Présentation: La cinquième génération de communications réseau sans fil

En tant que ressource essentielle mais rare à l’ère de la 5G, le spectre dans trois gammes de fréquences clés devrait offrir une couverture étendue et prendre en charge tous les cas d’utilisation de la 5G : inférieur à 1 GHz, entre 1 et 6 GHz et supérieur à 6 GHz. Les deux premiers sont souvent désignés par l’expression sub-6GHz. Cet élément est important car le trafic de données cellulaires continue d’augmenter et le haut débit mobile amélioré est en passe de devenir la principale proposition de valeur pour les consommateurs. Le haut débit mobile amélioré (eMBB) est l’un des trois ensembles de cas d’utilisation définis pour la 5G. En tant qu’extension des services haut débit 4G existants, ces cas d’utilisation seront les premiers services 5G commerciaux à être lancés. Toutefois, ils ne permettront pas simplement d’accélérer les vitesses de téléchargement.

Nous nous attendons à ce que les États-Unis et la Chine mènent tous deux la première vague de déploiements de la 5G. La Chine concentrera les déploiements initiaux dans la bande C (3 à 5 GHz). Les États-Unis, quant à eux, concentreront les déploiements initiaux sur l’accès sans fil fixe via le spectre de fréquences de l’onde millimétrique (mmWave) (au-dessus de 24 GHz), ainsi que dans les bandes basses (600 MHz).

Nous pensons qu’à long terme le spectre de la bande C pourrait avoir des difficultés à fournir un haut débit mobile amélioré en raison de ses limites en matière d’amélioration du rendement spectral et des capacités du système, ainsi que de son temps de réponse problématique de 1 ms. Pour répondre aux exigences relatives aux larges bandes passantes contiguës, un recours au mmWave devra être envisagé.

En réalité, compte tenu de la maturité technique et de la faisabilité économique actuelles, un réseau hybride est très probable. Par exemple, dans les grandes zones urbaines, mmWave devrait être déployé pour une couverture sans fil fixe ou de type hotspot, tandis que la sub-6 GHz devrait être déployée pour couvrir les banlieues ou les petites villes. La 5G continuera à coexister avec la 4G.

Pour déployer la 5G, il est important de comprendre les technologies clés telles que le passage de systèmes RRU et d’antennes séparés aux systèmes AAU avec des éléments d’antenne intégrant la technologie MIMO (Multi-input Multi-output) massive et d’autres composants électroniques actifs. Il est prévu que les systèmes d’antennes passent de structures passives à des antennes actives, contenant des composants électroniques positionnés directement sur le bord de l’antenne. Les nouveaux systèmes d’antennes actives devraient déplacer l’antenne MIMO massive pour desservir plusieurs utilisateurs via plusieurs canaux sans fil, ce que l’on appelle le MIMO massif multi-utilisateurs ou MU-MIMO. Nous nous attendons à ce que cela génère une grande quantité de données par élément d’antenne via des connexions internes telles que des connecteurs et des câbles.

Avec la norme 5G NR (New Radio), les composants clés peuvent combiner les RRU et les antennes dans un AAS.

Le MIMO massif augmente la capacité d’un réseau sans fil de 50 fois. Le nombre d’antennes plus important vous permet également d’obtenir de meilleures performances et une meilleure fiabilité du réseau en matière de débit de données, ainsi qu’une plus grande résistance aux interférences/au brouillage.

TE possède un savoir-faire de plusieurs années en matière d’interconnexion à haut débit, de RF, d’intégrité du signal, ainsi que de conception thermique, renforcée et mécanique. Nous soutenons également une empreinte de fabrication mondiale de pointe, en fournissant des composants et des solutions de premier ordre. En outre, TE propose une vaste gamme d’interconnexions qui peut relever les défis de conception et de fabrication des AAS. TE travaille en étroite collaboration avec les services R&D de nos clients sur de nouvelles conceptions.

Au-delà des communications de données et de la connectivité sans fil, TE est présente sur de nombreux autres marchés. En tant que client, vous bénéficiez donc de notre apprentissage, de notre technologie de pointe et de notre service client. Nous sommes une équipe mondiale dotée de talents en ingénierie, d’une assurance qualité dans nos usines et d’un développement stratégique des produits dans nos centres d’ingénierie. Nous avons une vue d’ensemble et pouvons comprendre vos problématiques et vous aider à résoudre les problèmes de nouvelle génération.

L’antenne est l’élément le plus important pour communiquer dans un système sans fil. TE dispose d’une vaste gamme de conception et de fabrication pour créer des structures d’antennes 3D hautes performances. Le point d’alimentation de l’antenne dans les systèmes MIMO massifs est souvent un connecteur coaxial carte-à-carte. TE propose diverses solutions dans sa gamme, parmi lesquelles le connecteur coaxial ERFV pourrait vous donner une nouvelle approche sur la façon de résoudre la connectivité critique. Le connecteur ERFV peut être décrit comme un connecteur monobloc, doté de forces de ressort pour entrer en contact avec le circuit, imprimé, fournissant des connexions très fiables et lissant les tolérances d’assemblage. Le filtre, le prochain composant important de votre conception, est connecté à l’antenne par un connecteur coaxial ERFV inséré et à la carte d’amplificateur par un deuxième connecteur coaxial. La carte d’amplificateur collecte toutes les données de l’antenne. 

