Un jumeau numérique pour faciliter le déploiement de la 5G au Luxembourg

Il y a d’abord eu la 2G, puis la 3G suivie de la 4G, et tout le monde parle désormais de la cinquième génération de téléphonie mobile 5G, tandis que des chercheurs comme Sébastien Faye, responsable des activités d’innovations autour de la 6G au Luxembourg Institute of Science and Technology (LIST) se penchent déjà sur la prochaine génération. L'introduction il y a quelques années de la nouvelle norme de téléphonie mobile 5G suscite de nombreuses questions auprès de la population, voire une certaine confusion. Pour répondre à certaines de ces questions, la plateforme en ligne 5G-PLANET a été créée par des chercheurs du LIST, dont nous avons déjà parlé sur science.lu.

Outre l’ignorance des possibilités proposées par la nouvelle génération de téléphonie mobile, de nombreuses personnes s’inquiètent aussi du rayonnement électromagnétique qui accompagne toutes les applications de communication sans fil. Et même si ces nouvelles technologies peuvent se servir en partie de l’infrastructure du réseau 4G existante, la mise en place de nouvelles antennes est inévitable. C’est exactement ici que commence un autre projet, également géré par Sébastien Faye : 5G-EMIT.

Le projet vise à proposer et à valider une solution de planification de réseau basée sur des données et un jumeau numérique (une copie digitale) afin de recommander des stratégies de déploiement de réseau optimales, tout en tenant compte des limites RF-EMF et des diverses fonctionnalités offertes par les nouvelles technologies 5G.

Assurer la transparence du rayonnement électromagnétique

« Lorsqu’une antenne 5G est installée, il y a des règles et des procédures à respecter, et parmi celles-ci l’exposition aux ondes électromagnétiques générées par ces antennes est primordiale. Il y a des limites et un cadre réglementaire mis en place »,  déclare le chercheur. « Cette question était déjà complexe pour la 4G, mais elle a atteint une nouvelle dimension avec la 5G », ajoute-t-il.

Ainsi, les antennes des générations précédentes sont passives, ce qui suggère que leur comportement est toujours constant, explique M. Faye. « Jusqu’à présent, les transmetteurs se comportaient de façon relativement statique. Nous pouvons prendre l’exemple d’un rayon uniforme qui permet à plusieurs personnes d’être connectées. Avec la 5G, un mécanisme actif a été développé : un transmetteur est composé de plusieurs micro-antennes qui ont chacune la possibilité d’émettre un faisceau précis à un périphérique – cela permet une meilleure concentration du signal, plus d’efficacité, et cela permet d’émettre des signaux en proportion des utilisateurs et de leurs demandes », déclare le scientifique du LIST.

Illustration: Sur les technologies 5G, des rayons précis au lieu d’un rayon uniforme sont dirigés vers les utilisateurs. (Massive MIMO et beamforming)

« Si nous parlons donc du rayonnement électromagnétique auquel la population est exposée, ces caractéristiques sont très importantes. L’objectif de 5G-EMIT est d’étudier l’ensemble des éléments scientifiques, techniques et réglementaires aujourd’hui disponibles et de proposer un observatoire national, bénéficiant de toute la recherche développée dans le projet, dédié au Luxembourg », dit Sébastien Faye.

5G-EMIT poursuit donc plusieurs objectifs. D’une part, il s’agit de recueillir sur un observatoire national, présenté sous forme de site web, les données relatives aux installations de réseaux mobiles et aux rayonnement électromagnétique au Luxembourg et de les présenter librement au public via une carte interactive. Les chercheurs ont installé des capteurs dans le pays pour mesurer sur place et en temps réel le rayonnement électromagnétique provenant d’antennes 4G, 5G ou autres. Les chercheurs mènent actuellement une campagne de collecte de données sur l'exposition aux champs électromagnétiques des antennes actives de la 5G. D’autre part, les chercheurs travaillent aussi sur des outils d’aide à la décision, pour les opérateurs et régulateurs, qui intègreront des modèles de planification et optimisation réseau, ainsi que des outils de simulation comme expliqué plus bas.

Simulation des effets de l’antenne sur des sites potentiels

En outre, la plateforme offrira ainsi un outil pour les acteurs du déploiement du réseau. Ainsi, les opérateurs peuvent simuler l’impact des antennes dotées de certaines puissances sur des sites particuliers, en tenant compte d'un ensemble d'indicateurs. « En plus d’estimer l’exposition à un endroit particulier, cet outil recommandera également aux opérateurs et aux régulateurs les meilleures options d’installation, en fonction des configurations et des caractéristiques du site. Le challenge ici est de rendre les transmetteurs les plus performants possibles, tout en réduisant au maximum l’exposition aux ondes électromagnétiques – ce qui peut être vu comme des objectifs contradictoires », explique M. Faye.

« Utiliser une copie digitale du réseau 5G du Luxembourg (jumeau numérique) est une sécurité pour nous, qui nous permet d’atteindre un niveau de réalisme très proche de la réalité tout en pouvant tester une multitude de scénarios », ajoute le chercheur, qui considère que ce travail sera également utile pour l’introduction de la génération suivante (6G). « Les réseaux 4G et 5G deviennent de plus en plus denses et aussi plus visibles pour la population, c’est pourquoi les préoccupations autour celles-ci augmentent », conclut M. Faye. « Par conséquent, avec la nouvelle plateforme, nous souhaitons informer la population de la manière la plus transparente possible. »

La mise en ligne de la plateforme 5G-EMIT est prévue prochainement. Plus d’infos sur le projet sur le site internet du LIST. Il est par ailleurs à noter que ce projet est financé par le Service des médias, de la connectivité et de la politique numérique (SMC).