Le terme 5G s'est insidieusement glissé dans notre quotidien depuis quelques années déjà , mais Toutes les technologies 5G que nous voyons sur les écrans de nos téléphones portables ne sont pas identiques ni n'offrent les mêmes fonctionnalités.Avec des termes techniques comme 5G NSA, 5G SA ou DSS, il est facile de s'y perdre, et au final, de nombreux utilisateurs ne savent pas vraiment s'ils bénéficient de la « 5G complète » ou d'une sorte de 4G améliorée.
Pour dissiper toute confusion, il est important de comprendre que la norme 5G a été conçue en plusieurs phases, combinant des éléments du réseau 4G avec les nouveaux composants 5G. La clé réside dans la manière dont le réseau central, les antennes et votre appareil mobile sont organisés pour offrir des débits plus élevés, une latence plus faible et de nouvelles fonctionnalités telles que le découpage du réseau et l'Internet des objets massif.Analysons calmement et à l'aide d'exemples ce que sont la 5G SA et la 5G NSA, leurs véritables différences et où nous en sommes en Espagne et dans le reste du monde.
Définition de la 5G : phases, déploiements et types de réseaux
L'organisation 3GPP, chargée de la normalisation des réseaux mobiles, a décidé que le passage à la 5G ne se ferait pas d'un seul coup, mais en plusieurs étapes. Elle a divisé la transition en une première phase de 5G prise en charge par la 4G (5G NSA) et une seconde phase avec de la 5G pure du début à la fin (5G SA)., définies dans différentes versions de leur norme.
La norme 3GPP Release 15 est ce qui donne vie à la 5G NSA (Non-Standalone), un mode dans lequel Le réseau s'appuie sur le cœur de réseau 4G EPC, mais y ajoute une nouvelle radio 5G NR. Afin d'accroître la capacité et la vitesse, l'infrastructure 4G existante est exploitée au maximum, et des blocs 5G sont ajoutés là où ils sont le plus nécessaires.
La prochaine étape majeure sera la Release 16, qui inclut le modèle 5G SA (autonome). Dans ce cas, Les composants radio et cœur de réseau sont tous deux 100 % 5G : la technologie NR est utilisée pour l’accès et la technologie 5G Core (5GC) est utilisée au cœur du réseau.Cela permet le déploiement de toutes les fonctionnalités avancées prévues pour la nouvelle génération.
Les deux modes, NSA et SA, sont reconnus par le 3GPP comme de la véritable 5G, mais Les avantages les plus révolutionnaires — latence minimale, découpage de réseau avancé, IoT à grande échelle et communications ultra-fiables — ne sont pleinement exploités qu'avec la 5G SA.C’est pourquoi on dit souvent que la NSA est une phase de transition et que la SA est la 5G « complète ».
Éléments clés d'un réseau mobile : cœur de réseau, radio et mobile
Pour comprendre pourquoi ces deux types de 5G existent, il faut examiner les composantes d'un réseau mobile moderne. Pour simplifier, nous avons trois éléments : le cœur du réseau, le système d’antennes et les appareils utilisateurs..
Le cœur de réseau est le cerveau du système. En 4G, il est appelé EPC (Evolved Packet Core) et en 5G, 5GC. Leur rôle consiste à décider quels téléphones portables peuvent se connecter, à appliquer les tarifs et les limitations de vitesse, à gérer la mobilité entre les antennes et à contrôler la priorité et la qualité de chaque communication.En 4G, ce cœur de réseau fonctionne généralement sur un matériel dédié et centralisé, tandis qu'en 5G, il est virtualisé, distribué et compatible avec le cloud.
Le système d'antennes est ce que l'on appelle un RAN (Radio Access Network). En 4G, il s'agit de LTE, et en 5G de NR (New Radio). Les antennes NR définissent la modulation du signal, la bande passante utilisée, la fréquence, la distribution des sous-porteuses et l'application de techniques telles que le MIMO massif.Cela permet de transmettre davantage de données par voie hertzienne avec la même quantité de spectre.
Le troisième élément est l'équipement utilisateur (UE). Cela inclut les smartphones, mais aussi… Ordinateurs portables équipés de modems 5G, véhicules connectés, capteurs industriels, robots, appareils électroménagers ou caméras vidéo se connectant directement au réseau mobileSans appareil compatible 5G, peu importe que l'opérateur ait déployé le meilleur réseau au monde.
C’est la combinaison de ces trois éléments (cœur de réseau, RAN et périphériques) qui donne naissance aux différentes architectures possibles : Réseaux 4G purs, réseaux mixtes 4G/5G NSA et réseaux 5G SA, tous les composants étant déjà intégrés à la nouvelle génération..
