Le passage des réseaux privés vers la 5G, une évolution nécessaire

Dans le domaine de l’industrie ou encore des smart cities, plusieurs acteurs s’intéressent plus précisément à la 5G privée. Dans le monde, le marché de la 5G privée est en train de se développer rapidement en raison de la croissance rapide des applications industrielles et commerciales nécessitant une connectivité de haute qualité et une latence réduite. La 5G privée offre une connectivité dédiée, sécurisée et flexible pour les entreprises et les industriels, ce qui leur permet de bénéficier de la vitesse et de la fiabilité de la 5G sans avoir à se connecter à un réseau public.

Le marché de la 5G privée présente de nombreuses opportunités pour les entreprises et les industriels, et il est attendu que ce marché connaisse une croissance significative au cours des prochaines années en raison de la forte demande pour des solutions de connectivité de haute qualité et de latence réduite. Les principales industries visées par la 5G privée sont les usines automatisées, les entrepôts intelligents, les systèmes de transport intelligents, la santé et les soins médicaux, les mines, …

Prenons le temps de comprendre ce qu’est un réseau privé et en quoi techniquement ce réseau va contribuer à la transformation des usages dans l’industrie et dans les grands complexes publics (gares, aéroports, salles de spectacles, …).

Les réseaux mobiles privés (RMP) qu’est-ce que c’est ?

Les réseaux mobiles privés sont des réseaux mobiles, distincts des réseaux mobiles ouverts au Grand Public, utilisés par les entreprises (aéroports, gares, stades, autoroutes…) et les services publics (collectivités locales…), sur une empreinte géographique donnée (locale, régionale ou nationale), pour leurs communications qu’elles soient critiques ou non critiques. Ces entreprises souhaitent que leurs communications transitent sur un réseau hautement performant (en termes de qualité de service, capacité, sécurité et disponibilité).

Les origines des RMP : de la PMR1 à bande étroite jusqu’à la 5G privée …

• Des RMP centrés initialement autour du Wifi et des usages voix type PTT2:

Jusqu’au début des années 2010, les réseaux privés se résumaient au WIFI, une technologie de connectivité sans fil très déployée dans les bureaux, mais surtout aux réseaux PMR à bande étroite,qui s’appuient sur des technologies hétérogènes et qui n’ont pas beaucoup évolué(TETRA, DMR…). Ces solutions ont connu un grand succès par le passé mais ne répondent plus aux besoins des utilisateurs d’aujourd’hui:

- Elles se limitent en général à un service voix PTT2 (ou Push To Talk) de type talkie-walkie, et parfois un service de messagerie courte;

- Le nombre de terminaux compatibles est limité;

- Elles sont souvent chères à maintenir

• L’essor des RMP avec l’arrivée de la 4G puis de la 5G:

Pour répondre aux nouvelles demandes de services multimédia à haut débit, l’écosystème s’est orienté vers la 4G et se prépare aujourd’hui à migrer sur la 5G. En effet, les technologies 4G/5G offrent plusieurs avantages par rapport aux technologies PMR à bande étroite :

• Gestion de la qualité de service (priorisation et préemption pour les flux les plus critiques)
• Technologies normalisées et standardisées par la 3GPP
• Amélioration de la sécurité des échanges et de l’infrastructure
• Gestion des communications de type IoT ou internet des objets (l’IoT fait partie des enjeux de l’industrie 4.0)
• Réduction des coûts car moins chères à maintenir que les solutions historiques

Chaque acteur souhaitant se lancer sur le marché des réseaux mobiles privés construit, seul ou en s’associant à d’autres acteurs, diverses solutions pour répondre aux besoins des entreprises et à leurs usages. Par exemple, Orange propose aujourd’hui aux entreprises, à travers sa filiale Orange Business Services, sa propre gamme d’offres de réseaux privés «Mobile Private Networks», avec trois solutions techniques différentes (https://reseaux.orange-business.com/solutions/mobile-private-networks/) :

• Le Mobile Private Network virtual, un réseau privé virtuel sur le réseau d’Orange. L’accès radio est géré par les stations de base déployées par Orange avec une couverture et une bande passante minimum garantie. Le cœur de réseau utilisé appartient également à Orange.
• Le Mobile Private Network hybrid, un réseau privé hybride qui s’appuie à la fois sur les équipements du réseau d’Orange et des équipements dédiés au client sur son site pour maintenir ses données sur le campus.
• Le Mobile Private Network standalone, un réseau privé entièrement dédié (y compris les fréquences et le cœur du réseau) au client sur son site.

Caractéristiques et avantages de la 5G privée

La technologie 5G représente une véritable opportunité pour le marché des réseaux mobiles privés. Elle a été pensée et conçue pour adresser des usages professionnels.

