Qu'est-ce que la 5G et comment va-t-elle changer le monde ?

Le réseau mobile de cinquième génération est appelé 5G. Il s'agit d'une technologie sans fil entièrement nouvelle, compatible avec les technologies 1G, 2G, 3G et Réseaux 4G. Le réseau 5G est en passe de représenter la prochaine génération de réseaux cellulaires sans fil, au-delà de l'actuelle 4G Long Term Evolution (LTE). Il devrait offrir des débits de données plus élevés de 1 à 10 Gbps, une largeur de bande plus importante de 4 000 Mbps, un temps de latence inférieur de 1 ms, une efficacité énergétique de 90%, une fiabilité de 99,9%, une capacité de données mobiles de 10 To et une durée de vie de la batterie supérieure à celle des réseaux 4G. Avec des services uniques de données à haut débit et des applications en temps réel, la 5G promet de répondre aux demandes sans cesse croissantes des utilisateurs en fournissant des milliards de connexions fiables et une communication massive de l'internet des objets (IoT). Elle pourra intégrer de nombreuses technologies et techniques modernes que les générations précédentes ne pouvaient pas prendre en charge en raison de leur capacité et de leur compatibilité limitées.

Qui a inventé et possède la 5G

5G fait partie de l'évolution des réseaux cellulaires sans fil. Il n'a pas été inventé ou n'appartient pas à une entreprise ou à un pays en particulier, mais il est le résultat des efforts déployés par différents chercheurs, fabricants et fournisseurs de services. Les 3^rd Projet de partenariat entre les générations (3GPP) est l'organisation chargée de définir les spécifications de chaque technologie cellulaire, y compris la 5G. Elle joue un rôle important dans la conception du réseau 5G en ce qui concerne la technologie de l'interface radio aérienne, les normes de communication, le spectre, les couches de service, etc. Toutefois, le secteur des télécommunications de chaque pays s'efforce d'être le premier à annoncer le déploiement commercial complet du réseau 5G conformément aux normes définies par le 3GPP.

Comment fonctionne la 5G ?

Au départ, le réseau 5G est déployé sur les réseaux 4G existants pour les lancements commerciaux de base. Cette partie de la norme de réseau 5G est appelée Non-Standalone (NSA). Il s'agit d'un canal de données extra rapide attaché à l'infrastructure 4G LTE existante pour gérer le plan de contrôle et le trafic lourd. Au fur et à mesure que la technologie 5G évoluera, elle apportera une nouvelle architecture centrale 5G et exploitera l'ensemble du réseau de manière autonome, ce que l'on appelle le réseau 5G autonome (SA).

La technologie et les principes de fonctionnement de la 5G sont identiques à ceux de la 4G LTE, mais améliorés. Comme la 4G, la 5G utilise la technique du multiplexage par répartition orthogonale de la fréquence (OFDM) pour la transmission et la réception rapides et efficaces des données. Les services réseau innovants et améliorés de la 5G sont dus à sa nouvelle radio (NR), qui est une interface aérienne plus souple, plus performante, plus évolutive et plus extensible. Elle fournit des services mobiles à haut débit qui améliorent remarquablement l'expérience de l'utilisateur et la qualité de service (QoS).

Architecture du réseau 5G

L'architecture du réseau 5G se compose de deux parties principales :

1. Réseau d'accès radio (RAN) : 

Le RAN couvre la partie accès du réseau qui comprend les petites cellules, les macrocellules, les stations de base (eNB), l'équipement cellulaire et l'équipement des bâtiments et des maisons qui sont utilisés pour transférer les données de l'utilisateur vers le réseau central. La 5G améliorera la connectivité des utilisateurs en périphérie en déployant diverses petites cellules, femtocellules, picocellules et microcellules au-dessus de la couche des macrocellules, ce qui permettra d'assurer une forte couverture du réseau et de combler les lacunes, en particulier en périphérie des cellules. Ces petites cellules fonctionneront sur la bande de fréquences des ondes millimétriques (mmWave), une nouvelle fonctionnalité de la 5G qui sera utile dans les endroits nécessitant une portée de signal plus courte, comme les postes de travail.

