Seulement 91 stations de base ont été construites en deux ans. Pourquoi la 5G à ondes millimétriques est-elle si difficile à déployer ?

 Si l'on compare le réseau 5G sub-6 GHz à l'élargissement d'une autoroute à une seule voie dans une vieille ville, alors la 5G à ondes millimétriques équivaut à la construction d'une nouvelle autoroute à quatre ou huit voies dans une ville nouvelle.      

Comparée à la bande inférieure à 6 GHz, l'onde millimétrique présente non seulement les avantages d'une large bande passante, d'une capacité élevée et d'une faible latence, mais aussi, du fait de son appartenance à la bande des ultra-hautes fréquences, elle constitue pour l'industrie mobile une terre vierge et inexploitée, un terrain vierge et non pollué qui peut être utilisé librement sans se soucier des interférences sans fil.    

Les ondes millimétriques étaient autrefois considérées comme la ressource spectrale la plus précieuse à l'ère de la 5G. Mais actuellement, alors que la 5G inférieure à 6 GHz se développe rapidement dans le monde entier, le développement de la 5G sur ondes millimétriques est beaucoup plus lent, et se trouve même face à un dilemme.
   
   

      1       ,Concernant les défis liés au développement de la 5G à ondes millimétriques, la Corée du Sud, pionnière mondiale en la matière, en est un exemple emblématique. Dès 2018, elle a mis aux enchères les bandes de fréquences 5G de 3.5 GHz et 28 GHz. Après leur attribution, les trois principaux opérateurs sud-coréens ont soumis aux autorités de régulation un plan de construction de stations de base 5G sur 3 à 5 ans. Ils se sont notamment engagés à déployer 45 215 stations de base 5G à ondes millimétriques de 28 GHz d'ici fin 2021.

Cependant, alors que le déploiement du réseau 5G 3.5 GHz en Corée du Sud bat son plein, celui du réseau 5G 28 GHz est très lent. En mars 2021, les trois principaux opérateurs sud-coréens n'avaient installé que 91 stations de base 5G 28 GHz au total, loin des objectifs initiaux.      

Les autorités de régulation sud-coréennes ont exhorté à plusieurs reprises les opérateurs à accélérer le déploiement de la 5G sur ondes millimétriques, allant jusqu'à avertir que la bande de fréquence 28 GHz serait retirée si les objectifs fixés n'étaient pas atteints d'ici fin 2021. Face à cette situation, les opérateurs coréens se sont contentés de déclarer leur impuissance. Ils ont expliqué que le modèle économique de la 5G sur ondes millimétriques était flou, que la technologie et les équipements n'étaient pas encore matures, et que la couverture ne représentait que 10 à 15 % de celle de la bande 3.5 GHz. Ce déploiement nécessiterait une densité très élevée de stations de base, et les coûts d'investissement auraient explosé par rapport à la 5G sur ondes millimétriques. La 5G sur ondes millimétriques ne serait donc pas adaptée à la construction d'un réseau national et ne pourrait être utilisée que dans des zones à forte densité d'utilisateurs et pour le déploiement de réseaux privés 5G.

     

Les opérateurs coréens ont également déclaré que la Corée du Sud n'a pas besoin de rivaliser avec les États-Unis pour la première place dans le déploiement de la 5G à 28 GHz. Le taux de pénétration du haut débit par fibre optique étant faible aux États-Unis, ils espèrent remplacer le déploiement de la fibre jusqu'au domicile (FTTH) grâce à la technologie 5G sans fil fixe à ondes millimétriques. En Corée du Sud, en revanche, le taux de pénétration du haut débit par fibre optique est élevé et la bande de fréquences millimétriques sera principalement utilisée pour les services mobiles et les réseaux privés d'entreprise. Cependant, pour les services mobiles grand public, le déploiement d'un grand nombre de stations de base est nécessaire, ce qui engendre des coûts de déploiement trop importants. Quant aux réseaux privés 2B destinés aux secteurs verticaux, le modèle économique actuel n'est pas encore mature.      

Le coût de déploiement d'un réseau 5G à ondes millimétriques étant prohibitif et les opérateurs réticents à investir, il est proposé que les trois opérateurs le construisent et le partagent conjointement. Face à la lenteur du déploiement de la 5G à ondes millimétriques, l'industrie coréenne a formulé cette suggestion.    

Mais le problème se pose à nouveau. D'une part, si trois opérateurs construisent et partagent conjointement un réseau public 5G à ondes millimétriques, la couverture sans fil étant trop limitée, des interruptions de communication sont susceptibles de se produire lorsque le terminal passe d'une zone de couverture à une autre. D'autre part, les réseaux privés 5G seront au cœur de la concurrence entre les opérateurs dans le domaine des télécommunications, et il leur sera difficile de parvenir à une coopération en matière de construction et de partage.    

