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Normalisation de la 5G : que dit la « release 16 » du 3GPP ?

12/11/2020

Les réseaux mobiles déployés en Europe et dans le monde reposent sur des technologies spécifiées par le 3GPP (3rd Generation Partnership Project), qui établit un  partenariat entre les organismes de normalisation du monde entier où l’ETSI  y assure le secrétariat. Les spécifications du 3GPP sont regroupées en « releases », on compte environ une release tous les 18 mois. Chaque release apporte son lot de nouveautés, plus ou moins cruciales : par exemple, la release 8 a vu l’introduction du LTE alors que la release 9 apportait de nombreuses améliorations moins médiatisées. La release 10 a permis l’introduction du LTE Advanced conforme au cahier des charges de l’ UIT sur les performances attendues pour les « IMT-Advanced ». Plus récemment, la release 15, publiée en 2018, était la première à introduire la technologie 5G avec notamment la forme d’ondes NR (new radio) sous ses formes NSA (non stand-alone, c’est-à-dire dépendant d’une signalisation 4G) et SA (« stand-alone »).  Elle était essentiellement focalisée  sur les applications « eMBB » (enhanced massive broadband) permettant une augmentation majeure du débit et de la capacité des opérateurs dans la bande 3.5 GHz, priorité des opérateurs mobiles.

La release 16, publiée cet été,  ne concerne pas le grand public mais plutôt les industriels car elle est davantage focalisée sur les nouveaux marchés de la 5G à savoir,  les marchés verticaux comme les applications à faible latence et haute fiabilité (URLLC), la voiture autonome (V2X), l’Internet des objets (mMTC), etc.

Comme dans toutes les releases 3GPP, les changements apportés par la release 16 sont nombreux et touchent à énormément de domaines.  Parmi les précisions apportées, on peut relever celles concernant :

  • l’Internet des objets (massive machine-type-communications - mMTC) : l’amélioration des protocoles permettant de regrouper les transmissions pour en limiter le nombre, et faire fonctionner le LTE-M et le NB-IoT sur un cœur de réseau 5G (5GC) ;
  • les applications à faible latence et haute fiabilité (ultra-reliable low-latency communication URLLC) : les implémentations de fonctionnalités IoT industrielles sur le profil URLLC. Par exemple pour dupliquer certains paquets de contrôle afin d'augmenter la fiabilité de la transmission, véhiculer un signal d'horloge avec une granularité de 10ns ou améliorer le déterminisme de l’allocation de ressources radio… ;
  • les usages verticaux : l’introduction de fonctionnalités de type LAN pour la mise en œuvre de réseaux locaux industriels. A noter que des réseaux privés virtuels peuvent également être déployés sur la base de l'infrastructure des opérateurs (impliquant la diffusion d'un PLMN dédié dans ce cas) ;
  • l’introduction de fonctionnalités permettant de mettre en œuvre une porteuse NR dans des bande sous autorisation générale, comme le 5 GHz et bientôt le 6GHz (NR-U) ;
  • la mobilité intelligente (vehicle-to-everything  -V2X) : un meilleur déterminisme de la QoS et des boucles de rétroaction permettant par exemple d’ordonner aux véhicules de prendre de la distance à temps si la qualité radio se dégrade. Améliorations de l’architecture pour s’interfacer avec les serveurs applicatifs, introduction du NR-sidelink permettant la communication directe entre véhicules sur la base de l’interface radio NR ;
  • la mobilité : l’amélioration de la fiabilité de la connexion en situation de forte mobilité telle qu’à bord des trains (jusqu’à 350 km/h en LTE, 500 km/h en NR) ;
  • les terminaux : l’amélioration générale des fonctionnalités de mise en veille et des protocoles pour économiser l’énergie et limiter les émissions des terminaux (en particulier pour les terminaux IoT sur batterie) ;
  • le backhaul : l’intégration de fonctionnalités permettant de multiplexer accès et backhaul sur les stations de base en bande millimétriques, les faisant ressembler à un réseau maillé (« mesh »). Ceci permet de grandement faciliter leur installation dans les zones où les stations de base ne peuvent pas être toutes connectées à la fibre ;
  • l’introduction de fonctionnalités destinées à des marchés ou usages particuliers (maritime, sécurité publique…) : géolocalisation plus précise, appels d’urgence, meilleur dispositif d’alerte, etc ;
  • les améliorations générales de l’efficacité spectrale du système, par exemple sur le MU-MIMO, la diminution du PAPR et la fiabilité des handovers. L’amélioration du support de la continuité du service voix dans différents scenarios (SRVCC) ;
  • les améliorations générales sur des aspects liés au cœur de réseau et au network slicing.


Le rapport complet de la release 16 est disponible sur le portail du 3GPP.

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