Qu'est-ce que la technologie 5G ? | Introduction à la technologie 5G, 5G-NR, MIMO, URLLC et découpages de réseau | Corning

Contrairement à ses prédécesseurs, la cinquième génération de technologie de réseau sans fil ne se contentera pas de faire fonctionner les téléphones portables plus rapidement. L'ensemble des technologies mises en place pour permettre la 5G va fondamentalement changer la façon dont nous interagissons avec les appareils et la manière dont ils interagissent entre eux.

La 5G, qui devrait être jusqu'à 10 fois plus rapide que la LTE actuelle, avec une latence considérablement réduite*, permettra de faire des technologies gourmandes en données et dont la fiabilité est essentielle, comme la RV, la RA, l'IA, la chirurgie à distance, les véhicules sans conducteur, l'IoT et bien d'autres, des réalités quotidiennes.

*ITU-R IMT 2020

Au-delà de la simple offre d'un réseau plus rapide, la 5G répondra à la demande d'un service mobile à large bande plus rapide, plus souple et plus fiable, permettant le déploiement d'une toute nouvelle catégorie de services mobiles.

 La 5G-NR est une descendante de l'interface aérienne LTE qui offre :

• Une largeur de bande spectrale maximale de 400 MHz -LTE dispose de 20 MHz.
• Deux modes de mise en œuvre appelés F1 et F2 :

                -    F1 prend en charge le spectre inférieur à 6 GHz, également appelé sub-6 GHz.
                -    F2 prend en charge le spectre de 24 GHz et plus, également appelé ondes millimétriques ou mmWave.

La vitesse maximale est une question complexe. Elle dépend du spectre disponible pour l'opérateur mobile et de la façon dont il configure son réseau 5G. Dans le meilleur des cas, les débits de pointe du réseau devraient être de 20 Gbps (20x le LTE actuel) et les débits expérimentés par les utilisateurs de 100 Mbps (10x le LTE actuel).

La technologie MIMO (Multiple Input and Multiple Output) - prononcée "my-moe" - est une méthode permettant de multiplier la capacité d'une liaison radio en utilisant plusieurs antennes de transmission et de réception. Le MIMO est largement utilisé dans les réseaux Wi-Fi et LTE pour fournir un meilleur service aux ordinateurs portables et aux appareils mobiles. En général, le nombre d'antennes est compris entre deux et huit sur le point d'accès Wi-Fi ou le site cellulaire.

Le MIMO massif se compose de :

• Des panneaux d'antennes : Chaque panneau peut contenir des centaines d'antennes.
• Formation de faisceaux : Chaque antenne d'un panneau est pilotée numériquement. Cela signifie qu'au lieu d'émettre un signal large et non dirigé, les contrôleurs internes regroupent plusieurs antennes pour concentrer un faisceau d'énergie cellulaire directement sur un appareil mobile spécifique. Ce faisceau augmente considérablement la qualité du signal, ce qui permet des débits de données beaucoup plus élevés. Le groupement d'antennes qui a créé le faisceau est également mieux à même de recevoir le signal en retour de l'appareil mobile.
• Diversité spatiale : Comme les faisceaux focalisés ne se croisent pas, la formation de faisceaux permet aux panneaux MIMO massifs d'utiliser la même fréquence pour prendre en charge tous les appareils, de sorte que vous avez besoin de moins de spectre pour desservir plus d'appareils.
• MIMO multi-utilisateurs : Les zones où plusieurs appareils mobiles 5G sont regroupés peuvent être desservies par un flux de données qui contient des messages pour tous les appareils dans des paquets de données uniques, ce qui augmente l'efficacité du réseau.

Les principaux avantages du MIMO massif pour le réseau et les propriétaires de mobiles sont les suivants :

• Augmentation de la capacité du réseau : beaucoup plus de personnes peuvent être sur le réseau en même temps sans que cela n'affecte les performances.
• Amélioration de la couverture : les utilisateurs de téléphones mobiles bénéficient d'une expérience plus uniforme sur le réseau et peuvent s'attendre à un service à haut débit presque partout, même à la périphérie de la cellule.
• Des propriétaires de mobiles heureux : les améliorations de la capacité et de la couverture se traduiront par une meilleure expérience globale de la mobilité.

URLLC est un ensemble de techniques logicielles et matérielles permettant d'obtenir une haute disponibilité, une faible latence et, dans certains cas, une gigue limitée pour les besoins de performance des applications critiques

URLLC est défini dans les spécifications 3GPP Release 16 et 17. Parmi les techniques incluses dans ces spécifications, citons :

• La capacité de diversité spatiale des antennes MIMO massives pour maintenir des connexions multiples à un dispositif attaché.
• Connexions multiples à un dispositif attaché par des antennes multiples
• Possibilité pour les flux privilégiés d'avoir un accès prioritaire à la liaison radio montante/descendante
• Attribution de réservations dans les systèmes pour les flux privilégiés
• Informatique de périphérie pour prendre en charge les réponses rapides des applications en hébergeant soit une application de périphérie autonome, soit un sous-ensemble d'une application Cloud

Exemple d'exigences : dans un scénario de chirurgie à distance, le retour d'information au chirurgien doit être aussi immédiat que possible afin de s'assurer que les actions du chirurgien ne soient pas ralenties ou limitées par la latence du réseau. Un retour d'information haptique permettant au chirurgien de "sentir" la résistance de son outil lorsqu'il coupe a une exigence de temps d'aller-retour aussi faible que 1 ms. L'informatique de périphérie, les flux privilégiés et les réservations de ressources se combinent pour répondre à cette exigence critique de 1 ms.

À ses débuts, URLLC fournira une plateforme permettant aux développeurs d'applications de créer des services dans les réseaux mobiles qui offrent la réponse rapide et locale requise pour la robotique industrielle, la chirurgie à distance, l'usine 4.0 et d'autres scénarios à forte valeur ajoutée et sensibles au facteur temps.

Le lancement commercial des systèmes est prévu pour 2021-2022. Le cadre technologique URLLC devrait évoluer continuellement au fil du temps, au fur et à mesure de l'expérience acquise.

Le découpage du réseau permet de créer plusieurs réseaux virtuels à partir d'une infrastructure physique commune et partagée. Chaque réseau virtuel est personnalisé pour répondre aux besoins spécifiques des applications, des services, des appareils ou des clients.