Antennes actives et passives en 5G : comparaison technique

Antennes actives et passives en 5G : comparaison technique

La 5G impose de nouvelles exigences en matière de performances radio, notamment une meilleure gestion du spectre, des débits plus élevés, une faible latence et une efficacité énergétique accrue. Ces exigences ont conduit à l’évolution des architectures d’antennes, en particulier avec l’introduction des antennes actives. Cet article examine en détail les différences fondamentales entre antennes actives et passives dans un contexte 5G, en s’appuyant sur des aspects techniques précis et des exemples concrets.

Définition des antennes passives

Une antenne passive est un système rayonnant qui se limite à émettre ou recevoir un signal RF sans amplification intégrée. Elle se compose principalement d’un réseau d’éléments rayonnants connectés à une unité radio (RRU) via des câbles coaxiaux ou des feeders. L’ensemble radio et antenne est physiquement séparé.

Définition des antennes actives

Une antenne active, en revanche, intègre directement les éléments radiofréquences dans le panneau d’antenne. Elle combine le réseau rayonnant, les modules RF, et parfois les fonctions numériques de traitement de signal, réduisant considérablement les pertes et améliorant la performance globale du lien radio.

Comparaison structurelle

Antennes actives et passives en 5G : comparaison technique

Fonctionnalités avancées des antennes actives

En 5G, les antennes actives sont essentielles pour activer le beamforming dynamique. Chaque élément RF peut être piloté individuellement, ce qui permet une orientation précise des faisceaux radio vers les terminaux utilisateurs. Cela optimise l’utilisation du spectre et améliore la qualité de service, notamment dans les environnements urbains denses.

Consommation énergétique et efficacité

Les antennes passives nécessitent des câbles longs entre la RRU et le panneau, ce qui engendre des pertes RF. Les antennes actives, en supprimant cette distance, offrent une meilleure efficacité énergétique. De plus, les systèmes actifs permettent une gestion intelligente de la puissance par faisceau, réduisant ainsi la consommation globale dans les phases de faible trafic.

Capacité et débits supportés

Paramètre Antenne passive Antenne active
Débit moyen par utilisateur Modéré (dépend du MIMO limité) Élevé (grâce au massive MIMO et beamforming)
Capacité cellulaire Faible à moyenne Très élevée (multi-utilisateurs simultanés)
Support du TDD 5G NR Compatible mais limité Optimisé pour le TDD dynamique

Exemple concret : déploiement urbain

Dans un déploiement en centre-ville dense, une antenne passive nécessiterait une infrastructure lourde avec RRU montée en haut de mât, alimentation dédiée et longues lignes RF. Une antenne active 64T64R permettrait de simplifier cette infrastructure, réduire l’encombrement et améliorer considérablement les performances, notamment en mobilité et dans les zones à forte interférence.

Limites et défis des antennes actives

  • Coût initial élevé : le coût unitaire est plus important qu’une antenne passive, ce qui impacte les investissements CAPEX.
  • Dissipation thermique : l’intégration de multiples modules RF dans un même boîtier nécessite une gestion thermique avancée.
  • Poids et encombrement : plus lourdes, les antennes actives exigent des structures de support renforcées.
  • Maintenance centralisée : en cas de panne, le remplacement est plus complexe comparé à une architecture modulaire avec RRU distinctes.

Cas d’usage adaptés à chaque type

  1. Antenne passive : utile dans les zones rurales ou périurbaines où la densité d’utilisateurs est faible et les besoins de beamforming limités.
  2. Antenne active : incontournable dans les zones à forte densité, pour des services critiques à faible latence, ou dans les scénarios de réseaux privés industriels.

Évolutivité et perspectives futures

Avec l’arrivée de la 5G avancée (5G SA), les besoins en beamforming adaptatif, slicing dynamique et différenciation de QoS vont croître. Les antennes actives deviendront alors la norme, car elles permettent d’exécuter ces fonctions de manière native. Toutefois, dans des déploiements mixtes ou hybrides, les antennes passives peuvent encore être intégrées dans des solutions combinées pour assurer la couverture legacy ou pour des bandes de fréquences basses.

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