Découvrez le turbo du moteur de l’ère de l’information
Le moteur de l’ère de l’information
L’histoire de la technologie est caractérisée par des outils innovants qui ont radicalement transformé notre façon de vivre, de travailler et d’interagir socialement.
Des moteurs à vapeur et à eau de la première révolution industrielle, aux microprocesseurs caractéristiques de la révolution numérique, jusqu’à l’ère de l’information où le spectre radio est utilisé comme véhicule pour transmettre des données et de l’énergie – chaque époque a développé ses moteurs pour transformer la matière, l’énergie, et plus récemment – la connaissance et l’information.
Alors que nous avançons vers la prochaine révolution industrielle sans fil, le spectre radio est un élément clé du moteur de l’ère de l’information.
Le besoin d’information
Il ne fait aucun doute que la technologie de l’information a un grand impact sur la façon dont nous communiquons, apprenons et pensons.
L’accès à l’information immédiatement et partout, joue un rôle important dans la vie de tous les jours. Surtout maintenant en période de pandémie, notre dépendance à l’égard de cette technologie augmente encore plus.
Entre février et avril 2020, le trafic Internet a augmenté de près de 40%, le trafic du réseau mobile de 50%, et rien n’indique que cette tendance ralentira bientôt.
L’information relie les gens, mais aussi les objets. Les prévisions montrent plus de 29 milliards d’appareils en réseau d’ici 2023 avec des connexions M2M (Machine-to-Machine) représentant la moitié du total. Ce type de communication doit reposer sur une vitesse de transmission très élevée et une faible latence pour permettre des applications critiques.
Les voitures autonomes et les systèmes avancés d’assistance à la conduite sont de bons exemples de l’importance de la vitesse de transmission et de la latence. En matière de conduite connectée, les données doivent être transmises et analysées en temps réel, car les décisions doivent être prises en fractions de seconde, afin que le véhicule puisse s’arrêter avant de heurter un obstacle ou agir pour assurer la sécurité des passagers. Une vitesse de transmission élevée peut sauver des vies et rendre la conduite plus sûre.
Monter jusqu’à mmWave
Le spectre radioélectrique fait partie du spectre électromagnétique avec une fréquence de 30 à 300 GHz. Jusqu’à une époque récente, les fréquences utilisées à des fins de communication étaient limitées à la bande hyperfréquence, généralement définie pour couvrir la gamme 3-30 GHz. La majorité des réseaux sans fil commerciaux utilisent la partie inférieure de cette bande – entre 800 MHz et 6 GHz, alias la bande inférieure à 6 GHz. Cela signifie que la connexion cellulaire 3G / 4G / 5G sur votre smartphone, votre Wi-Fi domestique, la connexion Bluetooth sur votre casque sans fil et presque tout ce à quoi vous pouvez penser utiliseront ces fréquences pour transmettre des informations. Cela représente le principal défi critique du réseau sans fil d’aujourd’hui.
Alors que le nombre d’utilisateurs et d’appareils consommant des données augmente de façon exponentielle, la bande de fréquences du spectre radioélectrique disponible par les opérateurs de télécommunications reste inchangée.
Cela signifie que chaque utilisateur se voit allouer une quantité limitée de bande passante, ce qui entraîne des vitesses plus lentes et des déconnexions fréquentes.
Une façon dont nous devons résoudre ce problème est de transmettre des signaux sur des bandes où le spectre est facilement disponible. La bande d’onde millimétrique (mmWave) est particulièrement intéressante, en raison d’une énorme quantité de bande passante sous-utilisée qui se trouve dans cette partie du spectre électromagnétique.
Les principaux avantages de mmWave sont la réutilisation des fréquences et la bande passante des canaux, ce qui rend cette bande particulièrement adaptée aux systèmes de communication mobile multi-gigabits et aux satellites à haut débit.
En outre, les composants fonctionnant dans les bandes mmWave sont plus compacts et de plus petite taille, ce qui les rend particulièrement utiles dans un scénario où nous avons une forte densité d’appareils fonctionnant simultanément et à proximité.
