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Un nombre insurmontable d'appareils, que ce soit votre smartphone, votre casque VR ou les caméras de sécurité à l'extérieur de votre maison, se connectent en même temps aux réseaux de télécommunications. Cela s'ajoute à une augmentation rapide du trafic de données au fil du temps, les améliorations de la bande passante devenant le besoin de l'heure. Ce dont nous avons tous besoin, ce sont des vitesses de données élevées, n'est-ce pas? Comme le prédit le géant chinois des télécommunications Huawei, l'année 2021 verra une multiplication par sept du trafic mondial de données mobiles par rapport à 2016. Il a ajouté que la demande de données pour un individu atteindra en moyenne 15 Go par mois au cours des cinq prochaines années. Nous assistons toujours à l'avènement des réseaux 4G LTE dans des pays comme l'Inde, mais les opérateurs de télécommunications du monde entier ont commencé à expérimenter des technologies encore plus complexes et robustes pour maximiser la force du signal, la capacité des utilisateurs et les vitesses de données. Ils utilisent une technologie d'antenne intelligente appelée Massive MIMO (Multiple Input, Multiple Output) qui constituera la base de notre technologie cellulaire de cinquième génération (5G). Il en est encore à ses débuts de développement, mais il devrait bientôt gagner en importance. Donc, si vous vous demandez ce qu'est un MIMO massif, voici tout ce que vous devez savoir sur le MIMO massif:
Qu'est-ce que Massive MIMO et sa relation avec la 5G?
Massive MIMO (entrées multiples, sorties multiples), également connu sous le nom de systèmes d'antennes à grande échelle, est l'épine dorsale de l'évolution de la communication sans fil. La technologie MIMO devrait s'avérer extrêmement bénéfique pour prendre en charge davantage d'utilisateurs mobiles, en fournissant des vitesses plus rapides et des services réseau plus fiables à long terme..
Actuellement, la plupart des infrastructures de réseau 4G LTE ne permettent de placer que 8 antennes (émetteur + récepteur) au niveau de la station de base, ce qui ne s'avère pas suffisant pour répondre aux besoins croissants des utilisateurs mobiles. Cela fournit une bande passante limitée, affectant la vitesse des données et le nombre d'utilisateurs pouvant se connecter à cette station.
C'est là que MIMO intervient et vous permet d'utiliser simultanément deux émetteurs et récepteurs ou plus pour échanger des données sur le même canal radio. La technologie a déjà implémenté dans certaines stations du réseau 4G avancées sous la forme de 4 x 4 MIMO et est actuellement explorée par quelques opérateurs en Inde également. 
Mais, étendre ledit concept pour accueillir près de 100 antennes dans un seul réseau à la station de base (tour cellulaire) est ce qui constituera la base des futurs réseaux 5G. L'augmentation du nombre total d'antennes s'ajoute à plus d'émetteurs / récepteurs à un endroit, conduisant à une augmentation des chemins de signaux possibles et de meilleures performances en termes de vitesse de données et de fiabilité de la liaison. Massive MIMO peut induire une amélioration jusqu'à quatre fois des vitesses et plusieurs fois plus d'extension de la capacité du réseau.
La collection de systèmes d'antennes dans un réseau Massive MIMO ne forme pas des faisceaux de type ballon exacts observés dans la plupart des systèmes de réseau précédents et actuels. Au lieu de cela, la nature orthogonale des signaux émis par la collection d'antennes forme des faisceaux individuels, s'adressant à une ou plusieurs stations mobiles (les utilisateurs) à un instant. Étant donné que Massive MIMO utilise de nombreuses technologies complexes, le moyen le plus simple d'expliquer le fonctionnement de son système d'antenne est à travers le schéma ci-dessous.. 
Cela signifie qu'il permet aux opérateurs de desservir un plus grand nombre d'appareils mobiles dans une zone en déployant la technologie Massive MIMO. Et la même chose est encore plus évolutive car les opérateurs peuvent ajouter encore plus d'antennes à la configuration actuelle pour augmenter les chemins de signaux possibles et améliorer l'efficacité sans entraver le spectre existant..
Avantages de Massive MIMO sur les réseaux 4G actuels
Étant donné qu'un plus grand nombre d'antennes d'entrée et de sortie sont utilisées dans le système Massive MIMO (5G), cela aidera les opérateurs de télécommunications à améliorer considérablement la couverture et les vitesses de données. Cela sera rendu possible grâce à une efficacité spectrale et énergétique élevée, qui augmente en raison d'un multiplexage important, ainsi que du gain du réseau d'antennes combiné. Voici les principaux avantages des systèmes d'antennes Massive MIMO (M-MIMO) par rapport aux systèmes 4G actuels:
1. Couverture améliorée et vitesses plus élevées
Grâce à l'utilisation de la technologie Massive MIMO, éventuellement combinée à des spectres de fréquences plus élevées, les entreprises de télécommunications pourront à l'avenir répondre aux besoins d'une plus grande variété d'appareils. Non seulement cela, le la force du signal à l'intérieur serait extrêmement forte et hors des charts.
