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Techniques

La 5G est arrivée....et maintenant ?

Par Sarah Yost, Chef de produits, National Instruments

Publication: 7 août

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Décembre 2017 a marqué une étape déterminante pour la prochaine génération des normes sans fil : ce fut en effet le mois de la ratification de la première moitié de la phase 1 de la nouvelle norme 5G New Radio (5G NR) par le 3GPP...
 

À mesure que les normes sont finalisées, les dispositifs commerciaux et les infrastructures développés autour de cette norme publiée sont soumis à des tests sur le terrain et à des tests avant la mise en circulation. Tout cela signifie que le lancement commercial de la 5G approche à grands pas. Lors du Congrès mondial de la téléphonie mobile (MWC) qui s’est tenu au mois de février dernier, la 5G était à l’honneur avec des démonstrations des très grandes vitesses promises et des expériences de VR (réalité virtuelle) saisissantes. Si l’on compare le Congrès mondial du mobile de 2017 à celui de 2018, les avancées technologiques sont tout simplement impressionnantes. L’un des aspects les plus marquants de la 5G réside dans le fait qu’elle n’est pas juste une nouvelle norme mobile. C’est tout un écosystème incluant une multitude d’industries et d’applications qui est en cours de développement autour de cette norme.

Contrairement aux normes précédentes, la norme 5G inclut intentionnellement des mesures de performances pour permettre des applications autres que les cas d’utilisation haut débit mobile traditionnels. Bien évidemment, la 5G inclut un indicateur de rendement pour l’optimisation des performances du haut débit mobile, mais elle propose également une spécification pour la latence ainsi que d’autres indicateurs dans le but d’augmenter le nombre d’appareils connectés simultanément au réseau. L’augmentation de la connectivité des périphériques permettra de mettre en oeuvre l’Internet des objets (IoT) et l’Internet industriel des objets (IIoT) à une échelle qui ne peut être concrétisée par les seules capacités LTE actuelles. La spécification de latence permettra des applications qui exigent une communication déterministe (pensez à toute application impliquant une vie humaine) ou lorsque la technologie interagira en temps réel avec des humains. Et bien que chacun de ces 3 aspects permette d’envisager de nouveaux cas d’utilisation, c’est bel et bien la synergie des 3 qui donne naissance à un vaste écosystème d’applications centré autour de la 5G. Le tableau ci-dessous illustre la façon dont différentes applications tireront profit des performances de la 5G :

Comme mentionné plus haut, la version standard du 3GPP lancée en décembre n’est que la première d’une longue série. La mise en place de la 5G devrait suivre un cycle similaire à celui de la LTE. Depuis sa création il y a 9 ans, la norme LTE a connu de multiples versions et de nombreuses mises à jour. La LTE a été introduite pour la première fois dans la Release 8 du 3GPP. Aujourd’hui, la norme 3GPP finalise la Release 15. La Release 15 inclura les spécifications de la 5G NR. En décembre, un accord a été trouvé pour un cas d’utilisation spécifique de la 5G NR appelé le cas d’utilisation non autonome (Non-Standalone (NSA)). Lorsque la Release 15 sera validée en juin 2018, elle comprendra la version 5G NR NSA ainsi que les spécifications pour le cas d’utilisation autonome (Standalone (SA)). Le cas d’utilisation NSA de la 5G NR est important car il fonctionnera en utilisant le réseau central de la LTE. Cela signifie qu’il ne sera pas nécessaire de déployer et d’installer de nouvelles infrastructures pour utiliser la 5G NR NSA. La version SA utilisera quant à elle un réseau central 5G et nécessitera très probablement l’installation de nouveaux équipements réseau. Au cours des prochains mois, les chercheurs travailleront assidument pour finaliser la norme du cas d’utilisation SA de la 5G NR, et les fournisseurs d’équipement concevront du matériel qui sera capable de prendre en charge le cas d’utilisation autonome une fois celui-ci disponible.

