Qu’est ce que la 5G ?

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Publié le

04/12/2021
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La 5G, cinquième génération de réseau mobile. Pour ceux qui auraient oublié les versions précédentes: La première génération 1G en 1986, permettait de passer simplement des appels                 . La 2G d’envoyer des SMS et des photos (au début des années 1990). La 3Gde surfer sur le web et d’envoyer […]

Auteur

Daniel Vollant

La 5G, cinquième génération de réseau mobile.

Pour ceux qui auraient oublié les versions précédentes:

  • La première génération 1G en 1986, permettait de passer simplement des appels                 .
  • La 2G d’envoyer des SMS et des photos (au début des années 1990).
  • La 3Gde surfer sur le web et d’envoyer des MMS via son téléphone (2004).
  • la 4G (2011) de développer l’internet mobile plus largement avec une plus grande rapidité.

 

5 generations

 

 

Les Bandes de fréquence attribuées à la 5G:

  • La Bande 700 MHz déjà attribuée en France aux opérateurs depuis 2016.
  • La Bande 3,4 – 3,8 GHz en cours d’attribution pour les opérateurs.
  • La Bande 26 GHz fera l’objet d’une attribution ultérieure.

La bande 26 GHz est promue comme bande mondiale :Les récents travaux de préparation de la CMR 19 (conférence mondiale des Radiocommunications 2019) ont confirmé les perspectives favorables d’une harmonisation mondiale de la bande 26 GHz.

 

Concernant les Ondes Millimétriques: qu’en est il de la 5G , centimétriques ou millimétriques? 

Selon les recommandations de l’Union Internationale des Communications [UIT-R]

  • Les ondes millimétriques (OMM) Les OMM correspondent aux fréquences comprises entre 30 GHz et 300 GHz (de 1 mm à 10 mm en termes de longueur d’onde). Comparées aux radiofréquences utilisées en téléphonie mobile, les OMM sont absorbées par les tissus sur une très faible profondeur, donc essentiellement au niveau de la peau. Ceci se traduit par une forte absorption d’énergie, même pour des valeurs de puissance incidente inférieures aux normes limites. Ainsi, plus de 95% de l’énergie est absorbée par la peau, ce qui fait de cet organe la principale cible des OMM et sûrement le point de départ des effets biologiques potentiels. Or, la peau n’est pas une barrière isolée du reste de l’organisme ; elle contient des vaisseaux sanguins et des terminaisons nerveuses qui communiquent avec l’ensemble du corps.

En réalité la fréquence 26 GHz correspond à une longueur d’onde de 11,5 mm et doit  donc être classée dans les ondes  centimétriques…

Celles-ci sont aujourd’hui réservées à l’armée française, à l’administration chargée de la météorologie ou encore au Centre national d’études spatiales.

Les ondes « centimétriques » ont de plus la réputation de mal supporter la pluie et de ne pas traverser les murs. 

 

Une technologie en  rupture avec la précédente

Aujourd’hui, pour nous permettre d’accéder au réseau mobile, les opérateurs utilisent des antennes relais immenses que l’on peut apercevoir de très loin. Ces antennes constituent ce que l’on appelle des macro-réseaux. On place une antenne puissante et de longue portée pour arroser un maximum d’utilisateurs à la fois.

 

comment ca fonctionne

 

 

Émission d’une antenne relais 2G,3G ou 4G,  avec 3 azimuts   pour couvrir  360°:

 

3 lobes sur 360 degres

 

 

La structure du réseau mobile 5G :  une multiplication de  petites antennes reliées à une antenne-mère

 

comparaison Copie.heic

 

 

 

 

Principe technologie 5G  

 

 

antennes 5G

 

 

 

 

 

 

La 5G reposera sur:

  • une nouvelle génération d’antennes qui orientent les signaux vers les appareils qui en ont besoin. Couplée avec des bandes de fréquences hautes, l’utilisation de ces antennes permettra d’accroître fortement les débits. (ANFR)
  •  un réseau mobile constitué d’antennes relais longue portée (quelques kilomètres) pour les zones moins denses et rurales, et un réseau de micro-antennes pour les zones urbaines très denses (quelques centaines  de mètres  de portée).

 

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:  Il y a 128 connecteurs sur les antennes Massive MIMO de la 5G  contre une douzaine seulement sur les antennes MIMO de la 4G+.

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.

Ce type d’antenne permet de diriger le signal radio uniquement vers les utilisateurs quand ils en ont besoin (beam tracking) au lieu d’être émis dans toutes les directions de manière constante.

faisceau 5G

 

 

Image7

 

 

Résultat : les ondes ne sont plus dispersées et le débit est augmenté.

 

 

 

Les interférences inter-utilisateurs proviennent des recouvrements des diagrammes de rayonnement, certains lobes secondaires se retrouvent dans le lobe principal d’un autre utilisateur ce qui peut provoquer de fortes interférences si le phénomène n’est pas contrôlé (système de multiplexage SDMA).

