5G NR: la communication mobile de nouvelle génération

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Les discussions sur la communication mobile de cinquième génération (5G) ont commencé vers 2012. Dans de nombreuses discussions, le terme 5G est utilisé pour désigner une nouvelle technologie d'accès radio 5G spécifique. Cependant, la 5G est également souvent utilisée dans un contexte beaucoup plus large, faisant non seulement référence à une technologie d'accès radio spécifique, mais plutôt à une large gamme de nouveaux services qui devraient être activés par les futures communications mobiles.

Cas d'utilisation 5G

Dans le contexte de la 5G, on parle souvent de trois classes distinctes de cas d'utilisation: le haut débit mobile amélioré (eMBB), la communication de type machine massive (mMTC) et la communication ultra-fiable et à faible latence (URLLC) (voir aussi Fig . 1 ).

·       • eMBB correspond à une évolution plus ou moins simple des services mobiles à large bande d'aujourd'hui, permettant des volumes de données encore plus importants et une expérience utilisateur encore améliorée, par exemple en prenant en charge des débits de données encore plus élevés pour les utilisateurs finaux.

·       • mMTC correspond à des services caractérisés par un nombre important d'appareils, par exemple des capteurs à distance, des actionneurs et la surveillance de divers équipements. Les exigences clés pour de tels services incluent un coût très faible et une très faible consommation d'énergie de l'appareil, ce qui permet une très longue durée de vie de la batterie de l'appareil jusqu'à au moins plusieurs années. En règle générale, chaque appareil consomme et génère uniquement une quantité relativement faible de données, c'est-à-dire que la prise en charge de débits de données élevés est de moindre importance.

·       • Les types de services URLLC devraient nécessiter une latence très faible et une fiabilité extrêmement élevée. La sécurité routière, le contrôle automatique et l'automatisation d'usine en sont des exemples.

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FIGURE 1 Classification de cas d'utilisation 5G de haut niveau.

Il est important de comprendre que la classification des cas d'utilisation de la 5G dans ces trois classes distinctes est quelque peu artificielle, visant principalement à simplifier la définition des exigences pour la spécification technique. Il y aura de nombreux cas d'utilisation qui ne correspondent pas exactement à l'une de ces classes. À titre d'exemple, il peut y avoir des services qui nécessitent une très haute fiabilité mais pour lesquels les exigences de latence ne sont pas si critiques. De même, il peut y avoir des cas d'utilisation nécessitant des appareils de très faible coût mais où la possibilité d'une très longue durée de vie de la batterie de l'appareil peut être moins importante.

Évolution de la capacité LTE vers la 5G

La première version des spécifications techniques LTE a été introduite en 2009. Depuis lors, LTE a franchi plusieurs étapes d'évolution, offrant des performances améliorées et des capacités étendues. Cela a inclus des fonctionnalités pour une large bande mobile améliorée, y compris des moyens pour des débits de données plus élevés pour les utilisateurs finaux ainsi qu'une efficacité spectrale plus élevée. Cependant, il a également inclus des étapes importantes pour étendre l'ensemble des cas d'utilisation auxquels le LTE peut être appliqué. En particulier, des étapes importantes ont été franchies pour permettre des appareils vraiment à faible coût avec une très longue durée de vie de la batterie, conformément aux caractéristiques des applications MTC massives. Récemment, des mesures importantes ont également été prises pour réduire la latence de l'interface radio LTE.

Avec ces étapes d'évolution finalisées, en cours et futures, l'évolution du LTE sera en mesure de prendre en charge un large éventail des cas d'utilisation envisagés pour la 5G. Compte tenu de l'opinion plus générale selon laquelle la 5G n'est pas une technologie d'accès radio spécifique mais plutôt définie par les cas d'utilisation à prendre en charge, l'évolution du LTE doit donc être considérée comme une partie importante de la solution globale d'accès radio 5G, voir Fig. .2 .

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FIGURE 2 Évolution de LTE et NR fournissant conjointement la solution globale d'accès radio 5G.

NR — La nouvelle technologie d'accès radio 5G

Bien que le LTE soit une technologie très performante, il n'est pas possible de répondre au LTE ou à son évolution. En outre, le développement technologique sur plus de 10 ans qui se sont écoulés depuis le début des travaux sur le LTE permet des solutions techniques plus avancées. Pour répondre à ces exigences et exploiter le potentiel des nouvelles technologies, le 3GPP a initié le développement d'une nouvelle technologie d'accès radio dénommée NR (New Radio). Un atelier fixant le périmètre s'est tenu à l'automne 2015 et les travaux techniques ont débuté au printemps 2016. La première version des spécifications NR était disponible fin 2017 pour répondre aux exigences commerciales des premiers déploiements 5G dès 2018.

NR réutilise de nombreuses structures et fonctionnalités de LTE. Cependant, étant une nouvelle technologie d'accès radio signifie que NR, contrairement à l'évolution LTE, n'est pas limité par un besoin de conserver la compatibilité descendante. Les exigences en matière de NR sont également plus larges que ce qui était le cas pour le LTE, motivant un ensemble partiellement différent de solutions techniques.

5GCN - Le nouveau réseau central 5G

Parallèlement à NR, c'est-à-dire la nouvelle technologie d'accès radio 5G, le 3GPP développe également un nouveau réseau central 5G appelé 5GCN. La nouvelle technologie d'accès radio 5G sera connectée au 5GCN. Cependant, 5GCN sera également en mesure de fournir une connectivité pour l'évolution du LTE. Dans le même temps, NR peut également se connecter via le réseau central hérité EPC lors d'un fonctionnement en mode dit non autonome avec LTE.


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