5G pour le monde intelligent

Il est largement admis que la véritable révolution de l'Internet des objets ne sera provoquée que par la vulgarisation du réseau Internet mobile de cinquième génération. Ce réseau sera toujours créé, mais les entreprises ne l'envisagent pas maintenant avec l'introduction de l'infrastructure IoT.

Les experts s'attendent à ce que la 5G ne soit pas une évolution, mais une transformation complète de la technologie mobile. Cela devrait transformer toute l'industrie associée à ce type de communication. En février 2017, lors d'une présentation au Mobile World Congress de Barcelone, un représentant de Deutsche Telekom a même déclaré qu'en raison de les smartphones cesseront d'exister. Quand cela deviendra populaire, nous serons toujours en ligne, avec presque tout ce qui nous entoure. Et selon le segment de marché qui utilisera cette technologie (télémédecine, appels vocaux, plateformes de jeux, navigation sur le Web), le réseau se comportera différemment.

Vitesse du réseau 5G par rapport aux solutions précédentes

Au cours du même MWC, les premières applications commerciales du réseau 5G ont été présentées - bien que cette formulation soulève quelques doutes, car on ne sait toujours pas ce qu'elle sera réellement. Les hypothèses sont complètement incohérentes. Certaines sources affirment que la 5G devrait fournir des vitesses de transmission de dizaines de milliers de mégabits par seconde à des milliers d'utilisateurs simultanément. La spécification préliminaire pour la 5G, annoncée il y a quelques mois par l'Union internationale des télécommunications (UIT), suggère que les délais ne dépasseront pas 4 ms. Les données doivent être téléchargées à 20 Gbps et chargées à 10 Gbps. Nous savons que l'UIT veut annoncer la version finale du nouveau réseau cet automne. Tout le monde s'accorde sur une chose : le réseau 5G doit fournir une connexion sans fil simultanée de centaines de milliers de capteurs, ce qui est essentiel pour l'Internet des objets et les services ubiquitaires.

Des entreprises leaders telles que AT&T, NTT DOCOMO, SK Telecom, Vodafone, LG Electronic, Sprint, Huawei, ZTE, Qualcomm, Intel et bien d'autres ont clairement exprimé leur soutien à l'accélération du calendrier de normalisation 5G. Toutes les parties prenantes souhaitent commencer à commercialiser ce concept dès 2019. D'autre part, l'Union européenne a annoncé le plan PPP 5G () pour déterminer la direction du développement des réseaux de prochaine génération. D'ici 2020, les pays de l'UE doivent libérer la fréquence 700 MHz réservée à cette norme.

Le réseau 5G est un cadeau des nouvelles technologies

Les objets isolés n'ont pas besoin de la 5G

Selon Ericsson, à la fin de l'année dernière, 5,6 milliards d'appareils étaient en service dans (, IoT). Parmi ceux-ci, seuls 400 millions environ travaillaient avec des réseaux mobiles, et le reste avec des réseaux à courte portée tels que Wi-Fi, Bluetooth ou ZigBee.

Le véritable développement de l'internet des objets est très souvent associé aux réseaux 5G. Les premières applications des nouvelles technologies, d'abord dans le secteur des entreprises, pourraient apparaître d'ici deux à trois ans. Cependant, nous pouvons nous attendre à un accès aux réseaux de nouvelle génération pour les clients individuels au plus tôt en 2025. L'avantage de la technologie 5G est, entre autres, la capacité à gérer un million d'appareils assemblés sur une surface d'un kilomètre carré. Cela semblerait un nombre énorme, mais si vous tenez compte de ce que dit la vision de l'IoT à propos de Villes intelligentesdans lequel, outre les infrastructures urbaines, les véhicules (y compris les voitures autonomes) et les appareils ménagers (maisons intelligentes) et de bureau sont connectés, ainsi que, par exemple, les magasins et les biens qui y sont stockés, ce million par kilomètre carré cesse de sembler si gros. Surtout dans le centre-ville ou les zones à forte concentration de bureaux.

Sachez cependant que de nombreux appareils connectés au réseau et les capteurs qui y sont placés ne nécessitent pas de très hauts débits, car ils transmettent de petites portions de données. L'Internet ultra-rapide n'est pas nécessaire à un guichet automatique ou à un terminal de paiement. Il n'est pas nécessaire d'avoir un capteur de fumée et de température dans le système de protection, informant, par exemple, un fabricant de crème glacée des conditions dans les réfrigérateurs des magasins. Des vitesses élevées et une faible latence ne sont pas nécessaires pour surveiller et contrôler l'éclairage public, pour transmettre les données des compteurs d'électricité et d'eau, pour le contrôle à distance à l'aide d'un smartphone d'appareils domestiques connectés à l'IoT ou dans la logistique.

