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Perspectives sur la 5G NR et la couverture
in-building 5G multi-opérateurs
Edouard Deberdt
Maven Wireless
Sales & Business Development France
Juillet 2019
edouard.deberdt@mavenwireless.com
5G Indoor Multi Operateurs
Perspectives sur la 5G - Contenu
1. Qu’est ce que la 5G?
2. Calendrier de la 5G
3. Les briques technologiques essentielles - focalisation sur la 5G (NR) New Radio ?
4. Aperçu sur la Sécurité en 5G
5. Exposition aux ondes - Santé
6. Perspectives d’adoption de la 5G par le Grand Public et les Industriels
7. Retour sur les premiers déploiement 5G et services 5G indoor
8. Quelles solutions pour la 5G indoor multi opérateurs pour les bâtiments HQE?
9. Quels sont les critères important pour choisir son DAS 5G multi opérateurs?
2
Qu’est ce que la 5G ?
Juillet 2019
3
1
5G Indoor Multi Operateurs
Véhicule Autonome
Automatisation de l’industrie 4.0
Internet tactile
Cloud gaming
Réalité Augmentée,
Réalité Virtuelle
LATENCE
DEBITS
Environnement, Agriculture Ville Intelligente
10Gbps
1Gbps
100MBps
100 Kbps
1 Mbps
10 Kbps
1 Kbps
1 Kbps
Capteurs
Une diversité de nouveaux usages, notamment pour
les secteurs verticaux et les industriels
4
Mobile Trading
CCTV
1 s 100 ms 10 ms 1 ms
50-100 ms
360° immersif
10 - 100 ms
Latence 10 ms – 1 ms
10 to 50 Mbps
50 to 200 Mbps
< 5ms
<3 ms
<15 ms
5G Indoor Multi Operateurs
Des besoins classés en 3 catégories : eMMB, eMTC,
ULLRC (IMT 2020)
5
ITU-R M.2083-0 Relative au cadre de l’IMT2020
M.2083-02
Gigaoctets par seconde
Maison/bâtiment intelligents
Voix
Ville intelligente
Vidéo 3D, écrans UHD
Travail et jeu dans le nuage
Réalité augmentée
Automatisation de l'industrie
Applications essentielles à
la mission
Voiture sans chauffeur
Communications massives
de type machine
Communications ultra-fiables et
à faible temps de latence
Large bande mobile évolué
IMT futures
(eMMB)
(eMTC)
• Voiture connectée
• Usine connectée
• e-santé
Plus grand nombre
d’objets pour :
Plus de débit pour :
• Réalité Virtuelle
• Réalité Augmentée
• Video 4K, 8K, 360°
• Villes intelligentes
• Réseaux de capteurs
(ULLRC)
Débit pointe jusqu’à 20Gb/s
Débit + élevé même en bordure
de cellule 100Mbps
Latence 4ms
<1ms
M2M Ultra bas couts
Durée vie batterie 10 ans
1,000,000 objets / km2
Calendrier de la 5G
Juillet 2019
6
2
5G Indoor Multi Operateurs
Le calendrier de la normalisation rend crédible un
dépoilement en 2020, avec des expérimentations en 2019
7
5G Indoor Multi Operateurs
Q1 Q2 Q3 Q4
La normalisation 5G échelonnée offre une visibilité sur
les fonctionnalités à venir
8
Rel 14 Rel 15 Rel 16 Rel 17
LTE –
Advanced Pro
(4G)
- Gigabit LTE
- V2X road
safety
• 5G Non Stand Alone / New Radio
- Services Large Bande Mobile evolués
(eMBB) (VR AR Video HD)
- Basic URLLC
- Aggregation de porteuse (8)
- Largeur bande jusqu’à 400 MHz
- Up to 52.6GHz band / beamforming
- Multiconnectivité 5G NR + 4G
• Next Generation Core (5G Stand Alone)
- Tranche Réseau (Slicing)
- Securité
- Service Based Architecure (SBA)
• 4G NB IoT Enhancement & eMTC
attached to EPC
Phase 1 Phase 2
5G NR Version
Finale Rel 15
2018 2020
Q3 Q4 Q1 Q2 Q3
2017
Q4 Q1 Q2 Q3 Q4
Commercialisation des Services
2019
• eMBB evolution
• URLLC enhanced – 0.5 -1 ms / fiabilité 10^6
(eHealth, Private Networks, Industrial
Automation, Tactile Internet etc)
• Cyber Phiysical control applications in vertical
domain
• Vehicular Communications (V2X) : platooning,
advanced &remote driving
• InterWorking with non 3GPP (Wifi)
• eMTC Masstve Type Communications
• Multi Cast Multimedia broadcast
• 5G positioning (indoor Outdoor)
• Non Terrestrial Network (integration of
Sattelite Access)
• Unlicensed Band
• Formes d’ondes > 40GHz
• UE faible consommation energie
• Fiberless Bachauk / Relay In-band
2021
2022
• Services evolution
• Audio Video Production
• Online Gaming
• Edge Services
• Multi Hop Network
• Railways
• Interactive Services
• Priority Serv Ph2
Version
Finale Rel 16
Mi 2020
Source : 5G Standards Developments in Release 15 and Beyond 3GPP Webinar (July 2019)
5G Indoor Multi Operateurs
Commercialisation de la 5G dans le monde et en
France
9
• La France et les pays Européens son coordonnés pour l’attribution des licences 5G fin ‘19 - 20
• Le déploiement s’effectuera en deux phases
– 2020 - le lancement de la 5G dans la continuité de la 4G
– 2023 - l’introduction progressive des technologies de rupture nécessaires pour les nouveaux modèles d’usage
• Consultation Arcep « bande cœur » (3400-3800MHz TDD) Juillet 2019, Enchères automne 2019,
Décision d’attribution début 2020
– 310MHz : 31 blocks 10MHz, min 40MHz / Opérateur, max 100Mhz – 15 ans
– Ouverture commerciale max 31.12.’20 / Accès disponible minima 50% surface commune de de 150 000 hab avec débit min
100Mb/s et latence théorique max 5 millisecondes
– Augmentation débit réseau : 240Mb/s / secteur : 75% en 2022, 85% 2024 et 90% 2025
– Axes Routiers (2025) : 16642 Kms routes. 2025 principaux axes routiers
– Engagements optionnel : services différencies (2023), verticaux, couverture intérieur bâtiments
– Obligations de déploiement : 3000 sites 2022, 8000 sites en 2024, 12000 sites 2025, généralisation 2030
Dans le monde
Déjà disponible et en accélération
Les briques technologiques
essentielles de la 5G NR
Juillet 2019
10
3
5G Indoor Multi Operateurs
1. Les bandes 5G (1/2) : notions fondamentales
11
> Couverture ≈ 1km
> Couverture10 km
λ 26GHz = 1,15cm
λ 3,5GHz= 8,5cm
λ 700MHz = 42 cm
700 Million cycles par seconde
26 Milliard cycle par seconde
La 5G concerne toute les bandes
Ondes Millimétriques
λ 30GHz – 300GHz
1 à 10 mm
Ondes centimétriques
λ 3GHz – 30GHz
1 à 10 cm
Ondes décimétriques
300MHz – 3GHz
« band basse » couverture rurale / nationale
« band coeur »
zone urbaines
zones
ultra
dense
> Couverture <100m
5G Indoor Multi Operateurs
1. Des bandes de fréquence 5G aux propriétés
complémentaires (2/2)
12
Couverture Capacité Latence
Source: AFNUM 5G améliorations techniques, ANFR 20 Mars 2019
Étendue
Limitée
Ultra large
limitée
Faible
Ultra -
faible
Bandes basses
Bandes
moyennes
Bandes
moyennes
Bandes hautes
FR1
FR2
Haute capacité:
Chirugicale
Moyenne capacité
Grande surfaces
géographique et
pénétration
1800 MHz – 2G/4G
2100 MHz –3G/ 4G
2600 MHz – 4G
3,4- 3,8GHz – 5G
310 - 400MHz
700 Mhz – 5G
(2 x 30 MHz)
eMBB
URLLC
mMTC
URLLC
24,25 – 27,5GHz – 5G
> 1GHz
(Nouvelles)
(Nouvelles)
(Historique)
(Historique)
Zone urbaineeMBB
900 MHz –2G/3G/4G
800 MHz – 4G
5G Indoor Multi Operateurs
2. La 5G NR : nouvelle forme d’onde : un usage temps /
fréquence flexible et dynamique par service (Multi QoS)
Qualcomm
La largeur de bande de la porteuse peut être divisée en sous bandes de taille différente pour
permettre une qualité de service différente (eMMB, URLLC) sur l'interface radio.
