Samsung pense déjà à la 6G et ses usages : ondes térahertz, hologrammes et réalité étendue

Alors que les débats font rage autour de l'intérêt de la 5G, les constructeurs anticipent déjà l'étape suivante : la 6G. Pour Samsung, il ne sera pas question que de débit ou de latence. Elle devra être adaptée à la réalité étendue, hologrammes et doubles numériques. Cette technologie,  qui pourrait utiliser les ondes térahertz, n'est pas attendue avant 2028.

La 5G est désormais une réalité, commençant à se déployer progressivement dans plusieurs pays du monde, de premiers smartphones étant disponibles. En France, il faudra attendre encore quelques semaines pour la fin des enchères. Mais déjà, Samsung publie un « livre blanc » anticipant la prochaine génération de réseaux de téléphonie mobile, la 6G. 

La 6G viendra combler les « manques » de la 5G

Pourquoi maintenant ? Car le fabricant pense « que c'est le bon moment pour commencer à se préparer », en reconnaissant évidemment que cela demandera comme toujours une bonne dizaine d'années entre la phase de recherche et la commercialisation. Il s’attend ainsi à voir arriver la prochaine norme et les premiers réseaux d’opérateurs en 2028.

Ce n’est d'ailleurs pas le premier à parler 6G : Huawei l’a déjà évoquée brièvement, comme LG, Oppo, Vivo… Mais Samsung va plus loin que ses concurrents avec un document de 46 pages qui dessine les grandes lignes des attentes du fabricant,  les usages qu'il imagine déjà et quelques idées de solutions technologiques pour atteindre ces objectifs.

Dans tous les cas, si 6G il y a, elle fera l'objet d'une normalisation auprès du 3GPP.

Comme souvent dans ce genre de cas, il s’agit de faire mieux que la 5G, dans tous les domaines : « Il est raisonnable de penser que la 6G satisfasse de nouveaux besoins et exigences auxquels la 5G ne peut pas répondre ». La question est donc de savoir lesquels… d’autant que, malgré les promesses et anticipations des constructeurs, les usages d'un réseau mobile comme la 5G ne s'affinent que lorsque consommateurs et fournisseurs de services s'en emparent.

À la question « à quoi va servir [la 5G] ? », la réponse de Sébastien Soriano lors d’une audition au Sénat était aussi courte qu’expéditive : « je n’en sais rien ». Il détaillait son propos : « On ne sait pas à quoi vont servir les technologies avant qu’elles se déploient […] Quand on parle de technologie de communication, ce sont les usages de la société qui s’approprient cette technologie ». Une situation que l’on a déjà connue lors de l’arrivée de la 4G ; l’histoire ne fait donc que se répéter. 

Sans être devin, on pourrait dire la même chose de la 7G par rapport à la 6G.

Les quatre piliers de la 6G : IoT, IA, open source et social

Selon le fabricant, quatre « mégatendances » seraient à prendre en considération lorsqu’il s’agit de penser à ce que pourrait/devrait être la 6G : « les machines connectées, l'utilisation de l'intelligence artificielle pour les communications sans fil, l'ouverture des systèmes de communications mobiles et une contribution accrue pour la réalisation d’objectifs sociaux ».

Dans le premier cas, la société estime qu’il y aura 500 milliards de machines connectées à l’horizon 2030, soit 59 fois plus que le nombre d’humains sur Terre à ce moment-là. La réalité augmentée, les lunettes connectées et les hologrammes seraient les principales sources, sans parler des voitures, drones, robots, etc. : « Nous nous attendons donc à ce que la nouvelle technologie 6G soit développée spécifiquement pour connecter des centaines de milliards de machines ».

Sur l’intelligence artificielle, Samsung affirme qu’elle « n'a pas été prise en compte lors du développement de systèmes de communication existants tels que la 5G » ; la société souhaite y remédier avec la 6G. Pas sûr que les opérateurs soient du même avis, d’autant que l’IA est – au moins partie – intégrée aux réseaux mobiles, virtualisés depuis quelques années.

