Les 5G et 6G visent un écosystème de télécommunications unifié, ce qui nécessite l’extension des infrastructures terrestres traditionnelles vers le ciel en intégrant les réseaux non terrestres dans une image technologique unique.

Les niveaux de qualité de service sans précédent exigés initialement par la 5G, puis renforcés par les objectifs ambitieux de la 6G, ont radicalement transformé l’écosystème des télécommunications.

Plus précisément, l’approche habituelle fondée sur le paradigme de conception « adapté à tous » ne peut pas répondre aux exigences de service ambitieuses et diversifiées exigées par de nombreux secteurs verticaux, et l’infrastructure terrestre à elle seule ne peut pas atteindre ces objectifs. Au contraire, la convergence avec les réseaux homologues non terrestres, c’est-à-dire les systèmes aériens et spatiaux tels que satellites, est considéré aujourd’hui comme une extension naturelle des systèmes de réseau habituels pour répondre à toutes les attentes de l’industrie et de la société. Cette tendance est encore confirmée par l’approche de standardisation adoptée dans le 3GPP vers la définition de la 6G, où la coexistence de réseaux terrestres et non terrestres est l’aspect novateur clé par rapport aux générations cellulaires précédentes. Cette nouvelle tendance est déterminée par la nécessité de fournir une connectivité avec des niveaux de qualité de service sans précédent dans plusieurs secteurs, qui ont historiquement souffert d’un manque limité, voire total, d’infrastructures terrestres, comme dans le cas des zones reculées ou, plus important encore, dans les applications. tels que les secteurs maritime, aéronautique ou de gestion des catastrophes.

À cet égard, le projet 5G-STARDUST devrait jouer un rôle important dans la matérialisation d’une telle convergence prévue entre les réseaux terrestres et non terrestres à court terme, c’est-à-dire en se concentrant sur la réalisation de ce que l’on appelle la normalisation avancée de la 5G. vague de 3GPP. Plus en détail, 5G-STARDUST est un projet européen financé par l’initiative Joint-Undertaking (JU) Smart Network Service (SNS) dans le cadre du programme Horizon Europe. Le projet a été sélectionné pour un financement dès la première année d’appel SNS 2022 et a débuté contractuellement le 1er janvier 2023. Le projet durera ensuite trois ans jusqu’au 31 décembre 2025, avec pour objectif ultime de démontrant la convergence obtenue entre les réseaux terrestres et non terrestres au moyen de bancs d’essais avancés en laboratoire.

Les objectifs de 5G-STARDUST

5G-STARDUST signifie ‘Accès par satellite et terrestre pour les télécommunications distribuées, omniprésentes et intelligentes‘, et sa mission principale est de concevoir, développer et démontrer une intégration plus approfondie de TN et NTN. En tant que tel, le principal résultat prévu est de fournir un système autonome 5G-NTN entièrement intégré avec de nouveaux modèles de connectivité de bout en bout auto-adaptatifs pour permettre un accès radio omniprésent. Plus précisément, quelques objectifs ont été définis en termes d’étapes consécutives pour remplir l’énoncé de mission, comme brièvement décrit ci-dessous :

1. Définir un réseau terrestre-satellite intégré s’appuyant sur des charges utiles de satellite régénératives conformes à la 5G, permettant une connectivité rentable dans les zones mal desservies ;
2. Assurer un concept de connectivité utilisateur plus efficace en fournissant une couverture géographique selon des approches centrées sur l’utilisateur (c’est-à-dire des stratégies sans cellule) ;
3. Définir une architecture de réseau de bout en bout auto-organisée, capable de s’adapter aux exigences de divers secteurs verticaux et aux opérations de réseau variables dans le temps (par exemple, les charges de trafic de données et les changements de topologie) ;
4. Fournir une flexibilité de réseau de bout en bout au moyen de stratégies de multi-connectivité et d’allocation de ressources basées sur l’IA et basées sur les données ; et
5. Garantir une réduction des coûts et la capacité d’intensifier l’intégration des satellites avec les infrastructures terrestres afin de gérer efficacement le déploiement et l’exploitation de réseaux à grande capacité.

