Alors que la 5G est attendue à l’horizon 2020, beaucoup de questions restent en suspens : Comment le réseau va-t-il fonctionner ? Quels horizons s’ouvrent avec la 5G ? Quelles sont les attentes des utilisateurs ?
La dernière étude Deloitte sur les usages mobiles en 2015 met en exergue une utilisation massive des smartphones par les Français qui en sont aujourd’hui « accro ». L’étude précise que 70% d’entre eux ont déjà fait le choix du smartphone et l’utilisent plus de 900 millions de fois par jour.
D’autre part, la révolution des objets connectés, déjà en marche, implique de repenser l’usage du smartphone pour piloter un écosystème connecté intégrant des univers tels que la domotique, l’automobile ou encore la santé.
Alors comment la 5G va-t-elle accompagner la révolution des usages aussi bien privés que professionnels et la demande exponentielle de capacité et de performance réseau ?
Qu’est-ce que la 5G ?
Au delà d’être la prochaine génération de réseaux mobiles après la 4G, personne ne le sait vraiment car la 5G n’a pas encore été standardisée et elle ne le sera probablement pas avant un certain temps. Mais nous sommes de grands optimistes dans notre secteur et nous aimons nous prêter à rêver des performances et améliorations considérables que pourrait fournir cette future génération d’infrastructure de réseau mobile. Voici une sélection des principaux gains de performance attendus :
- Une augmentation jusqu’à 1000 fois de la bande passante, par unité de surface
- Jusqu’à 100 fois plus de périphériques connectés
- Jusqu’à 10 Gbps de taux de connexion à des appareils mobiles
- Une disponibilité du réseau perçue de 99,999%
- Une couverture réseau perçue de 100%
- Un délai maximum de temps de latence de 1ms aller-retour de bout en bout
- Une réduction jusqu’à 90% de l’utilisation de l’énergie du réseau
La 5G est donc bien plus qu’une simple augmentation de la bande passante, elle vise à répondre aux attentes de la plupart des abonnés mobiles compte tenu de l’affinité actuelle de ces derniers pour la vidéo mobile. Certaines de ces attentes peuvent finalement être satisfaites, avec un bon ratio performances/coûts, mais d’autres sont beaucoup plus complexes à atteindre.
Comment construire un réseau 5G ?
Comment obtenir une vitesse toujours plus élevée, un temps de latence toujours plus réduit et une couverture toujours plus large ? En architecturant un réseau hétérogène (ou Hetnet, comme il est communément appelé), composé de différents types de cellules, y compris de cellules WiFi, de petites cellules, et de cellules macro vénérables. C’est l’utilisation intelligente de ces différents types cellulaires, en lieu et temps appropriés sur le plan technique et économique, qui se traduira par une architecture de réseau mobile 5G hautement flexible et optimisée pour réaliser ces impressionnants gains de performance.
L’évolution vers des réseaux 5G aura une incidence sur l’ensemble de l’infrastructure réseau de bout en bout, de la virtualisation du réseau d’accès radio (RAN) et de l’EPC (Evolved Packet Core), en passant par la mise à niveau des interfaces radio et des segments d’interconnexion de réseaux aériens et terrestres (MBH). Les performances attendues en matière de capacité réseaux, de disponibilité et de réduction du temps de latence s’imposeront finalement par le biais de réseaux MBH (Mobile Backhaul Network) à des degrés divers.
Comment adresser les demandes de capacité ?
Cette demande pourra être satisfaite en faisant passer les taux d’Ethernet de 1GbE à 100 GbE (et 400GbE dans quelques années). Le taux choisi dépendra des projections en matière de demande de trafic sur chaque WiFi, micro ou macro cellules ou le nœud de base qui agrège le trafic à partir de différents sites cellulaires. Ce dernier conduira alors de manière significative plus de trafic dans le réseau central jusqu’aux data centers.
La bande passante du cœur de réseau pourra être augmentée grâce aux taux de DWDM cohérents de 100G, 200G, et au-delà (comme c’est déjà le cas aujourd’hui avec la 4G). En bref, la vitesse d’accès dépendra du réseau global.
La haute disponibilité est obtenue en augmentant les fonctionnalités de protection et de redondance déjà déployées dans la plupart des réseaux de fournisseurs de services. Les options de protection réseau, comme les anneaux Ethernet G.8032, permettent aux opérateurs de garantir une haute disponibilité des réseaux d’agrégation.
Les redondances de puissance, comme une double alimentation des batteries / générateurs de support, assurent une haute disponibilité des nœuds de réseaux. L’intelligence réseau permettra d’éviter et de contourner les défauts et/ou les nœuds de congestion, pour que les utilisateurs – humains ou machines – perçoivent une disponibilité constante. Les logiciels, ou les architectures micro-services, contribueront à la robustesse et à l’évolutivité des réseaux mobiles 5G.
Comment atteindre 1ms de temps de latence ?
Le temps de latence des réseaux 5G devrait être cinq fois moins important que ce que l’on connaît actuellement avec la 4G, il pourrait être réduit pour atteindre 1ms ! Sur la base de ce que nous savons aujourd’hui, il existe des lois fondamentales de la physique qui ne peuvent être brisées, comme la vitesse de la lumière. En raison des propriétés intrinsèques du cœur de fibre optique, la lumière se propage 3 fois moins vite dans un câble que dans le vide.
Les réseaux MBH sans fils sont plus rapides, car ce sont des moyens de communication « aériens », mais ils sont beaucoup plus limités en termes de capacité, de portée et de disponibilité.
En somme, pour un service mobile nécessitant 1ms de délai, l’inter-connectivité doit se produire dans un rayon de 1 km autour de l’utilisateur. Pour ce faire, d’autres techniques non liées au réseau doivent aussi être utilisées. Le Mobile Edge Computing favorise la localisation de l’IT et de fonctionnalités cloud associées directement au sein du RAN. En plaçant notamment le contenu, les services et les applications aussi proches que possible des utilisateurs mobiles, les temps de latence peuvent être nettement réduits.
Cependant, compte tenu des investissements nécessaires pour repenser l’architecture des réseaux mobiles existants, certains commencent à se demander si le 1ms fera véritablement partie intégrante de la norme 5G.
Qu’est-ce que tout cela veut dire ?
L’avenir de la 5G va tout changer en termes de performances réseaux et ouvrir la voie à une quantité incroyable de nouveaux services.
Est-ce que les réseaux MBH critiques vont-être en mesure de faire face aux objectifs de performances attendus, quels qu’ils soient ? Je pense que oui, car je crois fermement que la meilleure façon d’atteindre un objectif apparemment impossible est justement de dire à la communauté de R&D qu’elle ne peut pas l’atteindre, puis de prendre du recul et de laisser la nature humaine faire son travail !
Qui aurait pensé il y a quelques décennies que la connaissance complète de l’humanité serait à portée de main ? Sans surprise, la 5G devrait tout changer. Je suis convaincue que les ingénieurs d’aujourd’hui vont relever le défi et faire de la 5G une réalité.
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Virginie Hollebecque est Vice-Présidente, EMEA Sales chez Ciena