Ces avantages font de la technologie mmWave le moyen d’améliorer les performances de notre transmission de données – le turbo du moteur de l’ère de l’information.
Explorons quatre cas d’utilisation où la technologie mmWave est le principal catalyseur.
Connectivité multi-gigabit – Répondez au besoin de capacité et de vitesse
Répondre à la demande de services de haute qualité pour les abonnés de plus en plus nombreux accédant au réseau cellulaire mobile est essentiel pour les opérateurs de réseau.
Les bandes cellulaires inférieures à 6 GHz, utilisées sur les derniers systèmes de communication actuels, sont extrêmement encombrées et fragmentées. Par conséquent, pour atteindre le débit de données attendu et souhaité, des bandes de haute fréquence dans la gamme mmWave doivent être adoptées de manière à accueillir plus d’utilisateurs dans une section de spectre encore exempte d’interférences, et non encore allouée.
Les bandes mmWave offrent un nouveau domaine et une large bande passante d’informations permettant des taux de transfert de données allant jusqu’à 10 Gbit / s. Cette vitesse est comparable à celle de la fibre optique et est cent fois plus rapide que la technologie 4G actuelle.
Plus d’utilisateurs et plus de connexions signifient un stress sur le réseau. Alors que nous supposons que l’air est utilisé comme moyen de transmission sans fil et n’a pas de limitation de bande passante, c’est le cas.
Si le nombre de connexions augmente et que le réseau ne s’adapte pas à ce nouveau besoin, notre vie sera comme si nous étions dans un grand stade en train d’assister à un match de football et de ne pas pouvoir appeler ou envoyer un message à nos amis en raison du nombre écrasant d’utilisateurs qui veulent faire les mêmes choses – en même temps.
Les nouvelles technologies comme la 5G ou le Wi-Fi (802.11ay) sont conçues pour surmonter ces défis et garantir ce qui est défini comme «un excellent service dans une foule».
Les caractéristiques des ondes millimétriques sont, par exemple, très importantes pour relever ce défi. En raison des propriétés aux fréquences élevées par rapport à l’absorption atmosphérique, lorsque vous passez à des fréquences plus élevées, la portée de transmission devient plus courte. Les ondes millimétriques permettent une communication à courte portée jusqu’à 100 mètres, plutôt que des kilomètres. Dans ce scénario, la fréquence peut être réutilisée, ce qui permet de faire fonctionner simultanément des réseaux qui n’interfèrent pas les uns avec les autres. Des technologies telles que la formation de faisceaux augmentent également la capacité du réseau cellulaire, améliorant ainsi l’efficacité de la transmission ciblant les utilisateurs.
Communication par satellite – Permettre des approches plus flexibles
La communication par satellite joue un rôle vital dans le système mondial de télécommunications. Plus de 3 000 satellites opérationnels sont actuellement en orbite autour de la Terre et plus de 1 800 sont des satellites de communication.
Au cours des deux dernières années, plusieurs opérateurs de satellites commerciaux ont commencé à lancer des constellations de satellites à haut débit (HTS).
Ces satellites de nouvelle génération seront en mesure de fournir un débit beaucoup plus élevé, jusqu’à 400%, par rapport aux services fixes, de diffusion et mobiles par satellite conventionnels.
Cette augmentation significative de capacité est obtenue en utilisant une architecture à «faisceau ponctuel» pour couvrir une zone de service souhaitée, comme dans un réseau cellulaire, contrairement au faisceau large utilisé dans la technologie satellitaire traditionnelle.
Cette architecture bénéficie d’un gain d’émission / réception plus élevé, permettant l’utilisation d’une modulation d’ordre supérieur, afin d’obtenir un débit de données plus élevé. En outre, étant une zone de service couverte par plusieurs faisceaux ponctuels, permet aux opérateurs de configurer plusieurs faisceaux pour réutiliser la même bande de fréquence et la même polarisation, augmentant la capacité là où elle est nécessaire et demandée.
La plupart des satellites à haut débit en service aujourd’hui fonctionnent en bande Ku (12 – 18 GHz) et en bande Ka (26,5 – 40 GHz), mais les fréquences sont de plus en plus élevées, avec un déploiement en cours en bande Q et V (40 à 40 GHz). 75 GHz).
