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Les unités radio distantes, ou RRUs, jouent un rôle essentiel en reliant le traitement numérique de la bande de base aux transmissions radiofréquences réelles dans les réseaux d'accès radio. Ces dispositifs prennent les signaux numériques provenant de l'unité de bande de base et les transforment en ondes RF capables de se propager dans l'air. Ils fonctionnent également en sens inverse pour les signaux revenant des téléphones des utilisateurs. Placées près des antennes, les RRUs réduisent les pertes de câblage d'environ 4 dB tous les 100 mètres à des fréquences autour de 2,6 GHz. Selon certaines recherches de Ponemon datant de 2023, ce positionnement améliore la qualité du signal d'environ 22 % par rapport aux configurations centralisées. Les principaux fabricants intègrent désormais des convertisseurs DAC/ADC sophistiqués directement dans leurs RRUs, ainsi que des systèmes de filtration performants. Cela leur permet de gérer simultanément plusieurs bandes de fréquence tout en maintenant une latence inférieure à 70 nanosecondes, ce qui est crucial pour les applications 5G hautes performances que nous souhaitons tous.
Les stations de base modernes comprennent trois éléments fondamentaux :
Cette architecture distribuée réduit la consommation d'énergie de 18 à 35 % par rapport aux stations macro traditionnelles, comme documenté dans les essais d'efficacité énergétique RAN de 2024. L'enceinte résistante aux conditions extérieures du RRU permet un déploiement à 1 à 5 mètres des antennes, ce qui est nécessaire pour les fréquences en ondes millimétriques où l'atténuation atmosphérique dépasse 15 dB/km.
La désagrégation BBU-RRU représente un changement fondamental par rapport aux stations de base intégrées, permettant :
| Configuration | Latence | Flexibilité dans le déploiement | Coût de mise à niveau |
|---|---|---|---|
| Macro traditionnel | 8–12 ms | Faible | Élevé |
| RAN distribué | 2–4 ms | Élevé | 40–60 % de moins |
En centralisant les BBU dans des installations sécurisées tout en répartissant les RRU sur différents sites de tours, les opérateurs parviennent à des mises à jour sur le terrain 92 % plus rapides grâce à la reconfiguration radio définie par logiciel. Les récentes implémentations de C-RAN montrent comment cette séparation permet un équilibrage dynamique de la charge entre 64 et 256 RRU par groupe de BBU, optimisant ainsi l'efficacité spectrale pour les déploiements urbains à haute densité.
Les unités radio distantes ou RRUs gèrent les deux sens du traitement du signal, ce qui est très important pour le fonctionnement des systèmes RAN modernes actuels. Lors de l'envoi de données depuis le réseau, ces unités transforment les signaux numériques provenant de l'unité de traitement de bande de base (BBU) en ondes radio réelles grâce à des méthodes de modulation sophistiquées. Et lors de la réception des données en retour, elles inversent essentiellement ce processus en prenant les signaux radiofréquences et en les convertissant à nouveau en format numérique afin que la BBU puisse les interpréter. Le fait que les RRUs puissent traiter les deux directions simultanément permet d'obtenir des vitesses de communication extrêmement rapides avec pratiquement aucun délai. Les taux d'erreur restent également très faibles, environ 0,001 % ou moins dans la plupart des configurations 5G. Cela permet de maintenir une synchronisation parfaite, même lorsque des milliers d'appareils sont connectés en même temps, sans provoquer de perturbations majeures de la qualité du service.
Le front-end radiofréquence de l'URR repose sur quatre composants essentiels :
Ces composants fonctionnent ensemble pour atteindre des efficacités spectrales allant jusqu'à 8,2 bps/Hz dans les déploiements RAN multi-technologie actuels, surpassant les systèmes anciens de 37 % lors des tests de débit réels.
Les URR modernes intègrent des PA haute efficacité (rendement de conversion DC-RF de 90 à 94 %) et des LNA ultra-sensibles (facteur de bruit <1,2 dB) afin de satisfaire aux budgets de liaison exigeants de la 5G. Cette combinaison permet de prendre en charge :
Des innovations en matière de gestion thermique, telles que le refroidissement liquide et les matériaux à changement de phase, assurent un fonctionnement stable dans des températures ambiantes comprises entre -40 °C et +55 °C.
Les unités radio distantes, que nous appelons RRUs, rendent les architectures RAN plus flexibles en séparant les fonctions radio de l'endroit où s'effectue le traitement de la bande de base. Dans les systèmes RAN distribués, ces unités sont placées juste à côté des antennes sur les sites cellulaires, ce qui permet de maintenir la puissance des signaux analogiques au lieu qu'ils s'affaiblissent lors de leur transmission par câbles coaxiaux. Pour les configurations RAN centralisées, les RRUs restent proches des antennes mais sont désormais reliées par des liaisons en fibre optique à des unités de traitement centralisées. Cette configuration peut réduire d'environ 40 % les besoins en espace physique sur les sites, selon certains rapports industriels de l'année dernière. Que ce soit en D-RAN ou en C-RAN, ces unités distantes jouent un rôle clé dans le maintien d'une bonne qualité du signal tout en rendant les réseaux suffisamment adaptables pour faire face aux évolutions futures.
