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Chapitre VI Norme LTE et La 5G Enseignante: Leïla Gazzeh Institut Supérieur d’I

Chapitre VI Norme LTE et La 5G Enseignante: Leïla Gazzeh Institut Supérieur d’Informatique et de Mathématiques de Monastir Année universitaire: 2020 - 2021 Niveau: L3-TIC Plan I. Norme LTE 1. Généralité 2. Architecture du LTE 3. Technique de Multiplixage LTE 4. Technique MIMO II. La 5G 1. Généralité 2. Bande de fréquence 3. Le beamforming 4. Massive MIMO 5. Les types du réseau 5G 09/12/2021 2 Norme LTE 09/12/2021 3 Généralité LTE (Long Term Evolution) est un projet élaborer par le group 3GPP pour définir les normes du future réseau 4G. Communication mode paquetévolution du l’UMTS vers tout paquet Il offre un débit de 50Mbits/s sur la voix montant et de 100Mbits/s à 300Mbits/s sur la voix descendante. Bande de fréquence de largeur varie de 1,4MHz à 20MHz dans une plage de fréquence allant de 450MHz à 3,8GHz selon les pays. Utilisation du codage OFDMA/SC-FDMA au lieu de CDMA 09/12/2021 4 Nouvelle architecture simplifiée avec moins d’équipements sur le réseauInfrastructures moins coûteuses. Le réseau est constitué de deux parties : Partie radio (E-UTRAN) Partie cœur de réseau « EPC » (Evolved Packet Core). 09/12/2021 5 Architecture du LTE-1- Partie radio (E-UTRAN) Evolved-UTRAN (E-UTRAN): évolué avec les options d’auto-optimisation et d’auto-réglage Enhanced-NodeB(eNode B): Contient tout les fonctionnalités du RNC et gère le Handover Suppression de la partie radio RNC Sont reliés entre eux et reliés au réseau cœur 09/12/2021 6 Architecture du LTE-2- Partie cœur de réseau « EPC » (Evolved Packet Core). 09/12/2021 7 Architecture du LTE-3- Partie cœur de réseau « EPC » (Evolved Packet Core). Basées sur les protocoles Internet pour la signalisation, le transport de la voix et des données Assure l’interconnexion via des routeurs avec les eNodeB, les réseaux des autres opérateurs mobiles (GSM, UMTS,…), les réseaux de téléphonie fixe (RTC) et le réseau Internet (X25,WiFi,…). Composé de: • Mobility Management Entity (MME) • Serving gateway (SGW) • Packet Data Network Gateway (PDN GW) • Home Subsciber Server (HSS) 09/12/2021 8 Architecture du LTE-4- • Serving gateway (SGW): transporte le trafic de données (plan utilisateur) et concentre le trafic de plusieurs eNodeB. • Packet Data Network Gateway (PDN GW): servent de passerelles vers le réseau Internet et attribue les adresses IP aux terminaux LTE. • Mobility Management Entity (MME): gère la signalisation (plan de contrôle) et donnent l’accès aux bases de données (HSS ( HLR en UMTS)). • Home Subsciber Server (HSS): Contenant les identifiants et les droits des abonnés 09/12/2021 9 Architecture du LTE-5- OFDMA (liaison descendante) Multiplexage fréquentiel et temporel Permet(comme le technique CDMA) un facteur de réutilisation des fréquences égal à « 1 », c. à. d. que des cellules radio adjacentes peuvent réutiliser les mêmes fréquences . Permet un prise en charge de plus de 200 terminaux actifs simultanément dans chaque cellule 09/12/2021 10 Technique de multiplexage-1- SC-FDMA (liaison Montante) • Utilise simultanément les techniques de multiplexages de type FDMA et TDMA. • Contrairement au OFDMA le SC-FDMA impose un écart de fréquence entre les sous- porteuses égal à la fréquence des symboles ce qui garantit l'orthogonalité des sous-porteuses 09/12/2021 11 Technique de multiplexage-2- 09/12/2021 12 Technique MIMO-1- 09/12/2021 13 Technique MIMO-2- MIMO( Multiple-input multiple-output) • Les réseaux GSM et UMTS utilisent la technique