Comment ça marche: sélection de fréquence pour la 5G

La 5G peut faire une véritable révolution dans la qualité de vie, donc l'intérêt pour les nouvelles technologies est beaucoup plus élevé qu'auparavant dans la 4G. Ainsi, le nombre d'entreprises qui lancent des appareils dans le déploiement initial est passé de quatre pour la 4G LTE à 20 pour la 5G. Des lancements de tests et le développement de services pour l'utilisation de la 5G sont menés dans le monde entier, y compris à travers des incubateurs pour attirer les startups. L'un d'eux - de MTS - travaille également en Russie.



Il est largement admis que les vitesses LTE conviennent à tout le monde et ainsi, et aucun utilisateur ordinaire n'est requis d'accélérer à 10 Gb / s. Ce n'est pas tout à fait vrai. Les scénarios d'application 5G se situent dans le plan de la connexion de l'infrastructure, créant de nouvelles opportunités pour l'utilisation de la réalité augmentée et de la réalité virtuelle, des drones et autres, plutôt, des infrastructures et des solutions commerciales. L'accélération de la réception et de la transmission du trafic permet de libérer rapidement la ressource réseau pour le consommateur, afin de ne pas rencontrer de situation où la page s'ouvre très lentement lorsqu'il y a des utilisateurs. Il est impossible de retarder l'expansion de la bande passante du réseau jusqu'à ce que les abonnés soient confrontés à une détérioration de la qualité de la communication due à la congestion du réseau.

La vitesse de déploiement du réseau dépendra de la rapidité avec laquelle une partie du spectre de la 5G est déterminée et de ce qu'il sera.

La façon la plus simple d'expliquer comment cela fonctionne est d'utiliser une radio traditionnelle. Vous syntonisez votre radio sur une onde, par exemple, 97 FM, où une station spécifique émet à une fréquence de 97 mégahertz. Si vous souhaitez activer une autre station de radio, disons 103,5 FM, vous devez y basculer. C'est-à-dire que deux stations ne transmettent jamais sur le même spectre en même temps dans la même zone, sinon elles interfèrent l'une avec l'autre. Dans le même temps, dans une autre région à la fréquence de votre station de radio préférée, une autre station peut être localisée, car les signaux sans fil ne sont transmis qu'à une certaine distance.

Pour un lancement complet de la 5G, une certaine gamme de spectre radio est nécessaire. La quantité de spectre allouée à la 5G déterminera la vitesse des réseaux basés sur cette technologie. Le spectre devrait être suffisamment polyvalent pour tous les différents scénarios d'utilisation, ce qui signifierait probablement l'utilisation de plusieurs bandes de fréquences différentes. En général, les fréquences sont nécessaires dans trois bandes: jusqu'à 1 GHz, 1-6 GHz et au-dessus de 6 GHz.

Le signal dans différentes parties du spectre s'étend jusqu'à une certaine distance. La longueur d'onde est inversement proportionnelle à la fréquence: c'est-à-dire que les hautes fréquences ont une longueur d'onde plus courte. Par exemple, 30 Hz (basse fréquence) a une longueur d'onde de 10 000 km (plus de 6 000 miles) et 300 GHz (haute fréquence) n'est que de 1 mm. Mais lorsque la longueur d'onde est vraiment petite (par exemple, la fréquence à l'extrémité supérieure du spectre), elle peut facilement être déformée. Par conséquent, les fréquences vraiment élevées ne peuvent pas se propager sous forme de basses fréquences. La qualité de la connexion est également affectée par la bande passante, qui est mesurée par la différence entre les fréquences de signal les plus élevées et les plus basses. Lorsque vous augmentez le spectre radio pour atteindre des plages plus élevées, la bande passante augmente, et donc la bande passante augmente (c'est-à-dire que vous obtenez des vitesses de téléchargement plus élevées).

Par exemple, les ondes millimétriques (mmWave, couvrent techniquement des fréquences comprises entre 30 et 300 GHz, mais font plus souvent référence à des bandes supérieures à 24 GHz) sont dans le spectre des hautes fréquences et ont l'avantage de pouvoir transmettre de grandes quantités de données. Mais ils sont également plus facilement absorbés par les gaz dans l'air, les arbres et les bâtiments voisins. Par conséquent, le spectre mmWave ne peut pas être utilisé pour transmettre des données sur de longues distances. Ces lacunes peuvent être partiellement surmontées par des antennes directionnelles, mises en œuvre sur la base de technologies telles que Massive MIMO et beamforming (beamforming), mais le signal à ces fréquences ne peut pas se propager de manière stable sur de longues distances. Les fréquences MmWave seront également utilisées en tandem avec des gammes de fréquences plus basses pour fournir la couverture et la capacité dont la 5G aura besoin.

En plus des fréquences mmWave disponibles, vous pouvez effacer les plages déjà utilisées et les redéployer. Ce processus est appelé réaménagement. En fait, cela peut être comparé à la transformation du champ: si le champ est utilisé pour les tomates, vous ne pouvez pas y planter du maïs jusqu'à ce que toutes les tomates soient récoltées. Ce processus est compliqué par le fait que les fréquences occupées par les générations de communication précédentes sont toujours utilisées. De plus, leur gamme de fréquences est limitée, et afin de réaliser le plein potentiel de la 5G, profiter des vitesses plus élevées offertes par cette spécification, l'Association internationale des opérateurs de télécommunications mobiles (GSMA) propose d'allouer au moins 100 MHz dans les fréquences moyennes à chaque opérateur mobile. Par exemple, China Mobile se verra attribuer 300 MHz dans les bandes 2,6 GHz et 4,9 GHz.

La gamme principale pour la cinquième génération de communications dans le monde est de 3,5 GHz avec une bande passante totale allant jusqu'à 400 MHz dans la plage de 3,4 à 3,8 GHz. Il est plus attractif en raison d'une plus grande disponibilité dans le monde entier et d'une grande quantité de spectre. Son attribution a déjà été convenue, par exemple, en Europe: les régulateurs européens ont identifié la bande 3,4-3,8 GHz et prévoient de l'harmoniser pour la rendre adaptée à la 5G. En Russie, la situation est différente: les principaux utilisateurs de cette gamme sont le ministère de la Défense et Roscosmos. Par conséquent, nous envisageons maintenant l'option de déployer la 5G dans la plage de 4,4 à 4,99 GHz. Il est utilisé par le Japon et la Chine.

L'écart dans les fréquences sélectionnées crée un certain nombre de problèmes. Il existe une chose telle que l'itinérance des données. Nous pourrions tous faire face à cela lorsque le premier modèle d'iPhone avec prise en charge 4G est sorti, mais en Russie, il était impossible d'utiliser ce service - la puce du téléphone a été conçue pour les fréquences choisies pour le LTE aux États-Unis. En Russie, comme en Europe, la 4G fonctionnait dans une gamme différente. Une situation similaire peut être répétée avec la 5G, puisque la plage principale pour le déploiement de tels réseaux dans le monde est de 3,5 GHz et d'ondes millimétriques. Et l'un des plus grands développeurs de l'écosystème mobile Qualcomm fabrique des chipsets et des modules conçus pour ces gammes. Les mêmes gammes sont prises en charge par les produits phares déjà présentés avec prise en charge 5G, par exemple le Galaxy S10.

La tâche principale consiste maintenant à choisir le spectre universel de la capacité requise, sinon tous les «petits pains» que cette technologie peut nous donner - du développement des drones au trafic rapide - seront retardés pour une durée indéterminée.

Denis Panasenko,
Responsable de l'incubateur 5G MTS.