Taille variable des slots
Multiplexage optimal de latences diverses
et exigences en QoS
Capacité à décoder des slots et éviter une
relation statique entre slots
Pour permettre des transmission URLLC à
n’importe quel moment en utilisant des
mini slots
Injection de trafic
Compatibilité entre et
Compatibilité avec les
futurs standards
5G Indoor Multi Operateurs
3. La 5G NR : des modulation avancées :
256 QAM permet de x2 le débit vs 16 QAM
BPSK – 1 bit par symbole QPSK – 2 bit par symbole
16 QAM – 4 bit par symbole 64 QAM – 6 bit par symbole
256 QAM – 8 bit par symbole
Q
0 1
I
Q
-1, 1 1, 1
I
1,-1-1,-1
Q 0001
I
0011
0000 0010
Q
I
Q
I
00100100
• La 5G NR Rel15 permet d’exploiter des modulations jusqu’à 256QAM en Uplink et Downlink
• Plus la modulation est élevée :
– Plus on peut envoyer de données (bits) par symbole
– Moins l’espace entre les points d’une constellation est élevé et donc plus il y a un risque d’erreurs
– Plus la qualité du signal radio doit être élevée
• La modulation est adaptative : le système choisi le type de modulation en fonctions de la qualité du signal (SINR)
14
5G Indoor Multi Operateurs
2. La 5G NR : accès à 5 à 20 fois plus de bande
passante (Mhz) que la 4G
15
200 KHz
5MHz
De 1,4MHz à 20MHz
5MHz à 100MHz (FR1 <6GHz, ex 3.5GHz)
• La capacité (débit) est directement proportionnelle à la largeur de bande (loi
de Shannon)
• Mais plus on utilise des fréquences élevées plus la distance diminue :
• Pour une puissance émise donnée, la puissance reçue varie comme
l'inverse du carré de la fréquence
• Lorsqu’on passe de 3 GHz à 30 GHz la puissance reçue est divisée
par 100
• Il y a une atténuation de propagation importante à mesure que nous
montons en fréquence, ce qui signifie que la portée diminue.
0 50 100 150 200 250 300 350 400
5G
5G
4G
3G
2G
Bande passante (MHz) par technologie
18,8
40,13 37,7
56,5
75,4
170,14
438,19
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
500
5MHz (LTE) 5MHz (5G) 10MHz
(LTE)
15MHz
(LTE)
20MHz
(LTE)
20MHz (5G) 100MHz
(5G)
Débit (Mbps) f(Bande passante)
Calculs avec 16 QAM , FDD, SISO,3GPP 30 101-1,V15.2, Table 5.3.2-1 Maximum Transmission bandwidth per NRB
50MHz à 400MHz (FR2 : 24,5GHz à 52,6 GHz)
18 dB de différence à 1 Km entre 900
et 2600 MHz,
17 dB = 50 fois
10 dB = 10 fois
7 dB = 5 fois
3 dB = 2 fois
0 dB = 1 fois
-3 dB = . fois
-10 dB = 1/10 fois
-13 dB = 1/20 fois
-17 dB = 1/50 fois
100MHz
(5G)
1168
2x2 MIMO
256QAM
5G Indoor Multi Operateurs
2. La 5G NR : Massive MIMO, Beamforming (groupage
de faisceaux d’ondes), Active Antenna System (AAS)
• Désigne l’utilisation d’un nombre élevé de micro antennes « intelligentes / actives et coordonnées», situées sur
un même panneau (8 à 128) qui transmettent, chacune, un signal de plus forte intensité uniquement vers le(s)
destinataire.
• Le Beamforming permet d’accroitre les débits, de gagner en efficacité spectrale, en stabilité du lien et de
réduire les interférences (- « fading »).
• Concerne principalement la bande coeur 3,5GHz (8x8 MIMO, plusieurs utilisateurs en mobilité en outdoor) et
ondes millimétriques (>24GHz), le faisceau dirigé uniquement vers 1 utilisateur.
• La focalisation permet de diminuer la puissance émise par 10 vs transmission dans toutes les direction (4G) - à
débit constant (théorie)
4G eNode B
5G gNB
Simulation Keysight Avril 2019, AAS Nokia 64TX64R Orange, la 5G et la standardisation
Saut qualitatif et
quantitatif
16
CONCERNE L’OUTDOOR, PAS LES DAS 5G INDOOR
MIMO : Multiple-Input Multiple-Output (« entrées multiples, sorties multiples » en français) est une technique de multiplexage utilisée dans les réseaux sans fil et les réseaux
mobiles permettant des transferts de données à plus longue portée et avec un débit plus élevé en utilisant plusieurs antennes tant au niveau de l'émetteur que du récepteur.
