Les avantages du MIMO massif pour l'infrastructure cellulaire 5G

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Bien que je vive ici dans le sud de la Californie, je suis originaire du Texas. Chez nous, on a un dicton que vous avez peut-être déjà entendu : « Tout est plus grand au Texas ». En tout cas, il s'applique pour moi : je suis le membre le plus grand de toute ma famille ! J'aime à penser que les esprits à l'origine des antennes réseau en MIMO massif sont également nés au Texas. La technique du MIMO (ou « entrées multiples/sorties multiples » en français) existe depuis des années, mais le MIMO massif commence tout juste à faire parler de lui, tout particulièrement dans le domaine de la 5G, qui nous promet des vitesses époustouflantes et une faible latence. Mais pour accomplir tout cela, elle aura besoin d'exploiter les avantages uniques du MIMO massif : à savoir une excellente efficacité spectrale et un très bon suivi des utilisateurs. Grâce à cette technologie, la 5G pourrait bien voir le jour.

Qu'est-ce que le MIMO massif ?

Beaucoup de personnes sont intimidées lorsqu'elles se rendent au Texas pour la première. En même temps, comment ne pas l'être lorsque vous entrez dans l'enceinte de la foire régionale du Texas et que vous voyez Big Tex vous accueillir. De la même façon, le MIMO massif peut vous décontenancer au premier abord. Commençons donc par le MIMO normal avant de nous diriger tranquillement vers sa version « massif ».

MIMO signifie « multiple input multiple output », soit « entrées multiples sorties multiples » en français. Cela veut dire qu'une antenne réseau peut simultanément recevoir des données de plusieurs appareils, mais également en envoyer à différents destinataires en même temps. Pour que cela fonctionne, chaque réseau utilise plusieurs antennes. Grâce à toutes ces antennes et au traitement de signaux complexes, les tours relais peuvent utiliser divers modes de propagation pour envoyer plus de données avec une meilleure fiabilité.

Le MIMO massif, c'est le même concept, mais avec plus d'antennes. Les systèmes MIMO peuvent utiliser environ 4 transmetteurs, tandis que le MIMO massif comprendra plutôt 100 antennes. Une bonne description serait de dire que le MIMO massif utilisera un nombre excessif d'antennes, de telle façon que le nombre de transmetteurs dépasse le nombre d'utilisateurs. Toutes ces antennes permettent au MIMO massif de proposer encore plus d'avantages que le MIMO actuel.

Ces antennes deviendront une relique du passé.

Les avantages du MIMO massif

Les systèmes MIMO massif sont extrêmement complexes : leur mise en place vous donnera plus de fil à retordre qu'un taureau mécanique. Cependant, les avantages offerts par le MIMO massif valent le coup de mordre la poussière deux ou trois fois.

• Efficacité spectrale - Ce sujet prend de plus en plus d'importance, car nous grignotons toujours davantage du spectre électromagnétique pour divers protocoles de communication. Les gouvernements ont réservé une large bande de fréquences pour la 5G, mais ces spectres ne sont pas illimités. Le MIMO massif est en mesure d'exploiter son réseau d'antennes pour concentrer les faisceaux jusqu'aux utilisateurs individuels. Cela lui permet de proposer une efficacité spectrale 10 fois supérieure à celles des systèmes MIMO utilisés pour la 4G.
• Efficacité énergétique - Le Texas ne va pas continuer à produire du pétrole jusqu'à la fin des temps, il est donc grand temps de se soucier de l'efficacité énergétique des systèmes électroniques. Avec le MIMO massif, les antennes peuvent être conjuguées pour augmenter le gain de signaux transmis. Cela signifie qu'elles irradient moins d'énergie lorsqu'elles transmettent des données, améliorant l'efficacité énergétique du système.
• Suivi des utilisateurs - L'élément qui rend le MIMO massif si efficace énergétiquement parlant lui permet également de suivre très précisément les utilisateurs. Lorsque les faisceaux des antennes sont concentrés pour obtenir un gain élevé, leur largeur diminue. Ainsi, la tour doit suivre chaque utilisateur avec un signal de faisceau étroit. Ce suivi fournira aux utilisateurs une connexion plus fiable et de meilleure qualité que les signaux larges qui ont été utilisés jusqu'à présent.

La 5G nécessitera des systèmes de MIMO massif pour connecter efficacement des milliards d'appareils.

Utilité pour la 5G

Le MIMO massif me paraît plutôt cool... comme un chapeau de cow-boy. Mais attendez, je n'ai jamais acheté de chapeau de cow-boy, alors pourquoi est-ce que je me précipiterais sur le MIMO massif ? À vrai dire, le monde du cellulaire commence vraiment à se lancer dans le MIMO massif car la 5G en a besoin. Le spectre disponible pour la 5G est limité, aussi l'efficacité spectrale est-elle très importante. Les réseaux 5G auront également besoin de connecter des milliards d'appareils. Pour que cela fonctionne, ils auront besoin de la précision millimétrique et de l'efficacité énergétique du MIMO massif.

Le gouvernement des États-Unis a récemment ouvert une nouvelle portion du spectre haute fréquence à la technologie 5G. Cela sera très utile à l'avenir, mais pendant la brève période de transition, les fréquences inférieures à 6 GHz fourniront une transition plus souple depuis la 4G/LTE. Il se trouve simplement que le MIMO massif fonctionne mieux sur des fréquences inférieures à 6 GHz. Cette bande étant déjà pleine à craquer, l'efficacité spectrale supérieure du MIMO massif en fait le candidat idéal.

Au fil des innovations technologiques, notre monde devient de plus en plus connecté. L'Internet des objets décolle, les voitures autopilotées apparaissent à l'horizon, et déjà, des réseaux sont en place pour établir des « villes intelligentes ». La 5G est sur le point d'investir tous ces domaines, et elle aura besoin de connecter des milliards d'appareils. Pour ce faire, le MIMO massif devra être capable d'envoyer des données vers et à partir d'appareils mobiles. L'efficacité énergétique du MIMO massif signifiera également que ces réseaux n'auront pas besoin d'un nouveau boom pétrolier pour fonctionner.

Le MIMO massif est une technologie presque aussi palpitante qu'un rodéo. Presque. L'utilisation d'un nombre astronomique d'antennes permettra aux réseaux cellulaires de connecter de grands nombres d'utilisateurs, avec efficacité et fiabilité. Il se trouve que ces attributs sont également ceux dont on a besoin pour implémenter la 5G. Avec des milliards d'appareils débarquant en ligne et un spectre de fréquences limité, la 5G aura besoin du MIMO massif pour nous aider à nous tourner vers l'avenir.

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