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5G – Les technologies mobiles de cinquième génération

​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​5G BCKGROUNDER​Concours photo organisé à l'occasion de l'édition 2018 du Forum du SMSI, casque à lentilles holographiques, Coding Garage, Mexique
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Aperçu

  • ​Les exigences des consommateurs déterminent l'évolution des services large bande mobiles. Il faudra des solutions innovantes pour faire face à l'augmentation attendue du trafic, (qui, selon les estimations, devrait être 10 à 100 fois plus important entre 2020 et 2030)et à la multiplication du nombre de dispositifs et de services, ainsi qu'à la demande d'amélioration de l'accessibilité financière et de l'expérience utilisateur. Le nombre de dispositifs connectés à l'Internet devrait atteindre 50 milliards à compter de 2025.
  • Les technologies mobiles de cinquième génération (5G) connectent les personnes, les objets, les données, les applications, les systèmes de transport et les villes dans des environnements de communication en réseau intelligents. Les réseaux devraient permettre de transporter plus rapidement un volume considérable de données, de connecter de manière fiable un très grand nombre de dispositifs et de traiter de très gros volumes de données en un temps record.
  • Les technologies 5G prennent en charge des applications telles que les domiciles et bâtiments intelligents, les villes intelligentes, la vidéo 3D, le travail et les jeux dans le nuage, les services médicaux à distance, la réalité virtuelle et la réalité augmentée, ainsi que les communications massives de machine à machine pour les systèmes d'automatisation industrielle. Les réseaux 3G et 4G existants ont des difficultés à prendre en charge ces services.
  • Bien que l'argument commercial en faveur de l'utilisation des technologies 5G, ainsi que leur champ d'application, soulèvent certains problèmes, ces fonctionnalités et ces services novateurs supposent de trouver de nouvelles manières de déployer les services mobiles évolués, ainsi que de nouvelles approches permettant aux technologies 5G de fonctionner ensemble dans des environnements industriels, dans le cadre des communications de machine à machine, de l'Internet des objets (IoT) ou des véhicules connectés.
  • L'UIT joue un rôle directeur dans la gestion du spectre des fréquences radioélectriques et l'élaboration de normes applicables à l'échelle mondiale pour les IMT-2020. L'objectif de ses travaux est de disposer d'une réglementation stable au niveau international, d'un spectre suffisant et de normes adaptées pour les IMT-2020 ainsi que d'un réseau central permettant le déploiement avec succès de la 5G aux niveaux régional et international. À la Conférence mondiale des radiocommunications de 2019 (CMR-19) de l'UIT, les parties prenantes du monde entier sont parvenues à un consensus en vue d'identifier des bandes de fréquences supplémentaires pour les IMT-2020. ​​​​
  • La première édition des normes pour les IMT-2020, appellation utilisée à l'UIT pour les normes relatives à la 5G, a été publiée en février 2021 (UIT-R M.2150). Depuis lors, plus de 200 lancement commerciaux ont eu lieu à travers le monde, et plus de 1200 dispositifs annoncés (dont au moins 870 disponibles sur le commerce) ont été lancés.
  • Initialement, trois technologies répondant aux spécifications pour les IMT-2020 avaient été approuvées: 3GPP 5G-SRIT, 3GPP-SRIT et 5Gi.
    • Deux de ces technologies, proposées par le Projet de partenariat pour la troisième génération (3GPP), représentent les modèles de déploiement "autonome-(SA)", 3GPP 5G-SRIT, et "non autonome-(NSA)", 3GPP-SRIT bien connus. Le modèle 5G-SA dispose d'une architecture de réseau d'accès radioélectrique et d'une architecture centrale entièrement nouvelles, sans nécessiter de réseau 4G sous-jacent.
    • Le modèle 5Gi, fourni par la Société de normalisation des télécommunications de l'Inde (TSDSI), est une version mise à jour du modèle 3GPP 5G-RIT, essentiellement conçu pour améliorer la couverture des zones rurales.
    • En février 2022, une quatrième technologie conforme à la norme, baptisée DECT 5G-SRIT​, a été approuvée. Dans la mesure où il s'agit d'une technologie décentralisée, non cellulaire et autonome, elle permet de prendre en charge divers cas d'utilisation, qu'il s'agisse de la téléphonie hertzienne, de la diffusion audio en continu ou des applications industrielles de l'Internet des objets, en particulier dans les villes intelligentes.
    • L'UIT a entamé l'élaboration de normes pour les IMT 2030 et au-delà, afin de jeter les bases de nouvelles activités de recherche. Le Groupe de travail 5D de l'UIT-R, qui est chargé d'étudier les systèmes IMT, a commencé à examiner les exigences futures pour l'adoption mondiale des télécommunications mobiles internationales de prochaine génération. La prochaine Conférence mondiale des radiocommunications (CMR-23), qui sera accueillie par les Émirats arabes unis, examinera notamment d'autres aspects des systèmes IMT.
  • La 5G et les réseaux mobiles de prochaine génération permettront d'accélérer la réalisation des 17 Objectifs de développement durable (ODD), qu'il s'agisse de l'objectif concernant une énergie propre à un coût abordable ou de celui relatif à l'éradication de la faim.

