CONTEXTE

Le déploiement des réseaux mobiles 5G n’implique pas uniquement une évolution du segment d’accès radio (RAN). L’impact sur les réseaux de collecte des points hauts (fronthaul / backhaul) sera très important car de nouvelles exigences apparaissent (débits, latence, synchronisation…). Les réseaux d’accès fixe en fibre optique (FTTx) en cours de déploiement sont a priori des candidats naturels pour constituer ce réseau de transport (Fiber-to-the-Antenna, Fiber-to-the-Tower). Aussi, plusieurs questions doivent-elles être abordées dès aujourd’hui pour optimiser les coûts globaux de déploiement et d’exploitation ainsi que la qualité et la résilience des réseaux. En particulier, la question de la prise en compte mutuelle de ces réseaux, 5G et FTTH, dans le cadre de leur déploiement se pose.

RAPPELS SUR LES SPÉCIFICITÉS DE LA 5G

Les domaines d’application de la 5G

Les exigences des réseaux sont éventuellement différentes selon les domaines d’application de la 5G.

  • eMBB (enhanced Mobile Broadband)
  • URLLC (Ultra Reliable Low Latency Communications)
  • mMTC (massive Machine Type Communications)

A ce jour, les opérateurs qui ont introduit des services 5G les positionnent surtout dans la continuité de la 4G, pour des débits et une expérience utilisateur améliorés.

L’élargissement de la gamme de service et l’usage de bandes de fréquences plus élevées (et donc avec des caractéristiques de propagation moins favorables) impliquera la multiplication du nombre d’antennes. Dans les villes, l’utilisation massive du mobilier urbain est envisagée.

Par ailleurs, selon les applications, les fonctions cœur du réseau seront plus ou moins proches du segment radio, avec des contraintes particulières sur la latence.

Enfin, l’arrivée de la 5G va de pair avec le besoin de plus en plus prégnant de couverture indoor : des smallcells multi-opérateurs devraient être généralisées, ainsi que d’autres solutions techniques (DAS et autres), ou l’intervention d’opérateurs non-publics.

QUELS ENJEUX POUR LES RÉSEAUX FIBRE ?

1- Compatibilité de la technologie de transport avec l’application

Les opérateurs mobiles feront leur choix de réseau de collecte en fonction d’un compromis entre :

  • Les débits montants et descendants disponible pour la station de base
  • La latence induite par la solution de transport
  • La qualité de service • Les coûts (CAPEX et OPEX / TCO)

 

Figure 1 : Coûts relatifs des éléments de réseau (IEEE 802 / UIT /Nokia)
Figure 1 : Coûts relatifs des éléments de réseau (IEEE 802 / UIT /Nokia)

Ces compromis seront à priori, différents selon les zones et selon les applications proposées. Ainsi par exemple, le coût relatif du transport pour une small cell est significativement plus élevé que pour une macro-cellule.

Aussi il convient de se demander si, et comment, optimiser les investissements actuels du déploiement de réseaux fibre pour la boucle locale optique mutualisée (BLOM) afin de faire en sorte qu’ils servent également la 5G.

2- Échéance et nature des besoins

D’ores et déjà, l’augmentation du trafic sur les réseaux 4G implique que les opérateurs cherchent autant que possible à fibrer les points hauts. Toutefois, on constate que les faisceaux hertziens (FH) sont et resteront, dans une grande mesure, capables d’assurer les besoins en débit.

Cette tendance est confirmée par exemple dans les réponses à la consultation de l’Arcep relative aux besoins de fréquences pour les faisceaux hertziens1 , ou plus récemment une étude menée par le GSMA2 qui prévoit qu’en Europe, seuls 38,3% des liens de backhaul seront en fibre, le reste étant assuré par des FH.

1 Fréquences pour les liaisons point à point du service fixe (faisceaux hertziens) : besoins futurs et perspectives d’évolution – Consultation publique de l’Arcep – Avril 2012 2 « Mobile backhaul options – Spectrum analysis and recommendations » – GSMA – Nov. 2018

Figure 2 : Tendance des liaisons backhaul en Europe (GSMA)
Figure 2 : Tendance des liaisons backhaul en Europe (GSMA)

Surtout, il faut noter que les opérateurs mobiles, lorsqu’ils sont questionnés sur leurs perspectives, n’envisagent l’utilisation de fibre que dans le cadre de liaisons dédiées.

La plupart des équipementiers FTTx mettent en avant la capacité des systèmes GPON à assurer sur un même arbre PON la desserte de clients grand public ou professionnels et le raccordement d’antennes, grâce à la faible latence et la possibilité de synchroniser les horloges. Cependant, l’exploitation dans un même réseau de clients de natures si différentes et qui requièrent donc des niveaux de qualité de services extrêmement distincts représente une contrainte qui semble, à ce jour, rédhibitoire pour les opérateurs.

Il convient toutefois de rappeler que Free a obtenu, dans le cadre d’un règlement de différend3 , la permission de raccorder ses stations de base mobiles via les fibres optiques surnuméraires du réseau FTTH déployé par Orange et cofinancé par Free, en zones moins denses d’initiative privée.

> EXPLOITATION

La boucle locale optique mutualisée (BLOM) puisqu’elle est destinée à raccorder tous les abonnés depuis le grand public jusqu’aux professionnels, constitue par nature une infrastructure sur laquelle de nombreuses interventions seront menées, que ce soit pour le raccordement de nouveaux clients ou pour des migrations d’opérateurs. De plus, le modèle français qui implique que plusieurs opérateurs commerciaux interviennent physiquement sur le réseau, crée des contraintes opérationnelles spécifiques, en augmentant les risques d’incidents. Cette augmentation des risques a un impact potentiel sur la qualité de service.

