Modularité 5g

Comment les télécommunications utilisent un concept simple afin de mieux répondre à des besoins complexes

Dan Headrick
12 June 2019

5 min read

La 5G, la plate-forme de communications et de données de cinquième génération pour appareils mobiles, n'est pas un réseau. C'est plutôt un concept visant à organiser des réseaux et d'autres technologies afin de créer des capacités considérablement élargies, pour une grande variété d'utilisations dans de multiples scénarios.

La 5G (cinquième génération) représente le dernier cri en matière de communications mobiles cellulaires, mais elle ne constitue pas une simple évolution de la technologie 4G. Ses partisans la décrivent comme une plate-forme d'innovation digitale, reliant et gérant toutes les données digitales avec une efficacité inégalée.

Peter Linder, responsable du marketing 5G d'Ericsson en Amérique du Nord, décrit la différence de cette façon : « Admettons que vous posiez de l'asphalte pour une route en fonction des modèles de circulation actuels et prévus. Quand les modèles de trafic changent, vous sortez votre équipement et vous élargissez la route », explique-t-il. « C'est le réseau 4G d'aujourd'hui — des smartphones et un Internet haut débit, dont le trafic se mesure en bits et octets. »

La 5G va encore plus loin, posant plus « d'asphalte » digital dans une nouvelle partie du spectre. En alignant les besoins des différentes utilisations avec les capacités spécifiques de différentes plages, la 5G peut prendre en charge davantage de trafic simultanément, tout comme les routes intelligentes et les systèmes de conduite autonomes permettront un jour aux voitures, piétons et vélos de coexister en toute sécurité.

UNE STRATÉGIE MODULAIRE

« Seule la modularité rend ce type de variation possible », explique Jan Gopfert, fondateur et directeur général d'ID-Consult GmbH, une société basée à Munich, qui conseille les entreprises dans le cadre de projets complexes.

« LA 5G EST UN SYSTÈME DE SYSTÈMES QUI REND LE RÉSEAU TOTALEMENT PROGRAMMABLE, AVEC DIFFÉRENTS RÉSEAUX VIRTUELS SUR LA MÊME INFRASTRUCTURE. IL PERMETTRA À BEAUCOUP DE SECTEURS VERTICAUX DE SE DIGITALISER. »

VOLKER HELD
RESPONSABLE DU DÉVELOPPEMENT DU MARCHÉ 5G, NOKIA

Une approche modulaire permet aux fabricants d'équipements de télécommunications et aux fournisseurs de communications sans fil de déployer et combiner de manière flexible différentes technologies radio, de bande de base et de cloud à travers de multiples spectres et architectures distribuées.

Pour y parvenir, il a fallu une large collaboration entre les fabricants d'équipements de télécommunications comme Ericsson, Nokia, Qualcomm et Huawei, et les opérateurs mobiles, comme AT&T, Sprint, Orange et Vodafone. Le résultat : une infrastructure à trois couches pour prendre en charge différentes exigences de bande passante et de latence :

Enhanced Mobile Broadband (eMBB). Répond à la demande des consommateurs pour une bande passante plus rapide et plus fiable à des vitesses de transmission de données d'au moins 100 Mb/s pour la vidéo HD et la réalité augmentée/virtuelle.

Ultra Reliable and Low Latency Communications (URLLC). Traite en temps réel des tâches critiques pour lesquelles toute interruption est exclue, comme la chirurgie à distance, l'interaction des véhicules autonomes et l'automatisation industrielle. Pour de telles applications critiques, la latence doit être inférieure à 1 milliseconde.

Massive Machine-Type Communications (mMTC). Prend en charge les milliards d'appareils à faible coût et longue autonomie de batterie se connectant à l'Internet des objets (IoT). Ces appareils transmettent de faibles volumes de données non critiques et la vitesse n’est pas particulièrement importante. Pour accueillir tout ce trafic, les fournisseurs ont convenu d'utiliser un spectre utilisé dans la plage des hautes fréquences. Les technologies de haute fréquence, cependant, ont des plages plus courtes que la 4G. Chaque technologie est donc utilisée pour transmettre des communications et des données adaptées aux limites de sa propre plage.