5G Indoor Multi Operateurs
2. La 5G NR : une densification et une multi-
connectivité au réseau mobile
17
Scenarios de déploiement
• Des grandes cellules en bande basse serviront à assurer la couverture,
• Des cellules en bande cœur apporteront de la capacité en zones denses
• Des petites cellules apporteront une très haute capacité chirurgicale pour des applications « verticales »
• Aggrégation de bandes 5G NR (NR 700MHz + NR
3,5GHz) d’un même site émetteur
• Combinaison de bandes de sites émetteurs séparés
géographiquement (CoMP)
• Connectivité LTE (800MHz) + 5G NR (3,5GHz)
• (Combinaisons de Wifi + LTE + 5G NR) – 5G Phase 2
• Partage de bande UL (3,5GHz + Liaison
supplémentaire 800MHz pour étendre la portée et la
capacité)
• Partage de bande en DL (coexistence LTE + 5G NR)
1
2
3
4
5
6
M.Coupechoux, TelecomParistech, Sénat, 5 Décembre 2018
Connectivité multi-bandes, multi-technos
5G Indoor Multi Operateurs
2. La 5G NR : une fiabilité et réactivité accrue pour les
communications critiques
M.Coupechoux, TelecomParistech, Sénat, 5 Décembre 2018
~ 40 - 60 millisecondes 4 millisecondes
(Phase 1)
0.5 - 1 millisecondes
(Phase 2)
5G Indoor Multi Operateurs
2. La 5G : une nouvelle architecture, la virtualisation
jusqu’aux extrémités du réseau
M.Coupechoux, TelecomParistech, Sénat, 5 Décembre 2018
19
Aperçu sur la Sécurité en 5G
Juillet 2019
20
4
5G Indoor Multi Operateurs
La 5G Non Stand Alone (NSA) repose sur les
mécanismes de sécurité du réseau 4G
21
IMSI : code unique pour
chaque abonné (15 chiffre)
délivré par l’iopérateur
Carte SIM
Clé secrète
Serveur de Moblité /
Serveur d abonnés de
l’opérateur
f(défi)
AUTHENTIFICATION (ACCES RESEAU) CHIFFREMENT DES COMMUNICATIONS
Réseau Radio
(eNode B)
Réseau
Coeur
AES
INTEGRITE (NON MODIFICATION DES DONNEES TRANSMISES )
Messages de signalisation
Code MAC
ALLOCATION D’IDENTITE TEMPORAIRE (CONTRE LE
SUIVI DES DEPLACEMENTS)
TMSIIMSI
• Une fois
l’authentification activée
• Changement à chaque
session
• Changement à chaque
périmètre géographique/
MME
5G Indoor Multi Operateurs
Aperçu sur la sécurité réseau 5G (Phase 1 5G SA)
22
• Pour la France la 5G revêt un enjeu de souveraineté & sécurité nationale
– Secteurs stratégiques : Energie, Transports, Police, etc
– Loi visant à préserver les intérêts de la défense et de la sécurité
nationale de la France dans le cadre de l’exploitation des réseaux
radioélectriques mobiles votée en Juillet 2019, renforce les pouvoirs
de l’ANSSI
• Evolutions de la sécurité 3GPP
– Evolution du modèle de sécurité: authentification UE 3GPP et non-
3GPP (Wifi/home control)
– Cryptage du code IMSI/SUPI (Subscriber Permanent Identifier) –
contre IMSI catchers
– RAN : mécanismes de protection contre des fausses stations de base
– Une architecture de sécurité logique vs physique (Cloud RAN, VNF)
– Une sécurité hiérarchique, distribuée et récursive
– Sécurité indépendante par tranche (Slice) : isolation des échanges de
données
– Automatisation des fonctionnalités de sécurité
– NextGen USIM (5G) génère des clés symétriques (4G) et
assymétriques
• LTE-M & NB IoT
– eSIM intégrée fournir une identité à chaque objets connectés
– Disponible depuis Juin 2019
Primary
Authentificati
on (5G AKA)
Mandatory
Secondary
Authentification (EAP)
Optional. Ex Corporate
APN
Interoperator Security
Subscriber Privacy
Service Based Architecture
Central Unit –
Distributed Unit
Key
Hierarchy
Source : 3GPP & overview of 5G Security in 3GPP, Detecon / T-System (3GPP SA3) 2017
Exposition aux ondes / Santé
Juillet 2019
23
5
5G Indoor Multi Operateurs
• Les seuils OMS sont 50 fois inférieurs au niveau d’exposition à partir duquel le
premier effet sanitaire est établi scientifiquement (+1°C)
• Depuis 1997 plus de 200MUSD affectés à la recherche sur les effets des radio
fréquences sur la santé
• L’exposition aux antennes - relais est généralement inférieure à 1/100 des seuils
OMS
• Plus on monte en fréquence, plus le corps humain devient opaque au champ
électromagnétique. Les scanners corporels utilisent les fréquences proche 24GHz
Exposition aux ondes radio : 5G respect des seuils de
l’Organisation Mondiale de la Santé (OMS)
Effet néfaste sur la santé
1/50
Seuil OMS : entre
• 39V/m (700 - 800Mhz)
• 61 V/m (2600Mhz,
3500MHz)
Exposition réelle aux
réseaux mobiles
• 99% < 2,7V/m
• 90% < 0,7V/M
Grande marge de
sécurité
Seuils d’exposition aux ondes électromagnétiques
24
Perspectives d’adoption de la
5G grand public et industriels
Juillet 2019
25
6
5G Indoor Multi Operateurs
Grand Public: l’adoption de la 5G en Europe, progressive :
en 2023 72% des connections se feront en 4G – Fev 2019
26
Source : GSMA Mobile Economy 2019Source : GSMA Mobile Economy 2018
5G Indoor Multi Operateurs
Services « entreprise » 5G
Sondage DSI, CEO et les Cadres en 2019 – 02.19
27
Source : Sondage mondial Accenture auprès de 1 800 dirigeants de moyennes et grandes entreprises entre Dec2018 et Jan 2019
ne leur permettra pas de
réaliser beaucoup de
tâches dont ils ne
peuvent déjà s'acquitter
en ayant recours aux
seuls réseaux 4G.
2 Cadres sur 5
s'attendent à ce que la
5G apporte une énorme
augmentation de la
vitesse et de la
capacité.
des cadres disent avoir
besoin d'aide pour
trouver des cas
d'utilisation de la 5G
SOUS ESTIMENT DE L’IMPACT 5G
pensent que la 5G
couvrira l'ensemble de
la population d'ici
2022.
PERSPECTIVES POSITIVES
pensent que la 5G leur
permettra d’atteindre
une position
concurrentielle
différenciée.
LE ROLE CLE DES TELCOS
Investissement
initial
Sécurité Adoption des
employés
BARRIERES A L4ADOPTION
5G Indoor Multi Operateurs
La 5G au services
des opérations industrielles – 06.19
28
75%
la 5G est essentielle à la
transformation digitale
65%
envisagent de la mettre en
œuvre la 5G les deux ans
54%
Sécurité des opérations
renforcée
52%
Une efficacité opérationnelle
accrue/réduction des coûts
Cas d’usage
• l’analytique en temps réel
• la vidéosurveillance
• le contrôle à distance de production décentralisée
• la commande de mouvements à distance ou par
intelligence artificielle
• les opérations à distance via la réalité
virtuelle/augmentée
Retour sur les premiers déploiements
5G et services 5G indoor
Juillet 2019
29
7
5G Indoor Multi Operateurs
Les utilisateurs 5G bénéficient déjà de niveau de débits
descendants significativement + élevés vs 4G
30
40MHz
5G Indoor Multi Operateurs
Offre Sunrise « 5G for People »
• Fréquences : 89M CHF (fev 2018) – 100MHz
dans la bande 3.5GHz pour 0,077 CHF/MHz/Pop
• Lancement commercial : 17 Avril 2019
• Couverture (ciblée): 248 villes et villages, en
utilisant les antennes existantes
• Box 5G (Fixed Wireless) : 69 CHF/mois (/1Gbps)
• Prix : Option 5G à 10 CHF pour les clients
existants
• «Mobile internet unlimited 5G» à 59 CHF
• Tel 5G à partir de 997 CHF Huawei Mate 20X,
1297 CHF Samsung Galaxy S10 5G
• Entreprises : site web dédié
5G Indoor Multi Operateurs
Smart Office 5G
Sécurité Augmentée - Personnalisation du bureau - Collaboration Augmentée – Computer Less / Accès
instanté au Cloud (VDI/XaaS) - Expériences immersives (formation, prototypage virtualisé, test
produits, HR) – Optimisation de la gestion/maintenance des espaces (capteurs) – Social
VR/Gamification
32
Quelles solutions pour la 5G indoor
multi op pour les bâtiments HQE?
Juillet 2019
33
8
5G Indoor Multi Operateurs
Les signaux des réseaux mobiles sont fortement
atténués aujourd’hui (3G/4G) et demain (5G)
34
Surecall
Valeurs d’atténuation à la fréquence 900MHz
• Dans la bande 3.5Ghz le beamforming permettra d’obtenir des niveaux de couverture similaire
à la bande 2100MHz pour l’outdoor et permettra d’améliorer la couverture des anciens
immeubles mais il en sera de même que pour la 3G/4G pour les immeubles récents (1).
