Tests 5G

L’arrivée de la 2G dans les années 90 a rendu possible la communication par SMS, et le passage à la 3G a par la suite permis la transmission de données à haut débit. La plateforme 4G LTE s’est construite sur ces capacités, avec une bande passante, une vitesse et une fiabilité améliorées.

Les dernières innovations telles que les véhicules autonomes, « l’Internet des objets » (IdO) et la réalité virtuelle marquent la prochaine révolution technologique. La 5G apportera les améliorations exponentielles en termes de bande passante et de réduction du temps de latence nécessaires pour alimenter ces avancées.

Avec des vitesses jusqu’à 100 fois plus rapides que les connexions cellulaires existantes et une latence de l’ordre d’une milliseconde, la 5G surpassera même les capacités actuelles de la fibre optique physique. Pour réussir cette transition, des pratiques de tests de la 5G sont en cours de développement et d’ajustement, afin de garantir les performances régulières requises par les utilisateurs finaux. Les outils, logiciels, protocoles et pratiques exigés par les phases de déploiement de la 5G forment la base du domaine de tests 5G émergent.

Pourquoi les tests 5G sont-ils si importants ?

La 5G n’est pas seulement une mise à niveau supplémentaire des normes de communication existantes. Les pratiques de test de la 5G sont dictées par la complexité des nouvelles technologies. Les améliorations attendues seront le résultat de multiples éléments fonctionnant de concert et de manière uniforme. La plus petite défaillance, à n’importe quel niveau, peut mener à l’insatisfaction des utilisateurs finaux. La prédiction et la maintenance d’une telle performance ne peuvent être atteintes qu’à travers des pratiques de tests de la 5G solides et innovantes. 

  • New Radio (NR)
    5G New Radio

    Le terme 5G NR fait référence à la nouvelle norme sans fil basée sur OFDM, qui succédera au LTE au titre de norme de facto pour l’exploitation de la 5G. Le 3rd Generation Partnership Project (3GPP) a présenté sa norme NR préliminaire en décembre 2017. Le spectre New Radio inclura des fréquences allant de moins de 6 GHz à 100 GHz. Une bonne partie de ce large spectre comprendra l’espace libéré par la désactivation des bandes de fréquence 2G, 3G et PCS pour la bande inférieure à 6 GHz. La première application à être prise en charge et standardisée sera le haut débit mobile. Les capacités supplémentaires telles que les communications massives de type machine (massive machine type communications, (MMTC) et les communications à faible latence et à haute fiabilité (ultra-reliable low latency communications, (URLLC) seront déployées plus tard.

  • Ondes millimétriques

    Le spectre à très haute fréquence qui inclut la limite supérieure de 100 GHz définie par le NR est nommé onde millimétrique. Les grands volumes de bande passante disponible, comptés en centaines de MHz à haute fréquence, résultent en une plus grande rapidité. La plage millimétrique, située entre 24 GHz et 100 GHz, constituera un élément essentiel des processus de test et de déploiement de la 5G. Bien que la vitesse soit supérieure, la portée est beaucoup plus courte, et les obstacles tels que les bâtiments et les murs atténueront le signal, tandis que les fréquences plus basses peuvent traverser sans encombre ces mêmes obstacles.

  • MIMO massif (Massive MIMO)

    L’expression « entrées multiples, sorties multiples », ou MIMO (pour « multiple-input, multiple-output »), fait référence aux antennes pouvant être utilisées pour augmenter le débit de données (multiplexage spatial) au lieu d’améliorer la robustesse. On parle de MIMO massif pour un système intégrant un nombre beaucoup plus élevé d’antennes radio sur les antennes-relais. À hautes fréquences, les longueurs d’onde radio sont si faibles qu’un large groupe d’antennes peut être intégré dans un facteur de forme beaucoup plus petit pour permettre une exploitation en MIMO massif. Les MIMO massifs peuvent résoudre certains des inconvénients associés aux ondes millimétriques en transmettant des flux de données en parallèle et en permettant au dispositif de les reconstituer en un message unique.

