Relever les nouveaux défis du backhaul est essentiel à l’avenir de la 5G

Par Soriant PEREZ, Sales Manager Outdoor Wireless chez CommScope

Avec une nouvelle connectivité à très faible latence, des débits de données allant jusqu’à 10 Gbps et plus, et la prise en charge du trafic à haute densité, à savoir des milliers de connexions simultanées par cellules, la 5G exige davantage de l’infrastructure des réseaux mobiles. Pour réussir à offrir une expérience satisfaisante aux utilisateurs de la 5G, les futurs réseaux devront fournir des améliorations significatives en matière de débits de données de pointe, de capacité de trafic de zone, de latence, de synchronisation, de sécurité, d’automatisation et de nouvelles interfaces.

Pour faire face à l’augmentation de la demande et du trafic 5G, les opérateurs mobiles ont recours à diverses tactiques :

• Densifier leurs réseaux en ajoutant jusqu’à 10 nouvelles petites cellules pour chaque site macro LTE.
• Augmenter la capacité des sites existants.
• Étendre l’empreinte de leur réseau pour desservir les zones à « couverture nulle ».

Quelle que soit l’approche adoptée, tous les sites cellulaires doivent être connectés au reste du réseau par backhaul (la partie qui connecte le réseau principal et les réseaux périphériques). Il existe des solutions de backhaul existantes et émergentes, mais le backhaul par ondes millimétriques à l’aide d’antennes à ondes millimétriques et à double bande peut offrir aux opérateurs de réseau le meilleur rapport qualité-prix.

Nouveaux défis du backhaul 5G

Avec les générations mobiles précédentes, le backhaul a dû surmonter des défis de disponibilité, de capacité, de coût et de portée pour répondre aux nouveaux niveaux de demande. Cependant, les capacités impressionnantes de la 5G en matière de fronthaul (réseaux frontaux) et de midhaul (réseaux intermédiaires) créent deux nouveaux défis uniques en matière de backhaul : la nécessité de disposer de réseaux extrêmement denses et de répondre aux exigences de faible latence des applications avancées.

Par rapport aux réseaux fronthaul et midhaul, les réseaux de raccordement peuvent être moins affectés par les exigences de latence, mais la plus grande préoccupation est la pression sur la capacité de raccordement. Alors que les réseaux 4G ont actuellement besoin d’environ 1GbE de backhaul, les exigences en matière de capacité de backhaul devraient atteindre 10GbE ou plus à mesure que la 5G prend de la vitesse.

Bien que les demandes de haute capacité de la 5G puissent être mieux servies par une connexion câblée directe en fibre, le nombre considérable de nouveaux sites nécessaires pour permettre la 5G, ainsi que le temps et le coût d’exploitation de la fibre, limitent considérablement l’utilisation du backhaul en fibre.

Pourquoi le backhaul par ondes millimétriques/micro-ondes intéresse-t-il les opérateurs ?

Rapide et peu coûteuse à déployer, la technologie par ondes millimétriques offre la capacité de connecter des sites individuels ou un petit nombre de sites agrégés au réseau central en fibre optique. L’expansion des bandes traditionnelles (6-38 GHz) étant limitée en raison de l’encombrement des fréquences et des niveaux élevés d’interférences, les possibilités d’accroître la capacité de liaison secondaire se sont déplacées vers la gamme de fréquences 71-86 GHz (bande E).

Alors que le marché des fréquences micro-ondes traditionnelles semble stagner pour les prochaines années, le marché de la bande E devrait connaître une croissance significative dans le monde entier. Par exemple, la libération prochaine du spectre de la bande E en Inde ajoute un autre marché important à ceux qui connaissent déjà des déploiements étendus de la bande E, notamment en Europe, en Amérique du Nord et au Moyen-Orient. Avec une grande taille de canal disponible et un accès relativement facile au spectre grâce aux stratégies d’octroi de licences régionales, la bande E est une option intéressante pour la plupart des opérateurs. Aujourd’hui, plus de 80 % des pays ayant un statut d’organisme de réglementation des télécommunications connu sont ouverts au déploiement de la bande E.

Le talon d’Achille traditionnel de la bande E est sa portée limitée ; selon le diamètre de l’antenne et le climat local, les signaux de la bande E ne peuvent parcourir que quelques kilomètres (environ 3,2 km) avant que leur fiabilité ne tombe en dessous de 99,999 %. Une façon de résoudre ce problème est de combiner les signaux en bande E avec les signaux micro-ondes traditionnels.

La liaison hertzienne améliorée qui combine les fréquences ondes millimétriques et micro-ondes traditionnelles et les ondes millimétriques sur une seule antenne bi-bande peut offrir aux opérateurs la meilleure combinaison de qualité de signal, de distance de liaison, de délai de mise sur le marché et de coût total de possession.

L’antenne hyperfréquence bibande, un atout essentiel

Les résultats de simulation et les résultats réels sur le terrain indiquent que l’utilisation d’une antenne à double bande capable de transmettre et de recevoir la bande E et les ondes millimétriques/micro-ondes traditionnelles peut augmenter de manière significative la longueur des liaisons, améliorer la capacité de liaison secondaire et réduire les coûts globaux du réseau tout en maintenant la fiabilité « five 9s ».