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Technologie 5G: communications mobiles 5G

Technologie 5G: communications mobiles 5G

Le système de communications mobiles 5G offre un niveau de performances bien supérieur à celui des générations précédentes de systèmes de communications mobiles.

La nouvelle technologie 5G n'est pas seulement la prochaine version des communications mobiles, évoluant de 1G à 2G, 3G, 4G, mais elle offre une nouvelle approche offrant une connectivité omniprésente.

La technologie 5G est très différente. Les systèmes précédents avaient évolué davantage en fonction de ce qui pouvait être fait avec les dernières technologies. La nouvelle technologie 5G a été motivée par des applications publicitaires spécifiques.

Les communications mobiles 5G ont été motivées par la nécessité de fournir une connectivité omniprésente pour des applications aussi diverses que les communications automobiles, la télécommande avec rétroaction de style haptique, d'énormes téléchargements de vidéos, ainsi que les applications à très faible débit de données comme les capteurs à distance et ce que l'on appelle le IoT, Internet des objets.

La 5G est capable de fournir une flexibilité beaucoup plus grande et est donc capable de prendre en charge une gamme beaucoup plus large d'applications, des exigences de l'Internet des objets à faible débit de données aux applications à débit de données très rapide et à très faible latence.

Standardisation 5G

Comme tous les systèmes largement utilisés, les communications mobiles 5G sont régies par une série de normes. S'appuyant sur le GSM 2G, l'UMTS 3G puis la 4G LTE, la norme 5G est placée sous les auspices du 3GPP - Projet de partenariat de troisième génération.

Le 3GPP dispose d'un certain nombre de groupes de travail différents, chacun traitant différents éléments des normes requises. Ils s'appuient sur des experts de l'industrie qui donnent de leur temps et sont parrainés par des entreprises de communications mobiles pertinentes. De cette manière, les normes sont rédigées et développées.

En ayant une organisation principale de l'industrie qui contrôle les normes, les parties intéressées sont en mesure d'influencer les normes pour garantir que la fonctionnalité requise est obtenue. De plus, comme la norme est internationale, différentes entreprises peuvent non seulement travailler sur différents éléments du système et savoir qu'elles interagiront, mais aussi pour l'utilisateur, des fonctionnalités telles que l'itinérance sont disponibles et le coût des téléphones, des appels, etc. est ainsi réduit. des économies d'échelle, etc.

Les normes 3GPP sont mises à jour en tant que versions spécifiques - chaque version raffinant les éléments qui ont déjà été décrits et introduisant de nouvelles fonctionnalités. Les versions précédentes contenaient les normes pour GSM, UMTS et LTE. Au fur et à mesure que la 5G commençait à être développée, elle a également été intégrée aux normes.


Versions 3GPP
Version 3GPPDate de sortieDétails
Versions précédentes--GSM, UMTS et LTE
Version 14Mi 2017Éléments en route vers la 5G
Version 15Fin 2018Spécification 5G Phase 1
Version 162020Spécification 5G Phase 2
Version 17~ Sept 2021

Les nouvelles versions contiennent également des mises à jour pour les systèmes précédents - la version 14, par exemple, contenait de nombreux nouveaux éléments de fonctionnalité pour LTE ainsi que des mises à jour, etc., pour UMTS et GSM.


Présentation des systèmes cellulaires 5G

Au fur et à mesure que les différentes générations de télécommunications cellulaires ont évolué, chacune a apporté ses propres améliorations. Il en va de même pour la technologie 5G.

  • Première génération, 1G: Ces téléphones étaient analogiques et ont été les premiers téléphones mobiles ou cellulaires à être utilisés. Bien que révolutionnaires à leur époque, ils offraient de très faibles niveaux d'efficacité spectrale et de sécurité.
  • Deuxième génération, 2G: Celles-ci étaient basées sur la technologie numérique et offraient une efficacité spectrale, une sécurité et de nouvelles fonctionnalités bien meilleures telles que les messages texte et les communications à faible débit.
  • Troisième génération, 3G: Le but de cette technologie était de fournir des données à haut débit. La technologie d'origine a été améliorée pour permettre des données jusqu'à 14 Mbps et plus.
  • Quatrième génération, 4G: Il s'agissait d'une technologie entièrement IP capable de fournir des débits de données allant jusqu'à 1 Gbit / s.
  • Technologie 5G: Lorsque la 5G a été postulée pour la première fois, un certain nombre de cas d'utilisation ont été avancés: un transfert de données à très haute vitesse à mesure que les téléchargements de vidéos deviennent plus importants et plus courants; télécommande à faible latence - exemples de véhicules autonomes communiquant avec une infrastructure rad pour assurer un transport sûr ainsi que l'exemple de chirurgiens expérimentés pouvant effectuer une chirurgie délicate à distance en utilisant une liaison 5G ces deux exemples nécessitent des communications mobiles à très faible latence; plus de capacité pour les communications de données générales; capacité à s'adapter au très faible débit de données et aux communications occasionnelles pour l'Internet des objets, l'IoT où une très longue durée de vie de la batterie est nécessaire.

