Les technologies de la 5G, le réseau mobile du futur

5g-glossaire
14 juin 2019 à 15h26
- Mis à jour le 24 juin 2019 à 07h43 -

La 5G, c'est la cinquième génération de réseau mobile. Une révolution qui fait appel à des technologies souvent inconnues du plus grand public. Massive MIMO, beamforming, network slicing... Si ces mots ne vous disent rien, ce glossaire de la 5G est fait pour vous.

Massive MIMO

Les antennes MIMO (Multiple Input Multiple Output) existent déjà avec la réseau 4G+. Avec le futur réseau mobile 5G, on va désormais parler d'antennes Massive MIMO. La différence entre les deux réside dans le nombre de connecteurs (des antennes miniaturisées). Il y a en effet 128 connecteurs sur les antennes Massive MIMO de la 5G contre une douzaine seulement sur les antennes MIMO de la 4G+. À termes, les antennes Massive MIMO pourront compter jusqu'à 256 connecteurs.Les antennes Massive MIMO de la 5G comportent 128 connecteurs

L'autre différence entre les antennes MIMO et les antennes Massive MIMO, c'est : le Full Duplex. Sur les antennes MIMO, il y a donc 12 connecteurs, huit en émission et quatre en réception. En outre, sur une même fréquence, les antennes MIMO doivent alterner entre la transmission et la réception. Elles ne sont pas capables de faire les deux simultanément. De leur côté, grâce à la technologie Full Duplex, les 128 connecteurs des antennes Massive MIMO sont capables d'envoyer et de recevoir des données en même temps.

Résultat : les antennes Massive MIMO permettent d'atteindre des débits et une capacité de transmission de données inaccessibles aujourd'hui avec la 4G. À termes, cette technologie permettra d'accueillir un plus grand nombre d'utilisateurs et d'augmenter la couverture mobile.

Beamforming

Le beamforming, c'est une autre technologie induite par la 5G. C'est une technique de traitement du signal qui permet de faire converger les ondes émises par une antenne vers un smartphone en particulier. Et non plus d'arroser sans distinction tout l'environnement.Grâce au beamforming, les antennes 5G agissent comme un phare directionnel.

Grâce à la technologie du beamforming, les antennes Massive Mimo 5G fonctionnent tel un phare directionnel. Le signal est dirigé dans une direction précise plutôt que d'être dirigé dans toutes les directions, comme c'est le cas aujourd'hui avec les antennes 4G.

Avec le beamforming, le signal est adapté aux besoins de l'utilisateur. Car, plutôt que d'émettre en permanence, les antennes Massive MIMO 5G émettent seulement quand cela est nécessaire. Cela représente donc un gain d'énergie considérable.

Quant au beamtracking, c'est la même chose. Cette technologie permet de remplir les mêmes objectifs mais, encore mieux, quand l'utilisateur est en mouvement.

Network slicing

Le network slicing, c'est la virtualisation des réseaux. C'est une technologie de la 5G qui permet à une infrastructure d'offrir des réseaux virtualisés, dédiés et personnalisés.

Pour faire faire simple, cela revient à découper le réseau en tranches (slices). C'est donc la possibilité de dédier une tranche de réseau spécifique à chaque usage et de faire varier les paramètres du réseau. Chacune de ces tranches est configurable en fonction de l'usage qu'elle supporte. C'est à dire qu'elle délivre une dose de débit, de densité, de latence... adaptée à chaque usage. Donc, le signal envoyé à un utilisateur est adapté à son usage de la 5G. C'est du sur-mesure à la demande, à la carte.Le network slicing s'appuie sur la virtualisation des réseaux

L'avantage du network slicing, c'est non seulement la gestion de ces réseaux qui sera dynamique et permettra d'allouer les capacités du réseau en fonction des besoins mais aussi une gestion du réseau en temps réel. Si nécessaire, le réseau pourra en effet basculer d'une fréquence à une autre au gré des besoins des utilisateurs.

Le network slicing est avantageux à plus d'un titre, on vient de l'expliquer. Mais, plus concrètement, il va permettre au réseau d'établir des priorités et notamment de favoriser les applications les plus critiques, comme les secours par exemple, pour leur garantir une latence minimale. En outre, cette flexibilité va permettre une gestion optimale du futur réseau 5G et ainsi répondre à l'explosion du volume de donnés échangées sur le futur réseau mobile 5G.