SISO (une seule antenne au niveau de l'émetteur et du récepteur) • LTE utilise la technique MIMO: plusieurs antennes tant au niveau de l'émetteur que du récepteur. assure une transfert de données à plus longue portée et avec un débit plus élevé qu’avec des antennes utilisant la technique SISO (Single-Input Single-Output). • LTE Advanced (LTE A la 4G) permet d’atteindre les 300Mbit/s avec une antenne MIMO 2x2 09/12/2021 14 Technique MIMO-3- 5G 09/12/2021 15 Généralité 09/12/2021 16 Généralité La 5G offre un débit multiplié par 10: une vitesse de plusieurs Gigabits par seconde, soit aussi rapide que la fibre optique actuelle. Exemple : un film de 800 Mo prend environ 40 secondes à télécharger ; avec la 5G ça serait réduit à une seule seconde . La 5G offre une latence (temps nécessaire pour qu'un paquet de données soit transmis de l'émetteur au destinataire et renvoyé à l'émetteur) fortement réduite qui serait, elle, divisée par 10. La 5G permettre de gérer un nombre plus grand d’appareils connectés: des smartphones, des ordinateurs, des voitures et de tout un écosystème d’objets connectés. Forte densité : multiplier par 10 le nombre d’objets connectés au réseau simultanément . La 5G reprend les technologies déjà utilisées avec la 4G LTE 09/12/2021 17 Bande de fréquence La 5G fait appel à de nouvelles bandes de fréquences divisées en deux groupes: Les ondes millimétriques ou mmWave: gamme de fréquence située dans un spectre entre 30 et 300 GHz et entre 24 GHz et 30 GHz Permet un bien meilleur débit au détriment de la portée et la capacité à traverser les murs. 5G Sub-6: désigne les fréquences utilisées en 5G et sous la barre des 6 GHz. Permet une meilleure portée que les ondes millimétriques, mais un débit maximal plus faible. 09/12/2021 18 Bande de fréquence 09/12/2021 19 Le beamforming 09/12/2021 20 • Permet de filtrer le signal afin de créer une connexion directe entre l’appareil et l’antenne émettriceun signal dirigé Massive MIMO Contrairement au MIMO 4G, qui utilise quelques antennes par station, le MIMO massif s’appuie sur une centaine d’antennes pour envoyer le signal aux appareils connectés. Améliorer la fiabilité, réduire la latence et augmenter les débits. Permet de mieux couvrir les zones surchargées comme les stades, les centres commerciaux ou les aéroports 09/12/2021 21 Les types du réseau 5G 5G non autonome (NSA(NON-STANDALONE)) • Continuer d’utiliser le cœur de réseau 4G LTE tout en ajoutant petit à petit des antennes 5G. Il n’offre pas la latence la plus faible possible. Les opérateurs télécoms ont lancé leurs réseaux 5G NSA afin d'entrer sur le marché plus rapidement et de réduire les coûts. 09/12/2021 22 Les types du réseau 5G 5G autonome (SA(STANDALONE)) • Un cœur de réseau entièrement migré vers la 5G. Il offre la latence la plus faible possible. Cela demande des investissements bien plus conséquents, et ne sera donc disponible qu’à long terme. 09/12/2021 23 Les types du réseau 5G 09/12/2021 24 RÉSUMÉ • La technologie 5G repose sur 8 exigences techniques: 1. Jusqu'à 10 Gbit/s de débit de données - > de 10 à 100 fois plus que les réseaux 4G et 4.5G 2. 1 milliseconde de latence 3. 1 000 fois plus de bande passante par unité de surface 4. Jusqu'à 100 fois plus d'appareils connectés par unité de surface (par rapport à la 4G LTE) 5. 99,999 % de disponibilité 6. 100 % de couverture 7. 90 % de réduction en utilisation d'énergie du réseau 8. Jusqu'à 10 ans de durée de vie de la batterie pour les appareils IoT à faible- consommation 09/12/2021 25 uploads/Ingenierie_Lourd/ chapitre-vi-rt.pdf