5G-Campusnetze und Richtfunk – Funk das Trägermedium der Zukunft?

Anti-taraudage, haute performance et sans interférence. Toutes des caractéristiques qui n’auraient guère été associées à la radio il y a quelques décennies. Mais la technologie s’est développée rapidement.

Aujourd’hui, les connexions radio à haute disponibilité – de la liaison radio pour la mise en réseau du site aux réseaux de campus 5G – sont la clé de voûte des plateformes IoT et de l’échange général de données. Le sans fil est le support par excellence de l’Industrie 4.0.

De plus en plus de détaillants, en particulier aux États-Unis et en Asie, misent sur des robots de service qui indiquent aux clients le chemin ou demandent des informations en temps réel. Mais les établissements de soins infirmiers et de santé apprécient également la possibilité d’enregistrer numériquement les données des patients depuis n’importe quel endroit et de les conserver pendant les examens – sans avoir à déplacer un dossier papier d’avant en arrière.

Enfin, le sans fil révolutionne également des parcs de machines entiers : alors que les machines communiquent et sont contrôlées sans fil entre elles, les mesures de maintenance peuvent être enregistrées et partagées directement sur site à l’aide d’un smartphone. Mais le funk n’est pas que du funk !

Spectres radio et modèles d’opérateurs

Commençons par la norme de communication mobile 5G : lorsque les gens parlent de 5G, la première chose qui vient à l’esprit est les grands réseaux mobiles de Telekom, Vodafone et O2.

Il s’agit d’une tranche publique des fréquences 5G dans la gamme 3,5 GHz, qui inclut le trafic réseau partagé par tous les utilisateurs du réseau. Mais il existe d’autres variantes d’utilisation de la 5G : le RAN hybride/partagé et les cellules hybrides/petites cellules implémentent leur propre cœur ou réseau radio via le réseau public 5G et permettent une forme mixte de tous les composants du réseau entre le fournisseur et l’auto-exploitation. Cependant, l’utilisation commerciale n’est actuellement pas disponible pour cela !

Partout où les exigences les plus élevées en matière de sécurité de l’information existent, où les données des clients ou des patients sont enregistrées ou où des infrastructures critiques sont exploitées, une troisième variante est recommandée : l’exploitation d’un réseau de campus 5G dédié (3,7 et 26 GHz) avec son propre ID de réseau . Dans l’environnement de l’entreprise, cela permet à un fournisseur de services de configurer un réseau 5G de manière indépendante. Le réseau 5G local qui en résulte est donc totalement autonome par rapport au réseau 5G public.

Figure 1 : En exploitation privée, les réseaux de campus 5G sont totalement autonomes par rapport au réseau public.

WiFi-6 et 5G – quelle est la différence s’il vous plaît ?

Dans le joli café du coin ou dans la salle d’attente du médecin de famille, le WiFi fonctionne toujours très bien. Cependant, dès que les exigences de sécurité et de disponibilité pour les communications critiques augmentent, un réseau de campus 5G dédié entre en jeu. Il y a des raisons pour cela:

  • Les applications (temps) critiques, telles que le contrôle d’un drone, des machines dans des entrepôts entièrement automatisés et des robots pour désinfecter les salles, le suivi des actifs dans les opérations aéroportuaires, la surveillance en temps réel des patients, le contrôle à distance dans l’exploitation minière ou la technologie de sécurité dans les stades et les complexes résidentiels sont également inclus WiFi pas possible. Cela nécessite une technologie 5G hautement disponible.
  • Avec plus de 100 connexions/AP, le WiFi atteint rapidement ses limites. La 5G crée plus de 400 connexions/AP.
  • Avec un rayon allant jusqu’à 100 mètres/AP, la couverture du WiFi est également inférieure à celle de la 5G avec environ 1 000 mètres/AP.
  • De plus, la QoS est limitée et fortement dépendante de la liaison aérienne. Les réseaux de campus 5G gèrent la priorisation pour une connexion optimale à tout moment.
  • Quiconque utilise le Wi-Fi au bureau le sait : la mobilité est limitée et la connexion est rapidement perdue lors des “handovers”. Les connexions 5G tournent autour de 350 km/h dans la zone de réception et ne se coupent pas.
  • Le WiFi est devenu plus sécurisé au fil des années en fonction de l’appareil (mot de passe, certificat). Cependant, les appareils 5G représentent les normes de sécurité les plus élevées et clairement définies – également grâce à APN/SIM.

