Sans fil

La 5G – plus que de simples communications mobiles rapides

Comment les solutions de T&M de Rohde & Schwarz préparent le monde de demain

Même un coup d’œil rapide sur les grands titres montre que la 5G suscite des attentes élevées, voire même une certaine euphorie. Des voitures et des camions autonomes sans accident. Les embouteillages c'est du passé, tout comme les pénuries médicales. La production est plus flexible, plus connectée et plus efficace que jamais. En effet, la 5G ouvre véritablement de nouvelles opportunités aux acteurs expérimentés du marché tels que les fabricants d'infrastructures, d'appareils et de puces. Mais les nouveaux acteurs sont également très avides de modèles commerciaux lucratifs, notamment au sein de l'industrie automobile. Rohde & Schwarz travaille en collaboration avec ses clients afin de s'assurer que la 5G réponde à leurs attentes et soit une technologie proposant plus qu'une “simple” communication mobile rapide.

La quatrième révolution industrielle

C'est la première fois, dans l'histoire relativement récente des communications sans fil, que les smartphones (précédemment les téléphones mobiles) ne sont pas la principale préoccupation du développement. La nouvelle norme est également optimisée pour l'internet des objets, pour des milliards d'appareils connectés au sein de nos maisons, dans nos rues et dans nos usines. Mais c'est sûrement dans l'industrie que la 5G aura probablement son plus fort impact, et pas seulement parce que les machines connectées sans fil et les lignes de productions entières pourront communiquer quasiment en temps réel. L'intelligence artificielle (IA) permet de corriger de manière autonome et rapide même les plus petites déviations et irrégularités à des étapes précoces de la production, avec l'utilisation de pétaoctets de données qui sont stockés et analysés dans le cloud.

L'utilisation croissante de la réalité virtuelle apportera également une efficacité accrue. Les produits et les processus peuvent être modélisés virtuellement, et par conséquent sont moins onéreux, même s'ils n'existent pas encore. Cela permet aux ingénieurs de vérifier minutieusement les prototypes avant qu'ils ne soient fabriqués. Les employés n'ont plus besoin de parcourir des manuels détaillés pour se familiariser avec les nouveaux processus. Et de l'autre côté, les clients du monde entier peuvent réparer eux-même leurs machines, avec une assistance à distance.

Dans l'industrie très compétitive de la manufacture, la production intelligente est un atout non négligeable car elle permet d'envisager que des pays à salaires élevés puissent redevenir des sites de production attractifs. Les réglementations allemandes permettent l'exploitation de réseaux 5G locaux, utilisés de manière privée, aussi connus sous le nom de réseaux campus. Dans d'autres pays, l'idée est que les grandes entreprises de communications mobiles installent et gèrent ces sous-réseaux locaux comme un service industriel. Lorsque de tels réseaux sont utilisés dans l'automatisation d'usines, il est toujours nécessaire de vérifier la qualité de ces réseaux, afin de garantir la performance dont on a besoin.

L'e-santé assure la disponibilité des soins médicaux. Partout.

Le déploiement de la large bande sur un territoire aussi vaste que possible peut agir comme un égaliseur en ce qui concerne les conditions de vie au sein des zones urbaines et rurales. Dans les régions peu peuplées où il existe une pénurie de personnel médical et d'usines, la 5G permet à la télémédecine de vraiment exploiter son potentiel. Des consultations vidéo permettent aux médecins d'être disponibles partout où cela est nécessaire. Dans le futur, ils pourront même accompagner ou effectuer à distance (assisté par un robot) des interventions chirurgicales, mais uniquement si les données sont transférées rapidement, de manière fiable et en toute sécurité. Lors de l'évaluation du scanner d'une victime d'AVC, il ne peut pas y avoir de retard. Et les capteurs dédiés à la surveillance à distance des fonctions vitales ne peuvent pas dysfonctionner, ils doivent être des fournisseurs de données fiables et durables.

De tels scénarios démontrent que la nouvelle norme est un prodige exceptionnel avec des caractéristiques remarquables, incluant un débit significativement supérieur. L'union internationale des télécommunications (ITU) parle d'atteindre les 20 gigabits/s avec le programme IMT-2020. C'est environ 20 fois supérieur à la LTE, qui est son prédécesseur. Soit dit en passant, la 5G ne remplacera aucunement la technologie LTE. La LTE continuera d'être l'épine dorsale des communications mobiles au cours des années à venir.