Plutôt que d'offrir simplement plus de ce qui était dans les générations précédentes de communications mobiles, la technologie 5G devait offrir de nouvelles capacités et une connectivité omniprésente. Cela nécessiterait non seulement l'utilisation de stations de base sortantes qui pourraient être converties en 5G, mais également de nombreuses autres petites cellules.

Exigences 5G

En tant que préliminaires pour le travail du nouveau système de communications mobiles 5G, les exigences générales ont été définies. Celles-ci étaient A définies par l'UIT dans le cadre des IMT2020. Même maintenant, avec la 5G comme système de communication mobile actif, il est utile de se référer à ces exigences.


Performances sans fil 5G suggérées
ParamètrePerformance suggérée
Débit de données maximalAu moins 20 Gbps de liaison descendante et 10 Gbps de liaison montante par station de base mobile. Cela représente une multiplication par 20 de la liaison descendante sur LTE.
Densité de connexion 5GAu moins 1 million d'appareils connectés par kilomètre carré (pour activer la prise en charge de l'IoT).
Mobilité 5GAccès de 0km / h à "500km / h véhicules à grande vitesse".
Efficacité énergétique 5GLa spécification 5G appelle à des interfaces radio écoénergétiques lorsqu'elles sont sous charge, mais qui passent également rapidement en mode basse consommation lorsqu'elles ne sont pas utilisées.
Efficacité spectrale 5GLiaison descendante 30bits / Hz et liaison montante 15 bits / Hz. Cela suppose 8x4 MIMO (8 couches spatiales vers le bas, 4 couches spatiales vers le haut).
Débit de données 5G dans le monde réelLa spécification appelle «uniquement» une vitesse de téléchargement par utilisateur de 100 Mbps et une vitesse de téléchargement de 50 Mbps.
Latence 5GDans des circonstances idéales, les réseaux 5G devraient offrir aux utilisateurs une latence maximale de seulement 4 ms (contre 20 ms pour LTE).

Système de communication 5G

Le système de communications cellulaires mobiles 5G est un changement majeur dans le fonctionnement des réseaux de communications mobiles. De nouvelles topologies de réseau, des réseaux d'accès et autres ont été définis et mis en œuvre.

  • Nouvelle radio 5G, 5G NR: La nouvelle radio 5G est le nouveau nom du réseau d'accès radio 5G. Il se compose des différents éléments nécessaires au nouveau réseau d'accès radio. En utilisant une technologie beaucoup plus flexible, le système est capable de répondre aux besoins différents et changeants des utilisateurs mobiles, qu'il s'agisse d'un petit nœud IoT, ou d'un utilisateur de données élevées, stationnaire ou mobile.
  • Réseau de base 5G NextGen: Bien que les déploiements initiaux de la 5G aient utilisé le réseau central des réseaux LTE ou peut-être même 3G, le réseau devait passer à une structure beaucoup plus plate pour fournir la capacité de données et la faible latence nécessaires.

Technologies 5G

La 5G intègre également de nombreuses technologies, dont beaucoup sont nouvelles, pour lui permettre de fournir les très hauts niveaux de performances qui lui sont demandés.

Les technologies pour les communications mobiles 5G comprennent:

  • Formes d'onde et modulation: L'une des principales discussions lors du développement de la 5G était basée sur le type de forme d'onde à utiliser. En fin de compte, le schéma était basé sur OFDM, avec des formats de modulation réels dépendants de la liaison et ceux-ci incluent QPSK, 16QAM, 64QAM, 256QAM et pour la liaison montante lorsque DFT-OFDM est utilisé, π / 2-BPSK peut être utilisé.

