[TRIBUNE de Peter Spillman, ELECTRO RENT] L’avènement de la 5G nécessite un changement radical d’approche en matière de tests et l’adoption de nouvelles techniques pour les réaliser. Les équipements de test qui avaient habituellement une durée de vie de 5 à 10 ans doivent aujourd’hui être remplacés en 2 ou 3 ans, ce qui conduit de nombreuses entreprises à adopter une stratégie de paiement à l’utilisation. Analyse de Peter Spillman, vice-président mondial de la stratégie produit du spécialiste européen de la location d'instruments de test et mesure Electro Rent. ...

L’avènement de la 5G est un événement à propos duquel le secteur des communications mobiles est, à juste titre, très optimiste. Dans les années à venir, cette technologie permettra d’offrir aux utilisateurs toute une série de nouveaux services prometteurs, tout en ouvrant la porte à l’exploration d’applications de pointe. De plus, en s’appuyant toujours davantage sur la virtualisation, les opérateurs de réseaux seront en mesure de réduire leurs coûts de fonctionnement quotidien et d’augmenter leurs marges bénéficiaires.

Cependant, au cours des huit derniers mois, une grande partie de cette question semble avoir été mise de côté dans les médias qui se sont en effet concentrés sur d’autres aspects, comme la guerre commerciale internationale que la 5G provoque. Dans le même temps, sur les médias sociaux, la 5G est devenue une cible privilégiée d’affirmations infondées. Or les difficultés auxquelles nous avons tous été confrontés ces derniers mois ont démontré à quel point nous dépendons des communications mobiles, ainsi que de leur énorme potentiel permettant d’améliorer nos vies. Il est donc maintenant temps de revenir à la réalité de la 5G. Alors que l’épidémie de Covid-19 a ralenti l’activité dans la plupart des secteurs industriels, le déploiement et les tests des réseaux 5G se sont poursuivis sans réellement souffrir d’interruptions. Les projets pilotes qui ont été lancés aux États-Unis, au Japon, en Corée du Sud et dans toute l’Europe au début de l’année dernière sont maintenant dans une phase de mise en application non autonome (en anglais “non-standalone” ou NSA) à grande échelle.

La 5G, rupture technologique plus qu'évolution

Alors que le passage de la 3G à la LTE a pu généralement être envisagé comme une série de changements progressifs, ce n’est pas le cas de la 5G, qui constitue une transformation radicale dans la façon dont les communications mobiles futures seront organisées. Elle exige une révolution technologique qui créera par ailleurs de nouveaux défis en matière de conception, de déploiement et d’essais.

La 5G a vu le jour en 2015 lorsque l’Union internationale des télécommunications (UIT) a effectué des projections sur les besoins en matière de réseaux mobiles pour la prochaine décennie. Dans sa documentation complète sur l’IMT2020, l'organisme de normalisation a par la suite présenté une feuille de route dans laquelle les technologies relatives à ces exigences étaient introduites. Cela allait devenir la base de la 5G, le 3GPP étant de son côté chargé de travailler à la définition des différentes normes et protocoles qu’elle allait englober.

Parmi les principales spécifications établies se trouve le fait que les réseaux 5G doivent être en mesure de véhiculer des débits descendants crête de 20 Gbit/s (soit un ordre de grandeur de plus que ce qui est possible avec la 4G). Ce qui permettra de fournir aux utilisateurs des services gourmands en bande passante, tels que du contenu vidéo HD, de la réalité virtuelle (RV) immersive et un nouveau niveau de sensations dans les jeux vidéo. De la même manière, cela permettra de fournir des services d’éducation et des formations via la réalité augmentée (RA) et contribuera à révolutionner les soins de santé grâce à l’interaction patient-médecin à distance.

Les réseaux 5G émergents seroint aussi capables de traiter un nombre beaucoup plus significatif d’appareils connectés simultanément (1 000 par kilomètre carré, soit 100 fois plus que la 4G). Ce qui permettra non seulement d’accéder à des services à fort taux de données dans des lieux à forte densité d’abonnés (stades de sport, festivals de musique, gares, etc.), mais aussi de jouer un rôle essentiel dans l’Internet des objets (IoT).

