Que sont les bandes de fréquences de la 5G ?

Réseau cellulaire 5G est une intégration de multiples technologies innovantes telles que l'internet des objets (IoT), les entrées et sorties multiples (MIMO), les ondes millimétriques (mmWave), la fonction virtuelle de réseau (NFV), le réseau à définition souple (SDN), et bien d'autres encore. La 5G fournira un débit de données ultrarapide, une capacité plus élevée et une bande de fréquences plus large à ces technologies pour qu'elles atteignent leur potentiel maximal et répondent aux demandes des utilisateurs en un rien de temps. Les services 5G seront initialement déployés sur les réseaux actuels de la 4G LTE (Long Term Evolution), appelé NSA (Non-Standalone) 5G. Il partagera l'espace de trafic avec la 4G LTE en utilisant les fréquences inférieures à 6 GHz que la 4G LTE utilise également pour fournir des services aux utilisateurs.

Cependant, une fois que son architecture centrale sera complètement déployée, la 5G utilisera son réseau pour toutes les opérations et tous les services, devenant ainsi la 5G autonome (SA). Dans cet article, nous présentons une vue d'ensemble détaillée des bandes de fréquences de la 5G et des technologies qui y seront exploitées. Commençons :

Que sont les bandes de fréquences de la 5G ?

Les fréquences 5G font partie de la bande du spectre radioélectrique qui transporte les données de l'utilisateur de la source à la destination. En d'autres termes, les fréquences radio de la 5G permettent aux données de l'utilisateur de voyager de l'équipement de l'utilisateur (UE) au NodeB évolué (eNB) ou à la station de base (BS) jusqu'à l'utilisateur final.

Dans la 5G, les bandes de fréquences supérieures seront principalement utilisées dans les zones densément peuplées ou dans les applications intérieures pour les services de communication à courte portée. En revanche, les bandes de fréquences inférieures seront utilisées dans les applications extérieures couvrant des zones moins densément peuplées pour les services de communication à longue portée. Aux fréquences inférieures, les données voyagent à une vitesse plus lente qu'aux fréquences supérieures, mais sur de plus longues distances. Toutefois, avec les débits de données de la 5G, les utilisateurs ne ressentiront aucun retard dans les communications à courte et à longue distance.

Spectre de la 4G LTE et de la 5G

Selon le 3GPPLe spectre de fréquences dans lequel les réseaux 4G LTE fonctionnent est compris entre 700 MHz et 2,7 GHz. Les débits de données maximaux théoriques du LTE sont de 75 Mbps pour la transmission en liaison montante et de 300 Mbps pour la transmission en liaison descendante avec un multiplexage spatial, à savoir Antenne MIMO système.

La bande de fréquences de la 5G est divisée en deux gammes : La première gamme de fréquences va de 450 MHz à 6 GHz, dans laquelle la bande de fréquences LTE est également incluse. Cette gamme est appelée Sub-6 GHz. La deuxième gamme, appelée spectre des ondes millimétriques, s'étend de 24,25 GHz à 52,6 GHz. Les débits de données maximaux théoriques de la 5G sont de 20 Gbps pour la transmission en liaison descendante et de 10 Mbps pour la transmission en liaison montante dans le cas d'un réseau 5G entièrement déployé.

Bandes de fréquences possibles pour la 5G

5G disposera d'une gamme étendue de fréquences pour fournir une couverture de signal de haute qualité. Comme les réseaux mobiles précédents, la 5G utilisera également le duplex à répartition en fréquence (FDD) pour les bandes de fréquences inférieures, et le duplex à répartition temporelle pour les bandes de fréquences supérieures, notamment au-delà de 10 GHz. La bande de fréquence supérieure complétera les bandes de fréquence inférieures en fournissant une capacité de système accrue et une grande largeur de bande pour gérer le trafic de données élevé dans les zones densément peuplées. Les bandes de fréquences de la 5G sont divisées en trois parties :

1. Spectre à faible bande de la 5G

La bande de basse fréquence désigne la bande de fréquences inférieure à 1GHz. Dans les réseaux 5G, cette bande de fréquences sera principalement utilisée pour couvrir des zones plus larges, mais avec un débit de données et une latence plus lents, qui seront toutefois meilleurs que ceux des réseaux 4G LTE. Les performances de la 5G dans la bande des basses fréquences dépendront de la proximité de l'eNB. En outre, les signaux à basse fréquence peuvent facilement pénétrer dans les murs ou les fenêtres des bâtiments, ce qui permet de fournir des services cellulaires 5G.

