Une approche hybride du défi de la liaison 5G
De nombreux experts ont souligné l’incapacité des réseaux de raccordement à supporter les réseaux 5G qui devraient, à l’horizon 2020, permettre le développement de l’Internet des objets. Communément appelée le "défi backhaul 5G", cette problématique découle de l’utilisation de cellules ultra-denses à fort trafic, nécessaires pour supporter la propagation de réseaux d’ondes millimétriques (OMM) 5G. Ces réseaux plus denses sont très exigeants en matière de capacité, de latence, de disponibilité, et d’efficacité énergie/coût, or les systèmes de liaison actuels ne sont absolument pas adaptés à cette utilisation. Comme le souligne la coordinatrice du projet SANSA, la professeure Ana Pérez-Nera, «si nous voulons que chacun dispose d’un accès correct aux réseaux 5G, le paradigme du raccordement doit être totalement revu pour devenir plus agile et dynamique, et être en mesure d’utiliser les différentes infrastructures qui seront intégrées dans la 5G, comme la radio, la fibre et le satellite.» En outre, la 5G envisage la continuité de service pour les zones les plus densément peuplées comme pour les zones les moins habitées ou pendant le transport. Mais comment faire pour y parvenir? «L’intégration des communications satellites dans le 5G jouera un rôle fondamental», déclare la professeure Pérez. C’est pour cela que la professeure et le reste du consortium SANSA mené par CTTC ont développé un nouveau réseau de raccordement hybride terrestre-satellite qui repose sur deux composantes de base. La première est un ensemble d’antennes intelligentes disposant de capacités avancées en matière de formation de faisceaux (beamforming) OMM. Ces antennes sont déployées dans les nœuds de liaisons terrestres afin de permettre la reconfiguration topologique des réseaux, la réutilisation des fréquences et l’atténuation des interférences spatiales. La deuxième composante est un système de gestion de réseau hybride (HNM) qui permet l’utilisation efficace et dynamique de toutes les ressources du réseau, qu’elles proviennent du segment satellite ou du segment terrestre, pour améliorer la capacité et l’efficacité énergétique. «Ensemble, ces composantes peuvent effectuer les tâches suivantes: la détection d’alertes sur le réseau (comme la défaillance d’une liaison ou l’engorgement), le routage distribué, la répartition des charges, la classification du trafic ainsi que la gestion de l’énergie et les fonctions de mise en cache hors ligne,» explique encore la professeure Pérez. «Les techniques d’antennes intelligentes fournissent des solutions de pointage autonomes, tandis que le réseau reconfigurable limite le besoin de planification de réseau et le surdimensionnement des ressources pour répondre à la défaillance des liaisons ou à l’engorgement.» SANSA a également proposé un schéma de mise en cache hybride terrestre-satellite qui contribuera à la réalisation d’importantes économies de bande passante dans les réseaux de raccordement. de façon remarquable, les satellites jouent un rôle majeur dans ce schéma en fournissant un placement de contenu efficace dans les caches périphériques grâce à leur couverture étendue et à leurs capacités de multidiffusion intrinsèques. Les simulations ont mis en évidence des améliorations des indicateurs de performance comme l’efficacité spectrale des réseaux agrégés (9x), le débit agrégé (50 %), le délai (35 %) et l’efficacité énergétique qui augmente d’environ 37 %. La démonstration de faisabilité des deux composantes a également montré la capacité de SANSA à réagir efficacement aux changements de profil du trafic. Avant SANSA, rendre compatible la communication terrestre et la communication satellite était déjà devenu un sujet très sensible. Les communications satellites et 5G doivent toutes deux nécessairement fonctionner avec de hautes fréquences, ce qui rend leur coexistence dans le même spectre très difficile à mettre en œuvre. «Grâce à SANSA, nous sommes désormais confiants dans le fait que les satellites joueront un rôle clé dans plusieurs cas d’utilisation de la 5G. Mais le succès des communications satellites au sein de la 5G dépendra largement de leur capacité à fournir un coût/bit comparable aux systèmes terrestres, et un débit suffisant pour supporter une large gamme de services 5G, notamment le déchargement et la sauvegarde. C’est précisément pour cela que nous allons continuer à améliorer les capacités satellites grâce à l’exploitation de nouvelles opportunités qu’un segment satellite, caractérisé par le large recouvrement entre satellites GEO et non-GEO, permettra dans un futur proche,» conclut la professeur Pérez.
Mots‑clés
SANSA, satellite, défi backhaul, 5G, réseaux, ondes millimétriques, performance