Les macrocellules fonctionneront de la même manière que dans la 4G LTE, mais le niveau de performance des tours sera amélioré grâce à des systèmes d'entrée et de sortie multiples (MIMO). Comme son nom l'indique, MIMO se compose d'un grand nombre d'antennes permettant des transmissions et des réceptions multiples simultanées. La conception d'antennes massives offre de nombreux avantages aux utilisateurs et aux fournisseurs de services, tels que la connectivité d'un plus grand nombre d'utilisateurs, une meilleure utilisation des ressources du réseau, un accès plus rapide, une meilleure gestion du trafic de données et un temps de latence plus faible.

2. Réseau central :

Le réseau central de la 5G est Le réseau central 5G est conçu de manière à pouvoir intégrer de nombreuses technologies innovantes basées sur l'informatique en nuage, grâce auxquelles les utilisateurs resteront virtuellement connectés les uns aux autres et géreront toutes leurs données et opérations via l'internet, avec une réponse plus rapide et un taux de perte de données moindre. Le réseau central 5G comprend également des serveurs distribués qui fournissent des services instantanés avec une latence plus faible. Le réseau central est également responsable de la gestion des caractéristiques fondamentales de la 5G, notamment la virtualisation des fonctions du réseau (NFV), le réseau défini par logiciel (SDN) et le découpage du réseau.

Quelles sont les bandes de fréquences de la 5G dans le monde ?

Nous avons introduit Quelles sont les bandes de fréquences de la 5G ? En détail, actuellement, les bandes de fréquence de fonctionnement de la 4G LTE vont jusqu'à 6 GHz. Toutefois, la technologie 5G pourra fonctionner dans une bande de fréquences allant de 30 GHz à 300 GHz. C'est la raison pour laquelle elle offre une vitesse de réseau ultrarapide et une connectivité constante. Toutefois, la bande de fréquence initiale de la 5G est inférieure à 6 GHz, notamment entre 3,3 GHz et 3,8 GHz. La technologie mmWave de la 5G fonctionnera au-dessus de 6 GHz, entre 26 GHz et 28 GHz. mmWave offrira une couverture plus courte et une plus grande capacité pour accommoder un maximum d'utilisateurs avec des performances indéniablement meilleures que celles des réseaux cellulaires précédents. En outre, selon certaines recherches, la 5G réutilisera également les bandes de basse fréquence existantes à l'avenir, car l'utilisation des réseaux conventionnels diminue en raison de leur incapacité à prendre en charge les applications et les services de la prochaine génération.

Principales caractéristiques de la 5G

La 5G marquera l'avènement d'une ère de connectivité où tout et tous seront reliés les uns aux autres, qu'il s'agisse d'êtres humains, d'appareils, d'objets ou de machines. Cette technologie à venir comporte de nombreuses caractéristiques qui sont les principaux moteurs de ses performances et de son efficacité de haut niveau. Voyons en détail quelles sont ces caractéristiques :

1. MIMO massif

L'une des principales caractéristiques des réseaux 5G est leur capacité à prendre en charge simultanément plusieurs transmissions et réceptions de données par l'intermédiaire d'un grand nombre d'antennes. La taille des antennes massives Antenne MIMO est similaire au système conventionnel 3G ou Antennes 4G mais sa capacité sera beaucoup plus élevé que ces derniers. Il couvre la gamme de fréquences Sub-6 GHz plus élevée (telle que 3,5 GHz) et dispose d'un gain de multiplexage important pour atteindre une plus grande capacité et une connectivité fiable.

2. Sub-6 GHz

Les fréquences inférieures à 6 GHz comprennent les fréquences à bande moyenne comme le Wi-Fi, comprises entre 3 et 6 GHz. Antennes de réseau 5G utilisera principalement ce spectre à moyenne portée, car il permet aux petites cellules de fournir des services à l'intérieur des bâtiments et aux puissants nœuds évolués (eNB) de répondre aux besoins de couverture à l'extérieur. La technologie 5G, qui couvre de plus longues distances, fonctionnera dans la bande des basses fréquences, par exemple en dessous de 800 MHz.