2018 s’annonce comme une année exaltante pour la 5G. En plus de la finalisation de la Release 15 de la norme 3GPP, des déploiements anticipés de la 5G feront leur arrivée sur le marché grand public. Lors du Congrès mondial de la téléphonie mobile, Huawei a présenté une station de base 5G, Samsung a proposé des tests d’interopérabilité du matériel (IODT) avec sa station de base 5G NR 28 GHz, et Qualcomm a fait une démonstration IODT pour son UE compatible 28 GHz avec des stations de base de Ericsson et Nokia. Tout cela démontre que les fabricants d’équipements possèdent d’ores et déjà du matériel quasiment prêt à être déployé, et Qualcomm indique en caractères gras sur son site Web qu’ils travaillent à faire de la 5G une réalité commerciale en 2019.

Au fur et à mesure de l’arrivée de la 5G, toute une panoplie de nouvelles technologies et d’applications conçues autour de la 5G fera également son apparition. La charte unique de la 5G qui consiste à ajouter des clauses de latence et de capacité à la spécification officielle commence à rendre réalisables des applications qui semblaient futuristes il y a seulement quelques années. La réalité virtuelle (VR) en est un exemple parfait. Pour profiter pleinement d’une expérience VR immersive, il y a quelques conseils clés à considérer. Tout d’abord, les utilisateurs souhaiteront bénéficier d’une vision en haute définition et à 360 degrés de leur monde virtuel. Cela signifie que les caméras doivent constamment capturer des vidéos haute définition à 360 degrés. Ces vidéos doivent ensuite être diffusées depuis l’emplacement de la caméra vers la station de base cellulaire. Et de là, elles devront être envoyées à l’utilisateur final. Les débits de données élevés promis par la 5G peuvent facilement accomplir cette tâche et fournir un débit suffisant pour une transmission simultanée à de multiples utilisateurs. L’autre aspect primordial de la VR est la latence. Si vous mettez un casque VR et que vous tournez votre tête, l’environnement virtuel qui vous entoure doit également pouvoir suivre le mouvement en moins d’1 ms. Si la latence est supérieure à 1 ms, le cerveau humain détecte cette latence et la plupart des gens ressentent une sévère nausée. En raison de la combinaison de vitesses haut débit mobile améliorées et de la spécification de latence inférieure à 1 ms en 5G, la VR sur un réseau cellulaire sera possible.

La réalité virtuelle existe depuis quelques années déjà, mais la capacité de l’exploiter via un réseau cellulaire ouvrira la voie à de nouvelles applications. L’une des utilisations les plus attendues de la VR est indubitablement liée aux évènements sportifs. Imaginez-vous pouvoir vivre un match de foot du point de vue de l’un des joueurs sur le terrain. Ou être capable de se tenir virtuellement à la ligne de 50 yards et regarder l’action qui se passe en direct tout autour de vous en temps réel. Une démonstration à petite échelle de ce type de technologie a été présentée aux Jeux olympiques de Pyeongchang plus tôt cette année. Une centaine de caméras ont été placées dans la patinoire et les données ont été retransmises en direct dans un pavillon de la technologie 5G. Grâce à des casques de VR, les personnes présentes dans le centre ont pu vivre les évènements de la patinoire comme si elles se trouvaient elles-mêmes sur la glace.

La capacité de la 5G à connecter 100 fois plus d’appareils au réseau permettra à l’Internet des Objets (IoT) et à l’Internet industriel des Objets (IIoT) de prendre leur essor. L’IoT existe déjà à l’heure actuelle, dans une certaine mesure, et de plus en plus d’appareils connectés à l’Internet font leur apparition sur le marché. Pour les consommateurs, ces appareils vont du pratique à l’intéressant en passant par le totalement farfelu. Mais pour l’industrie, l’IIoT offre de nouvelles formidables opportunités et fonctionnalités pour les usines intelligentes. Lorsque chaque machine et appareil d’une usine de fabrication peuvent constamment transmettre les données sur son état et son efficacité, le matériel vieillissant peut être réparé avant qu’il ne tombe en panne et les problèmes peuvent potentiellement être évités. En associant l’IIoT à la réalité augmentée (AR), le machine learning et l’intelligence artificielle (IA), les techniciens auront la possibilité de vérifier l’état et les données du matériel via des lunettes de réalité augmentée ou à l’aide d’une tablette directement sur le site, et l’IA les aidera à diagnostiquer les problèmes plus rapidement. La 5G a le potentiel de rendre la fabrication de demain plus rapide, plus économique et plus sûre.

