- Les réseaux ce communication mobile de cinquième génération (5G) commencent à être déployés à travers le monde. Cependant, le succès commercial des services que promettent les technologies 5G dépendra de deux facteurs clés : la qualité de l’expérience utilisateur et celle de ces services.
- Dans cet article, Electro Rent examine les nouvelles stratégies de test de réseau mandatées par la technologie 5G. Il présente notamment en quoi ces essais différeront des pratiques passées et quels nouveaux équipements de test sont nécessaires à ces fins.
Par Richard Martin, Product Manager, Stratégie produit, Electro Rent
L’avènement de la 5G New Radio (NR) va engendrer des bouleversements majeurs dans la manière dont le réseau d’accès radio (RAN) est orchestré. En raison de l’utilisation des fréquences dans le domaine des ondes millimétriques (mmWave) et des signaux numériques codés par répartition en fréquences orthogonales sous forme de multiples sous-porteuses (OFDM), ainsi que de l’émergence de méthodologies avancées de transmission, l’interface radio sera radicalement différente de ce qui était applicable avec les précédentes générations de systèmes de communication mobile. Les paramètres de performance iront alors bien au-delà de ce qui était possible auparavant, en termes de débit de données livrées, de capacité réseau et d’efficacité spectrale. À terme, cela aura aussi une influence significative sur la réduction des temps de latence (inférieurs à 1 ms). Tout cela posera toutefois inévitablement des défis sans précédent pour les ingénieurs. Les tests de réseau compteront certainement parmi les activités les plus marquées par cette évolution.
Perspectives de la 5G à court/moyen terme
La flambée épidémique de coronavirus a considérablement perturbé les plans de déploiement d’infrastructures 5G au cours de l’année 2020. On note toutefois aujourd’hui un nouvel élan.
Bien que la GSMA ait revu ses prévisions quant à la rapidité des déploiements initiaux de la 5G, elle semble toujours confiante sur le fait que cette technologie constituera 20 % de toutes les connexions cellulaires d’ici 2025. À mesure que les infrastructures 5G commenceront à être déployées à grande échelle, il sera essentiel de recueillir des données sur les niveaux de couverture.
Principes du test de réseau
Durant un test de réseau, des données sont acquises en temps réel à partir de différents points d’un réseau par l’intermédiaire de dispositifs installés sur un véhicule. Il s’agit généralement d’appareils d’enregistrement/d’analyse de données connectés à un réseau de combinés cellulaires, ainsi qu’un récepteur GPS pour enregistrer avec précision l’emplacement du véhicule à tout moment. Tous ces éléments sont en général intégrés au sein d’un scanner multi-canal à des fins de commodité. Le véhicule utilisé pour un test de réseau pourra être une voiture ou une fourgonnette. Dans certains cas, une moto sera préférable pour parcourir les rues encombrées d’une grande ville, et ainsi réaliser les tests dans des délais plus courts. La marche, avec des appareils de test portatifs, pourra également être utilisée pour mesurer la couverture au sein des bâtiments et de zones inaccessibles en voiture ou à vélo.
Les données acquises lors d’un test de réseau sont utilisées pour vérifier si les indicateurs de performance clés (KPI) prédéfinis sont réellement atteints (concernant à la fois les services voix et données). En validant le respect de ces KPI, l’opérateur de réseau mobile peut se prémunir contre les problèmes susceptibles de générer la frustration des utilisateurs (mauvais signal, débits de données insuffisants, appels abandonnés, latence affectant le streaming vidéo, points noirs de couverture, sources potentielles de brouillage, etc.). Il est alors possible de prendre des mesures afin de régler les problèmes ayant été identifiés. La qualité du service (QdS) et la qualité de l’expérience (QdE) ne sont ainsi pas compromises et le risque de perte d’abonnés peut être minimisé.
Implications de la transition 4G/5G pour les activités de test
Si les principes de base des tests de réseau sont relativement simples, l’arrivée de la 5G a toutefois complètement changé les règles du jeu. Une évaluation précise de la couverture fournie par chaque station de base au sein du réseau nécessitera une approche radicalement différente de ce qu’elle était à l’ère de la 4G.