Ondes millimétriques

Les ondes millimétriques, ce sont les ondes de la bande de fréquences des 26 GHz (24,25 - 27,5 GHz). Les fréquences hautes n'ont encore jamais été exploitées dans les télécommunications. Mais, monter en fréquence est une nécessité pour la 5G.

D'abord parce c'est là que les opérateurs trouveront le plus de bande passante. Et, avec la 5G et ses usages, notre consommation de data va exploser. Ensuite parce que les ondes millimétriques ont des propriétés particulières, très utiles à la 5G. La bande des 26 GHz est celle qui apporte les débits les plus élevés. Dans cette bande de fréquences, en effet, les débits sont comparables à la fibre optique.

En contrepartie, les ondes millimétriques franchissent difficilement les obstacles et, comme leur nom l'indique, elles ont une portée limitée à quelques centaines de mètres. Mais, ce n'est pas tant un problème. Pour deux raisons : la 5G repose sur une agrégation de plusieurs fréquences et la bande des 700 MHz (4G) a une portée beaucoup plus grande. En outre, grâce à la focalisation, il faut s'attendre à une portée équivalente à la 4G. Si on se lance dans une analogie, on peut comparer l'émission de données en 4G et en 5G à un faisceau lumineux. Avec la 4G, le signal de la lampe est diffus. Il éclaire une grande surface mais avec moins de puissance. Alors qu'avec la 5G, la lumière est ciblée vers un point précis. Et comme le signal est plus puissant, il permet d'éclairer aussi loin.

Au début, la bande de fréquences des 26 GHz ne sera pas attribuée à la 5G. Les ondes millimétriques rentreront en jeu dans un second temps. Et, c'est seulement à ce moment-là que la 5G sera réellement une technologie de rupture.

Small cells

Les small cells, ce sont des antennes miniatures. Du fait de leur petite taille, elles peuvent être placées dans les zones denses (dans les villes), tous les 300 mètres environs, sur des lampadaires, des abribus, ou des panneaux publicitaires. Dans le déploiement de la 5G, les small cells vont intervenir en complément des antennes macro.Les small cells vont améliorer la qualité de service de la 5G

Les small cells, ce sont des antennes qui vont améliorer la qualité de service de la 5G. Déjà, elles vont contribuer à pallier la mauvaise propagation des ondes millimétriques. Avec la multiplication des small cells, en effet, les ondes millimétriques ne se heurteront plus à des obstacles, elles seront donc totalement efficientes. Ensuite, les small cells aideront donc à atteindre l'objectif de multiplier par 100 la capacité du réseau en termes de trafic. En outre, en multipliant le nombre d'antennes, on diminue le nombre d'utilisateurs par antenne et donc le phénomène de saturation du réseau.

Les small cells vont enfin participer à la diminution de la puissance d'émission des smartphones. Les usagers seront moins exposées et l'autonomie des smartphones sera préservée.

5G Non Standalone et 5G Standalone

La 5G Non Standalone, c'est le premier standard du nouveau réseau mobile 5G. Pour fonctionner, elle s'appuie sur un cœur de réseau 4G. C'est à dire qu'elle s'appuie sur l'architecture réseau de la 4G (La 4G LTE pour être plus précis) mais avec de nouvelles fréquences. Les performances de la 5G Non Standalone, ou New Radio, sont donc limitées. C'est en quelque sorte une 5G au rabais.

En 2018, le 3GPP, qui réunit les principaux acteurs des télécoms dans le monde, a déterminé les standards de la 5G Standalone. Une nouvelle norme qui nécessite une nouvelle architecture réseau, totalement autonome. Et, c'est cette norme qui fera de la 5G une réelle technologie de rupture. C'est elle qui doit permettre une montée en débit très significative, une réduction drastique de la latence et le network slicing. La norme Standalone va permettre à la 5G d'explorer de nouveaux usages, comme la voiture autonome, la télémédecine ou l'automatisation des infrastructures.

Vidéo expliquant les différentes technologies utilisés par la 5G

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