Icône NL 1

Mauvais air en ville – c’est pourquoi l’application de fréquence

Si la télécommande de la porte de garage interfère avec le babyphone ou si la caméra de surveillance refuse de se connecter au WLAN, le problème est grave. Un tiers perturbe souvent la communication – la plupart du temps sans le savoir. Surtout dans le domaine de l’entreprise, on voudrait éviter de tels problèmes. Les réseaux de campus 5G offrent également une sécurité optimale contre les interférences à cet égard, car un fonctionnement sans interférence est rendu possible par la demande de fréquence obligatoire auprès de l’Agence fédérale des réseaux.

Grâce à la 5G, (KRITIS), les hôpitaux, les usines entièrement automatisées, les aéroports et autres infrastructures ont pour la première fois la possibilité de mettre en place un réseau sans fil conforme au RGPD, à l’épreuve des écoutes et hautes performances (faible latence, débit de données élevé) comme une solution complète sans tirer de câbles, qui peut désormais être utilisée par de nombreux appareils tels que les machines intégrées, les véhicules guidés automatisés, les smartphones, les ordinateurs de poche, les lunettes VR, etc. La mise à niveau via des modems 5G pour RS232, LAN et WLAN est également possible.

Les distances plus longues nécessitent une radio directionnelle

Cependant, la radio peut également être utilisée pour couvrir de plus grandes distances : la radio directionnelle permet la connexion sans fil de deux emplacements ou plus. La principale différence avec les autres transmissions radio est qu’avec la radio directionnelle, la transmission des ondes radio est dirigée. Cela permet d’atteindre des portées allant jusqu’à 50 kilomètres et des débits de transmission allant jusqu’à 20 Gbit/s.

Une distinction fondamentale est faite entre la radio directionnelle sous licence et la radio directionnelle sans licence. Alors que les systèmes sans licence – tels que le relais radio WiFi (5 GHz) et le relais radio 60 GHz – disposent d’une autorisation générale de l’Agence fédérale des réseaux et peuvent être mis en service presque immédiatement, les systèmes sous licence – généralement dans la gamme de fréquences 7 à 38 GHz et 80 GHz – nécessitent une approbation individuelle ordinaire par l’Agence fédérale des réseaux. Cela les rend particulièrement sûrs. Dans les deux cas, la radio directionnelle est indépendante du protocole et peut être utilisée indépendamment.

Radio micro-ondes – mieux que la fibre optique ?

Le processus de connexion d’emplacements entre eux par micro-ondes n’est pas nouveau. Mais grâce au développement de cette technologie, la radio directionnelle a désormais une disponibilité encore plus élevée (99,995 %) que la fibre optique. Une distinction est faite entre la disponibilité du matériel et la disponibilité liée aux conditions météorologiques. La disponibilité du matériel est spécifiée avec le temps moyen entre les pannes (MTBF) et peut être augmentée et conçue pour être à sécurité intégrée grâce à un équipement matériel redondant via une protection 1+1.

Au fait : La disponibilité météorologique indique la valeur annuelle en pourcentage avec laquelle la liaison radio peut transmettre des données utiles au débit de données souhaité. Voici un exemple de calcul : Avec une disponibilité liée aux conditions météorologiques de 99,995 %, le temps d’arrêt moyen n’est que de 0,005 x 365 jours = 26 minutes par an.

Réseaux de campus 5G Image2 1000

Image 2 : Qu’il s’agisse d’une solution temporaire, de secours ou d’alternative à la fibre optique : la radio micro-ondes marque des points avec des temps de mise en œuvre courts, une grande fiabilité et de faibles coûts d’exploitation.

