La 5G en ligne de mire de Qualcomm

Attendue à l'horizon 2020, avec des premiers essais grandeur nature en 2018, la 5G ne se démarquera pas de la 4G, et des précédentes générations de technologie mobile, uniquement par ses performances. Mais aussi, et surtout, par les services que de nombreux secteurs industriels en attendent.

Certes, les débits devraient se mesurer en multi-gigabits par seconde (contre quelques centaines de Gbit/s en 4G) et offrir une latence qui descendra sous la milliseconde (elle est de 8 ms en 4G au niveau de l'interface radio, plutôt 45 à 50 ms de bout-en-bout dans les faits). Un objectif qui se fera « par étape, souligne Laurent Fournier, directeur général de Qualcomm France (en photo ci-dessus). On passera par le 5 ms au niveau de l'interface radio et on s'appuiera sur le Network Slicing. »

Ce concept vise notamment à rapprocher le traitement du signal et la livraison des contenus à l'extrémité du réseau, là où l'utilisateur final est le plus prêt de l'antenne, et d'attribuer dynamiquement de la capacité à un service grâce aux technologies de virtualisation et de Cloud. Enfin, l'industrie travaille à des mécanismes d'ultra haute fiabilité selon laquelle moins d'un paquet IP sur 100 millions se perdra dans le réseau.

Au-delà des utilisateurs de smartphones, cette capacité attendue de la 5G servira aux services de téléprésence ultra HD. « Il faut profiter de la qualité vidéo des écrans pour proposer des environnements les plus proches de la réalité, avance Laurent Fournier, l'industrie travaille sur le standard 8K en 120 images/s, mais ce streaming vidéo nécessite du 720 Mbit/s. » Les systèmes à haute criticité comme l'Internet tactile temps réel (pour le monde médical, l'industrie minière.), les robots industriels, les drones ou l'automobile sont avides des nouvelles capacités du réseau. Et l'Internet des objets (IoT) plus largement. « La 5G vise à autoriser des autonomies de plus de 10 ans aux objets connectés, de pouvoir en adresser 1 million par cellule contre 300?000 en 4G et d'assurer la remontée des informations en temps réel », souligne le dirigeant.

TDD et nouveaux spectres hertziens

Tout un ensemble de services qui imposent une densification massive du réseau. « La 5G permettra de monter en fréquence et d'ajuster automatiquement les envois montants et descendants pour maximiser la performance. » Dans ce cadre, la technologie TDD (Time Division Duplexing) se montrera plus pertinente que le FDD (Frequency Division Duplexing). Car elle n'utilise qu'un seul et même spectre de fréquences pour établir la communication là où le FDD, majoritaire aujourd'hui en Europe, se montre moins efficace dans la gestion du spectre en s'appuyant sur deux bandes de fréquences séparées (l'un montant, l'autre descendant). « Le TDD perd un peu en qualité de couverture mais cela ne gène pas trop dans les hautes fréquences », assure Laurent Fournier.

Car la 5G fera appel à de nouveaux spectres hertziens en plus de ceux déjà exploités pour la mobilité. Les bandes 28 GHz (24,25 à 27,5 GHz) en 2020 et 32 GHz (31,8 à 33,4 GHz) en 2022 sont envisagées en Europe. Elles permettront d'exploiter des largeurs de spectre de 100 MHz, gage de débits ultra performants que permettront d'exploiter des technologies de Massive-MIMO (multiplication jusqu'à 64 antennes par cellules pour une meilleure couverture) et Beamforming (optimisation des flux sur un point précis). La zone 1 GHz à 6 GHz, aujourd'hui exploitée pour la 2G, 3G et 4G s'étendra avec les 3,4 à 3,8 GHz hérités des licences Wimax et, probablement, 3,8 à 4,2 GHz. Au total, 600 MHz de capacité seront disponibles. « Il faudra s'assurer que le spectre attribué est compatible avec la 5G avec des largeurs de 80 à 100 MHz. » Sinon, la 5G n'affichera pas de performances beaucoup plus supérieures à la 4G. Enfin, les fréquences dites basses, sous le 1 GHz, se destineront principalement à l'IoT.