Les capacités de formation de faisceaux des systèmes Massive MIMO permettront aux opérateurs de télécommunications étendre rapidement la couverture haut débit aux zones rurales ainsi que. Une ligne de visée directe fonctionne bien avec des fréquences plus élevées, offrant ainsi des vitesses encore plus élevées.
L'objectif principal d'une mise à niveau est également d'augmenter la vitesse des données et les experts s'attendent à des vitesses minimales de 1 Gbps, atteignant jusqu'à 10 Gbps. Cela a déjà été prouvé dans certaines expériences avec des démos Gigabit LTE présentées par le géant chinois des réseaux ZTE au CES plus tôt cette année..
2. Faibles coûts d'infrastructure et de composants
Étant donné que la plupart des géants mondiaux des télécommunications améliorent régulièrement leur infrastructure pour désormais prendre en charge les réseaux 4G à haut débit (avec des vitesses antérieures à la 5G), la mise à niveau complète vers la 5G serait un trajet en douceur. Les systèmes 4G existants utilisent déjà des techniques MIMO qui doivent être mises à l'échelle lorsqu'une technologie 5G plausible se concrétise.
Les nouveaux systèmes d'antennes Massive MIMO auront non seulement un grand nombre d'antennes, mais ils seront également évolutifs. Ce sera plus facile pour les géants des télécommunications d'ajouter de nouvelles antennes à ce système pour ajouter les vitesses existantes et la base d'utilisateurs. De plus, le grand nombre d'antennes entraînera la formation d'un réseau robuste, qui ne sera pas affecté par une défaillance individuelle de leur système d'antenne..
3. Prise en charge des connexions limitées dans le temps
Alors que les réseaux 5G massifs compatibles MIMO offrent une couverture et une vitesse de données améliorées, ils réduisent le temps nécessaire aux signaux pour voyager entre l'émetteur et le récepteur. Ceci est connu sous le nom de latence et les réseaux 5G à venir aideront à réduire la même chose pour faciliter davantage l'utilisation de ces réseaux pour VR / AR, conduite autonome et autres services contrôlés par IA ou ML.
Les défis du déploiement massif d'antennes MIMO
Alors que les chercheurs expérimentent des tests d'antenne Massive MIMO depuis quelques années, les systèmes qui sont arrivés sur le marché ont toujours des antennes moins importantes que ce que les entreprises de télécommunications souhaitent pour l'avènement des réseaux 5G. Cela est dû aux limitations que nous avons rencontrées dans la mise en œuvre de la technologie. Voici les défis auxquels sont confrontés leur déploiement généralisé:
1. Complexité du traitement du signal
C'est l'une des difficultés les plus importantes rencontrées lors de la mise en place des stations de base Massive MIMO. le l'augmentation du nombre d'antennes et des fréquences à un emplacement unique entraîne une augmentation des risques d'interférences. Ce problème peut cependant être résolu par l'adoption d'un spectre plus large et d'une technologie de précision zéro défaut qui réduira les interférences entre les canaux entre les sites. Alors que le grand nombre d'antennes ajoutera à la complexité à tous les niveaux, il rend le réseau encore plus résistant aux pannes.
2. Disponibilité limitée du spectre
Comme vous l'avez peut-être déjà entendu, la distribution d'un spectre de fréquences est contrôlée par l'instance dirigeante et les opérateurs de télécommunications doivent placer des offres afin de sécuriser une section de ce spectre particulier..
Maintenant, le problème fondamental réside dans le fait que le spectre 3GHz répandu à l'époque actuelle est déjà encombré en raison de la surcharge des nouvelles connexions de données. Et ça prouve difficile d'utiliser des ondes millimétriques à plus haute fréquence (3 GHz - 300 GHz) pour construire des stations de base Massive MIMO car les vagues ne pénètrent pas dans les matériaux solides et sont absorbées par les arbres ou les nuages de pluie. 
Mais, les géants de la technologie et les opérateurs de télécommunications travaillent main dans la main pour augmenter le gain du signal en obligeant plusieurs antennes (MIMO) à concentrer les signaux radio dans un faisceau directionnel étroit sans augmenter leur puissance de transmission. La R&D de Samsung et Huawei ont eu du succès dans les expériences, mais ces faisceaux étroits sont extrêmement sensibles aux changements d'alignement.
Recherche en cours et déploiement de réseaux MIMO massifs
Le système de réseau susmentionné n'est pas un prototype mais a déjà été implémenté à une plus petite échelle dans le scénario 4G existant. Huawei travaille avec des opérateurs de télécommunications locaux tels que China Mobile et SoftBank au Japon depuis plus de deux ans pour expérimenter commercialement ses configurations Massive MIMO..