Lorsque les unités radio distantes sont placées près des antennes, les pertes dues aux lignes d'alimentation diminuent d'environ 90 % par rapport aux anciennes configurations, ce qui fait une réelle différence en termes d'efficacité énergétique globale. Des câbles plus courts signifient également une moindre perte de puissance RF. Au lieu de perdre de 15 à 20 % de l'énergie totale à travers de longs trajets, on observe désormais moins de 5 % de pertes, particulièrement lorsqu'on travaille avec des signaux à haute fréquence. Un autre avantage réside dans la réduction des besoins de refroidissement, car ces RRUs fonctionnent correctement en extérieur sans nécessiter d'enceintes sophistiquées à température contrôlée. Des ingénieurs sur site ont indiqué que cette configuration réduit les problèmes de maintenance pendant les chauds mois d'été, où les systèmes de climatisation auraient autrement du mal à suivre.
Les unités radio distantes (RRU) d'aujourd'hui fonctionnent bien avec les environnements cloud native grâce à des normes telles que l'eCPRI. Cela permet de mutualiser dynamiquement les ressources sur des réseaux de différents fournisseurs. La nature modulaire de ces unités permet aux opérateurs d'augmenter la capacité progressivement sans avoir à modifier les structures de tours, ce qui est particulièrement important lors du déploiement des capacités 5G mMIMO et de la mise en œuvre de l'agrégation de porteuses. En ce qui concerne les solutions RAN virtualisées ou vRAN intégrant des RRUs, les tests menés dans l'industrie montrent qu'elles permettent de déployer des services environ 30 pour cent plus rapidement que les anciens systèmes traditionnels.
Les dernières unités radio distantes offrent une efficacité spectrale d'environ 30 % supérieure par rapport aux anciens systèmes, car elles fonctionnent sur des fréquences allant de 600 MHz à 6 GHz. Cette large plage permet aux opérateurs de réseau de continuer à utiliser leurs ressources spectrales existantes lors de leur transition vers la technologie 5G New Radio. Grâce aux RRU large bande, plusieurs bandes de fréquences distinctes sont combinées sur un seul équipement. Cela réduit l'accumulation d'équipements dans les sites cellulaires et permet d'économiser environ 19 % d'énergie par secteur, selon certaines recherches récentes publiées l'année dernière dans le Wireless Infrastructure Journal.
Les URD actuelles traitent désormais simultanément les signaux GSM (2G), UMTS (3G), LTE (4G) et 5G NR grâce à des architectures de radio logicielle (SDR). Cette compatibilité ascendante élimine le besoin de chaînes radio parallèles, comme indiqué dans le tableau ci-dessous :
| Plage de fréquences | Technologie prise en charge | Cas d'utilisation |
|---|---|---|
| 700–900 MHz | LTE, 5G NR | Couverture rurale |
| 1,8–2,1 GHz | GSM, UMTS | Services vocaux urbains |
| 3,4–3,8 GHz | 5G NR | Points chauds de capacité |
Les conceptions modulaires des RRU permettent aux opérateurs d'activer de nouvelles bandes de fréquences par le biais de mises à jour logicielles à distance, réduisant ainsi les interventions en haut de tour de 62 % ( Enquête sur les opérateurs de réseaux mobiles 2024 ). Les fonctionnalités récentes de partage de spectre entre opérateurs permettent une allocation dynamique des bandes sous-utilisées, accélérant le déploiement de la 5G de 89 % dans les environnements multi-opérateurs.
Les dernières unités radioélectriques à distance (RRU) rendent le Massive MIMO possible grâce à leur technologie intégrée de formation adaptative de faisceaux et à leurs configurations multiples d'antennes. Ces unités fonctionnent avec ces grands réseaux de 64 émetteurs et 64 récepteurs pour diriger effectivement les signaux là où ils doivent aller, ce qui augmente la quantité de données pouvant être transmises dans le même espace de fréquence par rapport aux équipements plus anciens. Certains tests réalisés l'année dernière ont également montré des résultats assez impressionnants : des réseaux utilisant ces RRU avancées avec huit couches de séparation de signaux ont atteint des débits d'environ 3,8 gigabits par seconde dans des environnements urbains très densément peuplés. Ce niveau de performance fait une grande différence lorsqu'il s'agit de maintenir tout le monde connecté sans ralentissement pendant les périodes de forte utilisation.
Les unités de formation de faisceau ou BFU fonctionnent conjointement avec des déphaseurs et des amplificateurs de puissance à l'intérieur des unités radio distantes (RRU) pour diriger les signaux avec une précision d'environ plus ou moins 2 degrés sur les fréquences millimétriques 5G. Atteindre ce niveau de contrôle fait une réelle différence : les opérateurs signalent environ 65 % d'interférences en moins lorsque plusieurs fournisseurs de services partagent la même zone, tandis que la couverture cellulaire s'étend d'environ 18 % de plus qu'auparavant. À l'avenir, de nouvelles RRU sont conçues avec des modules d'antenne intégrés qui regroupent tous ces composants en une seule unité extérieure compacte. Cette intégration réduit considérablement les coûts d'installation, permettant aux entreprises d'économiser environ 40 % par rapport aux systèmes traditionnels où tout devait être installé séparément. L'industrie évolue clairement vers ces solutions consolidées, qui offrent à la fois des avantages en termes de performance et des économies substantielles.
Les unités radio extérieures dissipent jusqu'à 300 W lors d'opérations MIMO actives, nécessitant un châssis refroidi par liquide et des systèmes de flux d'air pilotés par l'intelligence artificielle pour maintenir la température en dessous de 45 °C. Les modèles avancés atteignent une efficacité énergétique de 94 % grâce à des amplificateurs de puissance en nitrure de gallium (GaN) et à une régulation de tension adaptative selon la charge, réduisant ainsi les coûts annuels d'exploitation de 7 200 $ par unité selon les référentiels de durabilité des télécoms de 2023.
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