Tirant parti de la connectivité de la 5G, des dizaines de milliards de nœuds IoT seront mis en service et, en rendant le fonctionnement des municipalités plus efficaces, ceux-ci contribueront à une société plus intelligente. Il en résultera davantage de confort et de commodité dans nos foyers, cela réduira les embouteillages, aidera à allouer plus efficacement les ressources en matière de construction, améliorera le suivi des actifs, permettra un contrôle environnemental plus précis, et bien plus encore. En outre, cela pose les bases d’une croissance spectaculaire en matière d’interaction de machine à machine (M2M) et de cloud computing mobile, ce qui créera de nouvelles opportunités pour les entreprises et l’industrie comme pour les consommateurs. La nouvelle génération de produits en matière d’automatisation et de robotique rendra les processus industriels plus sûrs et améliorera la productivité en termes de fabrication. 

Enfin, l’autre objectif principal de la technologie 5G vise à réduire considérablement les niveaux de latence (avec une réactivité aller-retour inférieure à 1 ms) avec pour conséquence de rendre possible un fonctionnement ultrafiable qui permettra de fournir des applications critiques. La technologie ne sera toujours pas opérationnelle avant plusieurs années, mais lorsqu’elle le sera, elle constituera le fondement de la chirurgie à distance ainsi que de la communication cellulaire de véhicule à véhicule (V2V) et de véhicule à infrastructure (V2I), qui permet de passer à des degrés d’autonomie de plus en plus élevés en matière de transport.

En vue de supporter le trafic supplémentaire que les réseaux 5G devront traiter, le réseau d’accès radio (en anglais “Radio Access Network” ou RAN) doit être envisagé de manière radicalement différente. Outre le réapprovisionnement du spectre RF utilisé par les générations mobiles précédentes, de nouvelles plages de bandes de fréquence sont attribuées à l’utilisation de la 5G, dont certaines sont situées dans le territoire inexploré des ondes millimétriques (c’est-à-dire au-dessus de 24 GHz).

Au fur et à mesure que les déploiements de petites cellules se généralisent, la densité de l’infrastructure réseau devrait également augmenter significativement. La complexité de l’infrastructure est également appelée à augmenter, le système Mimo multi-utilisateurs (MU-MIMO) nécessitant l’installation d’un grand nombre d’antennes sur chaque station de base. De plus, une utilisation généralisée de la formation de faisceaux (en anglais “beamforming”) est prévue afin d’améliorer les performances du réseau et la couverture.

Des stratègies de test à revoir

En ce qui concerne les tests, l’utilisation de nouvelles bandes de fréquence, ajoutée à la formation de faisceaux et au Mimo, pose des défis difficiles à relever. En outre, alors que des changements sont observés dans la relation avec l’interface aérienne, on observe également des bouleversements en amont, la technologie de l’interface radio publique commune (CPRI) étant remplacée par un câblage Ethernet à plus large bande passante doté d’une fonctionnalité de mise en réseau sensible au temps (en anglais “time-sensitive networking” ou TSN).

En réalité, les innovations et leur application ne seront tout simplement pas possibles si les entreprises et les consommateurs ne font pas confiance à la 5G. En vue de gagner cette confiance, des tests doivent être intégrés tout au long du développement et du déploiement afin de garantir la qualité de service et la qualité de l’expérience pour chaque utilisateur. Mais un changement radical d’approche en matière de tests est nécessaire, avec l’adoption de nouvelles techniques et technologies pour les réaliser.

Afin de relever ces défis, les ingénieurs devront avoir accès aux équipements de test les plus récents, avec toute la souplesse nécessaire pour leur permettre d’apporter des modifications en fonction des besoins. De la R&D en passant par les bancs d’essai avant déploiement jusqu’à l’installation, la mise en service et la maintenance, la technologie 5G nécessite des tests précis et efficaces à chaque étape. Ce défi, rendu encore plus ardu par le rythme de plus en plus rapide de l’évolution technologique, fait que des équipements de test qui habituellement auraient eu une durée de vie de 5 à 10 ans, peuvent aujourd’hui devoir être remplacés tous les 2 ou 3 ans, ce qui conduit de nombreuses entreprises à adopter désormais une stratégie de paiement à l’utilisation.