• A 3.5GHz la pénétration est 2 fois inférieur à celle en utilisant les fréquences 2GHz
(1) 5G NR Testbed 3.5 GHz Coverage Results, Ericsson, 2018
(2) Orange Propagation Channel Modelling at Centimenter and Millimeter Wave Frequencies in 5G Urban Micro cell Context Avril 2019
5G Indoor Multi Operateurs
Options pour la couverture indoor multi opérateurs 5G
d’immeubles (>20 000m2)
35
l Répéteurs RF
Limite en couverture, nombre de bandes
te d’utilisateurs
l Small Cells : Huawei LampSite,
Ericsson Dot (MORAN/MOCN)
l Autres fournisseurs de small cell e.g.
CommScope, Cisco
Limite en bande passante et nombre
d’opérateurs
l DAS digital multi opérateurs haute
performance
5G Indoor Multi Operateurs
Principaux composant d’un DAS digital multi-op 5G
36
FIBRE OPTIQUE
Relier les composants
entre eux : Radio
Baseband aux têtes
radio et DAS Master
Node au DAS Remote
Unit (CPRI)
CABLE COAXIAL
“FAIBLES PERTES”
Relier les têtes radio
déportées aux
antennes
1/2" - 7/8" - 1"1/4 en
fonction des distances
ANTENNES
OMNIDIRECTIONELLES
Ou DIRECTIONELLES
Diffuser et couvrir
uniformément les
espaces
COUPLEURS /
SPLITTERS LOW PIM
Séparer et combiner
les signaux véhiculés
par les câbles coaxiaux
pour desservir
plusieurs antennes
NOEUDS D’ACCES
RADIO (5G)
Equipements
électronique qui
assurent la modulation
(codage) et la
transmission des
données sur la voie
radio.
SYSTEME
ANTENNES
DISTRIBUEES
Numérise et
distribue les signaux
radio entre le
Master Node et
Remote Unit
Equipements actifs Equipements passifs
Propre à chaque
opérateur / techno
Multi-opérateurs Multi - bandes
• Pourquoi un système DAS digital pour la 5G ?
– La solution doit permettre de distribuer les communications large bande évoluées (5G 3500MHz)
et offrir une évolutivité pour les communications ultra fiable - faible latence (URLLC) et les
communications de massive de type machine (bande 5G 700MHz) – sans avoir à tout redéployer
– La solution doit également être captable de continuer à distribuer les communications 4G (LTE)
bandes 1800 2100 2600 qui resteront prédominantes, au de la de 2025
– Le niveau de fiabilité du DAS doit être élevé pour garantir les communications critiques
5G Indoor Multi Operateurs
Synoptique simplifié d’un DAS multi-opérateurs
multi- bandes 4G 5G
37
Master Unit et Remotes
Units
Fibre optique
Câble coaxial
Coupleur / Splitter
Antennes Omnidirectionnelles
(360°) ou Directionnelles (120°)
Les BTS opérateurs sont
connectées au Master Node
Stations de base (BTS) des
opérateurs
Legende
Master Node « Orion »
Multi Opérateurs
Multi Bandes (700MHz à 3500MHz)
Remotes Units
Multi - Opérateurs
Bande 700
18000 2100
2600
Bande
3500MHz
x N Opérateur
Critères importants pour choisir son
système d’antennes distribuées (DAS)
5G
Juillet 2019
38
9
5G Indoor Multi Operateurs
Rappel sur les caractéristiques des ondes radio
Tx antenne Rx antenne
Diffuse les ondes radio
Intercepte les ondes
radio
Propagation radio sujet à:
• Affaiblissement de
parcours (𝑑" )
• Absorption (As	)
• Réflexion, Diffraction (Af)
• Interférence
• Bruit
• Fonction de la fréquences
Emetteur (𝑃𝑒) Récepteur
(𝑃𝑟)
Équipement
électronique qui assure
la modulation de la
porteuse en fonction
des information à
transmettre
Air
𝑃𝑟 = 𝑃𝑒 .
-
./ . As	.	Af
18 dB de différence à 1 Km entre 900
et 2600 MHz,
17 dB = 50 fois
10 dB = 10 fois
7 dB = 5 fois
3 dB = 2 fois
0 dB = 1 fois
-3 dB = . fois
-10 dB = 1/10 fois
-13 dB = 1/20 fois
-17 dB = 1/50 fois
Valeurs d’atténuation à f 900MHz
5G Indoor Multi Operateurs
Le facteur de bruit (fb) a un impact sur la QoS des
liaisons montantes et le nombre d’antennes
• La qualité de service est aujourd’hui aussi importante dans le sens descendant (DL)
que dans le sens montant (UL) : pour le traitement en temps réel (dans le cloud) de
données qu’il s’agisse de vidéos ou de données d’objets connectés
• Le « facteur de bruit » résulte de la perte de signal dans les composants passif du
système DAS : câblage interne, multiplexer du remote et de façon minime du bruit
de l’amplificateur RF large bande (sens descendant) du remote.
• Plus la perte est importante, plus le « fb » est élevé
– Plus la dégradation de la portée des antennes DAS (dans le sens montant) est importante
– Plus le débit données dans le sens montant est limité
– Limite de nombre de remote unit en cascade
40
Antenne
Station de base UE – User
Equipment
Sens descendant
Sens montant
Syst
DAS
Impact 3dB
de différence
Nombre
antennes X 3
pour couvrir
une surface
de 18 800m2
30%
couverture
en moins
21 dB
30dB
5G Indoor Multi Operateurs
Un faible EVM permet de bénéficier des modulations
les plus élevées sur l’ensemble de la zone couverte
• EVM (erreur de symbole de constellation): un critère de mesure de la qualité d'une
chaîne de communication, plus précisément c’est une mesure de la distorsion de la
modulation dans la chaine de transmission (équipement) qui représente la distance
entre des vecteurs réels (vert) et théoriques (rouge).
• Cette distorsion peut entrainer une transmission erronée de l’information.
• Pourquoi l’EVM est il important pour un DAS?
• Un EVM élevé affectera le débit de données car il empêche le system d’atteindre
les vitesses de modulation les plus élevées, important pour les services eMMB.
• Un faible EVM permettra de bénéficier plus hautes modulation sur l’ensemble de la
zone couverte. Un DAS idéal aura un EVM très faible (<1%).
41
17,50%
12,50%
8%
3,50%
0,90%
QPSK 16QAM 64QAM 256QAM Maven
5G Indoor Multi Operateurs
Importance des amplificateurs linéaires RF de haute
qualité
• Un system DAS est souvent partagé entre plusieurs fournisseurs de services,
utilisant la même bande pour exploiter leurs services, parfois avec une combinaison
de différents services (GSM, UMTS, LTE) sur la même unité distante.
• Lorsque le signal RF est modulé, la puissance transmise par l'amplificateur varie en
fonction du type de modulation. L’amplificateur doit supporter une charge moyenne
mais surtout des pics et la variation ou PAPR (Peak to Average Ratio), présente
notamment au sein des réseaux LTE (approx 12dB).
• Par conséquent les Amplification RF des Remotes doivent être capable de supporter
une large bande pour être capable de transmettre effectivement l’ensemble des
informations.