Nokia a développé ses antennes actives AirScale pour augmenter les performances de fréquence radio et la couverture cellulaire sur une plage équivalente à un quartier. Ce matériel sera déployé d'abord dans les villes, au niveau du sol sur des poteaux électriques et aux passages piétons au moment du déploiement de la 5G. (Image © Nokia)

Pour créer suffisamment d'espace pour tout le trafic prévu, les fournisseurs ont convenu d'utiliser un spectre inutilisé dans la plage des hautes fréquences, où davantage de bande passante est disponible. Les technologies de haute fréquence, cependant, ont des plages plus courtes que la 4G. Chaque technologie est donc utilisée pour transmettre des communications et des données adaptées aux limites de sa propre plage.

« Dans la première phase, l'industrie ne cherche pas à couvrir la totalité de l'univers de la 5G », détaille Volker Held, responsable du développement du marché 5G de Nokia. « Nous avons beaucoup travaillé avec des entreprises comme Qualcomm et Intel pour créer des appareils capables d'interopérer pour communiquer correctement dans l'optique du réseau, et nous poursuivons la collaboration avec l'écosystème pour d'autres éléments constitutifs de la technologie 5G. »

ÉQUIPEMENT ADAPTÉ À LA TÂCHE

Dans un premier temps, la 5G offrira des débits plus rapides sur les smartphones et les appareils sans fil. Au fur et à mesure de l'évolution de la 5G, l'utilisation de l'IoT montera en puissance, interconnectant appareils, véhicules, villes, réseaux de services publics et infrastructures. D'ici 2025, Statista.com estime que plus de 75 milliards d'appareils seront connectés à Internet.

Les applications les plus exigeantes et complexes nécessiteront des combinaisons sophistiquées et modulaires des technologies. La conduite assistée et autonome, par exemple, nécessite des communications dynamiques cellular-V2X (vehicle-to-everything), vehicle-to-vehicle (V2V), vehicle-to-infrastructure (V2I), et vehicle-to-network (V2N). La 5G pilotera ce trafic dans la plage des hautes fréquences, où le temps de réponse du signal est super rapide (faible latence). Pour y parvenir, Qualcomm, Ericsson, Ford, Audi et d'autres créent de nouveaux dispositifs et systèmes qui diffusent de manière fiable des signaux 20 fois plus rapide que la 4G.

« TANDIS QUE LA 4G EST BASÉE SUR DES FONCTIONS RÉSEAU NORMALISÉES POUR UN SERVICE UNIVERSEL, LA 5G NOUS PERMET D'ADAPTER LES CAPACITÉS POUR DES CATÉGORIES SPÉCIFIQUES D'UTILISATION. »

PETER LINDER
RESPONSABLE DU MARKETING 5G, AMÉRIQUE DU NORD, ERICSSON

D'autres utilisations, cependant, n'ont pas besoin de ce type de débit critique. Les systèmes intelligents de contrôle de milieu ambiant des installations, les chaînes de production d'usine et les chatbots du e-commerce entrent dans cette catégorie. Pourtant, ils auront besoin de différents équipements fonctionnant à des fréquences différentes, ou dépendront d'une architecture cloud native pilotée par logiciel capable de transférer des calculs dans le cloud en périphérie.

« Cela nécessite un degré élevé de capacités d'orchestration et d'automatisation dès le départ », explique Peter Linder d'Ericsson. « Tandis que la 4G est basée sur des fonctions réseau normalisées pour un service universel, la 5G nous permet d'adapter les capacités pour des catégories spécifiques d'utilisation. »

DÉCOUPAGE RÉSEAU

Au fur et à mesure de l'évolution de la 5G, la plate-forme sera encore subdivisée au moyen de technologies de virtualisation telles que Software Defined Network (SDN) et Network Functions Virtualization (NFV) — une approche nommée « Network Slicing ». Ce découpage permet de consacrer les réseaux virtuels à des fonctions particulières. Le déploiement est prévu pour 2020.

« La 5G est un système de systèmes qui rend le réseau totalement programmable, avec des réseaux virtuels différents sur la même infrastructure », commente Volker Held. « Cela permettra à beaucoup de secteurs verticaux de se digitaliser. » ◆

Pour en savoir plus sur la conception de systèmes 5G modulaires, consultez https://go.3ds.com/aPYt

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