La promesse de la 5G : pouvoir surfer demain 10 fois plus vite qu’avec la 4G et avec un temps de latence inférieur à 1 ms. Un rêve presque à portée de main : Orange vient de prouver ce 25 janvier qu’il était déjà capable, alors que le futur standard de très haut débit mobile n’est pas encore normalisé, d’atteindre une vitesse supérieure à 15 Gbit/s. Une première française réalisée à Orange Gardens, le centre de R&D de l’opérateur à Chatillon, et l’aide de son partenaire et équipementier Ericsson France.
Des débits impressionnants
Sur place, nous avons pu constater que les transmissions de données dépassaient sans problème les 15 Gbit/s en download. Du jamais vu dans notre pays: « Actuellement, nous dépassons les 30 Mbit/s en 4G dans les zones denses et atteignons entre 5 et 10 Mbit/s ailleurs », précise Jean-Benoît Besset, directeur de la stratégie réseau chez Orange. Du côté de l’upload, la 5G permettra aussi de faire un pas de géant : « Nous sommes en mesure d’atteindre les 500 à 600 Mbit/s en débit montant avec ce type de configuration », a précisé Hassan El Nahas El Homsi, en charge des solutions radio chez Ericsson.
Une démo en vidéo de cette performance :
Une expérimentation de laboratoire
Des débits ahurissants, mais attention, cette expérience est loin d’avoir été réalisée avec un mobile similaire à celui que vous avez dans votre poche. Pour l’instant, la 5G nécessite encore des dispositifs plutôt impressionnants. Le prototype de terminal ressemble ainsi… à une grosse imprimante. Il faut un grand travail d’imagination pour se représenter à la place un petit smartphone. Jugez vous-même :
Quatre à cinq mètres plus loin, on trouve l’antenne relais, qui ressemble en revanche presque à la version finale, qui sera commercialisée d’ici la fin de l’année.
Le terminal et l’émetteur sont placés dans une chambre anéchoïque, conçue pour ne pas provoquer d’écho perturbant les mesures.
L’émetteur est relié à la station de base, qui se trouve hors de la chambre, et qui est elle-même connectée à Internet par fibre optique. A l’extérieur de la chambre, des moniteurs affichent le débit descendant atteint, en liaison avec le terminal.
On voit donc là toutes les limites de l’exercice, qui ne reproduit évidemment pas les conditions réelles d’utilisation des usagers. Qui doivent se partager la capacité réseau et sont la plupart du temps beaucoup plus éloignés de l’émetteur.
Voir la vidéo officielle :
Comment ça marche ?
Cette démonstration repose sur un cocktail de nouvelles technologies de transmission radio, pour certaines encore expérimentales. Tour d’horizon.
Les ondes centimétriques
Si un tel débit a été atteint, c’est grâce au recours à des ondes centimétriques. Elles sont situées entre 3 GHz et 30 GHz et présentent des fréquences 10 fois plus élevées que celles utilisées actuellement dans le cadre de la 4G. Elles permettent de bénéficier de larges bandes de fréquence, favorisant les très hauts débits. Deuxième avantage, les antennes fonctionnant avec ces bandes de fréquence sont plus petites, ce qui permet d’en caser davantage dans un même bloc radio.
La focalisation radio
On connaissait le beamforming, une technique de traitement du signal permettant de faire converger la puissance des ondes radio vers le mobile, au lieu d’arroser tout l’espace environnant. Voici maintenant le beam tracking qui parvient à réaliser le même exploit, alors que la personne est en mouvement. A bord d’une voiture et même à 300 km/h dans un TGV. Nous avions pu assister à la présentation des prototypes d’antennes 5G d’Orange au mois de mai dernier qui embarquent justement cette technologie de beam tracking. Elles équipent désormais le matériel de test qui a servi à l’expérimentation de ce 25 janvier.
Le Massive MIMO
Le matériel utilisé est boosté au Massive MIMO (Multiple Input Multiple Output). Le principe du MIMO est déjà largement utilisé dans les terminaux mobiles actuels : cette technique de multiplexage consiste à multiplier les éléments émetteurs/récepteurs des antennes en émission et en réception pour doper le débit. Essentiel à la 5G, le Massive MIMO consiste à utiliser des centaines d’éléments, contre quelques un seulement à l’heure actuelle.
Une nouvelle technique de multiplexage
Pour les JO d’hiver qui se tiendront en Corée du Sud l’année prochaine, Nokia prévoit d’atteindre les 20 Gbit/s sur les sites olympiques, alors qu’ils seront fréquentés par des centaines de milliers de personnes. Orange et Ericsson pourront-ils faire aussi bien à cette date ? Pas de doute pour Hassan El Nahas El Homsi qui table sur une nouvelle technologie de multiplexage, le Multi-user MIMO. « Nous allons enfin pouvoir utiliser les mêmes ressources temps et fréquence pour deux, voire plusieurs utilisateurs en même temps, alors qu’ils sont dans des positions différentes. Ce que nous ne pouvons pas faire actuellement avec la 4G », avance-t-il. Le Mu-MIMO permet effectivement de partager le débit radio et d’émettre des flux de données vers plusieurs personnes en même temps. La répartition se fait dynamiquement, en fonction du trafic et des besoins.
Lors d’une simulation, Orange nous a présenté le parcours d’une femme qui traverse le forum des Halles en 2020. On voit le débit de son smartphone évoluer pendant qu’elle marche, son appareil basculant de façon transparente en 4G ou en 5G suivant son usage et les interférences. Ce sera aussi ça, la 5G. Un réseau extrêmement souple capable d’allouer de la bande passante et de la réajuster en permanence pour optimiser le débit mobile de chacun.
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