Après une expérimentation rigoureuse, SoftBank a maintenant été nommé le même opérateur de télécommunications à lancer son réseau commercial Massive MIMO vers fin 2016. D'autres opérateurs tels que China Mobile, Vodafone et T-Mobile ont également commencé à déployer cette technologie auprès d'un nombre limité d'utilisateurs dans leurs pays respectifs..
Si la plus grande question qui vous vient à l'esprit est la suivante: nos smartphones actuels seront-ils compatibles avec ces réseaux Massive MIMO? Puis le la réponse simple est la plupart du temps oui. Un grand nombre d'appareils existants peuvent profiter des réseaux 4G MIMO, offrant des vitesses Gigabit sans aucun hoquet.
Premiers déploiements compatibles 5G en Inde
Alors que de nombreux acteurs mondiaux des télécommunications, en collaboration avec des géants du matériel, ont déjà expérimenté Massive MIMO sur leurs réseaux, l'Inde vient tout juste de rejoindre le mouvement futuriste de la 5G avec le déploiement de son premier réseau de ce type..
Le premier géant des télécommunications du pays, Airtel, a fait la une des journaux en annonçant qu'il était devenu celui qui réalisait cet exploit. Le déploiement de La première technologie M-MIMO (Massive Multiple-Input Multiple-Output de l'Inde) a été lancée avec Bengaluru et Kolkata. L'essai devrait toutefois s'étendre à d'autres régions du pays dans les mois à venir..
Airtel a déployé la nouvelle technologie 5G dans le cadre de son programme de transformation de réseau en cours appelé Projet Leap. Il s'attend à ce que la technologie Massive MIMO améliore sept fois la capacité du réseau existant tout en utilisant le même spectre qu'il possède déjà. Il pense que la même chose va même fournir des vitesses deux fois meilleures sur leur déploiement 4G existant.
En outre, le géant chinois des réseaux ZTE a annoncé qu'il participait aux expériences pré-5G Massive MIMO en collaboration avec des opérateurs largement connus tels que Vodafone et Reliance Jio. Alors que Huawei est le visage derrière le déploiement d'Airtel dans le pays, comme indiqué dans un communiqué officiel.
Si on le considère du point de vue de l'état actuel de l'industrie des télécommunications en Inde, il s'agit d'une tentative de la part de ces acteurs du géant des télécommunications pour maintenir une place forte dans le pays. Ils ont récemment été réveillés avec une secousse surprenante par leur nouveau concurrent le plus féroce, à savoir Reliance Jio, qui a maintenant réussi à les piétiner avec son déploiement de réseau 4G LTE en un an..
Déploiement généralisé attendu
La plupart des rapports publiés par des géants du réseau comme Ericsson ou Nokia suggèrent actuellement que la technologie de réseau 5G assistera à une percée et atteindra les masses d'ici les années 2020. Il ne s'agit pas d'un calendrier rigide, mais correspond au modèle de fonctionnement de l'industrie, qui voit une technologie améliorée faire ses débuts dans une décennie.. 
La technologie de réseau 3G a été lancée pour la première fois en octobre 2001, alors que la 4G LTE a été largement adoptée après une décennie autour de 2011. Ainsi, il est possible de supposer que les efforts massifs de MIMO en cours se concrétiseront d'ici la fin de cette décennie. On peut voir des implémentations pré-5G de la technologie, à la fois du côté du consommateur et de l'opérateur au cours des deux prochaines années. La foule à Les Jeux Olympiques d'hiver de 2018 pourraient être les tout premiers à être témoins de cette innovation, suivis de la Coupe du Monde de la FIFA 2018. Même le fabricant de puces Qualcomm a déclaré qu'il prévoyait de déployer des appareils compatibles 5G (Gigabit) selon un calendrier similaire.
Nous avons peut-être assisté à un déploiement prolongé des services 4G LTE en Inde, ce qui est toujours en cours. Mais les géants des télécommunications du pays ne veulent plus traîner dans la course à l'adoption des dernières technologies en raison de la concurrence imminente et de la consolidation au sein du pays lui-même..
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Massive MIMO: une course technologique pour l'adoption de la 5G
Une vue d'ensemble des développements massifs du MIMO montre également que l'Inde s'appuie davantage sur son image transformatrice de puissance technologique. Le gouvernement prend maintenant les mesures nécessaires pour relancer l'évolution de la technologie cellulaire.
Le gouvernement a déjà mis en place un forum de haut niveau pour évaluer le scénario actuel et approuver les plans d'action pour le déploiement en temps opportun des services 5G. Il a alloué un énorme corpus de 500 crores ₹ à des fins de recherche et de développement 5G, ce qui nous place sur la carte mondiale, aux côtés des pays menant l'adoption de ces avancées technologiques. Il n'y a pas de véritable réseau «5G» défini pour le moment et nous devrons être à l'affût de la même chose dans les années à venir.