Des modifications ont été apportées aux bandes de fréquences allouées pour cette génération mobile, avec des fréquences allant de moins de 6 GHz jusqu’au domaine des ondes millimétriques (mmWave, soit 24 GHz et au-delà). Cela ne devrait pas en soi constituer un obstacle insurmontable. Un autre défi, beaucoup plus significatif, nous attend cependant. Celui-ci est lié à la migration de la couverture cellulaire conventionnelle, et uniformément répartie, vers une couverture qui repose sur la formation de faisceaux et des configurations complexes multi-antennes.
Avant la 5G, les stations de base émettaient simultanément dans toutes les directions. Pour augmenter les performances, optimiser la capacité et réduire la consommation d’énergie, la 5G consistera en une multiplicité de faisceaux. La technologie MU-MIMO (« MIMO multiutilisateurs ») va également introduire ce qu’on appelle la propagation multivoie. Ensemble, ces innovations rendront les réseaux beaucoup plus efficaces sur le plan opérationnel et écoénergétiques, par rapport à la topologie de la couverture cellulaire actuelle. Cela permettra de prendre en charge davantage de services à forte intensité de bande passante et de réduire les frais de fonctionnement courants.
La technologie de formation de faisceaux ajoute une nouvelle dimension à la couverture mobile, avec des liaisons de données orientées directionnelles établies entre la station de base et l’équipement de l’utilisateur. Les tests de réseau seront effectués par rapport à la référence du bloc de signal de synchronisation (SSB). La station de base testée générera de multiples faisceaux SSB et l’équipement/scanner utilisateur se connectera au faisceau le plus puissant situé à proximité.
Dans les situations où les équipements de l’utilisateur sont très proches les uns des autres, il sera nécessaire de vérifier si une séparation spatiale adéquate peut être maintenue. Cela permettra d’empêcher que les faisceaux respectifs n’interféreront pas les uns avec les autres.
Les indicateurs de performance clés (KPI) seront mesurés en fonction des paramètres suivants pour les faisceaux de la station de base :
- La puissance reçue du signal de référence – signal de synchronisation (SS-RSRP), qui donne une estimation de la puissance de sortie des faisceaux SSB modulés OFDM émis par la station de base.
- La qualité reçue du signal de référence – signal de synchronisation (SS-RSRQ), qui fournit une mesure de la qualité du signal du faisceau (en tenant compte du bruit) sur l’ensemble de la bande passante du système. Si ce chiffre est faible à un endroit donné, un transfert vers une cellule voisine pourra être justifié.
- Le rapport signal sur interférence plus bruit – signal de synchronisation (SS-SINR), qui mesure la puissance de signal de sortie d’un faisceau par rapport à ce qui provient du bruit et de toute interférence incidente.
L’association d’essais au sol avec des tests effectués par drones aériens permettra de compiler des données horizontales et verticales. Cela génèrera des rendus 3D de la couverture du faisceau de chaque station de base. Ceux-ci seront d’une grande utilité pour prendre des décisions visant à optimiser la couverture sur un site cellulaire donné.
Choix de solutions de test 5G
Un vaste choix de nouvelles solutions sont proposées sur le marché pour tester sous différents aspects les réseaux déployés. Il pourra être difficile de s’y retrouver dans cette offre pléthorique. L’accès aux nouveaux équipements et logiciels nécessaires peut également s’avérer difficile, en particulier lorsque les budgets et ressources de capital sont limités.
En collaborant avec Electro Rent, les opérateurs télécoms et leurs partenaires techniques peuvent relever ces deux défis. Ils peuvent accéder aux équipements et logiciels les plus récents proposés par les principaux fabricants (Infovista, PCTEL, Rohde & Schwarz, Keysight et Viavi, notamment) et ils peuvent bénéficier d’une assistance personnalisée. Grâce à un choix de solutions de location flexibles permettant d’accéder aux dernières technologies en matière de tests de réseau, ils sont en mesure d’accompagner n’importe quel projet ou contrat, même avec les exigences de livraison les plus contraignantes.