Le réel événement qui change la donne est ailleurs. “La 5G permet des applications complètement nouvelles, plus exigeantes, où l'utilisateur final est souvent une machine plutôt qu'un être humain,” explique Jeremy Carpenter, Responsable du programme de test des réseaux mobiles chez Rohde & Schwarz. “Jusqu'à aujourd'hui, l'évolution des communications mobiles se focalisait sur une couverture plus large et des débits plus élevés. Dorénavant l'objectif principal est la fiabilité, une faible latence et la capacité.” (voir le graphique)

Le défi des ondes millimétriques

Concrètement, des bandes passantes plus larges seront nécessaires pour permettre des débits plus élevés, mais il n'y a pas de place pour celles-ci au sein des bandes de fréquences mobiles actuelles sous les 6 GHz. L'industrie a par conséquent accepté que la 5G utilise la gamme de fréquence jusqu'à environ 7 GHz, et jusqu'à 52 GHz dans la gamme des ondes millimétriques. Les bandes de fréquences commercialement significatives sont 3,5 GHz, 28 GHz et 39 GHz. La bande passante par porteuse sera généralement de 100 MHz, avec une possibilité jusqu'à 400 MHz dans la gamme des ondes millimétriques.

Une nouvelle approche : la formation de faisceaux

Les signaux radio ont une portée significativement moindre au sein de la gamme des ondes millimétriques que dans le spectre de fréquence LTE inférieur, plus d'antennes et de stations de base seront donc nécessaires pour la couverture du réseau. C'est pourquoi les opérateurs réseau optent pour l'utilisation de la formation de faisceaux dans la 5G. La formation de faisceaux améliore l'efficacité du système. Par le passé, les signaux étaient émis uniformément sur toute la zone, mais avec la 5G, le faisceau de la station de base peut être regroupé. Cela permet d'optimiser les signaux et les rapports signaux / bruit, tout en s'adressant de manière sélective aux appareils mobiles. Cependant, cela nécessite un nombre plus important d'éléments d'antennes par cellule radio. La formation de faisceaux modifie les exigences relatives aux solutions de T&M, car dans la gamme des ondes millimétriques, des méthodes de test sans fil doivent être utilisées à la place des solutions de test conduites.

Rohde & Schwarz ouvre la voie : des solutions complètes pour une technologie révolutionnaire

“Les technologies sous-jacentes et les solutions techniques sont complexes. Afin de garantir l'interopérabilité et un fonctionnement fiable, tous les aspects doivent être rigoureusement testés bien avant que la 5G ne passe du laboratoire au terrain. Cela intègre le test individuel des composants tels que les antennes, les stations de base complètes, les terminaux, ainsi que la qualité des services au sein des réseaux de communications mobiles,” précise Reiner Stuhlfauth, Responsable technologique chez Rohde & Schwarz. Dans le livre numérique complet sur la 5G New Radio (NR), lui et d'autres experts en T&M de Rohde & Schwarz apportent des informations relatives aux fondamentaux et aux procédures se cachant derrière l'architecture et la transmission de la technologie 5G-NR.

“La 5G est un système très flexible où les paramètres peuvent être précisément réglés pour l'application, par exemple pour des scénarios de l'industrie 4.0 ou pour la transmission de données vers des smartphones,” explique Meik Kottkamp, Responsable de la technologie sans fil chez Rohde & Schwarz et co-auteur de la publication. “Cette flexibilité, du fait des fréquences élevées et des larges bandes passantes, est ce qui rend la technologie 5G si attractive. Dans le même temps, c'est l'aspect le plus exigeant, à la fois pour nos développeurs et pour nos clients.”

Défi accepté

En tant que spécialiste du T&M expérimenté et fournisseur de solutions T&M complètes pour la 5G NR, Rohde & Schwarz propose les solutions les plus exhaustives dédiées à l'ensemble de l'écosystème relatif aux communications mobiles, de la génération et de l'analyse de signaux jusqu'aux tests de la communication, en passant par la vérification de la qualité du service au sein des réseaux de communications mobiles. Depuis le tout début de la 2G, la toute première génération de communications mobiles numériques, Rohde & Schwarz s'est engagé dans un travail de fond qui précède le travail innovant, et est devenu un moteur en termes d'innovations pour les fabricants d'infrastructures, d'appareils et de puces.

Découvrez directement auprès de nos experts comment Rohde & Schwarz accompagne ses clients dans le développement et l'optimisation de leurs produits 5G, afin de relever les défis de la nouvelle norme.