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Créer le réseau 5G

Partager les ondes
26 mars 2014 // par Marc-André Sabourin

Êtes-vous passé au réseau 4G, aussi appelé LTE, avec votre téléphone intelligent? Qu'importe, les compagnies de télécommunications se préparent déjà à la 5G. Non pas parce qu'elles en ont envie – elles viennent de dépenser une fortune pour adapter leurs infrastructures à la dernière technologie –, mais parce qu'elles n'ont pas le choix : la quantité de données téléchargées par les appareils mobiles augmente de manière exponentielle, au point où les réseaux actuels ne répondront plus à la demande d'ici quelques années. À moins de mieux utiliser les ondes, comme le propose Long Le, professeur au Centre Énergie Matériaux Télécommunications de l'INRS.

 

Le « G », dans 2G, 3G et 4G, fait référence à « génération ». La 5G, soit la cinquième génération des standards de téléphonie mobile, devra avoir « une capacité 1000 fois supérieure à celle des réseaux actuels » pour combler l'appétit vorace de nos gadgets toujours plus nombreux.

 

Le hic, c'est que les ondes radio utilisées par nos quelque dix milliards d'appareils électroniques connectés sont déjà congestionnées. Le spectre radiophonique est un peu comme une immense autoroute où chaque voie – une fréquence – est réservée à un type de véhicule précis – cellulaires, GPS, télévisions, radios, etc. Par le passé, lorsqu'un nouvel appareil était inventé, il suffisait de lui attribuer une fréquence vierge. Aujourd'hui, la majorité des fréquences de qualité sont déjà utilisées. Et contrairement à une autoroute, ajouter de nouvelles voies n'est pas une possibilité...

 

Dans ce contexte, « nous devrons utiliser deux stratégies pour augmenter la capacité du réseau », estime le professeur Le. La première est d'exploiter les ondes radio à haute fréquence, une partie du spectre qui est délaissé par les compagnies de télécommunications en ce moment à cause de leur faible portée. Une partie de l'équipe du professeur Le explore cette avenue, ainsi qu'un professeur du Centre Énergie Matériaux Télécommunications de l'INRS, Tayeb A. Denidni. La seconde stratégie consiste à optimiser l'utilisation des fréquences déjà attribuées. Comment? En partageant les ondes.

Voies semi-réservées

Au Canada comme partout dans le monde, les compagnies de télécommunications achètent des fréquences. « Elles sont alors réservées aux communications de leurs clients », explique Long Le. Or, il arrive parfois que dans une zone donnée et à un moment précis, une compagnie a peu de clients, voire aucun, qui utilisent une fréquence réservée. « Cette partie du spectre est alors sous-utilisée, et c'est la dernière chose qu'on veut!­­ », affirme le chercheur.

 

Pour éviter cette situation, Long Le souhaite que la fréquence libre soit temporairement rendue disponible aux utilisateurs des autres compagnies présents dans la zone. Un peu comme si les automobilistes pouvaient utiliser la voie réservée aux autobus lorsque celle-ci est libre. Si jamais un client de l'entreprise propriétaire de la fréquence entre dans la zone, la priorité lui est redonnée.

 

Ce concept en apparence simple est toutefois extrêmement complexe à appliquer. Des milliers de connexions sans-fil provenant de cellulaires, de GPS, de tablettes et d'ordinateurs peuvent se trouver dans une même zone. Pour aiguiller tous ces gadgets automatiquement et rapidement vers les ondes libres, « il faudrait que les appareils puissent sonder le réseau à la recherche des fréquences inutilisées temporairement, dit Long Le. En ce moment, cette technologie est en développement. »

Une approche économique

L'arrivé du 5G nécessitera inévitablement de mettre à jour les stations de base existantes et d'en installer de nouvelles. Le partage des ondes préconisé par Long Le diminuerait toutefois les besoins en infrastructure et donc les coûts pour les entreprises de télécommunications, dont les finances sont encore plombées par le déploiement du 4G. Les économies pourraient même être encore plus grandes si les réseaux étaient gérés plus efficacement.

 

« Nous avons notamment développé une technique de gestion des stations de base qui permet de les mettre en dormance pendant les périodes de faible demande, la nuit par exemple, ce qui diminue la facture énergétique », dit Long Le. Une autre possibilité repose sur l'infonuagique. Les stations de base dispersées sur un territoire répètent toutes les mêmes opérations informatiques. En transférant ces dernières dans le nuage, les redondances pourraient être éliminées et le réseau serait plus facile à optimiser.

 

Au cours des prochaines années, ces diverses avenues seront explorées par le professeur Le et son équipe dans quatre projets de recherche, dont deux en partenariat avec Huawei, un des leaders mondiaux dans la fabrication d'équipements de télécommunications. Et lorsque ces projets seront terminés, il sera probablement déjà temps, pour le professeur Le, de réfléchir à la 6G! ♦

 

Laboratoire du professeur Long Le (NECHPHY-Lab)

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Contrat Creative Commons« Créer le réseau 5G : Partager les ondes » de l'Institut national de la recherche scientifique (INRS) est mis à disposition selon les termes de la licence Creative Commons Paternité - Pas d’Utilisation Commerciale - Pas de Modification 2.5 Canada. Les autorisations au-delà du champ de cette licence peuvent être obtenues en contactant la rédaction en chef. © Institut national de la recherche scientifique, 2014 / Tous droits réservés / Photos © Christian Fleury Illustrations © Fotolia

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