    Pour l'avenir, d'autres formes de forme d'onde pourraient être développées, mais actuellement la forme d'onde est basée sur l'OFDM.


  • Accès multiple: Encore une fois, divers schémas d'accès ont été discutés, mais pour la nouvelle radio 5G, l'OFDMA a été mis en œuvre. Pour la liaison descendante, CP-OFDM a été utilisé et dans la liaison montante, soit CP-OFDM soit DFT-OFDM.

  • Communications à ondes millimétriques: Les communications mobiles à ondes millimétriques n'ont pas été mises en œuvre pour les déploiements initiaux du système de communications mobiles 5g car la technologie des communications à ondes millimétriques rentables n'avait pas été suffisamment développée. L'utilisation de mmWave pour les communications mobiles 5G nécessitera un grand nombre de stations de base pour offrir la couverture requise.

    En vue de la mise en œuvre de mmWave, les fréquences sont attribuées et relèvent de l'ensemble d'attributions FR2 (Gamme de fréquences 2).


  • Massive MIMO avec direction de faisceau: Les technologies d'antenne pour la 5G ont fourni des opportunités significatives pour l'amélioration des performances par rapport à la 4G. Bien que MIMO ait été utilisé avec la 4G LTE, la technologie a été poussée plus loin.

    La technologie de direction du faisceau a également été adoptée pour permettre aux faisceaux d'antenne émettrice et réceptrice d'être focalisés vers les mobiles avec lesquels ils communiquent. Chaque mobile peut avoir son propre faisceau, en utilisant une technologie d'antenne avancée, ce qui concentre la puissance émise là où elle est nécessaire et réduit les interférences entre les mobiles. Cela donne une amélioration significative des performances.


  • Réseaux denses: La réduction de la taille des cellules permet une utilisation beaucoup plus efficace du spectre disponible. Alors que les grandes macrocellules seront conservées pour les communications générales, de nombreuses autres petites cellules seront déployées pour garantir que la capacité de données peut être fournie.

    L'utilisation de cellules plus petites permet une réutilisation des fréquences beaucoup plus importante et, par conséquent, le réseau global peut fournir un niveau de capacité de données considérablement accru. Comme l'utilisation des données augmente rapidement, il s'agit d'une exigence claire et pressante.

Voici quelques-unes des principales techniques développées et discutées pour une utilisation dans la 5G.

Calendrier et dates de la 5G

La technologie 5G s'est développée rapidement. Les premiers véritables déploiements ont été mis en service en 2019, et d'autres déploiements ont rapidement suivi. Bien qu'il y ait eu quelques problèmes de démarrage, beaucoup ont remarqué une augmentation significative de la vitesse.

De nouveaux combinés ont été lancés pour s'adapter à la nouvelle technologie et ceux-ci ont permis aux utilisateurs de profiter de vitesses de téléchargement beaucoup plus élevées.

De nombreux pays souhaitaient déployer rapidement la technologie 5G, car des communications efficaces permettent la croissance économique et sont considérées comme un élément essentiel de la vie et de l'industrie modernes.

Remarque sur la chronologie et l'historique de la 5G:

Les communications mobiles 5G étaient en développement pendant un certain nombre d'années avant d'être déployées pour la première fois, et même alors le déploiement aussi pendant plusieurs années. L'histoire de la technologie 5G a impliqué de nombreuses personnes et entreprises avant qu'elle ne soit déployée avec succès et largement utilisée.

En savoir plus sur Histoire de la 5G.

La technologie de communication mobile 5G se développe rapidement et devient la technologie vers laquelle tout le monde se dirige. Non seulement il pourra s'adapter aux vitesses ultra rapides qui lui sont nécessaires, mais il sera également possible de répondre aux exigences de faible débit de données pour les applications IoT et IIoT. En tant que telles, les communications mobiles 5G pourront englober un grand nombre d'applications différentes et accueillir de très nombreux types de données différents.

Sujets sur la connectivité sans fil et filaire:
Principes de base des communications mobiles2G GSM3G UMTS4G LTE5GWiFiIEEE 802.15.4DECT téléphones sans filNFC- Communication en champ procheFondamentaux du réseauQu'est-ce que le CloudEthernetDonnées sérieUSBSigFoxLoRaVoIPSDNNFVSD-WAN
Connectivité sans fil et filaire

Voir la vidéo: 5G: Explained! (Octobre 2020).