La Corée du Sud ne fait pas exception. Les États-Unis ont commercialisé la 5G à ondes millimétriques dès 2019. Selon les dernières données de test de la société d'études de marché OpenSignal, le taux de disponibilité de leur réseau 5G à ondes millimétriques est actuellement inférieur à 1 %. D'après les statistiques, en janvier 2021, seuls 8 opérateurs dans le monde proposaient des services 5G à ondes millimétriques. Ces données témoignent de la lenteur du déploiement mondial de la 5G à ondes millimétriques.    

2,Qu’en est-il de la 5G à ondes millimétriques ? Pourquoi son développement est-il si lent ? Le tableau ci-dessous l’illustre.    
   
   

Capacité de couverture

Les avantages des ondes millimétriques résident dans leur large bande passante et leur capacité élevée. Cependant, en raison de leur haute fréquence, de leur courte longueur d'onde et des pertes dues à la propagation en espace libre, à la pénétration et à la diffraction, la portée d'une cellule est très réduite. Des mesures concrètes montrent que même en visibilité directe, la portée d'une cellule millimétrique n'atteint qu'une centaine de mètres, soit presque la même que celle du Wi-Fi. Comparées aux fréquences inférieures à 6 GHz, les ondes millimétriques présentent une diffraction plus importante, ce qui réduit leur capacité de pénétration et les rend difficiles à traverser les obstacles tels que les murs, les portes et le mobilier. Par conséquent, dans les zones urbaines denses, les opérateurs doivent déployer davantage de stations de base et s'assurer de la visibilité directe entre ces stations et les terminaux afin de garantir des communications stables et à haut débit.

     

Même si les réseaux privés 5G sont déployés localement pour des scénarios à 2 milliards de dollars, d'une part, il faudra construire davantage de stations de base sur les grands campus, les grandes usines, etc. ; d'autre part, en raison des nombreux obstacles (murs, portes, équipements, etc.) présents dans les espaces intérieurs tels que les usines, les immeubles de bureaux et les hôpitaux, il est indispensable de maintenir une visibilité directe entre les terminaux et les stations de base pour garantir des communications stables et à haut débit. Le déploiement de davantage de stations de base en plusieurs points engendrera également des coûts de déploiement réseau plus élevés.

La solution consiste à étendre la couverture grâce à la formation de faisceaux Massive MIMO+, mais cela augmentera le nombre d'antennes, d'amplificateurs de puissance, d'amplificateurs à faible bruit et d'autres composants, et par conséquent le coût de l'équipement. Par ailleurs, la couverture en ondes millimétriques peut également être étendue par l'installation de répéteurs et de réflecteurs.    

Prix ​​unitaire de la station de base    

Comparativement aux fréquences inférieures à 6 GHz, les ondes millimétriques nécessitent non seulement la construction de davantage de stations de base, mais le problème majeur réside dans le fait que le prix unitaire des stations de base à ondes millimétriques est environ 30 à 40 % plus élevé que celui des stations inférieures à 6 GHz.    

Les principales raisons sont:
1) La plupart des opérateurs du monde entier ont déployé des réseaux 5G via la bande de fréquences inférieure à 6 GHz, ce qui présente l'avantage des économies d'échelle. Cependant, il existe très peu de stations de base à ondes millimétriques dans le monde et le prix unitaire est plus élevé ;
2) L'unité directe (DU) et l'unité de réception (RU) de la station de base sub 6 GHz sont séparées, et l'unité directe peut être déployée de manière centralisée, tandis que l'unité de réception (RU) et l'unité directe (DU) de la station de base à ondes millimétriques sont colocalisées, ce qui explique le prix plus élevé ;
3) Il existe des différences architecturales internes entre les stations de base à ondes millimétriques et les stations de base inférieures à 6 GHz (par exemple, les stations de base à ondes millimétriques ont plus d'unités d'antenne).    

Écologie terminale    

Concernant l'écosystème des terminaux sub-6 GHz, on observe actuellement une augmentation constante du nombre de smartphones, de CPE 5G et de modules 5G, et cet écosystème est en pleine expansion. En revanche, l'écosystème des terminaux à ondes millimétriques n'en est qu'à ses balbutiements, notamment dans le domaine des services 2B. Parallèlement, les fabricants mondiaux de puces pour terminaux privilégient l'écosystème sub-6 GHz et ne développeront pas de modems fonctionnant exclusivement sur les ondes millimétriques. De ce fait, aucun réseau privé 5G utilisant exclusivement les ondes millimétriques ne verra le jour.    

coûts de construction et d'exploitation    

Comme mentionné précédemment, le déploiement d'un réseau public 5G utilisant les ondes millimétriques nécessite une forte densité de stations de base. Les coûts de construction et d'exploitation augmentent alors de façon exponentielle par rapport aux fréquences inférieures à 6 GHz. Qu'en est-il du déploiement d'un réseau privé 5G utilisant les ondes millimétriques ? Actuellement, l'un des principaux obstacles au développement des réseaux privés 5G 2B réside dans leur coût, supérieur à celui du Wi-Fi. Le coût de déploiement de réseaux privés 5G utilisant les ondes millimétriques est en effet plus élevé que celui des fréquences inférieures à 6 GHz. De toute évidence, cela complexifie encore davantage le déploiement de réseaux privés 5G en entreprise.    

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