42
5G Indoor Multi Operateurs
Les comms critiques (URLLC) nécessitent d’un niveau
de fiabilité élevé – une configuration en étoile y répond
43
Avec une probabilité de 0,1000% de défaillance avec 5 sauts, le DAS digital Maven
avec sa config Anneau est> 300 fois plus robuste que le DAS traditionnel en
configuration en étoile
Probabilité de coupure : p
Probabilité de coupure avec une config Étoile
= (1-probabilité que ts tous les liens ok)
= (1- (1-p) 10)
Probabilité de coupure une config Anneau
= (1-probabilité que ts tous les liens ok -
probabilité exactement 1 coupure)
(1- (1-p) 10) - 10 x p (1-p) 9)
Comparaison d’une configuration d’un DAS en. étoile vs DAS en anneau
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  • 1. Perspectives sur la 5G NR et la couverture in-building 5G multi-opérateurs Edouard Deberdt Maven Wireless Sales & Business Development France Juillet 2019 edouard.deberdt@mavenwireless.com
  • 2. 5G Indoor Multi Operateurs Perspectives sur la 5G - Contenu 1. Qu’est ce que la 5G? 2. Calendrier de la 5G 3. Les briques technologiques essentielles - focalisation sur la 5G (NR) New Radio ? 4. Aperçu sur la Sécurité en 5G 5. Exposition aux ondes - Santé 6. Perspectives d’adoption de la 5G par le Grand Public et les Industriels 7. Retour sur les premiers déploiement 5G et services 5G indoor 8. Quelles solutions pour la 5G indoor multi opérateurs pour les bâtiments HQE? 9. Quels sont les critères important pour choisir son DAS 5G multi opérateurs? 2
  • 3. Qu’est ce que la 5G ? Juillet 2019 3 1
  • 4. 5G Indoor Multi Operateurs Véhicule Autonome Automatisation de l’industrie 4.0 Internet tactile Cloud gaming Réalité Augmentée, Réalité Virtuelle LATENCE DEBITS Environnement, Agriculture Ville Intelligente 10Gbps 1Gbps 100MBps 100 Kbps 1 Mbps 10 Kbps 1 Kbps 1 Kbps Capteurs Une diversité de nouveaux usages, notamment pour les secteurs verticaux et les industriels 4 Mobile Trading CCTV 1 s 100 ms 10 ms 1 ms 50-100 ms 360° immersif 10 - 100 ms Latence 10 ms – 1 ms 10 to 50 Mbps 50 to 200 Mbps < 5ms <3 ms <15 ms
  • 5. 5G Indoor Multi Operateurs Des besoins classés en 3 catégories : eMMB, eMTC, ULLRC (IMT 2020) 5 ITU-R M.2083-0 Relative au cadre de l’IMT2020 M.2083-02 Gigaoctets par seconde Maison/bâtiment intelligents Voix Ville intelligente Vidéo 3D, écrans UHD Travail et jeu dans le nuage Réalité augmentée Automatisation de l'industrie Applications essentielles à la mission Voiture sans chauffeur Communications massives de type machine Communications ultra-fiables et à faible temps de latence Large bande mobile évolué IMT futures (eMMB) (eMTC) • Voiture connectée • Usine connectée • e-santé Plus grand nombre d’objets pour : Plus de débit pour : • Réalité Virtuelle • Réalité Augmentée • Video 4K, 8K, 360° • Villes intelligentes • Réseaux de capteurs (ULLRC) Débit pointe jusqu’à 20Gb/s Débit + élevé même en bordure de cellule 100Mbps Latence 4ms <1ms M2M Ultra bas couts Durée vie batterie 10 ans 1,000,000 objets / km2
  • 6. Calendrier de la 5G Juillet 2019 6 2
  • 7. 5G Indoor Multi Operateurs Le calendrier de la normalisation rend crédible un dépoilement en 2020, avec des expérimentations en 2019 7
  • 8. 5G Indoor Multi Operateurs Q1 Q2 Q3 Q4 La normalisation 5G échelonnée offre une visibilité sur les fonctionnalités à venir 8 Rel 14 Rel 15 Rel 16 Rel 17 LTE – Advanced Pro (4G) - Gigabit LTE - V2X road safety • 5G Non Stand Alone / New Radio - Services Large Bande Mobile evolués (eMBB) (VR AR Video HD) - Basic URLLC - Aggregation de porteuse (8) - Largeur bande jusqu’à 400 MHz - Up to 52.6GHz band / beamforming - Multiconnectivité 5G NR + 4G • Next Generation Core (5G Stand Alone) - Tranche Réseau (Slicing) - Securité - Service Based Architecure (SBA) • 4G NB IoT Enhancement & eMTC attached to EPC Phase 1 Phase 2 5G NR Version Finale Rel 15 2018 2020 Q3 Q4 Q1 Q2 Q3 2017 Q4 Q1 Q2 Q3 Q4 Commercialisation des Services 2019 • eMBB evolution • URLLC enhanced – 0.5 -1 ms / fiabilité 10^6 (eHealth, Private Networks, Industrial Automation, Tactile Internet etc) • Cyber Phiysical control applications in vertical domain • Vehicular Communications (V2X) : platooning, advanced &remote driving • InterWorking with non 3GPP (Wifi) • eMTC Masstve Type Communications • Multi Cast Multimedia broadcast • 5G positioning (indoor Outdoor) • Non Terrestrial Network (integration of Sattelite Access) • Unlicensed Band • Formes d’ondes > 40GHz • UE faible consommation energie • Fiberless Bachauk / Relay In-band 2021 2022 • Services evolution • Audio Video Production • Online Gaming • Edge Services • Multi Hop Network • Railways • Interactive Services • Priority Serv Ph2 Version Finale Rel 16 Mi 2020 Source : 5G Standards Developments in Release 15 and Beyond 3GPP Webinar (July 2019)
  • 9. 5G Indoor Multi Operateurs Commercialisation de la 5G dans le monde et en France 9 • La France et les pays Européens son coordonnés pour l’attribution des licences 5G fin ‘19 - 20 • Le déploiement s’effectuera en deux phases – 2020 - le lancement de la 5G dans la continuité de la 4G – 2023 - l’introduction progressive des technologies de rupture nécessaires pour les nouveaux modèles d’usage • Consultation Arcep « bande cœur » (3400-3800MHz TDD) Juillet 2019, Enchères automne 2019, Décision d’attribution début 2020 – 310MHz : 31 blocks 10MHz, min 40MHz / Opérateur, max 100Mhz – 15 ans – Ouverture commerciale max 31.12.’20 / Accès disponible minima 50% surface commune de de 150 000 hab avec débit min 100Mb/s et latence théorique max 5 millisecondes – Augmentation débit réseau : 240Mb/s / secteur : 75% en 2022, 85% 2024 et 90% 2025 – Axes Routiers (2025) : 16642 Kms routes. 2025 principaux axes routiers – Engagements optionnel : services différencies (2023), verticaux, couverture intérieur bâtiments – Obligations de déploiement : 3000 sites 2022, 8000 sites en 2024, 12000 sites 2025, généralisation 2030 Dans le monde Déjà disponible et en accélération