Qu'est-ce que la 5G NSA : la première étape basée sur la 4G ?
L'architecture 5G NSA (Non-Standalone) est celle que la plupart des opérateurs ont utilisée pour lancer rapidement la 5G et sans avoir à reconstruire tous leurs réseaux en même temps. Le cœur du réseau reste la 4G EPC, mais une porteuse 5G NR est ajoutée comme canal supplémentaire pour le trafic de données..
Dans ce scénario, le mobile maintient une connexion 4G principale (qui gère le plan de contrôle, c'est-à -dire la signalisation et la gestion de la connexion) et Il ajoute une porteuse 5G NR supplémentaire pour le plan utilisateur, par lequel transitent vos données internet, vidéo, de jeux en ligne ou d'applications.Le cœur de réseau 4G reste aux commandes, mais bénéficie de la capacité supplémentaire de la radio 5G.
Cette idée est basée sur quelque chose qui existait déjà dans LTE Advanced : l’agrégation de porteuses (CA). En 4G+, votre mobile peut combiner plusieurs porteuses LTE pour augmenter sa capacité ; avec la 5G NSA, une porteuse LTE principale et une porteuse NR secondaire sont combinées., ce qui augmente la vitesse maximale disponible lors de l'utilisation de bandes larges telles que 3,6-3,7 GHz.
Avec la 5G NSA, dans des conditions optimales, les utilisateurs peuvent atteindre des vitesses de téléchargement proches de 2 Gbit/s, réduire la latence à environ 10 ms et obtenir un Connexion plus stable même en déplacement ou dans des zones fréquentéesgrâce à des technologies comme le MIMO massif et l'utilisation d'un spectre plus large.
En Espagne, le premier déploiement de la 5G a été réalisé par NSA : Vodafone a activé son réseau dans la bande des 3,7 GHz en 2019. Il s'agit d'une bande à haute capacité, mais sa pénétration à l'intérieur des bâtiments est moins bonne et sa portée plus courte que celle des bandes inférieures telles que 700 MHz.Il est donc spécialement conçu pour les villes et les régions à forte demande en données.
Comment le spectre s'articule : bandes 3,7 GHz et 700 MHz
Pour que la 5G fonctionne, il ne suffit pas d'avoir de nouvelles antennes : il faut du spectre radio. Les technologies 5G NSA et 5G SA utilisent toutes deux des bandes de fréquences spécifiquement allouées à cette technologie, mais chaque bande de fréquences présente ses compromis..
Dans la première phase, les déploiements se sont principalement appuyés sur la bande 3,5-3,7 GHz, qui offre des largeurs de canal allant jusqu'à 100 MHz. Plus le canal est large, plus la vitesse brute pouvant être atteinte est élevée, mais au prix d'une couverture plus courte et d'une pénétration moindre dans les bâtiments., chose que nous avons constatée lors des premiers déploiements urbains de Vodafone, Telefónica ou d'autres opérateurs européens.
La bande des 700 MHz, libérée avec le deuxième dividende numérique, est l'autre pilier majeur de la 5G. En fonctionnant à des fréquences plus basses, il permet une couverture étendue dans les zones rurales et une meilleure puissance du signal à l'intérieur des bâtiments.Bien que les débits maximums par opérateur soient inférieurs à ceux de la bande 3,5 GHz, la combinaison des deux bandes (faible pour la couverture, élevée pour la capacité) constitue la recette idéale pour un réseau 5G équilibré.
Les opérateurs espagnols ont participé à des enchères pour se répartir ces fréquences, en adoptant différentes stratégies. Telefónica, Vodafone et Orange ont soumissionné pour la bande des 700 MHz, quasiment contraints de le faire pour ne pas être distancés lors du futur déploiement de l'ASB.Parallèlement, MásMóvil se trouve dans l'obligation de choisir entre investir massivement ou continuer à dépendre d'accords de gros avec des tiers, comme c'est déjà le cas pour la 4G.
Sans ces basses fréquences, un opérateur disposant de son propre réseau aurait beaucoup de mal à offrir une couverture 5G véritablement compétitive et serait contraint de Conclure des accords d'accès avec d'autres entreprises pour garantir la couverture du service dans tout le pays., avec les avantages et les limites que cela implique en termes de coûts et de contrôle.
Qu’est-ce que la 5G SA : une 5G autonome et « complète » ?
La 5G SA (autonome) est la prochaine étape logique : un réseau dans lequel le cœur de réseau et la radio sont entièrement 5G et ne dépendent absolument pas de la 4GIci, la nécessité de maintenir un réseau LTE comme point d'ancrage disparaît et le mobile peut se connecter uniquement aux réseaux NR, voire ajouter plusieurs bandes 5G simultanément.
