Mérouane Debbah, Huawei : « Éviter la fragmentation du marché de la 5G »

Barcelone – Où en sont les développements de la 5G dont les premiers lancements commerciaux sont attendus en 2020 ? Au Mobile World Congress 2015, nous avons posé la question à Mérouane Debbah (notre photo), directeur du laboratoire Mathématiques et Algorithmes que Huawei a ouvert en septembre 2014 sur Paris dans le cadre de son plan d’investissement en R&D en France. Pour le directeur, qui dirige 70 personnes concentrées sur le développement des algorithmes dédiés à la 5G et aux évolutions de la 4G, « il y aura des solutions dès 2016 ». L’année prochaine devrait effectivement voir arriver les standards qui définiront la future génération du réseau mobile. Des solutions sous formes de prototypes qui seront mis en test grandeur nature en 2018 auprès de quelques partenaires (dont MegaFon) avant les lancements à grande échelle à la fin de la décennie.

Pour l’heure, « seuls les prérequis à la 5G ont été définis, pas les technologies qui seront déployées ». Prérequis qui se concentrent autour de quatre grandes lignes : un débit 100 fois plus élevé que celui de la 4G (soit jusqu’à 10 Gbit/s par utilisateur et 1 Tbit/s par cellule radio) pour transporter vidéo ultra haute définition et contenus 3D; une connectivité accrue pour absorber les milliards d’objets qui viendront se connecter au réseau en haut comme en bas débit; une latence inférieure à 1 milliseconde (contre 50 en 4G aujourd’hui) pour les applications temps réel comme l’usage automobile, les drones, les robots ou l’Internet tactile (et pour laquelle une architecture de cache sur le bord du réseau pourrait constituer la voie à suivre); et une autonomie de la batterie décuplée par 10 ou 100 (notamment à l’aide d’algorithmes d’auto-adaptation des smartphones et du réseau en fonction des usages).

Éviter la fragmentation du marché

Si l’ensemble des constructeurs se sont accordés sur ces prérequis, notamment sous l’impulsion de l’Europe qui a montré sa volonté d’être un acteur majeur sur la 5G avec le programme de R&D Metis (Mobile and wireless communications Enablers for the Twenty-twenty Information Society), ils se divisent encore sur le mode d’implémentation des technologies face à l’hétérogénéité du réseau et les demandes contradictoires. « Faut-il une interface unique ou des solutions segmentées ? », résume Mérouane Debbah. Et de faire remarquer qu’il n’est pas pertinent de mettre des chipsets de smartphones dans des objets connectés sauf à réussir à atteindre un coût ridiculement bas du composant et une consommation toute aussi discrètes pour répondre tant au modèle économique de l’Internet des objets qu’à ses impératifs d’autonomie. De son côté, « Huawei explore toute les options et n’a pas encore tranché ». En revanche, « on souhaite éviter la fragmentation du marché de la 5G avec la multiplication des technologies ». Et surtout, « éviter les technologies propriétaires sinon, on ne s’en sort pas ».

Si les technologies ne sont pas arrêtées au niveau des standards, Huawei n’en a pas moins développé les siennes même s’il est trop tôt pour savoir si elles seront retenues. Nombre d’entre elles partagent néanmoins des bases communes. A commencer par le massive MIMO qui se traduit pas l’augmentation importante du nombre d’antennes (jusqu’à 400 potentiellement) par station de base et décuple d’autant les débits. « C’est une technologie très prometteuse car il existe déjà des solutions avec des des prototypes à 128 antennes, indique le chercheur. La technologie est arrivée à son âge de maturité (elle est apparue dans les Bell Labs en 1995, NDLR). MIMO sera là, il restera à voir à quelle échelle. » Autre technologie assez partagée par les acteurs de la construction de la 5G, les ondes millimétriques (de 6 GHz à plus de 28 GHz voire 78 GHz). Elles s’appuient sur une technologie de beam forming, ou concentration d’un faisceau hertzien, capable de suivre à la trace l’utilisateur pour lui apporter la connectivité à très haut débit. Une technologie aujourd’hui exploitée pour le backhauling dans le déploiement des small cell (ainsi reliées sans fil à la station de base) qui exploitera ces mêmes small cell pour « suivre » à la trace les utilisateurs dans le cadre de la 5G.

La 4,5G en parallèle

Moins consensuel est le développement du SCMA (Sparse Code Multiple Access) qui exploite les avantages du CDMA (la 3G), pour sa flexibilité de gestion de la charge du réseau, et de l’OFDM (à la base du LTE) pour sa grande efficacité spectrale. « L’idée est de combiner les deux mondes », souligne le responsable de recherche. Le SCMA arrivera en concurrence avec les technologies de type Filter OFDM et du NOMA (Non-Orthogonal Multiple Access) poussé par Docomo, principalement. Autre technologie développée dans les laboratoires de Huawei : le Full Duplex Radio. Un système qui permet d’envoyer et recevoir les données en même temps sur une même fréquence. Un ensemble de données qu’il suffit de nettoyer des contenus émis pour distinguer les contenus reçus. « Cela double les débits actuels en utilisant un slot. »

Autant de technologie qui feront de la 5G « une révolution », aux yeux de Mérouane Debbah puisque le nouveau réseau impliquera une nouvelle architecture, de nouvelles stations de bases et de nouvelles fréquences radio, justifie-t-il. D’ailleurs, « Il faudra penser à la rétrocompatibilité avec la 4G ». Une 4G qui va continuer d’évoluer à travers la montée en débits (via l’agrégation de porteuses propres au LTE-Advanced), les technologies CoMP (Cooperation multi point, qui permet de transmettre le signal simultanément depuis plusieurs stations de base sur la même fréquence) et le LTE-M en cours de standardisation (Release 13 du 3GPP) pour absorber l’Internet des objets (IoT). Autant de domaines sur lesquels Huawei poursuit ses développements en parallèle de la 5G.

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