Radar automobile – Tirer parti de la résolution mmWave
Le radar automobile est la technologie la plus fiable pour détecter la distance (portée) et le mouvement d’un objet, y compris la vitesse et l’angle dans presque toutes les conditions. Il utilise des ondes radio réfléchies pour détecter les obstacles derrière d’autres obstacles et a de faibles exigences en matière de traitement du signal.
La technologie de détection radar automobile, intégrée par les capteurs à bande étroite 24 GHz, évolue maintenant rapidement vers la bande haute fréquence 76-81 GHz et la large bande passante 5 GHz, offrant une résolution de portée supérieure et une immunité aux obscurcissants tels que le brouillard et la fumée. L’ampleur de l’amélioration fournie par les systèmes radar automobiles à plus haute fréquence et à bande passante plus large en résolution de distance est significative, car les erreurs de mesure de distance et de distance minimale résoluble sont inversement proportionnelles à la bande passante.
La transition de 24 GHz à 79 GHz offre des performances 20 fois supérieures en termes de résolution de plage et de précision. De plus, avec une longueur d’onde plus petite, la résolution et la précision de la mesure de la vitesse augmentent proportionnellement. Par conséquent, en passant de 24 GHz à 79 GHz, les mesures de vitesse peuvent être améliorées d’un facteur 3x.
Un autre avantage de la transition des anciens systèmes 24 GHz à 79 GHz est le gain en taille et en poids. La longueur d’onde des signaux à 79 GHz étant un tiers d’un système à 24 GHz, la superficie totale d’une antenne à 79 GHz est le neuvième d’une antenne similaire à 24 GHz. Les développeurs peuvent utiliser des capteurs plus petits et plus légers et les masquer plus facilement pour une meilleure économie de carburant et une meilleure conception des voitures.
Réalité étendue – le début d’un nouvel âge
La réalité étendue (XR) est un terme générique émergent qui englobe toutes les technologies immersives. Ceux que nous avons déjà aujourd’hui – la réalité augmentée (AR), la réalité virtuelle (VR), la réalité mixte (MR) et la zone interpolée parmi eux. XR aura des applications passionnantes dans divers domaines tels que le divertissement, la médecine, la science, l’éducation et la fabrication, en changeant la façon dont nous voyons et interagissons avec le monde qui nous entoure, réel ou généré par ordinateur.
Alors que les applications VR et AR existent déjà sur le marché, le taux d’adoption est lent, les principales raisons étant la bande passante et la latence.
Les réseaux sans fil actuels imposent de sérieuses limitations à ces applications, telles que la latence et la capacité, ce qui peut nier totalement l’expérience utilisateur.
La technologie à ondes millimétriques, telle qu’elle est mise en œuvre dans la 5G, grâce à la bande passante de transmission accrue et à la faible latence, renforcera les expériences existantes et en permettra de nouvelles, ouvrant la voie à une adoption massive.
Cependant, pour fournir une RA véritablement immersive, il faut au moins décupler le débit de données. Ainsi, posant des défis majeurs pour la technologie 5G actuelle. Cependant, la technologie continue d’innover et cette fois, le spectre radioélectrique sera essentiel pour relever ces défis.
La 6G sera la sixième génération de technologie sans fil à grande surface, élargissant la disponibilité des bandes de fréquences aux bandes térahertz (THz), au-dessus de la plage de fréquences mmWave où la 5G fonctionne.
La 6G augmentera également le débit de données de la 5G de 20 gigabits par seconde (Gbps) à 1 térabit par seconde (Tbps). De plus, la 6G réduira la latence à moins de 1 milliseconde. En conséquence, la capacité de trafic de la 6G passera de 10 Mbps / m à un maximum théorique de 10 Gbps / m.
Communication holographique, internet tactile et réalité virtuelle / augmentée totalement immersive sont parmi d’autres applications que cette future technologie rendra possible, et une fois de plus, mmWave est le moteur de ce changement, et probablement le déclencheur du début d’une nouvelle ère, où la créativité et l’imagination occupera une place centrale dans notre existence.