En 5G SA, le cœur de réseau 5GC prend le contrôle total du réseau. Ce noyau est natif du cloud, basé sur la virtualisation et les conteneurs, peut être déployé de manière distribuée près des antennes (edge ​​computing) et évoluer en fonction de la demande.Cela permet une latence encore plus faible et des ressources informatiques plus proches de l'utilisateur.
L'un des grands avantages de la 5G SA est le découpage du réseau. Grâce à cette technique, plusieurs réseaux virtuels indépendants peuvent être créés sur la même infrastructure physique, chacun avec sa propre bande passante, sa latence, sa priorité et son niveau de fiabilité garantis.Autrement dit, nous pouvons réserver des « parties » exclusives du réseau à des clients ou services spécifiques.
C'est essentiel pour des cas d'utilisation tels que les véhicules connectés, les situations d'urgence, l'automatisation industrielle ou les soins de santé en temps réel. Imaginez une voiture autonome nécessitant une latence minimale et une fiabilité extrême, ou une caméra diffusant en direct des vidéos 4K depuis une usine.Chaque utilisateur peut accéder à une « tranche » différente, optimisée pour ses besoins, sans chevauchement avec les autres utilisateurs.
La 5G SA multiplie également la capacité de l'Internet des objets massif (mMTC). Le réseau peut supporter une densité beaucoup plus élevée d'appareils connectés sur une petite surface, ce qui est crucial pour les villes intelligentes regorgeant de capteurs, les usines de fabrication hyper-automatisées ou les réseaux de compteurs et d'appareils domestiques connectés..
De plus, grâce à la possibilité de placer des parties du cœur du système près des antennes en utilisant l'informatique de périphérie, Les temps de transmission des données sont réduits, permettant des applications telles que la chirurgie à distance, le contrôle de robots en temps réel ou des expériences de réalité augmentée sans mal des transports.Tout ceci est pratiquement impossible avec la latence héritée d'un réseau 4G traditionnel.
Différences pratiques entre la 5G SA et la 5G NSA
En fin de compte, pour l'utilisateur moyen, il peut sembler que « la 5G, c'est la 5G » et rien de plus. Au niveau des infrastructures et des capacités, la différence entre SA et NSA est substantielle., aussi bien pour les opérateurs que pour les entreprises qui souhaitent mettre en place des services avancés.
Dans le domaine de la 5G NSA, comme nous l'avons vu, Le réseau s'appuie sur le cœur 4G EPC et ajoute le NR comme canal de données, héritant ainsi d'une certaine latence, de limitations dans la segmentation du réseau et d'une architecture moins flexible.Il s'agit d'une amélioration très utile en termes de vitesse et de capacité, mais il y a encore des marges de progression concernant les applications critiques et l'optimisation de la qualité de service.
En revanche, dans la 5G SA, le cœur 5GC permet l'activation complète de fonctionnalités telles que l'URLLC (communications ultra-fiables à faible latence) ou le mMTC. La faible latence ne se limite plus aux données de laboratoire ; elle devient une caractéristique qui peut être garantie pour certains services., un élément essentiel pour les véhicules autonomes, l'automatisation avancée ou les jeux en nuage exigeants.
La scalabilité change également beaucoup. Grâce à son architecture native du cloud, l'opérateur peut facilement faire évoluer les fonctions réseau, déployer de nouveaux services dans des domaines spécifiques et ajuster dynamiquement les ressources.Au sein de la NSA, liée à l'EPC 4G, cette flexibilité est moindre et vous oblige à réfléchir davantage en termes de mises à niveau matérielles et de configurations fixes.
Pour toutes ces raisons, la 5G NSA est souvent considérée comme une technologie de transition très utile pour commencer rapidement à offrir des améliorations en termes de vitesse et de capacité, mais L'objectif ultime des opérateurs est de migrer progressivement vers la 5G SA afin de déployer toutes les possibilités de la cinquième génération..
Compatibilité mobile et transition entre NSA et SA
Pour profiter de l'un de ces modes 5G, trois conditions de base doivent être remplies : un tarif et un opérateur proposant la 5G, une véritable couverture 5G dans la zone, et un appareil compatible 5GJusqu'ici, rien de surprenant, mais avec SA et NSA, une autre couche de complexité s'ajoute.
Les opérateurs se sont efforcés de faire en sorte que le changement entre NSA et SA soit invisible pour l'utilisateur. Le moment venu, le téléphone se connectera à l'une ou l'autre architecture en fonction de ce qui est disponible, sans que vous ayez à intervenir.Mais cela ne sera possible que si le modem du téléphone prend en charge les deux modes.
