Un nombre insurmontable de périphériques, que ce soit votre smartphone, votre casque VR ou les caméras de surveillance extérieures à votre domicile, se connectent aux réseaux de télécommunication en une fois. Cela s’ajoute à une augmentation rapide du trafic de données au fil du temps, une amélioration de la bande passante devenant alors une nécessité. Ce dont nous avons tous besoin, ce sont des vitesses de données élevées, n'est-ce pas? Comme le prévoit le géant chinois des télécommunications Huawei, le trafic mondial des données mobiles sera multiplié par sept par rapport à 2016. Il a en outre ajouté que la demande de données pour un particulier atteindrait en moyenne 15 Go par mois au cours des cinq prochaines années. Nous observons toujours l'avènement des réseaux 4G LTE dans des pays comme l'Inde, mais les opérateurs de télécommunication du monde entier ont commencé à expérimenter des technologies encore plus complexes et robustes pour maximiser la puissance du signal, la capacité des utilisateurs et la vitesse des données. Ils utilisent une technologie d'antenne intelligente appelée Massive MIMO (entrées multiples, sorties multiples) qui constituera la base de notre technologie cellulaire de cinquième génération (5G). Il en est encore à ses débuts, mais devrait bientôt prendre de l’ampleur. Donc, si vous vous demandez ce qu'est le MIMO massif, voici tout ce que vous devez savoir sur le MIMO massif:
Qu'est-ce que Massive MIMO et sa relation avec la 5G?
Massive MIMO (entrées multiples, sorties multiples), également connu sous le nom de systèmes d’antenne à grande échelle, constitue l’épine dorsale de l’évolution de la communication sans fil. La technologie MIMO devrait s'avérer extrêmement bénéfique pour prendre en charge davantage d'utilisateurs mobiles, en fournissant des vitesses plus rapides et des services réseau plus fiables à long terme.
Actuellement, la plupart des infrastructures de réseau 4G LTE ne permettent l'installation de 8 antennes (émetteur + récepteur) que sur la station de base, ce qui ne permet pas de répondre aux besoins croissants des utilisateurs mobiles. Ceci fournit une bande passante limitée, affectant la vitesse des données et le nombre d'utilisateurs pouvant se connecter à cette station.
C’est là que MIMO intervient et vous permet d’utiliser plusieurs émetteurs et récepteurs simultanément pour échanger des données sur le même canal radio. La technologie a déjà été mise en œuvre dans certaines stations de réseau 4G avancées sous la forme de MIMO 4 x 4 et est actuellement explorée par quelques opérateurs en Inde.
Mais l’élargissement de ce concept pour pouvoir accueillir près de 100 antennes dans un seul réseau à la station de base (tour cellulaire) constituera la base des futurs réseaux 5G. L'augmentation du nombre total d'antennes s'ajoute à celle d'un plus grand nombre d'émetteurs / récepteurs à un même endroit, ce qui entraîne une augmentation du nombre de chemins de signaux possibles et de meilleures performances en termes de vitesse de transmission des données et de fiabilité des liaisons. Une MIMO massive peut induire une amélioration de la vitesse jusqu'à quatre fois supérieure et une extension plusieurs fois supérieure de la capacité du réseau.
La collection de systèmes d’antennes dans un réseau MIMO massif ne forme pas de faisceaux ressemblant à des ballons exacts observés dans la plupart des systèmes de réseau précédents et actuels. Au lieu de cela, la nature orthogonale des signaux émis par la collection d'antennes forme des faisceaux individuels, alimentant une ou plusieurs stations mobiles (les utilisateurs) à un instant. Massive MIMO utilisant de nombreuses technologies complexes, le schéma le plus simple pour expliquer le fonctionnement de son système d’antenne réside dans le schéma ci-joint.
Cela signifie que les opérateurs peuvent desservir un plus grand nombre d'appareils mobiles dans une zone en déployant la technologie Massive MIMO. Et la même chose est encore plus évolutive, les opérateurs pouvant ajouter encore plus d'antennes à la configuration actuelle pour augmenter les chemins de signal possibles et améliorer l'efficacité sans entraver le spectre existant.
Avantages de la technologie MIMO massive par rapport aux réseaux 4G actuels
Étant donné que le système Massive MIMO (5G) utilise un plus grand nombre d’antennes d’entrée et de sortie, les opérateurs de télécommunication pourront ainsi améliorer considérablement la couverture et la vitesse des données. Cela sera rendu possible grâce à l'efficacité spectrale et énergétique élevée, qui augmente en raison d'un multiplexage étendu, ainsi que du gain du réseau d'antennes combiné. Voici les principaux avantages des systèmes d'antenne Massive MIMO (M-MIMO) par rapport aux systèmes 4G actuels:
1. Couverture améliorée et vitesses plus élevées
Grâce à l'utilisation de la technologie Massive MIMO, éventuellement associée à des spectres de fréquence supérieure, les entreprises de télécommunications seront en mesure de répondre aux besoins d'une plus grande variété d'appareils dans le futur. Non seulement cela, la force du signal à l'intérieur serait extrêmement forte et hors des graphiques.