Défis et solutions: construire les réseaux 5G de demain


Les réseaux 5G déployés offrent un débit et des capacités accrus permettant de prendre en charge des communications massives de machine à machine et de fournir un service à faible latence (délai) très fiable à l'appui d'applications à temps critique. Sur la base des nombreux réseaux commerciaux existants, les IMT-2020 font leurs preuves en offrant une qualité de fonctionnement élevée dans différents scénarios, par exemple dans des zones urbaines très peuplées ou pour des points d'accès à l'intérieur de bâtiments.

Compte tenu de ces objectifs ambitieux, les réseaux 5G sont associés à des défis de taille. Pour que la 5G puisse prendre en charge un trafic accru et d'un débit plus élevé, il faudra disposer de technologies beaucoup plus efficaces sur le plan spectral, ainsi que de fréquences en bien plus grand nombre que ce que les systèmes 3G et 4G utilisent .

Parmi ces fréquences supplémentaires, certaines seront situées dans des bandes au-dessus de 24 GHz, ce qui pose des problèmes considérables. Le premier de ces problèmes tient aux caractéristiques de propagation propres à cette partie du spectre (c'est-à-dire les ondes millimétriques). Ces ondes radioélectriques se propagent sur des distances bien plus courtes que celles situées dans les bandes comprises entre 1 et 6 GHz et celles situées au-dessous de 1 GHz.

Pour couvrir une zone donnée, il faudra donc beaucoup plus de stations de base, ce qui rendra l'infrastructure plus complexe, notamment compte tenu de la nécessité d'installer des équipements radioélectriques sur les infrastructures publiques, telles que les feux de signalisation, les lampadaires, les poteaux électriques et les dispositifs d'alimentation électrique.

Les liaisons de connexion de la 5G entre les stations de base et le réseau central (raccordement), qui reposent à la fois sur les technologies en fibres optiques et les technologies hertziennes, constituent également un défi. Il est nécessaire de réaliser des travaux d'envergure afin de mettre en œuvre les services par fibres optiques et de garantir la disponibilité de solutions hertziennes de raccordement dotés de capacités suffisantes, telles que les liaisons hyperfréquences et les liaisons par satellite, voire les stations placées sur des plates-formes à haute altitude (HAPS), là où elles sont déployées.

De plus, le spectre des fréquences radioélectriques est une ressource rare et très précieuse, et il existe une forte concurrence - qui, de plus, tend à s'intensifier - à cet égard aux niveaux national, régional et international. Étant donné que le spectre radioélectrique est divisé en bandes de fréquences qui sont attribuées à différents services de radiocommunication, chaque bande ne devrait être utilisée que par des services auxquelles elles sont attribuées et selon les conditions techniques établies, afin qu'ils puissent coexister les uns avec les autres sans causer de brouillages préjudiciables aux services utilisant les bandes adjacentes.

Les études menées par l'UIT-R portent sur le partage et la compatibilité des services mobiles avec d'autres services de radiocommunication existants, notamment les services utilisés pour les communications par satellite, les prévisions météorologiques, la surveillance des ressources terrestres et des changements climatiques et la radioastronomie.

Des réglementations nationales et internationales doivent être adoptées et appliquées à travers le monde, afin d'éviter les brouillages entre ces services et les réseaux 5G et de mettre en place un écosystème mobile viable pour l'avenir, tout en réduisant les prix grâce à des économies d'échelle sur le marché mondial et en favorisant l'interopérabilité et l'itinérance. 

Pour ces raisons, il était important d'identifier les bandes de fréquences utilisées par la 5G et de les harmoniser au niveau mondial et régional. Pour les mêmes raisons, les technologies radioélectriques utilisées dans les dispositifs 5G doivent s'appuyer sur des normes harmonisées au niveau mondial.​ 

Contribution de l'UIT


 

L'UIT joue un rôle directeur dans la gestion du spectre des fréquences radioélectriques et l'élaboration de normes applicables à l'échelle mondiale pour les IMT-2020. Ses activités et les documents applicables à l'échelle mondiale qu'elle élabore appuient l'élaboration et la mise en œuvre de réglementations et de normes internationales visant à faire en sorte que les réseaux 5G soient sécurisés et interopérables, et qu'ils fonctionnent sans causer ni subir de brouillages préjudiciables vis-à-vis des services utilisant les bandes adjacentes.

Forte de son expérience dans l'élaboration de normes pour les télécommunications mobiles internationales (IMT) dans le cadre de la 3G et de la 4G, l'UIT réunit régulièrement  d'éminents ingénieurs et spécialistes dans le domaine des technologies de raccordement fixes et mobiles, afin de mener des travaux sur la 5G et sur les futures générations de services large bande mobiles.

Dans le cadre du programme de l'UIT pour les IMT-2020, les membres de l'Union élaborent des normes internationales visant à garantir le bon fonctionnement des réseaux 5G.


 

Dernière mise à jour: avril 2022