• Un utilisateur ayant un terminal compatible 5G et une offre Mobile 5G, pourrait bénéficier à terme d’un débit de 10 Gbps en réception mais la 5G (bande 3,5 Ghz) permet déjà aujourd’hui d’atteindre jusqu’à 1 Gbps de débit en réception (jusqu’à 10 fois plus que la 4G).
• L’autre avantage de la 5G pour les entreprises c’est la réactivité avec une latence (temps de réponse) qui passe de 10 ms à 1 ms.
• La dernière promesse majeure de la 5G est l’ultra-connectivité permettant une plus grande densité d’appareils connectés au km². La 5G pourra supporter 1 million d'appareils par km², soit une densité de connexion multipliée par 10 par rapport à la 4G. La 5G permettra ainsi au marché IoT de poursuivre son expansion.

Le network Slicing pour ouvrir de nouveaux cas d’usages:

A l’inverse de la 4G, la 5G Privée permet de bénéficier de la fonctionnalité « E2Enetwork slicing» soit le découpage en tranche du réseau de bout en bout.

Le « E2Enetwork slicing» permet, sur un même réseau 5G privé, de créer différentes classes de services auxquelles on peut attribuer des niveaux de priorité différents pour mieux répondre aux besoins spécifiques de certains usages (en termes de débit, de latence…).Ainsi il sera possible de réserver une tranche de réseau pour les usages tel que les communications critiques ou nécessitant un niveau de sécurité très élevé.

Source de l’image ci-dessous:

https://www.nokia.com/about-us/newsroom/articles/network-slicing-explained/

 

Une volonté des opérateurs d’accélérer et d’investir dans le déploiement de la 5G Stand Alone

Il existe deux modes en 5G: le mode NSA (non standalone) et le mode SA (standalone). La 5G NSA est celle qui a été mise en service en priorité par la majorité des opérateurs partout dans le monde afin de la mettre rapidement en place et limité les investissements.L’objectif principal est de fournir des débits plus élevés que la 4G. D’un point de vue architecture, la 5G NSA utilise le même cœur de réseau existant 4G, alors que les antennes sont 5G.

Cependant, la raison d’être à terme de la 5G est bien « la mutation de l’industrie, des services et de la mobilité qu’elle devrait permettre ». En France, le début du déploiement de la 5G SA démarre en 2023. Ce passage en 5G SA occupe la majorité des opérateurs partout dans le monde car il s’agit de transformer l’ensemble des composantes du réseau y compris le cœur du réseau. Cette mutation importante sera progressive, incrémentale et nécessitera du temps.

Les régulateurs doivent ouvrir plus de fréquences pour accompagner les demandes croissantes de la 5G privée

La croissance du marché des réseaux mobiles privés sera plus importante si l’accès à des bandes de fréquences dédiées est facilité par les régulateurs télécoms.

En effet, s’il est possible pour les entreprises de combler une partie de leurs besoins en souscrivant à des abonnements auprès d’opérateurs mobiles commerciaux, le déploiement des réseaux mobiles privés peut nécessiter l’accès à des bandes de fréquences dédiées pour, par exemple, limiter les risques d’interférences ou de congestion. En France, l’ARCEP a ouvert, pour la 4G, en 2019, un guichet d’attribution des fréquences dans la bande 2,6 Ghz (bande 38) en mode TDD (avec une largeur de bande de 2x20 Mhz). Pour l’accès aux réseaux privés 5G, l’ARCEP propose les bandes suivantes:

• La bande 3,800 Ghz à 4,000 GHz (un guichet d'expérimentations 5G dans cette bande est ouvert par l’ARCEP jusqu’au 31 décembre 2023) https://www.arcep.fr/demarches-et-services/professionnels/transformation-numerique-des-entreprises/plateformes-experimentation-5g-bande-38-40-ghz.html)
• Les bandes dites « millimétriques » : 26 GHz
• La bande 2,6 Ghz TDD, initialement prévue pour la 4G, pourrait aussi être utilisée pour la 5G 

Le développement des réseaux mobiles privés sur une base technologique 5G permettra de mieux répondre au besoin croissant de connectivité des entreprises qui ont des exigences plus élevées en termes de couverture, de débit et de sécurité. C’est le cas par exemple d’une entreprise qui possède un grand campus industriel et qui a besoin d’une connectivité fiable et performante à l’intérieur des bâtiments mais aussi dans l’espace extérieur.

Selon Globe Newswire, la taille du marché mondial des réseaux 5G privés devrait connaître une croissance CAGR supérieur à 42,4% et atteindre une valeur de marché d’environ 31589 millions USD d’ici 2030. Le réseau 5G privée est un vrai catalyseur de la quatrième révolution industrielle et un choix d’investissement nécessaire pour les entreprises et les grandes institutions.