Or les opérateurs mobiles ne peuvent se permettre de faire dépendre leurs réseaux d’accès mobile de liens de collecte dont la qualité de service serait dégradée par rapport aux services actuels.

3- Des enjeux en fonction des territoires et des lieux

> TERRITOIRES

Dans les zones très denses4 , les opérateurs disposent en général de leur propre réseau FTTH jusqu’en pied d’immeuble, seule la partie montante étant mutualisée. Aussi, puisque les opérateurs mobiles et fixes sont les mêmes entreprises, ils sont en mesure de dimensionner et d’adapter leurs déploiements à leurs futurs besoins.

En zone moins dense, un seul opérateur d’infrastructure déploie le réseau (BLOM) depuis un PM situé sur le domaine public, à plusieurs centaines de mètres, voire quelques kilomètres des points de branchement. On constate que les principaux opérateurs de BLOM commencent à mettre en place des offres avec des boitiers de raccordement d’antennes mobiles , et la possibilité de dériver le câble de collecte avant l’armoire PM.

Dans les zones les plus rurales, certaines stations ne génèreront que peu de trafic. C’est le cas par exemple des stations du New Deal Mobile, puisque les opérateurs considéraient que les niveaux de trafic espérés ne justifiaient même pas de déployer de cellule spécifique.

Ces différences de niveau de débit attendus sont rappelées dans le tableau ci-après, qui montre qu’il convient d’être prudent quant aux annonces de certains acteurs, d’un besoin impératif de fibre optique.

Figure 3 : Besoin en débit pour la collecte (Ericsson 2017)
Figure 3 : Besoin en débit pour la collecte (Ericsson 2017)

4 Les notions de « zones très denses » et « zones moins denses » utilisées reprennent les définitions données par l’Arcep dans sa décision n° 2009-1106 du 22 décembre 2009

> MACRO ET MICRO-CELLULES

Comme expliqué plus haut, les prospectives annoncent une multiplication du nombre d’antennes, en particulier pour des small cells. Ces antennes, fonctionnant dans des fréquences plus élevées sont principalement destinées à augmenter très localement la capacité en débit, la couverture de base restant assurée par les macro-cellules.

Afin de réduire les coûts de déploiement et l’encombrement des équipements aériens, il est envisageable que les opérateurs mobiles distinguent les réseaux de collecte selon le type de station de base, le nombre d’usagers mobiles possiblement touchés par une coupure de ces petites stations étant limité.

De même, les installations spécifiques pour la couverture mobile à l’intérieur des bâtiments pourraient s’appuyer sur des solutions de collecte facilement disponibles sans déploiements additionnels.

4- Conception des réseaux FTTx

> ARCHITECTURE

Certains maitres d’ouvrage de réseaux BLOM se posent légitimement la question de la prise en compte de la collecte future de réseaux 5G, lorsqu’ils définissent aujourd’hui le tracé et le dimensionnement des réseaux fibres. Cette prise en compte pourrait être de différente nature : • Surdimensionnement spécifique des câbles optiques

  • Création de points de branchement supplémentaires et dédiés (BRAM ou PRSM selon les opérateurs)
  • Réserve de modules dédiés dans les câbles (les mêmes que pour le FTTE ?)
  • Lors de la pose de fourreaux, prévision du passage de câbles de collecte

> MODÈLE D’ACCÈS

Si des offres passives (fibre optique noire) commencent à apparaitre, il est a priori peu probable que les opérateurs mobiles achètent du service activé sur les infrastructures BLOM car ils souhaitent disposer d’une pleine maîtrise de leurs réseaux

Les questions porteront plus sur les SLA sur lesquels les opérateurs d’infrastructures seront en mesures de s’engager.

Lorsque les opérateurs mobiles utiliseront les infrastructures passives FTTH, ils pourront soit connecter ces fibres directement à leur réseau de collecte soit passer par leurs OLT. Il conviendra alors de se demander quelles technologies d’activation des réseaux PON sera en mesure de répondre aux exigences des réseaux mobile.

Les contraintes de synchronisation et de latence font qu’aujourd’hui les équipementiers mettent en avant le NG-PON, plutôt que le GPON ou le XGPON, technologie qui n’est pas encore mise en œuvre sur les réseaux.

Si les fibres doivent être reprises directement sur le réseau de collecte, il conviendra alors que des solutions de jarretièrage au niveau du NRO soit disponibles.

CONCLUSION

La diversité des solutions techniques disponibles pour la collecte des stations de base 5G, et les questions qui restent ouvertes sur les modalités d’exploitation de ces réseaux et des différents types de cellules, font qu’il n’est pas possible d’affirmer que la collecte 5G s’appuiera nécessairement sur les réseaux FTTH.

Un dialogue avec les opérateurs mobiles pour comprendre leurs besoins sur les différentes zones permettra aux opérateurs de la BLOM et aux maîtres d’ouvrage d’anticiper au mieux ces besoins.

Quels que soit les usages prévus, les opérateurs mobiles n’utiliseront ces réseaux que s’ils sont en mesure de garantir de hauts niveaux de service, en sécurisant et garantissant la qualité des points de flexibilité du réseau (NRO, points de mutualisation, points de branchement). Aussi avant même d’envisager des surdimensionnements ou des déploiements spécifiques, les opérateurs d’infrastructures BLOM doivent démontrer la capacité à assurer une exploitation fiable et pérenne.

Source : Credo

 

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