Le développement de la 5G s’approche de son terme, notamment grâce à un accord intervenu en 2017 : le groupe de travail 3GPP a décidé d’aborder plusieurs points en parallèle, afin que les réseaux 5G soient plus vite déployés, quitte à retarder des décisions jugées moins importantes. Parmi celles qui ont été mises de côté, on retrouve l’encodage des signaux : pour transporter de l’information binaire à travers l’air, la séquence de bits à transférer doit être transformée en une onde électromagnétique. Selon la manière de le faire, on peut garantir un débit plus ou moins bon, selon les circonstances (notamment le ratio signal sur bruit). La Release 15 du 3GPP a décidé de garder la même modulation que la 4G, c’est-à-dire l’OFDM (orthogonal frequency-division multiplexing). Ce système fonctionne en découpant le signal binaire en une série de blocs, chacun étant envoyé sur une fréquence orthogonale (sans interférence sur les autres fréquences utilisées). En d’autres termes, avec cette technique, on envoie énormément d’informations très vite, mais aussi énormément d’énergie : chaque bloc est en interférence constructive avec les autres blocs, leur énergie se somme (plutôt que de se soustraire, s’ils étaient en interférence destructive).
L’émetteur doit donc être capable d’émettre une grande quantité d’énergie d’un coup, même s’il émet en général assez peu d’énergie : le ratio de puissance maximale par rapport à la puissance moyenne (PAPR) est très élevé. La conséquence arrive rapidement : l’opérateur télécom chinois China Mobile estime qu’une station de base 5G consommera trois fois plus qu’une station de base 4G… tout en couvrant une surface bien plus petite. La même situation se retrouve dans les téléphones portables, avec une autonomie qui descend. Que se passe-t-il avec les petits objets connectés ?
Un dérivé d’OFDM est utilisé pour répartir les utilisateurs sur la même bande de fréquence (OFDMA : orthogonal frequency-division multiple access). Ainsi, chaque utilisateur utilise une série de fréquences orthogonales aux autres utilisateurs : c’est très bien pour limiter les interférences, mais la station de base doit émettre encore plus de puissance. À nouveau, avec les objets connectés, s’ils se mettent tous à émettre en même temps, on risque d’avoir très peu de bande passante disponible pour chacun… donc des débits très faibles.
C’est pourquoi d’autres techniques de modulation et de gestion d’accès sont étudiées pour la 5G, notamment NOMA : cette approche est très similaire à OFDMA, mais sans la partie orthogonale. Plusieurs utilisateurs pourraient ainsi se superposer dans une même bande de fréquences tout en gardant les avantages d’OFDMA pour l’utilisateur.
Le seul problème est que le matériel pour la 5G commence à être déployé et il risque d’être coûteux de l’adapter à NOMA ou une autre technique d’accès. Au mieux, il suffirait d’une mise à jour logicielle, si tout le matériel est suffisamment flexible ; sinon, il faudrait peut-être disposer de processeurs plus rapides pour traiter le signal, par exemple. Il semble donc peu probable que le consortium 3GPP s’oriente vers une autre technique d’accès qu’OFDMA, au détriment de la consommation d’énergie…
Source : 5G’s Waveform Is a Battery Vampire.
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Envoyé par Madmac