  • Beamforming

    Une autre technologie avancée essentielle au succès des tests et du déploiement de la 5G : le beamforming. Il s’agit d’une méthode au moyen de laquelle un algorithme est utilisé pour concentrer les signaux sans fil dans un faisceau dirigé. Cette approche offre un moyen d’éviter les obstacles pouvant interférer avec les transmissions à haute fréquence, et peut également concentrer les transmissions de manière stratégique, directement vers l’utilisateur final. L’utilisation de MIMO massif permettra cette personnalisation à travers la propagation de réseaux intégrés de 100 antennes individuelles ou plus.

  • Découpage réseau

    Le concept de découpage réseau se réfère à l’utilisation intelligente de portions du spectre basée sur les besoins spécifiques de l’appareil ou de l’application individuelle. Un véhicule autonome, par exemple, peut exiger une latence extrêmement faible pour pouvoir fonctionner de manière sûre, tandis que les applications IdO peuvent inclure un grand nombre d’appareils à très faible demande de débit. Le réseau mobile configurera habilement les ressources afin d’optimiser leur utilisation et le flux de trafic.


    Network Slicing

Les défis des tests de réseaux 5G

Une fois combinés, l’utilisation des ondes millimétriques, le MIMO et le beamforming fournissent l’infrastructure de la 5G et ouvrent la voie à d’incroyables améliorations en termes de performance. La complexité supplémentaire apportée par ces innovations peut elle aussi représenter un défi pour le processus de test de la 5G. Le MIMO, de manière simplifiée, consiste en l’utilisation de (nombreuses) antennes supplémentaires, ce qui représente une charge de test plus importante afin de garantir que toutes les antennes intégrées sont pleinement opérationnelles. L’architecture 5G compacte et la densité de ces installations ne permettront plus la collecte de mesures de connecteurs pour chaque antenne.

L’utilisation des ondes millimétriques et le beamforming à très hautes fréquences présentent des obstacles supplémentaires. Étant donné que ces fréquences sont beaucoup plus susceptibles de subir des affaiblissements de propagation à cause des conditions climatiques, les tests radio (over-the-air, OTA) peuvent devenir moins uniformes et plus complexes. Néanmoins, puisque les tests de conduction ne peuvent être effectués sans points de connexion distincts, des tests OTA plus fréquents seront nécessaires.

L’émulation de canal devient également plus complexe avec la 5G car le nombre de canaux RF nécessaires va augmenter de manière exponentielle, contrairement à l’expansion linéaire ayant accompagné l’arrivée de la 3G et de la 4G. Pour que les équipements de test de 5G soient pratiques et pour compenser cette complexité accrue, les technologies électroniques vont devoir se développer rapidement. Il faut continuer à explorer les solutions créatives qui minimisent les tests en laboratoire et autres éléments de test trop onéreux, sans pour autant compromettre la portée et la précision des tests.

Phases de déploiement de la 5G

Le déploiement de la 5G est une entreprise complexe et ambitieuse qui exige de la préparation et une mise en œuvre harmonieuse. À chaque phase de déploiement, l’application prudente d’un référentiel de test 5G optimisé constitue la meilleure garantie de succès. Dans de nombreux cas, ces phases seront compressées et redondantes.

  • Déploiement de la 5G, phase 1 – Vérification et validation technologiques

    Une vérification et une validation (V&V) solides constituent des éléments préalables essentiels à un déploiement réussi de la 5G. Cette phase inclut la vérification des fonctions de test de réseau virtualisé et des services de réseau afin de garantir une qualité et une fiabilité immédiates une fois le réseau déployé.

