Le backhaul connecte le RAN (Radio Access Network) au réseau central. On l’appelle aussi réseau de transport. Sans un bon backhaul, les avantages de la 5G ne peuvent pas être pleinement exploités. Pour profiter d’une voiture ultra moderne (5G), la route (backhaul) doit aussi être bonne ! La capacité élevée, la vitesse plus rapide et la faible latence de la 5G ne peuvent être réalisées que si le backhaul a une capacité adéquate.
Dans notre pays, les systèmes à fibre optique et à micro-ondes numériques sont principalement utilisés pour le backhaul des systèmes cellulaires. Cependant, les différentes options pour le backhaul 5G sont les suivantes :
A. Systèmes à fibre optique (OF) : C’est le choix idéal pour le backhaul 5G. Il offre la meilleure expérience numérique avec une capacité élevée et un faible BER (Bit Error Rate). Pour augmenter la bande passante sur le réseau fibre, la technologie DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing) est utilisée. Dans cette technologie, plusieurs signaux à différentes longueurs d’onde sont combinés et transmis sur la même fibre. Contrairement à plusieurs pays développés, nous manquons d’infrastructures en fibre. Actuellement, seulement 33 % des tours de télécommunications sont connectées à la fibre. Nous devons atteindre 70 % de fibrage des tours pour exploiter tout le potentiel de la 5G. La capacité actuelle par site de tour est d’environ 300 Mbps pour le 2/3/4G, tandis que la capacité requise par site pour la 5G passera de 1 à 5 Gbps pour offrir une bonne expérience client nécessitant l’utilisation de la fibre comme backhaul. Le déploiement de la fibre est coûteux et difficile. Tous les sites peuvent ne pas être accessibles en fibre. Récemment, le DOT a libéralisé les politiques ROW (Right of Way), notamment en autorisant la pose de câbles OF aériens, ce qui encouragera le déploiement de la fibre par les TSP (Telecom Service Providers). Il a décidé d’accélérer les approbations pour l’emprise.
B. FSO (optique en espace libre) : La communication optique en espace libre est une technologie de communication optique qui utilise la lumière se propageant dans l’espace libre (air) pour transmettre des données. Actuellement FSO est capable de transmettre jusqu’à 2,5 Gbps de données. Il fonctionne entre 780 et 1600 nm de longueur d’onde. La portée de couverture est de 8 km. Aucun problème de spectre. Les systèmes FSO peuvent être déployés facilement. Cela coûte un cinquième des coûts du réseau fibre. Nécessite peu d’entretien. L’inconvénient est qu’il souffre de brouillard. Nécessite une condition LOS (ligne de vue). Il subit des interférences provenant de sources lumineuses d’arrière-plan, y compris le soleil. Comme la largeur du faisceau est étroite, il a des exigences de déploiement strictes.
C. Systèmes de liaison sans fil
Les fonctionnalités requises pour les systèmes de liaison sans fil pour les zones rurales, suburbaines et urbaines sont les suivantes :
Les différents systèmes de liaison sans fil sont les suivants :
1. Systèmes à micro-ondes numériques traditionnels : les bandes de fréquences 13/15/18/23 GHz sont utilisées pour les systèmes à micro-ondes numériques de liaison cellulaire. Ce sont des bandes de licence. Par rapport à la fibre, il s’agit d’une option moins chère et peut être déployée rapidement. Les fréquences micro-ondes inférieures prennent en charge de longues longueurs de saut, pour les stations de base rurales. Ces systèmes nécessitent LOS (Line of Sight) ou quasi LOS. La capacité des bandes existantes ne sera pas suffisante pour le backhauling des réseaux 5G.
2. Systèmes micro-ondes sous-6 bandes : les bandes 0,9 GHz, 1,8 GHz, 2,4 GHz, 5 GHz sont utilisées. L’application est des liens point à point. Les avantages sont qu’il s’agit d’un spectre sans licence, nécessite de faibles dépenses d’investissement et le LOS n’est pas requis. Les inconvénients sont une faible capacité et des interférences élevées.
3. Systèmes de bande E et de bande V : Ils ont une capacité de débit élevée de 10 Gbps à 25 Gbps.
u Bande E (71-76 GHz, 81-86 GHz)) : elle offre des performances comparables à celles de la fibre avec un bon rapport coût-efficacité. Il répond aux exigences de vitesse, de latence et de capacité du backhaul 5G en offrant plus de spectre et une bande passante de canal plus large, en particulier pour les zones urbaines. La bande E est une bande sous licence légère en Inde alors qu’elle n’est pas sous licence dans d’autres pays. LOS est requis pour cette bande. La portée est de 10 km. Le débit de données est de 20 Gbps. L’exigence Capex est assez faible. L’inconvénient est que cette bande a plus d’atténuation de la pluie. La taille de l’antenne est de 0,6 m.
u Bande V (57-64 GHz) : Dans cette bande, l’absorption par l’Oxygène est élevée. La portée n’est que de 300 à 700 m. Il s’agit d’une bande sans licence et peut être utilisée pour des applications autres que les télécommunications. Il y a donc une grande production d’équipements en bande V entraînant une baisse des prix.