  • 10. Les briques technologiques essentielles de la 5G NR Juillet 2019 10 3
  • 11. 5G Indoor Multi Operateurs 1. Les bandes 5G (1/2) : notions fondamentales 11 > Couverture ≈ 1km > Couverture10 km λ 26GHz = 1,15cm λ 3,5GHz= 8,5cm λ 700MHz = 42 cm 700 Million cycles par seconde 26 Milliard cycle par seconde La 5G concerne toute les bandes Ondes Millimétriques λ 30GHz – 300GHz 1 à 10 mm Ondes centimétriques λ 3GHz – 30GHz 1 à 10 cm Ondes décimétriques 300MHz – 3GHz « band basse » couverture rurale / nationale « band coeur » zone urbaines zones ultra dense > Couverture <100m
  • 12. 5G Indoor Multi Operateurs 1. Des bandes de fréquence 5G aux propriétés complémentaires (2/2) 12 Couverture Capacité Latence Source: AFNUM 5G améliorations techniques, ANFR 20 Mars 2019 Étendue Limitée Ultra large limitée Faible Ultra - faible Bandes basses Bandes moyennes Bandes moyennes Bandes hautes FR1 FR2 Haute capacité: Chirugicale Moyenne capacité Grande surfaces géographique et pénétration 1800 MHz – 2G/4G 2100 MHz –3G/ 4G 2600 MHz – 4G 3,4- 3,8GHz – 5G 310 - 400MHz 700 Mhz – 5G (2 x 30 MHz) eMBB URLLC mMTC URLLC 24,25 – 27,5GHz – 5G > 1GHz (Nouvelles) (Nouvelles) (Historique) (Historique) Zone urbaineeMBB 900 MHz –2G/3G/4G 800 MHz – 4G
  • 13. 5G Indoor Multi Operateurs 2. La 5G NR : nouvelle forme d’onde : un usage temps / fréquence flexible et dynamique par service (Multi QoS) Qualcomm La largeur de bande de la porteuse peut être divisée en sous bandes de taille différente pour permettre une qualité de service différente (eMMB, URLLC) sur l'interface radio. Taille variable des slots Multiplexage optimal de latences diverses et exigences en QoS Capacité à décoder des slots et éviter une relation statique entre slots Pour permettre des transmission URLLC à n’importe quel moment en utilisant des mini slots Injection de trafic Compatibilité entre et Compatibilité avec les futurs standards
  • 14. 5G Indoor Multi Operateurs 3. La 5G NR : des modulation avancées : 256 QAM permet de x2 le débit vs 16 QAM BPSK – 1 bit par symbole QPSK – 2 bit par symbole 16 QAM – 4 bit par symbole 64 QAM – 6 bit par symbole 256 QAM – 8 bit par symbole Q 0 1 I Q -1, 1 1, 1 I 1,-1-1,-1 Q 0001 I 0011 0000 0010 Q I Q I 00100100 • La 5G NR Rel15 permet d’exploiter des modulations jusqu’à 256QAM en Uplink et Downlink • Plus la modulation est élevée : – Plus on peut envoyer de données (bits) par symbole – Moins l’espace entre les points d’une constellation est élevé et donc plus il y a un risque d’erreurs – Plus la qualité du signal radio doit être élevée • La modulation est adaptative : le système choisi le type de modulation en fonctions de la qualité du signal (SINR) 14
  • 15. 5G Indoor Multi Operateurs 2. La 5G NR : accès à 5 à 20 fois plus de bande passante (Mhz) que la 4G 15 200 KHz 5MHz De 1,4MHz à 20MHz 5MHz à 100MHz (FR1 <6GHz, ex 3.5GHz) • La capacité (débit) est directement proportionnelle à la largeur de bande (loi de Shannon) • Mais plus on utilise des fréquences élevées plus la distance diminue : • Pour une puissance émise donnée, la puissance reçue varie comme l'inverse du carré de la fréquence • Lorsqu’on passe de 3 GHz à 30 GHz la puissance reçue est divisée par 100 • Il y a une atténuation de propagation importante à mesure que nous montons en fréquence, ce qui signifie que la portée diminue. 0 50 100 150 200 250 300 350 400 5G 5G 4G 3G 2G Bande passante (MHz) par technologie 18,8 40,13 37,7 56,5 75,4 170,14 438,19 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 5MHz (LTE) 5MHz (5G) 10MHz (LTE) 15MHz (LTE) 20MHz (LTE) 20MHz (5G) 100MHz (5G) Débit (Mbps) f(Bande passante) Calculs avec 16 QAM , FDD, SISO,3GPP 30 101-1,V15.2, Table 5.3.2-1 Maximum Transmission bandwidth per NRB 50MHz à 400MHz (FR2 : 24,5GHz à 52,6 GHz) 18 dB de différence à 1 Km entre 900 et 2600 MHz, 17 dB = 50 fois 10 dB = 10 fois 7 dB = 5 fois 3 dB = 2 fois 0 dB = 1 fois -3 dB = . fois -10 dB = 1/10 fois -13 dB = 1/20 fois -17 dB = 1/50 fois 100MHz (5G) 1168 2x2 MIMO 256QAM
  • 16. 5G Indoor Multi Operateurs 2. La 5G NR : Massive MIMO, Beamforming (groupage de faisceaux d’ondes), Active Antenna System (AAS) • Désigne l’utilisation d’un nombre élevé de micro antennes « intelligentes / actives et coordonnées», situées sur un même panneau (8 à 128) qui transmettent, chacune, un signal de plus forte intensité uniquement vers le(s) destinataire. • Le Beamforming permet d’accroitre les débits, de gagner en efficacité spectrale, en stabilité du lien et de réduire les interférences (- « fading »). • Concerne principalement la bande coeur 3,5GHz (8x8 MIMO, plusieurs utilisateurs en mobilité en outdoor) et ondes millimétriques (>24GHz), le faisceau dirigé uniquement vers 1 utilisateur. • La focalisation permet de diminuer la puissance émise par 10 vs transmission dans toutes les direction (4G) - à débit constant (théorie) 4G eNode B 5G gNB Simulation Keysight Avril 2019, AAS Nokia 64TX64R Orange, la 5G et la standardisation Saut qualitatif et quantitatif 16 CONCERNE L’OUTDOOR, PAS LES DAS 5G INDOOR MIMO : Multiple-Input Multiple-Output (« entrées multiples, sorties multiples » en français) est une technique de multiplexage utilisée dans les réseaux sans fil et les réseaux mobiles permettant des transferts de données à plus longue portée et avec un débit plus élevé en utilisant plusieurs antennes tant au niveau de l'émetteur que du récepteur.