Au début de la 5G, de nombreux smartphones n'étaient compatibles qu'avec la NSA. Certains modèles initiaux équipés de modems comme le Qualcomm X50 ou certains Exynos 5G pouvaient difficilement fonctionner avec des réseaux non autonomes.Cela signifie qu'ils ne pourront pas bénéficier de la 5G SA si l'opérateur l'active dans leur ville.
D'autres appareils, tels que ceux qui intègrent des modems de nouvelle génération (par exemple, Qualcomm X55 et versions ultérieures, de nombreuses puces MediaTek actuelles ou le Balong 5000 de Huawei), Oui, elles offrent une compatibilité avec les réseaux NSA et SA, garantissant ainsi leur validité lors de la migration du réseau vers la 5G autonome.Lors de l'achat d'un téléphone mobile 5G, ce détail fait toute la différence entre un téléphone 5G « à moitié abouti » et un téléphone paré pour l'avenir.
De plus, dans certains déploiements commerciaux SA, tels que ceux appelés 5G+ par certains opérateurs espagnols, Vous avez besoin d'une carte SIM mise à jour, compatible avec les nouvelles fonctionnalités de sécurité et d'authentification du cœur de réseau 5GC.La même puce que vous utilisez depuis des années ne suffit pas toujours pour exploiter pleinement le potentiel de la 5G autonome.
Qu’est-ce que la 5G DSS et pourquoi est-elle encore importante ?
Un autre terme qui apparaît souvent aux côtés de SA et NSA est DSS (Dynamic Spectrum Sharing). Il s'agit d'une technique permettant le partage dynamique de la même bande de fréquences entre la 4G et la 5G NR.alternant des milliers de fois par seconde entre les deux technologies en fonction de la demande.
Grâce aux équipements de radio logicielle (SDR) installés dans de nombreuses antennes 4G modernes, Les opérateurs peuvent mettre à jour leurs stations de base par logiciel afin de diffuser à la fois les signaux LTE et NR sur le même réseau.sans avoir à remplacer physiquement tout le matériel en une seule fois.
Le DSS est très utile pour amorcer la migration vers la 5G sans laisser les utilisateurs 4G de cette bande de fréquence en plan. Tant qu'il existera des téléphones mobiles plus anciens qui ne comprennent que la LTE, le réseau pourra continuer à les desservir, tout en fournissant un service aux appareils 5G utilisant la même fréquence.Cependant, il y a un prix à payer : la combinaison des deux technologies entraîne une perte d'efficacité et une réduction de la bande passante pratique disponible.
En pratique, lorsque vous êtes connecté à un NSA 5G avec DSS, votre mobile utilise simultanément un signal 4G LTE (pour le contrôle) et un signal 5G NR (pour les données) sur cette même bande partagée. Dans ce cas, le réseau NR est généralement limité à la bande passante 4G d'origine et une partie du spectre est consommée par la gestion DSS elle-même.Par conséquent, les gains de vitesse peuvent être modestes, voire inexistants, comparés à une bonne connexion 4G.
Malgré ses limites, le DSS a permis à des opérateurs comme Telefónica ou Orange d'étendre rapidement la couverture « 5G », gonflant la carte des zones couvertes par la 5G même si l'amélioration pratique est faible. Et très probablement, le DSS restera parmi nous pendant de nombreuses années, même lorsque la 5G SA se généralisera., afin de continuer à prendre en charge les terminaux de génération plus ancienne sur certaines bandes.
DĂ©ploiement des technologies 5G NSA et SA en Espagne et dans le monde entier
En Espagne, le premier réseau 5G commercial a été NSA, lancé par Vodafone en 2019, avec une couverture initiale dans plusieurs grandes villes et une utilisation prioritaire de la bande 3,7 GHz. Plus tard, Telefónica et Orange ont rejoint le mouvement, s'appuyant fortement sur le DSS pour étendre rapidement la couverture « 5G » sans changer complètement l'infrastructure., tandis que MásMóvil progressait avec plus de prudence.
Sur le plan commercial, le discours des opérateurs a été quelque peu différent. Orange, par exemple, s'est déclaré favorable à l'attente du déploiement de la 5G SA avant d'envisager un déploiement « complet ».et a lancé son service 5G+ (basé sur l'AS) d'abord dans des villes comme Madrid, Barcelone, Valence ou Séville, tout en prévoyant de l'étendre au reste du pays.