3. Formation de faisceaux

Parmi de nombreuses autres technologies 5G efficaces, La formation de faisceaux joue un rôle clé pour permettre au réseau de fonctionner au maximum de son potentiel. Elle permet au antennes directionnelles 5G pour transmettre des faisceaux directionnels étroits vers l'appareil de l'utilisateur spécifique après avoir choisi le canal de transmission de données le plus efficace vers celui-ci. La formation de faisceaux réduit également les interférences avec les utilisateurs voisins grâce à ses faisceaux focalisés, ce qui permet de fournir des services de haute qualité et une couverture globale du réseau. Elle utilise un réseau d'antennes phasées qui concentrent le faisceau dans la direction voulue.

4. mmWave

Comme nous l'avons vu précédemment, la technologie mmWave offre une très grande largeur de bande et une fréquence comprise entre 17 GHz et 110 GHz. Comme il s'agit d'une technologie à courte portée, elle sera principalement déployée dans les zones densément peuplées afin de permettre à un maximum d'utilisateurs de bénéficier de sa vitesse et de sa capacité élevées, et d'atténuer les interférences.

5. Découpage du réseau

La capacité de la 5G à prendre en charge un grand nombre d'utilisateurs accédant simultanément à différents services est due au découpage du réseau.. Le découpage du réseau crée plusieurs réseaux virtuels à partir d'une architecture physique partagée. Ces réseaux virtuels sont ensuite dédiés à des utilisateurs, des services, des applications ou des opérateurs spécifiques en fonction de leurs besoins.

6. Virtualisation des fonctions du réseau (NFV)

Elle permet au logiciel virtualisé sur du matériel commercial prêt à l'emploi de remplacer les fonctions de réseau sur des dispositifs dédiés, tels que les équilibreurs de charge, les routeurs et les pare-feux. La NFV simplifie les fonctions du réseau et améliore la conception du réseau et la fourniture de services. Elle permet aux fournisseurs de services de mettre en place des services qui génèrent des revenus plus élevés et augmentent la productivité.

7. Réseau défini par logiciel (SDN)

Il permet à la 5G de concevoir, de gérer et de contrôler efficacement le réseau. Le SDN sépare le plan de contrôle et le plan d'acheminement du réseau, ce qui permet de programmer directement le contrôle du réseau. En d'autres termes, le plan de contrôle n'est plus lié au matériel du réseau et le flux de données peut être contrôlé de l'extérieur par une entité logicielle appelée contrôleur, située entre les dispositifs du réseau et les applications.

Où la 5G est-elle utilisée ?

Les trois principaux domaines de services de la 5G sont les suivants : l'IoT massif amélioréLa 5G est en train d'être testée et déployée dans de nombreux domaines afin de fournir diverses applications et d'améliorer les performances de travail. La 5G est testée et déployée dans de nombreux domaines afin de fournir diverses applications et d'améliorer les performances de travail. Certaines des applications caractéristiques de la 5G sont présentées ci-dessous :

1. Réseau mobile à haut débit

La 5G offrira une expérience exceptionnelle à grande vitesse avec une transmission audio et vidéo en temps réel. Elle réduira considérablement le temps de latence, jusqu'à 1 ms, ce qui est très important pour la conduite autonome et les applications critiques. De l'industrie manufacturière à l'industrie maritime, tous les domaines fonctionneront efficacement grâce au réseau mobile 5G.

2. Internet des objets (IoT)

L'IdO évoluera avec l'aide de la 5G, qui fournit une vitesse et une capacité ultrarapides à des centaines et des milliers d'appareils afin qu'ils puissent communiquer entre eux et rester connectés en permanence. La 5G IoT améliorera la façon dont les gens gèrent leurs tâches personnelles et professionnelles en parallèle. Elle permettra la création de réseaux industriels à grande vitesse, la diffusion de vidéos et l'informatique mobile. Les secteurs qui bénéficieront de l'IdO 5G sont l'automobile, les transports, les villes intelligentes, les usines intelligentes, l'agriculture intelligente, les services publics intelligents, les réseaux intelligents, l'agriculture, le commerce de détail, la sécurité, la surveillance et les soins de santé.