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Pour l’ouverture des réseaux, l’entreprise coréenne pense (ou espère) que « l’open source sera une option intéressante pour réaliser les fonctions réseau, car elle peut réduire les barrières à l'entrée sur le marché, promouvoir l'interopérabilité et accélérer les cycles de développement ». Les équipementiers risquent de ne pas être sur la même longueur d’onde.

Enfin, les gouvernements et les organisations internationales « s'attendent à ce que la 5G joue un rôle central dans l'amélioration de nombreux problèmes sociaux tels que le changement climatique, la faim dans le monde et les inégalités en matière d'éducation ». De quoi relancer le débat sur le projet de société du tout connecté à l'échelle mondiale.

Bref, la 6G sera « plus mieux », promis, juré, craché. Il faudra tout de même aller au-delà de ces quelques grandes lignes aux airs déjà vus. De belles promesses alors que les travaux de standardisation autour de la 6G n’ont pas encore débuté.

Cap sur les hologrammes et doubles numériques

La seconde partie du livre blanc s’intéresse aux nouveaux services qui pourraient arriver avec la 6G : « une expérience multimédia ultime », « une réalité étendue [réalité virtuelle (VR), augmentée (AR), mixte (MR), ndlr] vraiment immersive », des « hologrammes mobiles haute fidélité » et des « doubles numériques » d’objets physiques (une voiture par exemple).

Prenant les devants, Samsung affirme que la 5G n’est pas en mesure de couvrir les cas d’usages de demain (ou après-demain) : « le streaming multimédia en réalité étendue peut avoir des exigences similaires à la vidéo en 16K UHD (Ultra High Definition). Par exemple, de la VR en 16K nécessite un débit de 0,9 Gb/s (avec un taux de compression de 1/400). Le débit de données expérimenté par l'utilisateur actuel de 5G n'est pas suffisant pour une diffusion en continu transparente ». 

Même chose avec les hologrammes, qui demanderaient – selon les estimations de Samsung – une bande passante de 0,58 Tb/s et les « doubles numériques » : pour une zone de 1 x 1 m, « nous avons besoin d'un Terapixel, avec un débit de 0,8 Tb/s en supposant une synchronisation périodique de 100 ms et un taux de compression de 1/300 ». 

On tient peut être là la quintescence des campagnes présidentielles numériques de 2027/2032.

Toujours les mêmes promesses : plus de débit, moins de consommation

À juste titre, Samsung rappelle que la 6G (quelle que soit sa forme) devra être pensée côté réseau des opérateurs, mais aussi des terminaux des utilisateurs (les smartphones principalement) : « La limitation de la puissance de calcul et de la durée de vie de la batterie des appareils mobiles met en évidence la nécessité d'adopter une vision globale de l'architecture de la 6G ». Le problème est bien connu puisqu’il est le même en 5G et qu’il était également présent au lancement de la 4G.

Le fabricant rappelle que « la 5G a été pensée pour atteindre un débit en crête de 20 Gb/s » en téléchargement, contre 10 Gb/s en upload. Avec la 6G, il espère grimper en pointe jusqu’à « 1 000 Gb/s », avec un débit de l’« expérience utilisateur » aux alentours de 1 Gb/s, comme un réseau local actuel donc.

Les détails ne sont pas donnés, l’entreprise précise uniquement « viser une efficacité spectrale 2 fois plus élevée que la 5G ». Un rapport d'un à deux est également attendu sur l’efficacité énergétique.

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Latence divisée par 10, densité IoT multipliée par 10

Toujours dans l’idée que la réalité étendue devienne le standard des prochaines années, la latence « doit être considérablement améliorée ». Elle a déjà été fortement baissée avec la 5G : jusqu’à 4 ms en mode eMBB (Enhanced Mobile Broadband) et 1 ms en URLLC (Ultra-reliable and low-latency communications). 