Modulation adaptative et XPIC

L’utilisation d’une modulation adaptative ininterrompue, qui adapte la bande passante aux conditions météorologiques, peut assurer la disponibilité de la liaison radio ou des données à haute priorité et des applications vocales à temps critique. Selon le système radio directionnel, jusqu’à 12 niveaux de modulation de QPSK à 4096 QAM sont pris en charge.

De plus, l’efficacité du spectre peut être doublée. Ceci est réalisé en utilisant Cross-Polarization-Interference-Cancelling (XPIC), qui permet l’utilisation de la même fréquence dans deux plans de polarisation. Les interférences résultantes des deux systèmes sont
compensé électroniquement.

Transmission sécurisée grâce au cryptage AES

Les entreprises, mais aussi les institutions scientifiques et publiques qui transmettent des informations hautement sensibles – pensez aux données des patients et des clients – attendent les normes de sécurité les plus élevées. Ici aussi, les liaisons radio modernes ne déçoivent pas : étant donné que les liaisons radio sont fortement regroupées avec un angle de diffusion maximal d’environ deux degrés, la zone d’écoute potentielle est extrêmement réduite. Une sécurité supplémentaire est obtenue en activant l’option de cryptage AES.

Réseaux de campus 5G Image3 1000

Figure 3 : Avec la radio directionnelle, les ondes radio sont transmises de manière directionnelle. En conséquence, seules des intensités de champ radio très faibles sont nécessaires. En comparaison : le rayonnement d’un smartphone est plusieurs fois plus élevé.

Scénarios d’application pour la radio micro-ondes

En raison des normes de disponibilité et de sécurité élevées, la radio directionnelle convient aux connexions classiques point à point et point à multipoint à partir des sites (de l’entreprise). Les scénarios d’utilisation courants sont :

  • En particulier dans les zones rurales, où les échanges de données sont rendus plus difficiles par le manque de couverture du réseau, plusieurs clients finaux peuvent être connectés à Internet via un distributeur principal afin d’ouvrir des “zones blanches”.
  • Pour ceux qui ne peuvent absolument pas se permettre une panne de leur connexion haut débit, une liaison radio redondante en tant que connexion bidirectionnelle pour une disponibilité maximale est la solution optimale.
  • Par rapport à une ligne louée, les systèmes radio directionnels sont généralement amortis en 6 à 24 mois. La pose des lignes nécessitant une durée d’installation plus longue du fait du respect des exigences réglementaires et des travaux de génie civil à forte intensité de main-d’œuvre, la radio directionnelle peut également être utilisée comme solution préliminaire en raison de la rapidité de mise en service.
  • La radio directionnelle convient également comme solution temporaire pour l’approvisionnement de salons, festivals et grands événements. En particulier, les systèmes sans licence peuvent être utilisés de manière rapide, fiable et flexible pour les connexions Ethernet. Après utilisation, les systèmes peuvent être démontés et réutilisés ailleurs.

S’il n’y a pas de ligne de vue directe en raison de la topologie, des bâtiments ou de la végétation, le signal radio peut être redirigé via un ou plusieurs points de déviation. Ceci est vérifié dans le cadre de la planification de la liaison radio. Selon la portée, les points de déviation peuvent être implémentés comme des points purement passifs (uniquement des antennes) ou comme des points de régénération actifs (matériel complet de liaison radio).

Plus de 90 % de tous les processus commerciaux dans le monde sont déjà cartographiés numériquement. Et avec l’avènement du cloud computing, de l’IA et de l’IoT, les exigences en matière de flexibilité, de sécurité et de vitesse de transmission du réseau augmentent. La radio, en particulier sous la forme de réseaux de campus 5G et de radio directionnelle pour la mise en réseau de sites, revêt une importance particulière. Avec le bon fournisseur de services, ces réseaux sans fil peuvent être planifiés et mis en œuvre en toute sécurité.

Leave a Comment