Les capacités de formation de faisceaux des systèmes MIMO massifs permettront aux opérateurs de télécommunications d’ étendre rapidement la couverture à haute vitesse aux zones rurales . Une ligne de mire directe fonctionne bien avec des fréquences plus élevées, offrant ainsi des vitesses encore plus grandes.
L'objectif principal d'une mise à niveau est également d'augmenter la vitesse de transmission des données. Les experts s'attendent à des vitesses minimales de 1 Gbps, pouvant atteindre 10 Gbps. Cela a déjà été prouvé dans certaines expériences avec des démos Gigabit LTE présentées par le géant chinois des réseaux ZTE au CES plus tôt cette année.
2. Faibles coûts d'infrastructure et de composants
Étant donné que la plupart des géants mondiaux des télécommunications modernisent régulièrement leur infrastructure pour prendre en charge les réseaux 4G à haut débit (avec des vitesses antérieures à 5G), la mise à niveau complète vers la 5G se déroulerait sans heurt. Les systèmes 4G existants utilisent déjà des techniques MIMO qui doivent être mises à l'échelle lorsqu'une technologie 5G plausible se concrétise.
Les nouveaux systèmes d'antenne Massive MIMO disposeront non seulement d'un grand nombre d'antennes, mais ils seront également évolutifs. Il sera plus facile pour les géants des télécommunications d’ajouter de nouvelles antennes à ce système afin d’ajouter les vitesses et la base d’utilisateurs existantes. En outre, le grand nombre d'antennes entraînera la formation d'un réseau robuste, qui ne sera pas affecté par une défaillance individuelle de leur système d'antenne.
3. Prise en charge des connexions limitées dans le temps
Alors que les réseaux 5G massifs compatibles MIMO offrent une couverture et une vitesse de données améliorées, ils réduisent le temps nécessaire au transport des signaux entre l'émetteur et le récepteur. Ceci est connu sous le nom de latence et les réseaux 5G à venir aideront à réduire la même chose afin de faciliter davantage l'utilisation de ces réseaux pour les services VR / AR, de conduite autonome et autres services contrôlés par AI ou ML .
Défis du déploiement massif d'antennes MIMO
Alors que les chercheurs expérimentaient les tests d'antenne Massive MIMO depuis quelques années, les systèmes mis sur le marché possèdent toujours moins d'antennes que ne le souhaitent les entreprises de télécommunications pour l'avènement des réseaux 5G. Cela est dû aux limitations rencontrées dans la mise en œuvre de la technologie. Voici les défis rencontrés dans leur déploiement généralisé:
1. Complexité du traitement du signal
C'est l'une des difficultés les plus importantes rencontrées lors de la mise en place des stations de base Massive MIMO. L' augmentation du nombre d'antennes et des fréquences à un emplacement singulier augmente les risques d'interférences . Ce problème peut toutefois être résolu en adoptant une technologie à spectre plus large et à précision de défaut zéro qui réduira les interférences de canal entre sites. Bien que le grand nombre d’antennes ajoute à la complexité, le réseau est encore plus résistant aux pannes.
2. Disponibilité du spectre limitée
Comme vous l'avez peut-être déjà entendu dire, la distribution d'un spectre de fréquences est contrôlée par l'instance dirigeante et les opérateurs de télécommunications doivent lancer des offres pour sécuriser une partie de ce spectre.
À présent, le problème fondamental réside dans le fait que le spectre 3GHz qui prévaut actuellement est déjà encombré en raison de la surcharge de nouvelles connexions de données. Et il est difficile d’utiliser des ondes millimétriques de fréquence supérieure (3 GHz - 300 GHz) pour construire des stations de base MIMO massives, car les ondes ne pénètrent pas dans des matériaux solides et ne sont pas absorbées par les arbres ni par les nuages de pluie.
Mais les géants de la technologie et les opérateurs de télécommunications travaillent main dans la main pour augmenter le gain du signal en faisant en sorte que plusieurs antennes (MIMO) concentrent les signaux radio dans un faisceau directionnel étroit sans augmenter leur puissance de transmission. Samsung R & D et Huawei ont connu le succès dans les expériences, mais ces faisceaux étroits sont extrêmement sensibles aux changements d’alignement.
Recherche en cours et déploiement de réseaux MIMO massifs
Le système de réseau susmentionné n’est pas un prototype mais a déjà été mis en œuvre à une plus petite échelle dans le scénario 4G existant. Huawei collabore depuis plus de deux ans avec des opérateurs de télécommunications locaux tels que China Mobile et la société japonaise SoftBank pour expérimenter commercialement ses configurations MIMO Massive.