Pour atteindre ces objectifs ambitieux, 5G-STARDUST s’appuie sur un consortium très diversifié et compétitif réunissant l’expertise du monde universitaire, des instituts de recherche, des opérateurs satellitaires et terrestres, ainsi que des fournisseurs et fabricants de réseaux satellitaires et terrestres.

Exemples d’utilisation

Les objectifs généraux sont considérés comme une cible pour montrer les principaux éléments de base nécessaires pour réaliser un tel système de réseau convergé. Plus important encore, l’objectif final sera de démontrer l’adéquation de l’architecture conçue à un certain nombre d’utilisations, qui ont été commodément subdivisées en :

Double connectivité

• Airway GEO et NGSO complètent la couverture terrestre lorsque les avions quittent l’aéroport. Services haut débit 5G pour les passagers avec voie terrestre et satellite, offrant une expérience homogène et transparente aux utilisateurs.
• Direct Access/LEO (IAB), aidant à déployer rapidement des réseaux pour accélérer les déploiements ruraux terrestres de la 5G ou combler les lacunes temporelles. FWA de LEO/GEO avec double connectivité et O&M commun avec terrestre et satellite, offrant une expérience homogène et transparente pour les utilisateurs et une gestion commune pour les MNO

Architecture et distribution de services

• Les communications V2N pour améliorer trois services différents tels que les mises à jour logicielles en direct, les mises à jour de cartes HD et le service NG eCall pour fournir une assistance rapide en cas d’accidents graves ; en utilisant les satellites TN et LEO pour étendre la couverture V2N aux zones mal desservies.
• Communication PPDR au cas où l’infrastructure TN serait endommagée lors d’un événement catastrophique. NTN fournira une couverture temporaire aux premiers intervenants. En outre, une couverture étendue pour les agences de premiers intervenants est envisagée en cas de zones non couvertes. Accès direct et terrestre aux satellites LEO.
• Systèmes 5G distribués pour réseaux privés. LEO intégré à UPF, garantissant des déplacements plus courts chemins de données mondiaux, conservation des données et signalisation potentiellement ultra-sécurisée et ultra-fiable centralisée dans l’environnement satellite.

Pour répondre à tous les scénarios prévus, le consortium du projet est en train de définir une architecture holistique qui s’adapte aux différentes exigences des scénarios en recourant à des concepts de programmabilité de réseau de bout en bout et à un paradigme global d’auto-organisation du réseau. A ce titre, le but ultime est de parvenir à une architecture entièrement flexible et modulaire dont les principaux composants seront configurés et interconnectés selon les principales particularités des scénarios ciblés. Plus précisément, la disposition globale de l’architecture sera strictement alignée sur la spécification finalisée du 3GPP Rel. 17 et les actuels en cours d’achèvement dans la Rel. 18. En outre, il est prévu d’influencer la planification de la Rel. 19, avec un accent particulier sur les satellites régénératifs pour exploiter d’autres options de réseau directement depuis le ciel, c’est-à-dire en s’appuyant sur un système de satellite embarqué par gNB (soit entièrement, soit via une division fonctionnelle CU/DU) ou au moyen de concepts de liaison à accès intégré (IAB) .

En conclusion, 5G-STARDUST est un projet très ambitieux visant à démontrer le potentiel de la convergence des satellites régénératifs avec les infrastructures terrestres dans un certain nombre de scénarios prospectifs. Enfin et surtout, le projet contribue à la standardisation du 3GPP pour faire évoluer les spécifications actuelles de la vague globale 5G-Advanced vers la conception d’éléments de système de réseau 6G.

Le projet 5G-STARDUST a reçu un financement de l’entreprise commune Smart Networks and Services (SNS JU) dans le cadre du programme de recherche et d’innovation Horizon Europe de l’Union européenne au titre de l’accord de subvention n° 101096573.

Attention, cet article paraîtra également dans la seizième édition de notre publication trimestrielle.