6G : succès de la transmission d’un 1 pétabit par seconde dans une fibre

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Le plein potentiel des télécommunications 6G ne sera peut-être pas réalisé avant une décennie, mais les Japonais commencent déjà à construire leur base technologique et leur réseau nationaux.

Le 30 mai, l’Institut japonais de recherche sur les réseaux de l’Institut national des technologies de l’information et des communications (NICT) a annoncé la « première transmission réussie au monde de 1 pétabit par seconde dans une fibre multicœur de diamètre de gaine standard ».

Le 6 juin, le principal opérateur de télécommunications mobiles du Japon, NTT DOCOMO; sa société mère, opérateur de téléphonie fixe et centre de R&D NTT (Nippon Telegraph and Telephone Corporation) ; les fabricants japonais d’équipements de télécommunications NEC et Fujitsu ; et le fabricant finlandais d’équipements de télécommunications Nokia a annoncé son intention de « mener des essais expérimentaux de nouvelles technologies de communication mobile pour le lancement commercial ciblé de services 6G d’ici 2030 environ ».

Ces annonces font suite au rapport d’étape sur les initiatives japonaises « Beyond 5G » dont j’ai parlé en mars.

L’essentiel de l’annonce des NTIC est le suivant :

Un pétabit équivaut à un quadrillion de bits de données, soit un million de gigabits. La 5G a une vitesse de transmission de données maximale idéale de 10 gigabits par seconde (Gbps). La démonstration des NTIC a donc été 100 000 fois plus rapide.

À titre de référence, les exigences des communications mobiles internationales-2020 (norme IMT-2020) pour la 5G sont les suivantes : débit de données de pointe en liaison descendante 20 Gbit/s ; Débit de données de crête de liaison montante 10 Gbps. Mais les vitesses réelles de la 5G sont beaucoup plus lentes.

Le NICT note qu' »un pétabit par seconde équivaut à 10 millions de canaux de diffusion 8K par seconde », mais même les patates de canapé ou les geeks de la vidéo pourraient ne pas être en mesure de comprendre cela.

La démonstration a utilisé un câble à fibre optique standard. Selon NICT, il s’agissait « d’une étape majeure vers la réalisation de liaisons optiques à très haut débit avec des fibres de diamètre de gaine standard compatibles avec les technologies de câblage existantes pour une adoption à court terme ».

En d’autres termes, un Internet à haut débit presque inimaginable avec peu ou pas de temps de latence perceptible est théoriquement possible avec l’infrastructure existante. Mais, comme indiqué dans le communiqué de presse de NTT DOCOMO, le chemin est long d’ici à là : Le lancement des services 6G envisagés nécessitera la vérification de nombreuses nouvelles technologies mobiles, y compris celles nécessaires pour utiliser de nouvelles fréquences dans les bandes millimétriques et sous-térahertz (au-dessus de 6 GHz), en plus des bandes pour les services 5G existants. Les essais devraient également vérifier les méthodes de transmission sans fil basées sur l’IA. DOCOMO et NTT mèneront conjointement des essais expérimentaux avec les trois fournisseurs, en se concentrant sur les technologies mobiles utilisant les nouvelles bandes de fréquences 6G et la technologie sans fil basée sur l’IA parmi ces différentes technologies mobiles.

Le nouveau système 6G dépassera largement les performances de la 5G et fournira simultanément des capacités à haut débit, à grande capacité et à faible latence, utilisera de nouvelles bandes haute fréquence telles que les bandes sous-térahertz supérieures à 100 GHz, étendra la couverture de communication dans le ciel, à mer et dans l’espace, et permettent à la fois une consommation d’énergie ultra-faible et des communications à faible coût.

DOCOMO et NTT prévoient de commencer les essais 6G en intérieur au cours de cet exercice, qui se termine en mars 2023, et les essais en extérieur l’année prochaine.

Le travail des trois fournisseurs d’équipement comprend :

Nokia :

Fourniture de l’interface aérienne native 6G AI (le mode d’accès ou le lien entre deux stations dans les communications sans fil). Comme indiqué sur le site Web du Nokia Bell Labs Institute : L’apprentissage automatique (ML) et l’intelligence artificielle (IA) devraient jouer un rôle déterminant dans le développement de toutes les phases du réseau 6G, couvrant la conception, le déploiement et les opérations. À mesure que le réseau évolue pour prendre en charge des implémentations cloud natives programmables et flexibles, l’automatisation du réseau basée sur l’IA/ML sera cruciale pour simplifier la gestion et l’optimisation du réseau.

Les réseaux deviendront « cognitifs » dans le sens où des aspects tels que le placement des fonctions réseau virtualisées, le découpage, la qualité de service, la gestion de la mobilité, la gestion des ressources radio et le partage du spectre dépendront tous à des degrés divers de ML/AI.

Microsoft :

L’architecture et les technologies cloud natives sont une approche de conception, de construction et d’exploitation de charges de travail qui sont construites dans le cloud et tirent pleinement parti du modèle de cloud computing.

NEC & Fujitsu

NEC et Fujitsu fourniront des équipements distribués MIMO (Multiple-Input Multiple-Output). MIMO augmente la capacité d’un réseau de communication en transmettant simultanément des signaux provenant de et en séparant les signaux reçus par plusieurs antennes.

NEC fournira également un équipement de transmission OAM (Orbital Angular Momentum), qui utilise le multiplexage spatial des ondes radio à haute fréquence pour obtenir le même résultat. Il travaillera également sur l’optimisation du traitement du signal à l’aide de l’intelligence artificielle.

Fujitsu « vise à développer des dispositifs sans fil haute fréquence utilisant des semi-conducteurs composés tels que le nitrure de gallium (GaN) et le phosphore d’indium (InP). » La mobilité des électrons est plus élevée dans ces composés que dans les semi-conducteurs au silicium conventionnels, ce qui permet un fonctionnement plus rapide.

Fujitsu note dans son communiqué de presse que :

Dans les essais conjoints, les partenaires utiliseront des ondes radio dans la gamme haute fréquence (ondes sous-térahertz) de 100 GHz et 300 GHz, qui représentent des candidats prometteurs pour une utilisation en 6G pour réaliser une technologie de communication à haut débit avec propagation des ondes radio qui n’est pas affecté par les obstacles.

En dehors de la technologie, les obstacles incluent une concurrence acharnée. Les Japonais et Nokia semblent avoir un avantage pour l’instant, mais d’autres entreprises et organismes de recherche européens, sud-coréens, américains et chinois sont sur leurs talons.

D’autre part, le consortium japonais possède une expertise sur l’ensemble de la chaîne d’approvisionnement, de la R&D aux composants, aux équipements et à l’exploitation du réseau. Il peut probablement tenir le coup.

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