Une énorme quantité de données doit être transportée vers le processeur central. Les câbles préassemblés à grande vitesse, tels que les interconnexions Sliver de TE, offrent une grande flexibilité de conception, une faible diaphonie, de faibles performances de perte d’insertion et permettent un transport de données à grande vitesse. De plus, la radio fait partie du réseau sans fil et a besoin d’une connexion optique vers le réseau. La gamme d’E/S haute vitesse de TE prend en charge les problématiques d’EMI et thermiques. Par exemple, SFP, SFP28, QSFP et QSFP28 conviennent parfaitement aux applications radio. Ces connecteurs, couplés à un émetteur-récepteur optique, peuvent avoir besoin d’être protégés de certaines conditions environnementales, avec la gamme de produits d’interconnexions FullAXS de TE. En outre, vous devrez probablement alimenter votre système. Les connecteurs ELCON Mini de TE constituent un point d’alimentation puissant et fiable vers l’unité radio.

Dans les réseaux 5G, nous nous attendons à voir une plus grande utilisation des concepts de type cloud appliqués à la fois au réseau d’accès radio et au réseau central. À titre d’exemple, C-RAN (Cloud-Radio Access Network) se concentrera à la fois sur la centralisation des unités de bande de base (BBU) et sur l’adoption de technologies cloud telles que la virtualisation. Bien que les OEM puissent choisir où diviser la fonctionnalité de la BBU, cette répartition aura un impact direct sur la bande passante d’E/S nécessaire. La gamme de produits d’E/S de TE prend en charge les interfaces 10G jusqu’à 400G, prenant en charge une multitude de solutions possibles dont l’industrie pourrait avoir besoin. 

Cependant, en centralisant les BBU sur un hub C-RAN, une nouvelle couche est introduite dans le réseau, connue sous le nom de fronthaul. Le fronthaul est le lien entre le pool de BBU et les têtes radio distantes sur le site cellulaire ou l’emplacement de la petite cellule. Bien que la fibre optique soit la meilleure option fronthaul, car elle offre davantage de bande passante, il y aura probablement toujours une place pour les liaisons par micro-ondes, selon l’emplacement. Pour minimiser les connexions par fibre optique, certaines radios peuvent être connectées en série en utilisant les câbles en cuivre à connexion directe (DAC) à pertes faibles de TE. Il s’agit d’une solution classique proposée par TE qui peut réduire votre contrainte thermique, évitant ainsi des composants générant de la chaleur tels que les émetteurs-récepteurs optiques.

Le C-RAN nécessite des connexions à bande passante plus élevée. En réalité, les bandes des hautes fréquences passent d’environ 1,8 Ghz à environ 6 GHz, et l’espace mmWave de plus de 24 Ghz va jusqu’à 100 Ghz. Cela sera pris en charge par de nouveaux émetteurs-récepteurs à bande passante plus élevée, utilisant de nouveaux schémas de modulation. TE Connectivity résout ces problématiques en offrant une gamme de solutions, notamment l’intégration de nos interconnexions d’E/S, d’alimentation et de fiches femelles Sliver haut débit, de nos câbles de fond de panier carte-à-carte et de nos équipements renforcés.

Le réseau central de la 5G devra s’appuyer sur une infrastructure cloud extrêmement efficace. Le Cloud RAN (ou RAN centralisé) est une tendance récente et les opérateurs en Asie-Pacifique ouvrent la voie. À titre d’exemple, les opérateurs chinois, coréens et japonais déploient de manière énergique de nouvelles architectures C-RAN avancées. Avec le C-RAN, le traitement en bande de base de nombreuses cellules est centralisé. Les avantages du C-RAN comprennent l’amélioration des performances grâce à la capacité de coordination entre les cellules, ainsi que la réduction des coûts grâce à la mise en commun des ressources. 

Alors que la taille et la puissance des centres de données ont augmenté, une nouvelle tendance a émergé : l’edge computing et l’edge cloud. Au lieu que les centres de données effectuent la majeure partie des calculs, dans ce paradigme de calcul distribué, des nœuds de périphériques distribués tels que des appareils intelligents (avec capteurs intégrés) ou des périphériques de bordure peuvent effectuer le travail. Beaucoup pensent que la conception des dispositifs évolue pour inclure des capteurs intelligents avec microcontrôleurs intégrés, des puces d’actionneur-de commande et des modules. Cela modifiera le rôle et les exigences des connecteurs et des câbles impliqués dans un système.