- Keysight Technologies délivre les principales tendances technologies identifiées pour 2024 par ses experts dans les domaines des communications sans fil et de l’électronique.
La 5G tisse sa toile
En cette fin d’année 2023, au moins 50 réseaux 5G commerciaux autonomes sont déployées dans le monde. Au cours des prochaines années, le rythme de transition des réseaux non autonomes vers les réseaux autonomes va s’accélérer. Ces architectures permettent de déployer un réseau 5G pleinement programmable, qui à son tour permet aux opérateurs de créer des services qui vont au-delà de l’améliration de la vitesse de transmission de données. L’expansion des réseaux autonomes devrait s’accélérer, tout comme l’utilisation de techniques de découpage de réseaux et de résolution d’anomalies et de problèmes de performance.
L’univers du jeu met la bande FR2 sur le devant de la scène
L’industrie des communications sans-fil étudie la possibilité d’exploiter de nouvelles fréquences situées entre 7 et 24 GHz. Cependant, la bande FR2 se situant dans le domaine des ondes millimétriques (24-52 GHz) est déjà disponible et de nombreux cas d’utilisation lui ont été attribués. Mais son coût ne permet pas de soutenir les cas d’usage actuels. La bande FR2 exigera la mise en œuvre de nouvelles applications mobiles dans le domaine des jeux et de réalité virtuelle par exemple afin de réaliser des économies d’échelle suffisantes pour surmonter ce frein financier. L’intérêt de la génération Z et de la génération Alpha pour les nouvelles applications grand public fonctionnant sur des appareils de réalité virtuelle et augmentée plutôt que sur des smartphones traditionnels devrait faire exploser la demande en termes de bande passante et de capacités supérieures reposant sur un modèle d’utilisation à faible enjeu. Les réseaux actuels ne seront pas en mesure de répondre à cette demande et les opérateurs se tourneront alors vers la bande FR2 pour y faire face. Une fois cette étape franchie, les coûts devraient baisser ce qui permettra aux applications en dehors du domaine du divertissement et de la publicité à exploiter la bande FR2.
Les systèmes radio mobiles subterahertz pas encore prêts
Les systèmes radio mobiles opérant au fréquences subterahertz (sub-THz) ne seront pas disponibles avant une dizaine d’années. Ils ne sont pas viables du point de vue de la mobilité en raison du manque de maturité technologique et des coûts associés, sans oublier les problématiques liées à la consommation d’énergie et à la gestion des données. Les difficultés rencontrées avec l’exploitation de la bande de fréquences FR2 montrent que les systèmes radio mobiles opérant aux fréquences sub-THz ne pourront pas être viables dans un proche avenir.
6G : pas de bouleversement du cœur du réseau
La téléphonie mobile de sixième génération (6G) n’entraînera pas de refonte majeure du réseau central. Il évoluera, sans connaître une importante refonte, comme ce fut le cas pour les fonctions de réseau lors de la transition de la 4G à la 5G. La majorité des acteurs du secteur des communications sans fil admettent aujourd’hui que cela constituerait une erreur.
Les défis de la superposition de fréquences
Au cours des cinq prochaines années, l’industrie mondiale des communications sans-fil devra prendre en charge et gérer les réseaux 2G, 4G, 5G et 6G. Cela représente des défis considérables à relever tant du point de vue technique que commercial. Puisque plus d’un cinquième de la population mondiale utilise encore la technologie 2G, les régions en voie de développement telles que l’Afrique et la majeure partie de l’Asie ne verront pas disparaître leurs réseaux installés avant la fin de la décennie. Toutefois, il faut noter que l’Inde a déployé des réseaux autonomes 5G offrant une couverture nationale. Il s’agit donc d’un pays majeur qui est le mieux placé pour mettre fin à la 2G. Le coût des nouveaux appareils 5G est la seule contrainte qui pourrait ralentir ce processus.
5G : l’inde se démarque
L’Inde est devenue une nation de gros consommateurs de données. Le pays est le leader mondial en termes de consommation mensuelle de données par appareil. Cela entraîne une demande accrue de bande passante et de capacité. Après avoir tardé à adopter la 4G, mais accéléré la 5G au cours des 12 derniers mois, le pays a mis l’accent sur les objectifs nationaux en matière de 6G et cherche à contribuer, à façonner et à piloter son déploiement. L’Inde a lancé de multiples initiatives de recherche sur la 6G en 2023. Elle jouera un rôle de premier plan dans l’établissement des normes de la 6G et veillera à ce qu’elle soit adaptée aux besoins des pays à forte population rurale.
