5G NR

5G NR (new radio ou nouvelle radio) est une nouvelle technologie d'accès radio (RAT (en), radio access technology) développée, puis publiée en 2018 par le 3GPP pour les réseaux de téléphonie mobile 5G. Il a été conçu pour être la norme mondiale pour l’interface air (RAN, radio access network) des réseaux 5G.

Présentation

5G NR (New Radio) est l’interface d’accès radio (radio access technology) adoptée pour la 5G. Elle a été spécifiée à partir de la Release 15 du 3GPP, finalisée en 2018. Elle permet des performances très supérieures à celles des générations précédentes, en matière de débit, de latence, de connectivité massive et d’efficacité énergétique. NR est conçue pour couvrir des cas d’usage très variés, allant des smartphones aux applications industrielles, en passant par les véhicules connectés et l’Internet des objets.

Elle est conçue pour répondre aux exigences des cas d’usage suivants :

• communications mobiles à très haut débit (eMBB) ;
• communications critiques à faible latence (URLLC) ;
• communications massives de capteurs (mMTC).

Caractéristiques techniques

5G NR fonctionne sur une large gamme de bandes de fréquences, classées en deux catégories : les bandes en dessous de 6 GHz (FR1) et les bandes millimétriques (au-delà de 24 GHz, FR2). Elle prend en charge un découpage flexible de la ressource radio fondé sur un OFDMA ajustable et permet l’utilisation avancée du beamforming et du MIMO massif.

• Modulation : OFDM (avec options de sous-porteuses variables) ;
• Spectre : bandes inférieures à 6 GHz (Sub-6) et ondes millimétriques (mmWave) ;
• Débits théoriques : jusqu’à 20 Gbit/s (en liaison descendante) ;
• Latence : < 1 ms pour les usages critiques ;
• Architecture : peut fonctionner en mode autonome (SA) ou non-autonome (NSA) ;
• Compatibilité : interopérable avec le LTE dans des architectures hybrides 4G/5G.

Bandes de fréquences

La 5G NR utilise des bandes de fréquences dans deux larges plages de fréquences :

1. Plage de fréquences 1 (FR1), pour les bandes situées entre 410 MHz et 7 125 MHz
2. Plage de fréquences 2 (FR2), pour les bandes situées entre 24 250 MHz et 71 000 MHz

gNodeB

gNodeB ou gNb (Next Generation Node B) désigne une station de base 5G. Elle transmet et reçoit des données radio à l’équipement de l’utilisateur. Sa zone de couverture s’appelle une cellule. Le gNodeB peut être une tour.

Un gNodeB « Non-Autonome » (NSA) est construit sur une station de base LTE (4G) existante (eNodeB ou eNB).

Modes de déploiement

Les premiers lancements 5G NR dépendront de l’infrastructure LTE existante en mode non autonome (NSA), avant la maturation du mode autonome (SA) avec le coeur du réseau 5G. De plus, le spectre peut être partagé dynamiquement entre LTE et 5G NR.

Partage dynamique du spectre

Pour mieux exploiter les installations existantes, les opérateurs peuvent choisir de les partager dynamiquement entre LTE et 5G NR. Le spectre est multiplexé au fil du temps entre les deux générations de réseaux mobiles selon la demande de l’utilisateur, tout en utilisant le réseau LTE pour les fonctions de contrôle. Le partage dynamique de spectre (DSS) peut être déployé sur des équipements LTE existants tant qu’il est compatible avec la 5G NR. Seul le terminal 5G NR doit être compatible avec le DSS.

Mode non autonome

Le mode non autonome (NSA, non-standalone) de la 5G NR fait référence à une option de déploiement de la 5G NR qui dépend du plan de contrôle d’un réseau LTE existant pour les fonctions de contrôle, tandis que la 5G NR est exclusivement axée sur le plan utilisateur. Cela est rapporté comme accélérant l’adoption de la 5G, cependant certains opérateurs et fournisseurs ont critiqué la priorité accordée à l’introduction de la 5G NR NSA au motif qu’elle pourrait entraver la mise en œuvre du mode autonome du réseau. Il utilise le même cœur de réseau qu’un réseau 4G, mais avec un équipement radio amélioré.

Mode autonome

Le mode autonome (SA, standalone) de la 5G NR fait référence à l’utilisation de cellules 5G à la fois pour la signalisation et le transfert de données, essentiellement un réseau 5G sans aucune infrastructure 4G héritée. Il inclut la nouvelle architecture 5G Packet Core au lieu de s’appuyer sur le Evolved Packet Core de la 4G, pour permettre le déploiement de la 5G sans le réseau LTE. On s’attend à ce qu’il ait un coût plus faible, une meilleure efficacité et favorise le développement de nouveaux usages. Cependant, le déploiement initial pourrait être plus lent que le réseau existant en raison de l’allocation du spectre. Il utilise un nouveau coeur de réseau dédié à la 5G.

Espacement des sous-porteuses OFDMA pour la 5G NR

Espacement des sous-porteuses	Durée de l'intervalle de temps.	Commentaire	Bandes de fréquence
15 kHz	1 milliseconde	identique au LTE	Disponible en FR1 (frequency range 1) fréquences de 410 à 7 125 MHz
30 kHz	0,5 milliseconde		Disponible en FR1
60 kHz	0,25 milliseconde	Les préfixes cycliques normal (CP) et étendu peuvent être utilisés avec l'espacement entre sous-porteuses de 60 kHz	Disponible en FR1 et FR2
120 kHz	0,125 milliseconde	C'est le plus grand espacement entre sous-porteuse utilisé pour le transport des données	Disponible en FR2 (frequency range 2) fréquences de 24,250 à 52,600 GHz
240 kHz	0,0625 milliseconde	Il n’est utilisé que pour les phases de recherche et de mesures utilisant les blocs de signaux de synchronisation (SSB)	Disponible en FR2

Voir également

• 5G