Aujourd'hui, bien que nous ayons la technologie LTE, qui nous permet d'envoyer plusieurs dizaines voire centaines de mégabits de données par seconde sur les réseaux mobiles, une partie importante des appareils fonctionnant dans l'Internet des objets utilisent encore Réseaux 2G, c'est à dire. est en vente depuis 1991. Norme GSM.

Pour surmonter la barrière des prix qui décourage de nombreuses entreprises d'utiliser l'IoT dans leurs activités actuelles et ralentit ainsi son développement, des technologies ont été développées pour construire des réseaux conçus pour prendre en charge les appareils qui transmettent de petits paquets de données. Ces réseaux utilisent à la fois les fréquences utilisées par les opérateurs mobiles et la bande sans licence. Des technologies telles que LTE-M et NB-IoT (également appelées NB-LTE) fonctionnent dans la bande utilisée par les réseaux LTE, tandis que EC-GSM-IoT (également appelée EC-EGPRS) utilise la bande utilisée par les réseaux 2G. Dans la gamme sans licence, vous pouvez choisir parmi des solutions telles que LoRa, Sigfox et RPMA.

Toutes les options ci-dessus offrent une large gamme et sont conçues de manière à ce que les appareils finaux soient aussi bon marché que possible et consomment le moins d'énergie possible, et fonctionnent ainsi sans changer la batterie même pendant plusieurs années. D'où leur nom collectif - (faible consommation d'énergie, longue portée). Les réseaux LPWA fonctionnant dans les gammes disponibles pour les opérateurs mobiles ne nécessitent qu'une mise à jour logicielle. Le développement de réseaux LPWA commerciaux est considéré par les sociétés de recherche Gartner et Ovum comme l'un des événements les plus importants dans le développement de l'IoT.

Les opérateurs utilisent différentes technologies. Le néerlandais KPN, qui a lancé son réseau national l'année dernière, a choisi LoRa et s'intéresse au LTE-M. Le groupe Vodafone a choisi NB-IoT - cette année, il a commencé à construire un réseau en Espagne, et il prévoit de construire un tel réseau en Allemagne, en Irlande et en Espagne. Deutsche Telekom a choisi NB-IoT et annonce que son réseau sera lancé dans huit pays, dont la Pologne. L'espagnol Telefonica a choisi Sigfox et NB-IoT. Orange en France a commencé à construire un réseau LoRa, puis a annoncé qu'il commencerait à déployer des réseaux LTE-M depuis l'Espagne et la Belgique dans les pays où il opère, et donc probablement en Pologne également.

La construction du réseau LPWA peut signifier que le développement d'un écosystème IoT spécifique commencera plus rapidement que les réseaux 5G. L'expansion de l'une n'exclut pas l'autre, car les deux technologies sont essentielles pour le réseau intelligent de demain.

Les connexions sans fil 5G auront probablement besoin de beaucoup de toute façon énergie. En plus des gammes précitées, un moyen d'économiser l'énergie au niveau des appareils individuels devrait être lancé l'année dernière. Plateforme Web Bluetooth. Il sera utilisé par un réseau d'ampoules intelligentes, de serrures, de capteurs, etc. La technologie vous permet de vous connecter à des appareils IoT directement à partir d'un navigateur Web ou d'un site Web sans avoir besoin d'applications spéciales.

Visualisation de la technologie Web Bluetooth

5G avant

Il convient de savoir que certaines entreprises recherchent la technologie 5G depuis des années. Par exemple, Samsung travaille sur ses solutions de réseau 5G depuis 2011. Pendant ce temps, il était possible de réaliser une transmission de 1,2 Gb/s dans un véhicule se déplaçant à une vitesse de 110 km/h. et 7,5 Gbps pour un récepteur debout.

De plus, des réseaux 5G expérimentaux existent déjà et ont été créés en collaboration avec diverses entreprises. Cependant, pour le moment, il est encore trop tôt pour parler de la normalisation imminente et véritablement mondiale du nouveau réseau. Ericsson le teste en Suède et au Japon, mais les petits appareils grand public qui fonctionneront avec la nouvelle norme sont encore loin. En 2018, en coopération avec l'opérateur suédois TeliaSonera, la société lancera les premiers réseaux 5G commerciaux à Stockholm et Tallinn. Au départ ça va réseaux de la ville, et il faudra attendre 5 pour la 2020G "pleine grandeur". Ericsson a même premier téléphone 5G. Peut-être que le mot "téléphone" n'est pas le bon mot après tout. L'appareil pèse 150 kg et vous devez voyager avec lui dans un gros bus armé d'appareils de mesure.