  • 17. 5G Indoor Multi Operateurs 2. La 5G NR : une densification et une multi- connectivité au réseau mobile 17 Scenarios de déploiement • Des grandes cellules en bande basse serviront à assurer la couverture, • Des cellules en bande cœur apporteront de la capacité en zones denses • Des petites cellules apporteront une très haute capacité chirurgicale pour des applications « verticales » • Aggrégation de bandes 5G NR (NR 700MHz + NR 3,5GHz) d’un même site émetteur • Combinaison de bandes de sites émetteurs séparés géographiquement (CoMP) • Connectivité LTE (800MHz) + 5G NR (3,5GHz) • (Combinaisons de Wifi + LTE + 5G NR) – 5G Phase 2 • Partage de bande UL (3,5GHz + Liaison supplémentaire 800MHz pour étendre la portée et la capacité) • Partage de bande en DL (coexistence LTE + 5G NR) 1 2 3 4 5 6 M.Coupechoux, TelecomParistech, Sénat, 5 Décembre 2018 Connectivité multi-bandes, multi-technos
  • 18. 5G Indoor Multi Operateurs 2. La 5G NR : une fiabilité et réactivité accrue pour les communications critiques M.Coupechoux, TelecomParistech, Sénat, 5 Décembre 2018 ~ 40 - 60 millisecondes 4 millisecondes (Phase 1) 0.5 - 1 millisecondes (Phase 2)
  • 19. 5G Indoor Multi Operateurs 2. La 5G : une nouvelle architecture, la virtualisation jusqu’aux extrémités du réseau M.Coupechoux, TelecomParistech, Sénat, 5 Décembre 2018 19
  • 20. Aperçu sur la Sécurité en 5G Juillet 2019 20 4
  • 21. 5G Indoor Multi Operateurs La 5G Non Stand Alone (NSA) repose sur les mécanismes de sécurité du réseau 4G 21 IMSI : code unique pour chaque abonné (15 chiffre) délivré par l’iopérateur Carte SIM Clé secrète Serveur de Moblité / Serveur d abonnés de l’opérateur f(défi) AUTHENTIFICATION (ACCES RESEAU) CHIFFREMENT DES COMMUNICATIONS Réseau Radio (eNode B) Réseau Coeur AES INTEGRITE (NON MODIFICATION DES DONNEES TRANSMISES ) Messages de signalisation Code MAC ALLOCATION D’IDENTITE TEMPORAIRE (CONTRE LE SUIVI DES DEPLACEMENTS) TMSIIMSI • Une fois l’authentification activée • Changement à chaque session • Changement à chaque périmètre géographique/ MME
  • 22. 5G Indoor Multi Operateurs Aperçu sur la sécurité réseau 5G (Phase 1 5G SA) 22 • Pour la France la 5G revêt un enjeu de souveraineté & sécurité nationale – Secteurs stratégiques : Energie, Transports, Police, etc – Loi visant à préserver les intérêts de la défense et de la sécurité nationale de la France dans le cadre de l’exploitation des réseaux radioélectriques mobiles votée en Juillet 2019, renforce les pouvoirs de l’ANSSI • Evolutions de la sécurité 3GPP – Evolution du modèle de sécurité: authentification UE 3GPP et non- 3GPP (Wifi/home control) – Cryptage du code IMSI/SUPI (Subscriber Permanent Identifier) – contre IMSI catchers – RAN : mécanismes de protection contre des fausses stations de base – Une architecture de sécurité logique vs physique (Cloud RAN, VNF) – Une sécurité hiérarchique, distribuée et récursive – Sécurité indépendante par tranche (Slice) : isolation des échanges de données – Automatisation des fonctionnalités de sécurité – NextGen USIM (5G) génère des clés symétriques (4G) et assymétriques • LTE-M & NB IoT – eSIM intégrée fournir une identité à chaque objets connectés – Disponible depuis Juin 2019 Primary Authentificati on (5G AKA) Mandatory Secondary Authentification (EAP) Optional. Ex Corporate APN Interoperator Security Subscriber Privacy Service Based Architecture Central Unit – Distributed Unit Key Hierarchy Source : 3GPP & overview of 5G Security in 3GPP, Detecon / T-System (3GPP SA3) 2017
  • 23. Exposition aux ondes / Santé Juillet 2019 23 5
  • 24. 5G Indoor Multi Operateurs • Les seuils OMS sont 50 fois inférieurs au niveau d’exposition à partir duquel le premier effet sanitaire est établi scientifiquement (+1°C) • Depuis 1997 plus de 200MUSD affectés à la recherche sur les effets des radio fréquences sur la santé • L’exposition aux antennes - relais est généralement inférieure à 1/100 des seuils OMS • Plus on monte en fréquence, plus le corps humain devient opaque au champ électromagnétique. Les scanners corporels utilisent les fréquences proche 24GHz Exposition aux ondes radio : 5G respect des seuils de l’Organisation Mondiale de la Santé (OMS) Effet néfaste sur la santé 1/50 Seuil OMS : entre • 39V/m (700 - 800Mhz) • 61 V/m (2600Mhz, 3500MHz) Exposition réelle aux réseaux mobiles • 99% < 2,7V/m • 90% < 0,7V/M Grande marge de sécurité Seuils d’exposition aux ondes électromagnétiques 24
  • 25. Perspectives d’adoption de la 5G grand public et industriels Juillet 2019 25 6
  • 26. 5G Indoor Multi Operateurs Grand Public: l’adoption de la 5G en Europe, progressive : en 2023 72% des connections se feront en 4G – Fev 2019 26 Source : GSMA Mobile Economy 2019Source : GSMA Mobile Economy 2018
  • 27. 5G Indoor Multi Operateurs Services « entreprise » 5G Sondage DSI, CEO et les Cadres en 2019 – 02.19 27 Source : Sondage mondial Accenture auprès de 1 800 dirigeants de moyennes et grandes entreprises entre Dec2018 et Jan 2019 ne leur permettra pas de réaliser beaucoup de tâches dont ils ne peuvent déjà s'acquitter en ayant recours aux seuls réseaux 4G. 2 Cadres sur 5 s'attendent à ce que la 5G apporte une énorme augmentation de la vitesse et de la capacité. des cadres disent avoir besoin d'aide pour trouver des cas d'utilisation de la 5G SOUS ESTIMENT DE L’IMPACT 5G pensent que la 5G couvrira l'ensemble de la population d'ici 2022. PERSPECTIVES POSITIVES pensent que la 5G leur permettra d’atteindre une position concurrentielle différenciée. LE ROLE CLE DES TELCOS Investissement initial Sécurité Adoption des employés BARRIERES A L4ADOPTION
  • 28. 5G Indoor Multi Operateurs La 5G au services des opérations industrielles – 06.19 28 75% la 5G est essentielle à la transformation digitale 65% envisagent de la mettre en œuvre la 5G les deux ans 54% Sécurité des opérations renforcée 52% Une efficacité opérationnelle accrue/réduction des coûts Cas d’usage • l’analytique en temps réel • la vidéosurveillance • le contrôle à distance de production décentralisée • la commande de mouvements à distance ou par intelligence artificielle • les opérations à distance via la réalité virtuelle/augmentée
  • 29. Retour sur les premiers déploiements 5G et services 5G indoor Juillet 2019 29 7
  • 30. 5G Indoor Multi Operateurs Les utilisateurs 5G bénéficient déjà de niveau de débits descendants significativement + élevés vs 4G 30 40MHz
  • 31. 5G Indoor Multi Operateurs Offre Sunrise « 5G for People » • Fréquences : 89M CHF (fev 2018) – 100MHz dans la bande 3.5GHz pour 0,077 CHF/MHz/Pop • Lancement commercial : 17 Avril 2019 • Couverture (ciblée): 248 villes et villages, en utilisant les antennes existantes • Box 5G (Fixed Wireless) : 69 CHF/mois (/1Gbps) • Prix : Option 5G à 10 CHF pour les clients existants • «Mobile internet unlimited 5G» à 59 CHF • Tel 5G à partir de 997 CHF Huawei Mate 20X, 1297 CHF Samsung Galaxy S10 5G • Entreprises : site web dédié
  • 32. 5G Indoor Multi Operateurs Smart Office 5G Sécurité Augmentée - Personnalisation du bureau - Collaboration Augmentée – Computer Less / Accès instanté au Cloud (VDI/XaaS) - Expériences immersives (formation, prototypage virtualisé, test produits, HR) – Optimisation de la gestion/maintenance des espaces (capteurs) – Social VR/Gamification 32
  • 33. Quelles solutions pour la 5G indoor multi op pour les bâtiments HQE? Juillet 2019 33 8