« L'enjeu est de mettre [les fréquences] à disposition [des opérateurs] le plus rapidement possible, indique le porte-parole de Qualcomm, la course à la 5G a du sens pour les leaders mondiaux européens pour maintenir leur leadership sur leur secteur d'activité. » Pas question de laisser les industriels en Asie ou aux États-Unis où ils profiteraient des déploiement de la 5G avant l'Europe. « L'Europe n'a pas été la première à se manifester sur ce dossier alors que les premiers cas d'utilisation sont apparus aux États-Unis, en Corée et au Japon. Mais l'Europe s'est réveillée cet été. » Plusieurs démonstrations ont été faites en Angleterre, en Allemagne, en Italie. Sous l'impulsion du commissaire à l'économie et la société numérique Günther Oettinger, Bruxelles a en effet mis la pression sur les industriels. Et les opérateurs y ont répondu en juillet par un manifeste dans lequel ils s'engagent à déployer un réseau 5G dans une grande ville de chaque pays de l'Union d'ici 2020. « On sent le réveil », assure Laurent Fournier.

Accélérer la roadmap

La sortie de la R15, première norme 5G du 3GPP pourrait être avancée d'un an.

Les opérateurs, et équipementiers, travaillent aussi avec le 3GPP, le consortium chargé d'établir les normes des technologies mobiles. Notamment pour accélérer les processus de normalisation. Alors que la release 15, la première «?vraie?» norme 5G était programmée pour 2018, sa finalisation pourrait apparaître dès la fin 2017 et ouvrir la porte des premières offres commerciales en 2019. Une petite année d'avance sur le calendrier que Laurent Fournier explique par la nécessité « d'éviter la fragmentation technologique, sinon, il y a un risque d'appel d'air industriel ». Le porte-parole de Qualcomm fait référence à Verizon qui n'a pas caché son intention d'utiliser des technologies 5G pour apporter le très haut débit aux foyers américains en alternative au lourd déploiement de la fibre optique terrestre. De la «?5G fixe?» qui intéresse également son concurrent AT&T, au risque que les deux opérateurs ne prennent pas la peine d'attendre les premières normalisations pour déployer leurs propres technologies de nouvelle génération. Et entrainer l'industrie dans leur direction.

De son côté Qualcomm, qui fournit avant tout des composants (modem radio, CPU, GPU.) pour les terminaux mobiles et objets connectés principalement (sa contribution sur les équipements opérateurs se limite aux small cell), a tout intérêt à disposer de spectres hertziens compatibles avec ses solutions. « Cela nécessite une bande de spectre homogène à l'échelle du monde. » Dans l'idéal, la cinquantaine de spectres (bandes 1 à 44) supportées par ses modems sur les 300 spectres spécifiés par la 3GPP. Certes, le fournisseur continuera de tirer profit de ses brevets OFDM (de codage numériques) qui resteront massivement utilisés avec la 5G. Mais pour servir l'ensemble de l'industrie, l'offre passera par des innovations. Selon Laurent Fournier, « il y a un un seuil de complexité qui s'installe et qui nécessite la maîtrise technologique de bout-en-bout, du modem aux éléments passifs ». C'est pour développer des filtres de radio fréquence (RF) que l'entreprise a créé la joint-venture RF360 en début d'année avec TDK. Parallèlement, l'entreprise propose déjà une plate-forme de test, la Qualcomm Research 5G NR, pour les fréquences sous les 6 GHz en direction des opérateurs.

L'innovation se poursuit avec la recherche sur les ondes millimétriques dont le Vive, composant Wifi 802.11ad à 60 MHz, constituera la base de départ pour le 28 GHz. Dans l'immédiat, Qualcomm va s'illustrer début 2017 avec un modem X16 multimode pour supporter le LTE Advanced Pro à 1 Gbit/s et soutiendra le NB-IoT pour l'IoT dans quelques mois. « On va faire sur la 5G ce qu'on a fait sur la 3G et la 4G », soutient le dirigeant. Qui compte bien profiter des 18 mois d'avance technologique de l'entreprise de San Diego sur la concurrence pour continuer à s'imposer sur le marché mobile.

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