En octobre dernier, la nouvelle des débuts du réseau 5G est venue de la lointaine Australie. Cependant, ces types de rapports doivent être abordés avec distance - comment savez-vous, sans norme et spécification 5G, qu'un service de cinquième génération a été lancé ? Cela devrait changer une fois la norme convenue. Si tout se passe comme prévu, les réseaux 5G pré-normalisés feront leur première apparition aux Jeux olympiques d'hiver de 2018 en Corée du Sud.

Ondes millimétriques et minuscules cellules

Le fonctionnement du réseau 5G dépend de plusieurs technologies importantes.

Station de base fabriquée par Samsung

Premier connexions ondes millimétriques. De plus en plus d'appareils se connectent entre eux ou à Internet en utilisant les mêmes fréquences radio. Cela entraîne une perte de vitesse et des problèmes de stabilité de connexion. La solution peut être de passer aux ondes millimétriques, c'est-à-dire dans la gamme de fréquences de 30 à 300 GHz. Ils sont actuellement utilisés notamment dans les communications par satellite et la radioastronomie, mais leur principale limitation est leur courte portée. Un nouveau type d'antenne résout ce problème, et le développement de cette technologie est toujours en cours.

La technologie est le deuxième pilier de la cinquième génération. Les scientifiques se vantent d'être déjà capables de transmettre des données à l'aide d'ondes millimétriques sur une distance de plus de 200 m et littéralement tous les 200 à 250 m dans les grandes villes, il peut y avoir, c'est-à-dire de petites stations de base à très faible consommation d'énergie. Cependant, dans les zones moins peuplées, les "petites cellules" ne fonctionnent pas bien.

Cela devrait aider avec le problème ci-dessus Technologie MIMO nouvelle génération. MIMO est une solution également utilisée dans la norme 4G qui permet d'augmenter la capacité d'un réseau sans fil. Le secret réside dans la transmission multi-antennes côté émission et réception. Les stations de nouvelle génération peuvent gérer huit fois plus de ports qu'aujourd'hui pour envoyer et recevoir des données en même temps. Ainsi, le débit du réseau augmente de 22 %.

Une autre technique importante pour la 5G est que "formation de faisceaux“. Il s'agit d'une méthode de traitement du signal afin que les données soient transmises à l'utilisateur le long de l'itinéraire optimal. aide les ondes millimétriques à atteindre l'appareil dans un faisceau concentré plutôt que par une transmission omnidirectionnelle. Ainsi, la force du signal est augmentée et les interférences sont réduites.

Le cinquième élément de la cinquième génération devrait être le soi-disant duplex intégral. Le duplex est une transmission bidirectionnelle, c'est-à-dire une transmission dans laquelle la transmission et la réception d'informations sont possibles dans les deux sens. Full duplex signifie que les données sont transmises sans interruption de transmission. Cette solution est constamment améliorée pour obtenir les meilleurs paramètres.

 

Sixième génération ?

Cependant, les laboratoires travaillent déjà sur quelque chose d'encore plus rapide que la 5G - même si, encore une fois, nous ne savons pas exactement ce qu'est la cinquième génération. Des scientifiques japonais créent une future transmission de données sans fil, pour ainsi dire, la prochaine, sixième version. Il consiste à utiliser des fréquences à partir de 300 GHz et plus, et les débits atteints seront de 105 Gb/s sur chaque canal. La recherche et le développement de nouvelles technologies se poursuivent depuis plusieurs années. En novembre dernier, 500 Gb/s ont été atteints avec la bande 34 GHz térahertz, puis 160 Gb/s avec un émetteur dans la bande 300-500 GHz (huit canaux modulés à 25 GHz). ) - c'est-à-dire des résultats plusieurs fois supérieurs aux capacités attendues du réseau 5G. Le dernier succès en date est le travail d'un groupe de scientifiques de l'Université d'Hiroshima et d'employés de Panasonic en même temps. Des informations sur la technologie ont été publiées sur le site Web de l'université, les hypothèses et le mécanisme du réseau térahertz ont été présentés en février 2017 lors de la conférence ISSCC à San Francisco.

Comme vous le savez, une augmentation de la fréquence de fonctionnement permet non seulement un transfert de données plus rapide, mais réduit également considérablement la portée possible du signal et augmente également sa sensibilité à toutes sortes d'interférences. Cela signifie qu'il est nécessaire de construire une infrastructure assez complexe et densément distribuée.

Il convient également de noter que les révolutions - comme le réseau 2020G prévu pour 5 puis l'hypothétique réseau térahertz encore plus rapide - signifient la nécessité de remplacer des millions d'appareils par des versions adaptées aux nouvelles normes. Cela risque de considérablement… ralentir le rythme du changement et faire en sorte que la révolution prévue devienne réellement une évolution.

se poursuivre Numéro de sujet dans le dernier numéro du mensuel.