédiés. Les petites
cellules sont des mini poteaux de base prévus pour une couverture localisée (10-100
m) facilitant le remplissage pour un plus grand réseau macro. Les petites cellules
sont indispensables pour les réseaux 5G car les fréquences mmWave ont une portée de
connexion limitée.
Spectre accru: dans plusieurs pays,
les bandes de fréquences 5G initiales sont inférieures à 6 GHz (principalement dans
les bandes 3,3-3,8 GHz). L'ajout d'un spectre mobile au-dessus de la fréquence de 6
GHz, en comptant les bandes 26-28 GHz, offrira une capacité améliorée par rapport
aux technologies de réseau actuelles. Le spectre supplémentaire et la capacité
améliorée prendront en charge plus d'utilisateurs, plus de données et des connexions
plus rapides. On pense également qu'il y aura une réutilisation du spectre de bande
basse existant pour la 5G à l'avenir. C'est parce qu'il y aura une baisse de
l'utilisation des réseaux existants.
Le spectre amélioré dans la bande mmWave facilitera la couverture localisée car il
ne fonctionne que sur de petites distances. Les futurs déploiements 5G pourraient
tirer parti des fréquences mmW dans des bandes allant jusqu'à 86 GHz et du spectre
mobile avec une plage de fréquences radio de 3 à 100 GHz et un nouveau spectre 5G,
allant au-dessus de 6 GHz.
La taille physique des énormes antennes MIMO 5G sera identique à la 4G ; Cependant,
avec une fréquence plus élevée, la taille de l'élément d'antenne individuel sera
réduite, permettant un plus grand nombre d'actifs dans le même boîtier physique.
L'équipement utilisateur 5G, y compris les téléphones portables et autres appareils,
disposera également de la technologie d'antenne MIMO intégrée à l'appareil pour les
fréquences mmWave.
De plus, le secteur 4G et les stations de base 5G auront un réseau d'antennes MIMO
massif en plusieurs parties. En outre, l'antenne de station de base 5G devrait être
similaire à une antenne de station de base 4G en termes de taille physique.
MIMO - Beam Steering: le Beam Steering
est une technologie qui permet aux antennes de la station de base MIMO de gérer le
signal radio avec les utilisateurs et les appareils. La technologie de direction de
faisceau utilise des algorithmes de traitement de signal innovants pour réguler le
meilleur chemin pour que le signal radio atteigne le gestionnaire. Cela améliore
l'efficacité car cela conduit à une réduction des interférences qui sont des signaux
radio indésirables.
Latence inférieure: la latence
inférieure avec la 5G est obtenue grâce à des avancées importantes dans la
technologie mobile et l'architecture de réseau.
La technologie |
Response time (milliseconds) |
4G - Systèmes LTE
|
20-30 ms
|
5G - haut débit mobile amélioré |
4-5 ms |
5G - URLLC, étendu en tant que systèmes de communications ultra fiables à faible latence)
|
1 milliseconde
|
Pour offrir une faible latence, des changements importants dans le réseau central
(Core) et le réseau d'accès radio (RAN) de l'architecture du réseau 5G - Réseau
mobile sont nécessaires.
Le réseau central varie avec les changements dans la conception du réseau central,
signalant ainsi les serveurs. Un attribut clé est de rapprocher les données de
l'utilisateur final et de raccourcir le chemin entre les appareils pour les
applications critiques. Quelques exemples clés sont les services de streaming vidéo
comme Netflix où les utilisateurs peuvent stocker une copie ou un "cache" de contenu
populaire sur des serveurs locaux. Cela leur permet d'accéder rapidement au contenu.
Le réseau d'accès radio varie afin d'obtenir une faible latence. Pour ce faire, le
réseau d'accès radio (RAN) doit être personnalisé d'une manière hautement flexible
et configurable. De cette façon, l'installation peut prendre en charge divers types
d'équipements promus par le système 5G.
Pour minimiser les délais, une faible latence et une fiabilité élevée sur l'interface
radio seraient nécessaires. Pour atteindre un plus grand degré de fiabilité, moins
de TTI (intervalles de transmission de temps) ainsi que des améliorations de
robustesse et de codage sont également impératifs. La mise en œuvre d'un RAN
virtuel, actif et configurable permet au réseau de fonctionner à très faible latence
et à haut débit. Néanmoins, cela permet également au réseau cellulaire de s'adapter
aux changements de trafic des opérateurs, aux défaillances du réseau et aux
nouvelles exigences de topologie.
Pensées finales
La 5G est la prochaine percée dans la technologie cellulaire mobile. En plus de
transporter des connexions plus rapides et une meilleure capacité, un avantage
important de la 5G est le temps de réponse rapide. En parlant d'architecture et de
design, qui sont traités en bonne place dans le blog, la nouvelle architecture 5G
existera en tant que RAN divisé 4G/5G où la 5G existerait en tant que plan
utilisateur et la 4G existerait en tant que plan de contrôle. Cela signifierait la
séparation du matériel habituel et du matériel réseau avancé. Les fonctionnalités du
matériel ou des nœuds habituels/à usage général sont appropriées pour la
virtualisation des fonctions réseau (NFV), où le matériel avancé/spécialisé dans le
RAN sera automatiquement configurable.