    Des systèmes de test de 5G évolutifs dotés de services de données intégrés sont requis pour mesurer la performance globale du réseau et simuler le comportement d’un utilisateur réel lors des essais 5G de terrain. Un logiciel capable d’émulation et apte à mesurer des millions de flux de données uniques constitue un autre élément indispensable à la phase V&V de la 5G. Un tel logiciel peut améliorer les capacités/la charge des tests ainsi que les capacités de benchmarking.
    5G Pain Points

  • Déploiement de la 5G, phase 2 – Déployer, activer, échelonner

    Une fois le déploiement de la 5G lancé, il est impératif de disposer d’une suite d’outils de test appropriés, propres à la 5G et dédiés à l’activation et à l’évolutivité. Des analyseurs de station de base améliorés pour analyser le spectre et les interférences des signaux 5G de l’ordre de l’onde millimétrique constituent un élément clé de cette phase de déploiement. Un logiciel qui surveille et garantit la performance du réseau tout en vérifiant les accords de niveau de service (Service Level Agreements, SLA) peut renforcer les activités d’activation, de surveillance des performances et de dépannage de la 5G.

    Les tests de fibre optique avancés ne perdent rien de leur utilité avec la 5G. Par exemple, grâce aux câbles en fibre optique, les réseaux d’accès radio centralisés (Centralized Radio Access Networks, ou C-RAN) peuvent co-localiser des unités de bande de base en dehors de sites d’antennes trop chargés. L’architecture C-RAN peut également aider à faciliter la coordination des ressources radio en temps réel.

  • Déploiement de la 5G, phase 3 – Garantir, optimiser, monétiser

    Les opportunités de monétisation via la connectivité 5G sont illimitées. D’autant que la 5G est davantage qu’une transformation du réseau, c’est une véritable transformation commerciale. Frais d’abonnement pour un haut débit mobile ultra rapide, vidéos mobiles en HD, jeux de réalité virtuelle et applications IdO diverses et variées… ne représentent qu’une petite partie de ces opportunités.

    Chacun de ces domaines devra fournir une qualité d’expérience irréprochable (quality of experience, QoE) pour rester dans la course. Une plateforme intelligente en temps réel connectée à des agents virtuels tout au long du cycle de vie du réseau constitue un moyen efficace de faire face aux défis que posera la densité de trafic de la 5G, garantissant et optimisant ainsi la QoE de manière continue.

5G Deployment Challenges

Meilleures pratiques de test de 5G

Alors que le 3GPP a présenté sa norme préliminaire pour la 5G NR, de nombreux aspects requièrent encore des améliorations. Le mode Non-standalone (NSA) a été présenté lors du lancement de 2017. Mais les détails concernant les spécifications de la norme 5G standalone (SA), non mentionnés dans la convention de couverture LTE en tant que technologie d’ancrage, restent à définir.

À terme, la standardisation constitue la clé du développement de modèles de tests 5G précis, lesquels mènent à leur tour à des pratiques de test harmonisées. Avec la norme LTE désormais adoptée dans le monde entier, il y a tout lieu de penser que les meilleures pratiques de test de la 5G suivront une évolution similaire.

Étant donné l’énorme plage de fréquence et les services haut débit propres à la technologie 5G, la standardisation des meilleures pratiques continuera de progresser parallèlement au développement de la technologie, des outils et des applications.

Se préparer à la révolution de la 5G

Les avancées technologiques que la 5G va permettre étaient il y a peu encore de l’ordre de la science-fiction. Les véhicules autonomes, les jeux de réalité virtuelle, les villes intelligentes et l’Internet des objets (IdO) ne sont que quelques-unes des innovations futuristes les plus prometteuses et prêtes à profiter des améliorations en termes de bande passante et de latence que la 5G fournira bientôt. Comme c’est le cas à chaque amélioration des capacités fonctionnelles, le potentiel illimité de la 5G va générer davantage de créativité et verra apparaître un flux continu de nouvelles applications.

En raison des hautes fréquences inhérentes à la 5G, le déploiement initial aura probablement lieu dans des zones où les obstructions solides peuvent être évitées. Les émetteurs 5G seront placés plus près du sol que les générations précédentes. Les équipements seront donc eux aussi davantage regroupés au niveau du sol afin de garantir la qualité des données.

À mesure que les réseaux 5G se propagent et que les exigences propres au mode standalone commencent à prendre forme, la demande pour des outils de test de 5G innovants et rentables va s’intensifier. Ces outils, puissants et polyvalents à la fois, accompagneront implicitement la plus grande révolution technologique du 21e siècle.


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