Le Réseau 5G fait appel à de nouvelles technologies :   Massive MIMO (voir ci-dessus), beamforming, beamtracking, network slicing

  • Le beamforming, c’est le nom de la  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.
  • Avec le beamforming, le signal est dirigé dans une direction précise plutôt que d’être dispersé dans toutes les directions.
  • Le beamtracking (suivi de faisceaux): Cette technologie permet de remplir les mêmes objectifs  avec une meilleure adaptation quand l’utilisateur est en mouvement.
  • Le Network slicing (Découpage en réseau):Le network slicing, c’est la virtualisation des réseaux. Cela revient à découper le réseau en tranches (slices avec la possibilité de dédier une tranche de réseau spécifique à chaque usage et de faire varier les paramètres du réseau.Ces tranches peuvent être configurées en fonction de l’usage qu’elle supporte, chacune d’elle délivre une dose de débit, de densité, de latence… adaptée à chaque usage. Le signal envoyé à un utilisateur est adapté à son usage de la 5G.C’est une gestion du réseau en temps réel.

 

 

Que va changer la 5G en ville?

Un faisceau de données qui suit l’utilisateur

Une largeur de bande suffisante pour accéder au très haut débit.

Ces bandes, outre les technologies d’antennes actives et le multiplexage TDD*, supposeront d’introduire des émetteurs plus nombreux et moins puissants qu’aujourd’hui mais plus proches du public.

Cette nouvelle technologie de réseau offrira aux utilisateurs un débit 5G internet ultra rapide et performant.

Le réseau 5G fonctionnera grâce à un ensemble de nouvelles solutions techniques innovantes.

La 5G doit améliorer les performances des réseaux de télécommunications (débit, réactivité, densité) par rapport à la 4G.

 

Les antennes vont se multiplier :

 

Elles vont fleurir dans les villes Image5

Avec l’arrivée de la 5G, les opérateurs  seront amenés à utiliser les small cells, des antennes beaucoup plus petites que l’on peut dissimuler dans un paysage urbain (abris bus, éclairage public, kiosques etc.).

Dans son cahier des charges, l’Arcep a fixé pour objectif d’équiper d’ici 2025:

soit 10 500 antennes 5G par opérateur, soit 42 000 antennes, seront déployées d’ici à 2025 sur les 85 000 sites déjà existants.

 

Les opérateurs devront déployer 30% de sites supplémentaires, en zone péri-urbaine, pour proposer un niveau de service 5G Image6équivalent à la 4G.

Les small cells vont pallier à  la mauvaise propagation des ondes centimétriques.

Avec la multiplication des small cells, les ondes centimétriques ne se heurteront plus à des obstacles, elles seront donc totalement efficientes.

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 participer à la diminution de la puissance d’émission des smartphones. Les usagers seront moins exposés car plus proches de small cells,  l’autonomie des smartphones sera préservée.

 

Les performances de la 5G

La 5G doit améliorer les performances (débit, réactivité, densité) par rapport à la 4G.

  • La 5G promet d’offrir de nombreux bénéfices à commencer par la rapidité. Le réseau 5G va en effet permettre une augmentation considérable des débits. Avec un débit 5G, on parle d’ultra haut-débit mobile. Le débit 5G maximal théorique sera de 1Gb/s contre 150 Mb/s pour la 4G.
  • La 5G doit fournir un temps de latence (et donc de réaction) réduit à 1 ms et, à terme, doit permettre de gérer une forte densité d’objets connectés, jusqu’à potentiellement 1 million d’objets par km².
  • Le réseau mobile du futur va également augmenter les capacités de connectivité. Ce réseau pourra absorber la forte croissance du trafic mobile tout en conservant une connexion de qualité. La 5G en France permettra ainsi de faire face aux besoins des milliards d’objets connectés qui rempliront notre quotidien dans les prochaines années

La 5G doit permettre un saut de performance en termes de débit (il doit être multiplié par 1000), de délai de transmission (il doit être divisé par 45) et de fiabilité de la communication.

La 5G est Considérée comme un véritable  » facilitateur  » de la numérisation de la société, en autorisant le développement de nouveaux usages : réalité virtuelle, véhicule autonome et connecté, ville intelligente (contrôle du trafic routier, optimisation énergétique), industrie du futur (pilotage à distance des outils industriels, connectivité des machines etc.).

 

 

De nouveaux usages rendus possibles.

La 5G sera employée dans des secteurs très variés :

  • ◦ l’énergie
  • ◦ la santé
  • ◦ les médias
  • ◦ l’industrie
  • ◦ les transports …

L’ultra connectivité » des objets

la maison connectee pub Darty« L’ultra connectivité » sera ainsi possible, c’est-à-dire beaucoup plus de monde et d’objets connectés en même temps. Concrètement, c’est, entre autres, votre voiture, l’éclairage public, les transports en commun, les dispositifs médicaux, les systèmes de sécurité qui vont être connectés au réseau et partager des informations.

 

 

(Pub DARTY)

 

 

Une révolution dans les transports :

  • voiture autonomeL’usage le plus marquant est celui de la voiture autonome.
  • Pour une voiture sans conducteur, il faudra un réseau capable d’identifier tout obstacle sur la route en temps quasi réel.

 

 

 

 

 

Un pour tous, chacun pour soi !…   Don Saluste La folie des grandeurs.

 

un pour tous chacun pour soi

 

À l’hôpital …

chirurgie connectee

 

 

Conclusion:

 

toujours plus vite

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