  • 34. 5G Indoor Multi Operateurs Les signaux des réseaux mobiles sont fortement atténués aujourd’hui (3G/4G) et demain (5G) 34 Surecall Valeurs d’atténuation à la fréquence 900MHz • Dans la bande 3.5Ghz le beamforming permettra d’obtenir des niveaux de couverture similaire à la bande 2100MHz pour l’outdoor et permettra d’améliorer la couverture des anciens immeubles mais il en sera de même que pour la 3G/4G pour les immeubles récents (1). • A 3.5GHz la pénétration est 2 fois inférieur à celle en utilisant les fréquences 2GHz (1) 5G NR Testbed 3.5 GHz Coverage Results, Ericsson, 2018 (2) Orange Propagation Channel Modelling at Centimenter and Millimeter Wave Frequencies in 5G Urban Micro cell Context Avril 2019
  • 35. 5G Indoor Multi Operateurs Options pour la couverture indoor multi opérateurs 5G d’immeubles (>20 000m2) 35 l Répéteurs RF Limite en couverture, nombre de bandes te d’utilisateurs l Small Cells : Huawei LampSite, Ericsson Dot (MORAN/MOCN) l Autres fournisseurs de small cell e.g. CommScope, Cisco Limite en bande passante et nombre d’opérateurs l DAS digital multi opérateurs haute performance
  • 36. 5G Indoor Multi Operateurs Principaux composant d’un DAS digital multi-op 5G 36 FIBRE OPTIQUE Relier les composants entre eux : Radio Baseband aux têtes radio et DAS Master Node au DAS Remote Unit (CPRI) CABLE COAXIAL “FAIBLES PERTES” Relier les têtes radio déportées aux antennes 1/2" - 7/8" - 1"1/4 en fonction des distances ANTENNES OMNIDIRECTIONELLES Ou DIRECTIONELLES Diffuser et couvrir uniformément les espaces COUPLEURS / SPLITTERS LOW PIM Séparer et combiner les signaux véhiculés par les câbles coaxiaux pour desservir plusieurs antennes NOEUDS D’ACCES RADIO (5G) Equipements électronique qui assurent la modulation (codage) et la transmission des données sur la voie radio. SYSTEME ANTENNES DISTRIBUEES Numérise et distribue les signaux radio entre le Master Node et Remote Unit Equipements actifs Equipements passifs Propre à chaque opérateur / techno Multi-opérateurs Multi - bandes • Pourquoi un système DAS digital pour la 5G ? – La solution doit permettre de distribuer les communications large bande évoluées (5G 3500MHz) et offrir une évolutivité pour les communications ultra fiable - faible latence (URLLC) et les communications de massive de type machine (bande 5G 700MHz) – sans avoir à tout redéployer – La solution doit également être captable de continuer à distribuer les communications 4G (LTE) bandes 1800 2100 2600 qui resteront prédominantes, au de la de 2025 – Le niveau de fiabilité du DAS doit être élevé pour garantir les communications critiques
  • 37. 5G Indoor Multi Operateurs Synoptique simplifié d’un DAS multi-opérateurs multi- bandes 4G 5G 37 Master Unit et Remotes Units Fibre optique Câble coaxial Coupleur / Splitter Antennes Omnidirectionnelles (360°) ou Directionnelles (120°) Les BTS opérateurs sont connectées au Master Node Stations de base (BTS) des opérateurs Legende Master Node « Orion » Multi Opérateurs Multi Bandes (700MHz à 3500MHz) Remotes Units Multi - Opérateurs Bande 700 18000 2100 2600 Bande 3500MHz x N Opérateur
  • 38. Critères importants pour choisir son système d’antennes distribuées (DAS) 5G Juillet 2019 38 9
  • 39. 5G Indoor Multi Operateurs Rappel sur les caractéristiques des ondes radio Tx antenne Rx antenne Diffuse les ondes radio Intercepte les ondes radio Propagation radio sujet à: • Affaiblissement de parcours (𝑑" ) • Absorption (As ) • Réflexion, Diffraction (Af) • Interférence • Bruit • Fonction de la fréquences Emetteur (𝑃𝑒) Récepteur (𝑃𝑟) Équipement électronique qui assure la modulation de la porteuse en fonction des information à transmettre Air 𝑃𝑟 = 𝑃𝑒 . - ./ . As . Af 18 dB de différence à 1 Km entre 900 et 2600 MHz, 17 dB = 50 fois 10 dB = 10 fois 7 dB = 5 fois 3 dB = 2 fois 0 dB = 1 fois -3 dB = . fois -10 dB = 1/10 fois -13 dB = 1/20 fois -17 dB = 1/50 fois Valeurs d’atténuation à f 900MHz
  • 40. 5G Indoor Multi Operateurs Le facteur de bruit (fb) a un impact sur la QoS des liaisons montantes et le nombre d’antennes • La qualité de service est aujourd’hui aussi importante dans le sens descendant (DL) que dans le sens montant (UL) : pour le traitement en temps réel (dans le cloud) de données qu’il s’agisse de vidéos ou de données d’objets connectés • Le « facteur de bruit » résulte de la perte de signal dans les composants passif du système DAS : câblage interne, multiplexer du remote et de façon minime du bruit de l’amplificateur RF large bande (sens descendant) du remote. • Plus la perte est importante, plus le « fb » est élevé – Plus la dégradation de la portée des antennes DAS (dans le sens montant) est importante – Plus le débit données dans le sens montant est limité – Limite de nombre de remote unit en cascade 40 Antenne Station de base UE – User Equipment Sens descendant Sens montant Syst DAS Impact 3dB de différence Nombre antennes X 3 pour couvrir une surface de 18 800m2 30% couverture en moins 21 dB 30dB
  • 41. 5G Indoor Multi Operateurs Un faible EVM permet de bénéficier des modulations les plus élevées sur l’ensemble de la zone couverte • EVM (erreur de symbole de constellation): un critère de mesure de la qualité d'une chaîne de communication, plus précisément c’est une mesure de la distorsion de la modulation dans la chaine de transmission (équipement) qui représente la distance entre des vecteurs réels (vert) et théoriques (rouge). • Cette distorsion peut entrainer une transmission erronée de l’information. • Pourquoi l’EVM est il important pour un DAS? • Un EVM élevé affectera le débit de données car il empêche le system d’atteindre les vitesses de modulation les plus élevées, important pour les services eMMB. • Un faible EVM permettra de bénéficier plus hautes modulation sur l’ensemble de la zone couverte. Un DAS idéal aura un EVM très faible (<1%). 41 17,50% 12,50% 8% 3,50% 0,90% QPSK 16QAM 64QAM 256QAM Maven
  • 42. 5G Indoor Multi Operateurs Importance des amplificateurs linéaires RF de haute qualité • Un system DAS est souvent partagé entre plusieurs fournisseurs de services, utilisant la même bande pour exploiter leurs services, parfois avec une combinaison de différents services (GSM, UMTS, LTE) sur la même unité distante. • Lorsque le signal RF est modulé, la puissance transmise par l'amplificateur varie en fonction du type de modulation. L’amplificateur doit supporter une charge moyenne mais surtout des pics et la variation ou PAPR (Peak to Average Ratio), présente notamment au sein des réseaux LTE (approx 12dB). • Par conséquent les Amplification RF des Remotes doivent être capable de supporter une large bande pour être capable de transmettre effectivement l’ensemble des informations. 42
  • 43. 5G Indoor Multi Operateurs Les comms critiques (URLLC) nécessitent d’un niveau de fiabilité élevé – une configuration en étoile y répond 43 Avec une probabilité de 0,1000% de défaillance avec 5 sauts, le DAS digital Maven avec sa config Anneau est> 300 fois plus robuste que le DAS traditionnel en configuration en étoile Probabilité de coupure : p Probabilité de coupure avec une config Étoile = (1-probabilité que ts tous les liens ok) = (1- (1-p) 10) Probabilité de coupure une config Anneau = (1-probabilité que ts tous les liens ok - probabilité exactement 1 coupure) (1- (1-p) 10) - 10 x p (1-p) 9) Comparaison d’une configuration d’un DAS en. étoile vs DAS en anneau
  • 44. MERCI