[TRIBUNE de Gabrielle Duncan, KEYSIGHT] Ces vingt dernières années, le monde a connu une évolution des technologies sans fil. Nous avons assisté à des avancées notables dans les domaines de la connectivité Wi-Fi et de la téléphonie cellulaire, ainsi qu’à une croissance du nombre d'appareils connectés. Cependant, la couverture inégale, les appels interrompus et les vitesses de données incohérentes continuent de poser problème. La technologie des réseaux non terrestres (NTN) a la capacité d’éliminer ces interférences pour enfin atteindre une couverture de service 5G au niveau mondial. Mais elle doit encore rlever certains défis. Explications de Gabrielle Duncan, Portfolio Marketing Manager chez Keysight Technologies.

Les fournisseurs de réseaux déploient à la fois des réseaux terrestres au sol et des réseaux non terrestres déployés en orbite. A l’aide de satellites et de plateformes aériennes, les réseaux non terrestres (NTN) permettent aux services de télécommunication d’atteindre des zones éloignées qui ne pourraient pas être desservies par les réseaux terrestres traditionnels.

Un réseau de télécommunications 5G terrestre typique est composé d’un équipement utilisateur (UE), d’un réseau d’accès radio et d’un cœur de réseau. Pour ce faire, les UE doivent communiquer avec un RAN 5G, qui relaie la voix et les données des UE vers le cœur 5G et inversement. La difficulté réside dans les tours cellulaires, dont la capacité est limitée lorsqu’il s’agit de desservir plusieurs utilisateurs. Pour relever ce défi, les opérateurs de réseaux installent généralement une tour de téléphonie cellulaire tous les 300 à 800 mètres dans les zones densément peuplées, et tous les 2 à 3 kilomètres dans les autres régions. Néanmoins, couvrir un pays ou la planète entière de cette façon s’avère peu pratique et très coûteux.

Les NTN, eux, offrent une solution pratique, qui permet d’étendre considérablement la couverture 5G dans le monde entier. L’utilisation de satellites ou de véhicules aériens comme émetteurs-récepteurs RAN permet non seulement de répondre à une demande et à un trafic plus importants, mais également d’offrir une connectivité dans les zones difficiles d’accès. Cependant, les NTN font encore face à des difficultés.

L'un des principaux obstacles est la compatibilité entre les couches matérielles de protocole et d'application, ainsi que la résolution des problèmes liés à la conformité aux normes et aux critères de performance. Des organismes de standardisation tels que le 3rd Generation Partnership Project (3GPP) ont introduit le NTN dans la norme 5G. Cela signifie que les ingénieurs peuvent ajouter des liaisons par satellite aux appareils 5G, permettant ainsi une connectivité à partir d'une infrastructure terrestre ou non terrestre.

L'introduction des NTN 5G compatibles 3GPP a également élargi le marché des communications par satellite au-delà des systèmes propriétaires vers les opérateurs de réseaux mobiles terrestres. Cela permet une intégration transparente entre les réseaux NTN conformes à la 5G et les réseaux mobiles terrestres, offrant aux utilisateurs un accès direct aux services mobiles par satellite.

Néanmoins, les NTN propriétaires fonctionnent toujours en dehors des exigences standard. Par exemple, Starlink de SpaceX offre un accès mondial à Internet, mais comme Starlink fonctionne en dehors des normes 3GPP, les utilisateurs ont toujours besoin d'un dispositif de passerelle supplémentaire pour accéder à l'Internet Starlink.

Satellites et véhicules aériens

Les NTN fonctionnant par satellite se composent de passerelles NTN, de liaisons de service et de liaisons d'alimentation. Le satellite peut jouer plusieurs rôles, l'un d'entre eux étant de servir de lien de relais entre les UE et les passerelles NTN. Par ailleurs, les développeurs de réseaux pourraient utiliser le satellite comme station de base gNB. Enfin les satellites peuvent servir de liaison entre un RAN terrestre éloigné et le cœur de la 5G.

Un opérateur de réseau peut donc utiliser un satellite comme relais, gNB ou liaison de retour pour étendre la couverture du réseau à des zones éloignées, fournir une redondance en cas de défaillance du réseau terrestre et prendre en charge la transmission de données à grande capacité et à haut débit.

Les satellites ne sont pas la seule option pour les réseaux 5G NTN, car les normes prennent également en charge les véhicules aériens. La norme 5G inclut les plateformes à haute altitude (HAP) volant à des altitudes comprises entre 8 et 50 kilomètres, y compris les systèmes plus lourds que l'air comme les avions et les drones, et les systèmes plus légers que l'air comme les dirigeables ou les ballons. Comme les satellites, ils fonctionnent comme des relais transparents, des stations de base ou des backhauls.

Les HAP permettent des lancements plus rapides, plus faciles et moins coûteux que les satellites. Cependant, ils ne restent généralement en l'air que quelques heures ou quelques jours, ne permettant qu'une couverture temporaire.

Des perspectives d’avenir pour les NTN ?

Qu'ils s'appuient sur des réseaux terrestres ou non terrestres, les utilisateurs exigent la même qualité de service. Alors que les réseaux terrestres offrent une capacité et une couverture limitées, les NTN présentent eux aussi leur propre série de défis, tels que les problèmes de latence dus à l'altitude des satellites, la complexité du transfert en raison du mouvement simultané des utilisateurs et des satellites, et le décalage Doppler de la fréquence lié à la vitesse de l'orbite des satellites.

Les NTN sont couramment évoqués dans des cas de sécurité nationale, de défense et d’interventions en cas de catastrophe. Alors que ces scénarios d'urgence bénéficieraient certainement d'une couverture réseau omniprésente, les NTN pourraient s'avérer encore plus impactants sur le plan commercial, en particulier pour les applications IoT dans les transports et l'industrie.

Faciliter la communication dans des zones difficiles d'accès aura un impact gigantesque sur le soutien des plateformes pétrolières offshore, la marine marchande, les équipages de pêche ou les communications des compagnies aériennes. En ce qui concerne les applications IoT industrielles, la plupart des cas d’usage sont liés aux technologies de suivi et de détection, telles que le suivi des actifs en temps réel, la surveillance des équipements et l'agriculture intelligente. Ces applications ont tendance à fonctionner à des débits de données plus faibles, mais elles doivent respecter leurs propres standards que la 5G NTN est conçue pour prendre en charge.

Les NTN ne sont donc pas une solution miracle pour assurer une connectivité mondiale. Toutefois, les organismes de normalisation prévoient d'améliorer les NTN dans les futures versions des normes 5G New Radio et 6G.