3. Divertissement et multimédia

La 5G offrira une expérience vidéo en ultra-haute définition depuis n'importe quel endroit du monde sur votre appareil mobile. Les vidéos 4K ne prendront pas de temps à télécharger et les événements en direct seront diffusés en temps réel, car la 5G est capable de fournir 120 images par seconde et une qualité vidéo à gamme dynamique supérieure (HDR) sans mise en mémoire tampon.

Différences entre les générations cellulaires précédentes et la 5G ?

Le réseau cellulaire 1G a été introduit en 1984 avec un débit de 2,4 Kbps. Il s'agissait d'une technologie analogique avec un service vocal de base uniquement. Le réseau 2G est apparu en 1990 avec un débit de 64 Kbps. Il introduisait des normes numériques et était conçu pour la voix. Le réseau 3G est apparu en 1998 avec un débit de 2 Mbps. Il fournit des services vocaux et des services mobiles à large bande aux utilisateurs, mais avec une qualité de service dégradée. La 5G offre un débit et une capacité de données beaucoup plus élevés que les générations précédentes. Le réseau 4G est arrivé en 2011 avec un débit de 100 Mbps. Il a introduit des protocoles basés sur le protocole IP et des services haut débit de haute qualité. La prochaine ère de la 5G devrait surpasser toutes les générations précédentes grâce à un débit de données ultrarapide de 10 à 100 Gbps, une latence extrêmement faible et une bande passante élevée.

Quelle est la vitesse de la 5G ?

La vitesse de la 5G reçue par l'utilisateur dépendra de divers facteurs tels que la localisation de l'utilisateur, l'appareil de l'utilisateur et le nombre d'utilisateurs connectés au réseau à un moment donné. Toutefois, une chose est sûre : le débit de données de la 5G sera nettement supérieur à celui de la 4G/4G LTE. La 4G prend en charge un débit de pointe de 150 Mbps et un débit moyen de 10 Mbps. La 4G LTE offre un débit de pointe de 300 Mbps à 1 Gbps et un débit moyen de 15 Mbps à 50 Mbps. La 5G, quant à elle, devrait permettre des débits de pointe de 20 Gbps et des débits moyens de plus de 100 Mbps. Cela signifie que la 5G sera au moins 100 fois plus rapide que la technologie 4G LTE. Toutefois, il s'agit là des débits de données théoriques du réseau 5G. Les débits réels varieront en fonction de la croissance et du type de réseau 5G. Selon le rapport analytique d'Ookla recueilli au deuxième trimestre 2022, la vitesse de téléchargement de la 5G aux États-Unis était de 187,33 Mbps, obtenue par T-Mobile, en tête. Verizon Wireless est deuxième avec une vitesse de téléchargement de 113,52 Mbps et AT&T est troisième avec 71,54 Mbps. La 5G devrait donc prendre un certain temps avant d'atteindre des vitesses de pointe aussi élevées, puisqu'elle en est actuellement à sa phase initiale de déploiement.

La 5G est-elle disponible dès maintenant ?

Le déploiement initial de la 5G a déjà commencé dans de nombreux pays développés, dont la Corée du Sud, la Chine, le Japon, l'Europe et les États-Unis. Toutefois, son déploiement commercial complet est prévu d'ici 2025, avec 3,6 milliards de connexions 5G. La Chine et les États-Unis progressent dans le déploiement de la 5G à un rythme beaucoup plus soutenu que les autres pays.

Conclusion

La 5G promet de révolutionner le monde de la communication grâce à sa connectivité à grande vitesse et à des technologies innovantes qui n'ont jamais été expérimentées auparavant. Elle rapprochera les gens les uns des autres et modifiera les méthodes de travail dans tous les domaines, les rendant plus efficaces et plus productifs.