Après des expériences rigoureuses, SoftBank a été nommé l'opérateur de télécommunications pour lancer son réseau commercial Massive MIMO vers la fin de 2016 . D'autres opérateurs tels que China Mobile, Vodafone et T-Mobile ont également commencé à déployer cette technologie à un nombre limité d'utilisateurs dans leurs pays respectifs.
Si la plus grande question qui vous préoccupe au fond de votre esprit est la suivante: nos smartphones actuels seront-ils compatibles avec ces réseaux Massive MIMO? Ensuite, la réponse directe est généralement oui . Un grand nombre de périphériques existants peuvent tirer parti des réseaux MIMO 4G, offrant des vitesses Gigabit sans aucun problème.
Les tout premiers déploiements compatibles 5G en Inde
Alors que de nombreux acteurs mondiaux des télécommunications, en collaboration avec des géants du matériel, ont déjà expérimenté Massive MIMO sur leurs réseaux, l’Inde vient tout juste de rejoindre le disque 5G futuriste avec le déploiement de son premier réseau de ce type.
Airtel, le principal géant des télécommunications du pays, a fait les gros titres en annonçant qu'il était devenu le premier à réussir cet exploit. Bengaluru et Kolkata ont lancé la première technologie indienne M-MIMO (technologie massive d'entrées multiples à sorties multiples), mais l'essai devrait s'étendre à d'autres régions du pays au cours des prochains mois.
Airtel a déployé la nouvelle technologie 5G dans le cadre de son programme de transformation du réseau en cours appelé Project Leap . Il s'attend à ce que la technologie Massive MIMO améliore de sept fois la capacité du réseau existant tout en utilisant le même spectre qu'elle possède déjà. Il pense que la même chose va même fournir des vitesses deux fois supérieures à celles du déploiement 4G existant.
En outre, le géant chinois des réseaux ZTE a annoncé qu'il participait aux expériences MIMO massives pré-5G en collaboration avec des opérateurs bien connus tels que Vodafone et Reliance Jio. Alors que Huawei est le visage derrière le déploiement d’Airtel dans le pays, comme indiqué dans un communiqué officiel.
Vu du point de vue de l’état actuel de l’industrie des télécommunications en Inde, il s’agit là d’une tentative de la part de ce géant des télécommunications de maintenir sa place forte dans le pays. Ils ont récemment été réveillés avec un choc surprenant par leur nouveau concurrent le plus féroce, à savoir Reliance Jio, qui a maintenant réussi à les piétiner avec le déploiement de son réseau 4G LTE en un an.
Déploiement généralisé attendu
La plupart des rapports publiés par des géants des réseaux comme Ericsson ou Nokia suggèrent actuellement que la technologie de réseau 5G devrait connaître une percée et toucher les masses d’ici les années 2020 . Il ne s’agit pas d’un calendrier rigide, mais correspond au modèle de fonctionnement de l’industrie, qui voit une technologie mise à niveau faire ses débuts d’ici une décennie.
La technologie de réseau 3G a été lancée pour la première fois en octobre 2001, alors que la 4G LTE a été largement adoptée après une décennie autour de 2011. Ainsi, il est possible de penser que les efforts Massive MIMO en cours aboutiront d’ici la fin de la décennie. On peut voir des implémentations de la technologie avant la 5G, à la fois du côté du consommateur et du côté de l'opérateur, dans les deux prochaines années. La foule des Jeux olympiques d’hiver 2018 pourrait être la première à être témoin de cette innovation, suivie de la Coupe du monde 2018 de la FIFA . Même le fabricant de puces Qualcomm a annoncé son intention de déployer des périphériques compatibles 5G (Gigabit) le long d’une chronologie similaire.
Nous avons peut-être assisté à un déploiement prolongé des services 4G LTE en Inde, ce qui est toujours en cours. Mais les géants des télécommunications du pays ne veulent plus prendre du retard dans l'adoption des technologies les plus récentes en raison de la concurrence imminente et de la consolidation du pays.
Massive MIMO: une course technologique pour l'adoption de la 5G
Une vue à vol d'oiseau des développements MIMO massifs montre également que l'Inde s'appuie de plus en plus sur son image transformatrice de puissance technologique. Le gouvernement entreprend actuellement les démarches nécessaires pour relancer l'évolution de la technologie cellulaire.
Le gouvernement a déjà mis en place un forum de haut niveau pour évaluer le scénario actuel et approuver les plans d'action pour le déploiement rapide des services 5G. Il a alloué un corpus massif de 500 000 CRF à des fins de recherche et de développement 5G, ce qui nous positionne sur la carte du monde, aux côtés des pays menant l'adoption de ces avancées technologiques. Il n’ya pas de véritable réseau «5G» défini pour le moment et nous devrons être à l’affût pour les mêmes années à venir.