2. Spectre à bande moyenne de la 5G

Le spectre à bande moyenne couvre une gamme de fréquences comprise entre 1 GHz et 6 GHz. Ce spectre de fréquences est considéré comme idéal pour les services 5G car il permet de parcourir de longues distances tout en transportant une grande quantité de données. D'après le GSMALe spectre de 3,3 GHz à 3,8 GHz est très intéressant pour la 5G car de nombreux pays l'ont alloué aux services 5G.

Toutefois, certains pays utilisent également d'autres bandes de fréquences moyennes pour la 5G, notamment la Chine et le Japon qui envisagent d'utiliser la bande de fréquences de 4,5 GHz à 5 GHz pour la 5G. Aux États-Unis et au Canada, les opérateurs déploient déjà des services 5G sur les bandes de fréquences 2,3 GHz et 2,5 GHz à 2,6 GHz.

3. Spectre haute fréquence de la 5G au-dessus de 6 GHz

La 5G offrira des débits de données plus élevés que les générations précédentes de réseaux, qui se situeront dans des bandes de fréquences plus élevées, c'est-à-dire supérieures à 6 GHz. Dans ces bandes plus élevées, la technologie mmWave fonctionnera dans des cellules de petite taille en utilisant des antennes directionnelles qui réduiront la latence et les interférences à un niveau très bas.

Selon la recommandation de la GSMA, les fournisseurs de services devraient déployer la technologie mmWave dans les bandes 26 GHz, 40 GHz, 50 GHz et 66 GHz pour fournir des services mobiles. Toutefois, certaines entreprises envisagent également d'utiliser les bandes 26 GHz et 28 GHz, car elles conviennent déjà très bien aux opérateurs et, comme il s'agit de bandes adjacentes, il sera plus facile pour les appareils mobiles de les prendre en charge.

La technologie mmWave offre un débit de données très élevé, allant de 1 Gbps à 3 Gbps, voire plus. Cependant, elle couvre de très petites distances, comme moins d'un kilomètre, et est également sujette à des interférences dues aux arbres et aux bâtiments. C'est pourquoi la technologie mmWave est adaptée aux services à courte portée en intérieur.

Pourquoi le spectre est-il nécessaire ?

Le spectre est l'élément le plus important de tout réseau de communication, car il permet aux opérateurs de fournir à leurs clients des services de réseau sur des bandes de fréquences définies. Dans le cadre de la 5G, la bande à haut spectre permettra d'atteindre des vitesses ultrarapides que personne n'a encore jamais connues. Toutefois, la bande à faible spectre de la 5G couvrira de plus grandes zones et permettra des communications à longue distance.

Les opérateurs se livrent une concurrence acharnée pour fournir des services 5G de haute qualité à leurs clients en augmentant leur couverture existante, en bénéficiant de nouvelles technologies et en achetant des fréquences supplémentaires pour répondre à la demande maximale.

Conclusion

Dans cet article, vous avez appris ce que sont les bandes de fréquences de la 5G et la différence entre le spectre de fréquences opérationnelles de la 4G LTE et de la 5G. En outre, il présente également un aperçu détaillé des bandes de fréquences 5G possibles qui sont catégorisées en trois parties : le spectre à bande basse, le spectre à bande moyenne et le spectre à bande haute. Le réseau 5G est une intégration de technologies multiples où l'on verra des réseaux cellulaires, Wi-Fi, IoT et machine-to-machine (M2M) au service de la population grâce à leurs caractéristiques innovantes. Dans un premier temps, il utilisera l'architecture du réseau 4G, mais une fois qu'il sera entièrement déployé, il révolutionnera tous les aspects de la vie humaine.