Toujours dans la surenchère, « les objectifs de performance [en 6G] ciblent une latence inférieure à 0,1 ms et une latence de bout en bout (E2E) inférieure à 1 ms ».  Cette latence serait utile pour la médecine et plus particulièrement les interventions chirurgicales à distance. Toujours dans l’optique d’une utilisation sur des réseaux critiques, Samsung souhaite « améliorer la fiabilité d’un facteur 100 par rapport à la 5G afin, avec un taux d'erreur de 10⁻⁷ ».

La 5G est déjà pensée pour les objets connectés (notamment via son mode mMTC pour massive machine type communication), avec la possibilité de prendre en charge jusqu’à un million de machines par km². En 6G Samsung veut multiplier la mise par 10 pour arriver à 10 millions par km².

La 6G pour le fixe/mobile, les drones, les satellites…

En janvier 2019, LG pensait que « la 6G viserait à intégrer les satellites pour une couverture mondiale ». Le coréen est rejoint par son compatriote : « la 6G devrait être conçue pour prendre en charge les composants terrestres (stations de base fixes ou mobiles) ainsi que les composants non terrestres, comme les avions, les systèmes de mobilité aérienne urbaine (UAM), les satellites en orbite terrestre basse (LEO) et géostationnaire (GEO), les plateformes à haute altitude (HAPS) ».

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Vous avez aimé les fréquences GHz ? Voici les THz

Comme à chaque nouvelle génération de réseaux mobiles, la question des fréquences se profile à l’horizon. Avec la 4G ont été ouverts les 700/800 MHz ainsi que les 2,6 GHz. Le cœur de la 5G passera par les 3,5 GHz, puis les 26 GHz (fréquences millimétriques). Des discussions dans les 60 GHz sont également en cours. Avec la 6G, voici les ondes térahertz.

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Dans la vie courante, on les connait bien, comme le rappelle le CNRS : « Tout comme la lumière, les ondes térahertz sont des ondes électromagnétiques dont la fréquence s'étend entre 0,1 et 10 THz [...] ces radiations se situent ainsi entre les micro-ondes, utilisées notamment dans nos fours, et l'infrarouge, émis entre autres par nos télécommandes ». 

Elles ne sont pas « nouvelles » et les scientifiques s’y intéressent depuis longtemps, puisqu'elles disposent de propriétés « extrêmement séduisantes » comme nous l'avions évoqué dans une analyse récente :

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Samsung rappelle qu’en mars 2019 la FCC a ouvert (sans licence) la bande entre les 0,095 THz et 3 THz « pour encourager le développement de nouvelles technologies de communication sans fil ». L’avantage des fréquences THz est qu’il est possible de disposer d’« énormes quantités de bande passante […] ce qui pourrait potentiellement fournir un moyen de répondre aux besoins de débit en Tb/s de la 6G ». 

« Compte tenu de l'avancement des technologies, nous nous attendons à ce que la 6G doive être conçue pour utiliser des fréquences jusqu'à 3 000 GHz », estime Samsung. À une telle fréquence, « les liens entre l'émetteur et le récepteur seront très probablement en visibilité directe [Line-of-sight propagation ou LoS, ndlr] ».

Quid du calendrier ?

Dans son livre blanc le coréen rappelle que « les systèmes de communication mobiles ont évolué entre les générations 2G à 5G tous les 10 ans environ », mais le rythme a tendance à s’accélérer : « le temps nécessaire à la définition et l'élaboration des normes techniques pour chaque génération successive est passé de 15 ans pour la 3G à 8 ans pour la 5G ». 

• Des « pagers » aux premiers smartphones

En se basant sur cette observation, Samsung prévoit donc que « l'UIT-R [Secteur des radiocommunications, ndlr] commencera ses travaux pour définir une orientation de la 6G en 2021 ». Il s’attend « à ce que l'achèvement de la norme 6G et sa commercialisation puissent débuter dès 2028, tandis qu'une commercialisation massive pourrait avoir lieu vers 2030 ».

Rendez-vous est donc pris pour voir si Samsung a visé juste avec ses prédictions.