Les véhicules autonomes sont sans doute l’une des applications les plus attendues que la 5G rendra possible. Actuellement, les véhicules à fonctionnement autonome utilisent différents types de capteurs ainsi que des traitements photo et vidéo. Les voitures sans chauffeur du futur devront toujours être équipées de nombreux capteurs et disposer de la capacité de traiter les données transmises par ces capteurs, mais l’ajout de communications véhiculaires est primordial pour que les voitures sans chauffeur deviennent une réalité à grande échelle. En d’autres termes, les voitures devront pouvoir communiquer entre elles. Les communications V2V (vehicleto- vehicle) seront utilisées pour partager des données sur l’état de la route et les conditions de circulation, ainsi que des informations permettant d’anticiper les stops ou les virages à gauche. De plus, les véhicules devront pouvoir communiquer avec un certain nombre d’appareils tels que les stations de base cellulaires et autres dispositifs connectés comme un lampadaire ou un panneau de signalisation intelligent capable d’envoyer des données sur l’état des routes ou sur l’environnement aux véhicules en transit. Le corps de recherche dédié à cette technologie s’appelle Vehicle to Everything (V2X). La latence de la 5G sera un facteur déterminant pour transmettre les informations aux véhicules. Par exemple, un freinage trop lent devant un obstacle en raison d’une latence trop importante dans la communication risquerait de blesser, voire d’entraîner la mort des passagers du véhicule. Une fiabilité absolue des communications V2X sera indispensable. Le volume colossal de données transmis par la 5G tiendra également un rôle majeur dans la V2X. Une voiture arrêtée à un feu rouge pourra télécharger ou charger des informations sur son emplacement via une station de base à proximité. Ceci permettra aux voitures de devenir des collecteurs de données, mais le traitement de ces données pourra se faire à la station de base ou éventuellement directement dans le Cloud. Au fil de l’amélioration des technologies de traitement, les mises à jour pourront être transmises vers des infrastructures cellulaires, et les véhicules plus anciens profiteraient toujours de ces mises à jour sans devoir modifier leur équipement.

Et même si la révision actuelle de la norme 3GPP n’inclut aucune spécification pour la V2X, la 5G est une norme en pleine évolution et la Release de décembre 2017 n’est que la première d’une longue série. Le calendrier de la Figure 1 indique la disponibilité de la Release 16 pour la fin 2019, et cette version représentera la phase 2 de la 5G NR. Les éléments d’étude actuels déclarés pour l’exploration au cours de la phase 2 comprennent l’Integrated Access Backhaul (IAB) pour le traitement centralisé des réseaux de backhaul, répondant aux défis du partage de spectre sans licence pour les communications mobiles, et le V2X. La norme 3GPP a pour objectif d’examiner ces sujets ainsi que de nombreux autres durant la phase 2. Et bien que le déploiement de la 5G avec des produits commerciaux soit prévu dès la fin 2018 et tout au long de 2019, la phase de recherche sur la 5G se poursuit.

Plus les normes de la 5G seront unifiées et plus il y aura d’appareils compatibles 5G sur le marché, plus nous pourrons ressentir tout l’impact de la 5G sur notre quotidien. Cette norme fera bientôt partie intégrante de notre vie de tous les jours, des loisirs aux villes connectées. Ce qui est sûr, c’est que nous sommes à l’aube d’une nouvelle ère exaltante de la technologie sans fil.

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