Bibliographie & annexes
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RÉSUMÉ
La cinquième génération de réseaux sans fils cellulaires, plus simplement appelée 5G, ne devrait pas être disponible pour le grand public avant 2020. Cependant, la quantité d'innovations nécessaire et les enjeux financiers sous-jacents en font dès aujourd'hui un sujet majeur. Dans cet article, nous présentons le contexte et les services attendus de la 5G. En vue d’offrir ces services à des dizaines de milliards de terminaux, des travaux de recherche et de standardisation sont nécessaires. Un aperçu de ces travaux est donc inclus dans cet article. Nous présentons ensuite les évolutions technologiques pressenties pour la 5G, ainsi que des exemples d’architectures, qui commencent à faire consensus. L’article se termine sur les perspectives des chemins qui devraient nous mener jusqu’à la 5G.
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Loutfi NUAYMI : Maître de conférences - Institut Mines Télécom – Télécom Bretagne
INTRODUCTION
Dans cet article, nous proposons une introduction aux travaux en cours devant nous conduire aux réseaux cellulaires de cinquième génération, dits 5G, à l’horizon de 2020. La 5G soulève d’énormes enjeux financiers. Elle permettra de développer une multitude de nouveaux services qui devront être fournis à des dizaines de milliards de terminaux, c’est pourquoi d’importants travaux de recherche et de standardisation sont nécessaires. Nous présentons ensuite les évolutions technologiques pressenties pour la 5G, ainsi que des exemples d’architectures, qui commencent à faire consensus.
La structure de notre article est la suivante. Dans le paragraphe 1, nous décrivons le contexte, les objectifs visés, ainsi que les enjeux de la 5G, tels qu’identifiés au moment de la rédaction de ces lignes. Dans le paragraphe 2, nous présentons les principales étapes d’ici 2020, après rappel des éléments majeurs des quatre premières générations. Les technologies envisagées, qui font encore l’objet de travaux de recherche et d’évaluation des performances, sont résumées au paragraphe 3. Ces technologies sont étudiées dans différentes entreprises (équipementiers, opérateurs, autres fournisseurs de solution), ainsi que dans des projets collaboratifs que nous abordons dans le paragraphe 4. Une architecture globale proposée par le plus connu de ces projets est décrite au paragraphe 5, regroupant la plupart des technologies envisagées pour la 5G. L’article se termine par une conclusion, ainsi que les perspectives des chemins qui devraient nous mener jusqu’à la 5G.
Un tableau d’acronymes est présenté en fin d’article.
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Technologies envisagées
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2. Normalisation et standards
Même si nous arrivons à la cinquième génération de réseaux cellulaires, la complexité et la diversité des demandes et défis posés à ces systèmes, surtout si nous les comparons aux défis posés à la génération précédente, font que la préparation de cette génération reste un travail long et impliquant un grand nombre d’acteurs dans un grand nombre de pays.
Le consortium 3GPP (3rd Generation Partnership Project ) regroupait lors de sa création, dans les années 1990, les travaux de standardisation de la 3G, suivant la variante dite WCDMA ou UMTS. Les définitions de ce système étaient fournies sous le nom de release (parution, sortie). La première release (version) commercialisée était la Release 3 que nous avons utilisée avec les premiers terminaux 3G, peu après l’an 2000. Des releases sont régulièrement fournies, tous les ans environ, et le 3GPP n’est plus limité à la 3G. Le 3GPP fournit des standards 4G et bientôt 5G. La Release 8 correspond à la technologie connue sous le nom de LTE. La Release 10 a donné le LTE-A ou LTE-Advanced. La standardisation de la 4G (ou du système connu sous le nom LTE) a commencé avec la Release 8 du 3GPP, celle de la 5G démarrera avec la Release 14 prévue pour 2016.
Les efforts de recherche et autres prospections ont commencé peu après 2010 et offrent un travail exploratoire indispensable pour les travaux de standardisation.
Le figure 1, basé principalement sur des informations de , fournit une synthèse des releases (notées « Rel. » dans la figure) du 3GPP correspondant à la 4G et la 5G. La réunion WRC, World Radiocommunication Conference (ou CMR pour Conférence Mondiale Des Radiocommunications), a lieu tous les 3 ou 4 ans. Cette conférence internationale a autorité pour réviser l'utilisation du spectre des fréquences radioélectriques.
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - CISCO White Paper - Cisco visual networking index : global mobile data traffic forecast update, 2014–2019, - fév. 2015.
-
(2) - BOLLA (R.) et al - Energy efficiency in the future internet : a survey of existing approaches and trends in energy-aware fixed network infrastructures. - IEEE Communications Surveys and Tutorials, Q2 (2013).
-
(3) - SUAREZ (L.), NUAYMI (L.), BONNIN (J.M.) - An overview and classification of research approaches in green wireless networks. - Eurasip journal on wireless communications and networking (2012).
-
(4) - HUAWEI - 5G : A technology vision. - White paper, fév. 2014.
-
(5) - ERICSSON - 5G radio access. - White Paper, juin 2013.
-
(6) - ITU-R M.2134 - Requirements related to technical system performance for IMT-Advanced radio interface(s), - ...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
ANNEXES
EARTH (FP7)
Projet collaboratif européen du type FP7 (01/2010-06/2012), EARTH a étudié les réseaux cellulaires à haute efficacité énergétique. Avec une approche holistique, il a contribué de manière importante avec des propositions comme le E3F Framework : modélisation du réseau, métriques de performance, techniques RRM et dispositifs d’extension de couverture pour l’efficacité énergétique. https://www.ict-earth.eu/
METIS (FP7) et METIS II (5GPPP)
Projet collaboratif européen (11/2012-06/2015), METIS a étudié les pistes possibles pour les réseaux cellulaires 5G. C’est le premier grand projet collaboratif, du type FP7, financé par la Commission européenne avec l’objectif de préparer la 5G. Les résultats de METIS ont été, en grande partie, repris pour mettre en place l’organisation du 5GPPP. METIS II, démarré en juillet 2015, est la suite de METIS et se focalise sur le réseau d’accès radio de la 5G. https://www.metis2020.com/ https://5g-ppp.eu/metis-ii/
5G Forum, Corée du Sud
La Corée du Sud, avec ses acteurs majeurs des télécommunications, opérateurs et équipementiers, a un rôle de premier plan depuis les premiers déploiements de la 3G. Un des nombreux atouts de la Corée du Sud est la forte collaboration mutuelle entre tous les concernés par les réseaux cellulaires. La page web du 5G Forum mentionne comme un des objectifs la contribution de tous les acteurs de la nouvelle infrastructure de communications mobiles, notamment : Internet des Objets (IoT)/Cloud/Big Data, et industrie, académiques, recherche pour les institutions, ainsi que les équipementiers et les fournisseurs de services. http://www.5gforum.org/
4G Americas
Avec la 4G, les États-Unis ont pu largement récupérer...
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