Partage du spectre de fréquences
La 6G s’appuiera sur de nombreuses bandes et outils différents pour répondre à la demande et aux attentes croissantes en matière de communications mobiles. L’aspect technique le plus délicat demeure le partage du spectre. Par exemple, concernant la 6G, la bande moyenne supérieure (7-24 GHz) est déjà utilisée par les civils et les gouvernements pour la météorologie, la radioastronomie et la radionavigation maritime. Il faudra donc apprendre à être de bons usagers des fréquences. En 2024, de nombreuses recherches seront menées dans ce domaine afin de déterminer la marche à suivre.
Harmonisation du spectre fréquentiel
La World Radio Conference qui se tiendra fin 2023 déterminera les bandes de fréquences disponibles que la 6G utilisera et mettra en place un plan visant à faire de l’harmonisation mondiale du spectre une réalité. Cela permettra aux opérateurs de réaliser des économies d’échelle pour les composants et de limiter le nombre de bandes à prendre en charge.
Automatisation de la conception électronique
Relier les mondes numérique et physique nécessitera un traitement numérique plus puissant et des interfaces capables de gérer des signaux physiques de plus en plus complexes.
L’augmentation des débits de données nécessite des largeurs de bande plus importantes, ce qui implique des fréquences porteuses plus élevées, allant jusqu’au régime THz pour la transmission sans-fil. L’utilisation de technologie telles que l’extreme MIMO ajoute encore à la complexité. Les réseaux aux topologies diverses, tels que des liaisons non terrestres (par satellite), amplifient encore ce défi.
Pour y remédier, on associera des semi-conducteurs commerciaux, tels que des GPU et des FPGA, à des MMIC et ASIC personnalisés. Ces nouvelles solutions apporteront des améliorations significatives en termes de taille, de poids, de performances et de consommation d’énergie.
Des convertisseurs de données permettant la capture et la génération de signaux aux largeurs de bande les plus importantes avec une fidélité de signal inégalée seront nécessaires. En outre, les solutions photoniques joueront un rôle essentiel dans l’extension de la portée et de la capacité des technologies de transmission de données.
Des logiciels connectés de la conception aux essais
À l’heure actuelle, les processus de développement s’appuient sur un ensemble d’outils faiblement connectés. Cependant, à mesure que les mondes virtuel et physique fusionnent, il est nécessaire de mettre en place un workflow de conception et d’essai unifié dans lequel les données sont partagées de manière transparente via le cloud entre les étapes de simulation et de mesure.
Les informations seront analysées en permanence afin de guider le comportement de la simulation et de la mesure, éliminant ainsi toute lacune dans le workflow, de la conception à l’essai final. Les informations issues de la simulation seront introduites dans des outils pilotés par des outils d’intelligence artificielle (IA) qui augmenteront la vitesse et la productivité du workflow. Grâce aux jumeaux numériques, la conception et les essais seront étroitement liés, de sorte qu’une seule fabrication réelle sera nécessaire.
Prédiction des performances : un impératif
Le passage de la conception de l’espace physique à l’espace virtuel permet aux ingénieurs de découvrir et de résoudre les problèmes de la manière la plus efficace possible. Ainsi, ils bénéficient d’une meilleure compréhension et peuvent améliorer les performances de leurs produits. Au cours des prochaines années, l’accent sera mis sur la connexion des workflows de conception et de test afin de gérer la complexité croissante et les exigences plus strictes en matière de délais de commercialisation des produits électroniques dans les secteurs du sans fil, du filaire, de l’aérospatiale ou encore de la défense.
3DIC et micropuces hétérogènes
De nouvelles normes, telles que l’UCIe, voient le jour pour la création de micropuces et la désagrégation des conceptions de systèmes sur puce en plus petits blocs de propriété intellectuelle qui peuvent être assemblés en circuits intégrés 2,5D et 3D grâce à des processus de packaging sophistiqués. Pour que les concepteurs puissent simuler avec précision l’interconnexion de la couche physique de puce à puce, il faudra simuler des canaux à haute vitesse et à haute fréquence conformément, entre autres, à la norme UCIe.
Photonique en silicium
Les datacenters évoluent pour fournir des performances de calcul plus élevées afin de soutenir la croissance exponentielle des workloads d’intelligence artificielle (IA) et de machine learning (ML), ainsi que pour répondre au défi de la gestion thermique et l’efficacité énergétique. La photonique en silicium jouera un rôle essentiel dans l’accélération de la transformation des datacenters pour répondre à la soif de performance de calcul. Les ingénieurs concepteurs développent des puces pour datacenters à haut débit qui intègrent l’interconnexion photonique en silicium. Il leur faudra donc disposer de kits de conception de processus (PDK) et des modèles de simulation précis qui prennent en charge le travail de développement avancé.