4. Systèmes sans fil fixes à ondes millimétriques : La bande de fréquence utilisée est de 28 à 40 GHz. C’est pour une application point à point. L’inconvénient de cette bande est qu’elle chevauche les fréquences de communication par satellite.
5. Integrated Access and Backhaul (IAB) : la 5G prend en charge les ondes millimétriques (26 GHz à 28 GHz) dont la disponibilité du spectre est abondante. Par conséquent, une bande passante plus élevée peut être utilisée dans cette bande. Bien que la bande d’ondes 5G mm prenne en charge une vitesse élevée et une grande capacité, l’atténuation sera plus importante en raison d’une fréquence plus élevée. La couverture sera donc moindre et donc utile pour les petites cellules (portée de 10 m à 50 m). Ces petites cellules peuvent être nécessaires pour fournir une couverture dans le sous-sol, le stade, etc. Ces petites cellules nécessitent une liaison de grande capacité. Comme la fibre peut ne pas atteindre tous les endroits et en raison de la capacité limitée des systèmes à micro-ondes, la solution IAB peut être utilisée. Il s’agit d’un nouveau type de backhaul. Dans cette solution, Backhaul utilise les mêmes ressources d’accès radio 5G (connectivité à l’équipement utilisateur, UE). Ceci est également appelé backhaul autonome 5G. Les avantages sont un déploiement plus rapide et une utilisation pour la topologie multisaut ou en étoile. Le nombre de sauts est limité par les performances du réseau (capacité et latence). Il peut être facilement mis à niveau vers la fibre ultérieurement (au fur et à mesure que les ressources en fibre sont disponibles) car IAB fournit une connectivité IP générique. La solution IAB peut être utilisée dans les implémentations SA (Stand Alone, où des cœurs séparés seront présents pour la 4G et la 5G) ainsi que dans les implémentations NSA (Non Stand Alone, Core is common). L’IAB nécessite un modèle RAN désintégré comme celui utilisé dans l’architecture Open RAN dans laquelle l’unité de distribution (DU) est séparée de l’unité centrale (CU). La technique TDD (Time Division Duplexing) est utilisée pour planifier la synchronisation du trafic de liaison et d’accès.
Les cas d’utilisation de l’IAB sont les applications intérieures, les applications suburbaines, la couverture des rues urbaines, l’extension de la couverture, le comblement de l’écart/trou de couverture, le déploiement temporaire de la 5G, etc.
D. Utilisation du support satellite comme backhaul
Là où la pose de la fibre ou le déploiement d’une liaison sans fil n’est pas techniquement faisable, comme dans certains endroits de la région du Nord-Est, le support satellite est la seule option. En juillet 2021, la DCC (Digital Communications Commission) a approuvé l’utilisation de la connectivité par satellite comme backhaul pour les systèmes cellulaires. Cela permet aux TSP d’utiliser la capacité satellitaire des détenteurs de licence VSAT (Very Small Aperture Terminal) comme BSNL pour connecter leurs BTS. Cependant, les défis liés à l’utilisation de la connectivité par satellite basée sur l’OSG (orbite géostationnaire) sont une latence élevée (environ 240 millisecondes), une faible capacité et un faible coût. Ces problèmes seront résolus si la connectivité par satellite basée sur LEO (Low Earth Orbit) est utilisée à la place.
Aller de l’avant
1. Les FST devraient se concentrer sur l’augmentation de la capacité de liaison avant le déploiement de la 5G. La fibrisation des tours doit être prioritaire et le DOT doit surveiller cette activité. Le partage des ressources en fibre entre les FST devrait être encouragé et surveillé par les unités de terrain du DOT.
2. Les ressources en fibre de rechange de BBNL, en particulier dans les zones rurales, devraient être utilisées de manière fructueuse par les FST pour la fibrage des pylônes.
3. Il est urgent de normaliser la pose des câbles sur les autoroutes. Même la pose de câbles OF aériens sur les rues/autoroutes doit être normalisée. Il ne devrait être autorisé que dans des cas exceptionnels, il ne devrait être utilisé qu’en tant qu’arrangement bouche-trou et devrait être remplacé par un câble souterrain ordinaire.
4. Les FST nécessitent un accès au spectre de la bande E et de la bande V, la fourniture de bandes de spectre adéquates avec des tailles de canal plus larges dans ces bandes.
(L’auteur est un ancien conseiller du Département des télécommunications (DoT) du gouvernement indien)