Movistar a annoncé son intention de achever le déploiement de son cœur de réseau 5G SA dans un avenir procheVodafone a fixé des dates pour l'activation de son propre réseau autonome. L'objectif est de faire coexister temporairement les réseaux NSA et SA, en migrant progressivement les services et les clients vers l'architecture plus avancée.
Dans le reste du monde, le schéma a été similaire : les premiers déploiements ont presque toujours été basés sur la 5G NSA. La Suisse, la Finlande, le Royaume-Uni, la Corée du Sud, les États-Unis, l'Uruguay et l'Afrique du Sud ont lancé la 5G en complément des réseaux 4G, en ajoutant la technologie NR pour augmenter la capacité et la vitesse., avec une deuxième phase de déploiements SA prévue à mesure que la norme 5GC mûrit.
La Corée du Sud est l'un des exemples les plus marquants : des opérateurs tels que SK Telecom, KT Corporation ou LG U+ y ont déployé des dizaines de milliers de stations de base 5G, dont une grande partie dans la bande des 3,5 GHz. La densité des antennes dans les grandes villes coréennes est énorme, permettant des débits très élevés et une expérience utilisateur très homogène., bien que la voie vers une SA massive continue de suivre son cours.
L'Europe progresse également : Des pays comme l'Allemagne et la France ont déjà organisé des enchères de fréquences pour la 5G et travaillent sur des réseaux combinant NSA, DSS et, progressivement, SALa situation est très hétérogène, mais la tendance est claire : d'abord, l'infrastructure existante (4G + NSA) est utilisée à son plein potentiel, puis le passage complet à la 5G autonome est effectué.
Un aspect frappant du cas espagnol est que, dans certaines versions, L'accès à la 5G n'a entraîné aucun surcoût tarifaire, alors que sur d'autres marchés européens, des surtaxes mensuelles ont été appliquées pour le service 5G.Cela a permis à de nombreux utilisateurs d'adopter plus facilement la nouvelle génération sans trop réfléchir, même s'ils n'en perçoivent pas encore tous les avantages.
Quelles améliorations constaterez-vous et que nous réserve l'avenir ?
Avec les réseaux 5G NSA actuels, l'amélioration la plus évidente pour l'utilisateur est l'augmentation de la vitesse de téléchargement, notamment lors de l'utilisation de bandes de fréquences disposant d'un spectre important dédié à la 5G. On observe également une légère réduction de la latence et une plus grande stabilité lorsque le réseau est fortement chargé.Cela se remarque notamment lors du streaming, des téléchargements volumineux ou des jeux en ligne.
Toutefois, au quotidien, et même si les applications n'exploitent pas encore pleinement les nouvelles fonctionnalités, L'expérience utilisateur peut être tout à fait similaire à celle obtenue avec une bonne connexion 4G+.Cela a conduit de nombreux utilisateurs à voir l'icône 5G sur leur téléphone portable sans pour autant constater un bond en avant aussi spectaculaire que lors du passage de la 3G à la 4G.
Lorsque la 5G SA se généralisera, nous commencerons à constater davantage de différences. Outre des vitesses de téléchargement plus rapides, une latence réduite et une meilleure efficacité énergétique des appareils mobiles, des services dépendant précisément de ces caractéristiques seront déployés.: véhicules connectés avec communications critiques, robots industriels télécommandés, réalité augmentée en temps réel ou réseaux 5G privés pour les entreprises et les usines.
La conception même du 5GC, distribué en périphérie, permettra de rapprocher les services informatiques de l'utilisateur. Cela ouvre la voie à des expériences telles que le jeu en nuage avec des temps de réponse minimaux ou les applications de réalité virtuelle collaboratives.où le serveur de jeu ou de contenu est pratiquement « au coin de la rue » du point de vue du réseau.
Tout cet univers d'applications arrivera progressivement, et en attendant, Les réseaux 5G continueront de coexister avec les réseaux 4G, s'appuyant sur les accords de sécurité réseau (NSA), les accords de sécurité distribuée (DSS) et des accords entre opérateurs pour le partage des infrastructures et des coûts.La transition ne se fait pas en un jour, mais la direction est définie.
Comprendre ce que sont la 5G SA et la 5G NSA, leur fonctionnement au sein du cœur de réseau et du réseau radio, le rôle des bandes de fréquences comme 700 GHz et 3,7 GHz, et pourquoi le découpage de réseau et l'Internet des objets massif dépendent de la 5G autonome permet de mieux appréhender tous ces acronymes. En fin de compte, ce que nous voyons aujourd'hui comme une nouvelle icône sur la barre de signal n'est que la partie émergée de l'iceberg d'un réseau bien plus vaste. transformation profonde des réseaux mobiles, dont les effets se feront progressivement sentir dans les années à venir.
