5G : tout ce qu’il faut savoir sur le réseau du futur

La 5G, tout le monde en parle. On nous promet quelque chose d’extraordinaire, un avenir technologique incroyable. Mais à l’heure où la 4G n’est pas encore déployée absolument partout, on a du mal à s’imaginer ce que pourrait être un monde connecté en 5G. Pour y voir plus clair, on vous dit tout ce qu’il faut savoir sur le réseau de demain.

Qu’est-ce que la 5G : comment ça marche
La 5G repose en partie sur les ondes millimétriques. Ces ondes sont actuellement utilisées par l’armée en France, mais les fréquences vont être réattribuées aux opérateurs lors d'enchères, attendues en septembre 2020. La plupart des opérateurs devraient intégrer leurs réseaux 4G et 5G pour une expérience la plus continue possible. Le but de la 5G étant, en plus de faire grimper le débit, de diminuer autant que possible le temps de latence, l'infrastructure devra s'appuyer sur un réseau fibre et des serveurs cache au plus près des utilisateurs.

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La partie radio du réseau s'appuiera sur une variété de dispositifs semblables à ceux utilisés pour les réseaux 4G. Avec une différence : il devient possible d'installer une multitude de petites cellules mmWave dans les zones denses. Ces small cells s'appuieront sur les ondes millimétriques pour fournir un réseau très localisé – à faible portée. Ces small cells seront évidemment installées dès qu'une saturation est détectée dans une partie du réseau. Pour assurer la continuité de la connexion, des antennes plus grosses s'appuyant sur la technologie MIMO seront installées sur des points hauts. Leur taille et facteur de forme est difficilement discernable de celui des antennes cellulaires actuelles.

5G : latence réduite au maximum
L'enjeu central autour de la 5G, c'est le temps de latence : parvenir à le réduire à moins d'une milliseconde permet de révolutionner les usages sans fil. Il devient par exemple possible d'utiliser un casque de réalité virtuelle du futur, sans fil, qui envoie une image 4K à chaque œil, avec une expérience fluide et agréable. Le temps de latence rend la navigation plus réactive, et participe à la hausse des débits.

Une consommation énergétique minimale
L'autre enjeu autour de la 5G, c'est qu'elle devra tout connecter. Y compris de très nombreux objets connectés basse consommation, des smartphones et PC always connected – qui ont besoin de modules particulièrement économes pour éviter un impact trop grand sur la batterie. Les premiers modems 5G, le Qualcomm X50 et le Balong 5000 n'ont pas encore tout à fait atteint cet objectif. Ce sont des composants qui chauffent, et donc gaspillent encore un peu trop d'énergie pour l'imaginer, par exemple, dans une station météo sur batterie. Mais c'est la direction que prennent les efforts de recherche et développement.

Un réseau fiable et sécurisé
Si aujourd’hui une perte de réseau ne provoque pas grand-chose de dramatique, dans le futur une défaillance de la 5G pourra causer des accidents de voiture très graves par exemple. Et dans les grandes villes, avec ces millions d’objets connectés concentrés dans une toute petite zone, les défaillances peuvent vite survenir. Plusieurs solutions sont donc envisagées pour répondre à cette contrainte. La première, les Small Cells dont nous vous parlions plus haut. Le fonctionnement est simple : une grosse antenne 5G éloignée des centres urbains distribue un signal à plusieurs antennes plus petites situées en plein centre-ville comme nous l'expliquions plus haut.

Le protocole derrière la 5G est lui aussi très important
Enfin, et c’est sans doute la chose la plus importante, la 5G va mettre fin au réseau neutre. Aujourd’hui, que vous vous connectiez avec un smartphone, une tablette ou une montre connectée, les applications sont gérées de la même manière par le réseau. Demain, avec la 5G, il y aura un système de priorités en fonction des applications. Il n’y aura pas une, mais plusieurs 5G. Chaque application devra utiliser les fréquences et protocoles radio les plus adaptés. Inutile de se brancher sur les fréquences les plus rapides pour une application donnant la météo par exemple.

Quelles sont les fréquences utilisées par la 5G
Voici la liste des fréquences utilisées pour la 5G. Comme vous pouvez le constater, certaines sont les mêmes que celles exploitées jusque-là par la 4G LTE :

n78 : 3,5 GHz (sub-6)
n256 : 26 GHz (mmWave)
n1 : 2100 MHz (4G LTE)
n3 : 1800 MHz (4G LTE)
n7 : 2600 MHz (4G LTE)
n20 : 800 MHz (4G LTE)
n28 : 700 Mhz (4 G LTE)
5G : usages
C’est à l’usage que l’on se rendra compte de la puissance de la 5G. Pour Qualcomm, la 5G sera aussi importante que le moteur à explosion ou l'électricité. Dans le futur nous serons suréquipés, mais également parfaitement connectés. Les industriels n’ont pas vraiment abordé la 4G comme ils l’auraient dû : trop tard, trop lentement. Pas question de se louper une deuxième fois.

Ainsi, pour l’utilisateur, la 5G devra représenter une vraie révolution. Les débits théoriques ont beau être hallucinants, nous aurons droit en moyenne à 1 Gbit/s pour le téléchargement et 500 Mbit/s pour l’upload. Par contre, la différence avec la 4G c'est qu'au plus bas, la 5G proposera un débit de 50 Mbit/s à une vitesse comprise entre 0 et 120 km/h. Lors d’un voyage en avion, votre smartphone pourra en théorie se connecter en 5G avec tout de même un débit de 10 Mbit/s environ. Et tout ceci dans 95% du temps et 95% des lieux.

Pour l’utilisateur, cela ouvre des portes à peine imaginables aujourd’hui. Bien sûr les usages que l’on connaît aujourd’hui vont encore s’améliorer. Par exemple nous pourrons continuer de regarder nos vidéos en streaming, mais dans plus d'endroits, avec une meilleure qualité. Les jeux VR dans le cloud seront une réalité. Les voitures communiqueront entre elles et seront totalement autonomes. La réalité augmentée s’invitera dans nos vies. Les GPS seront plus précis grâce à la triangulation de la 5G qui permet de donner une position avec une marge d’erreur de moins d’un mètre.

5G : les smartphones compatibles
Comme vu précédemment, l'utilité du réseau mobile 5G va bien au-delà des smartphones. Mais ceux-ci seront bien sûr parmi les principaux bénéficiaires de cette technologie. Actuellement, il existe plusieurs possibilités pour rendre un smartphone compatible 5G. La première est d'utiliser un SoC Snapdragon 855, 855+ ou 865/865+, couplé à un modem X50 ou X55 de Qualcomm, la solution la plus plébiscitée. La deuxième est une solution développée par Huawei sur ses appareils avec SoC Kirin 980, 990, 1000 et modem Balong 5000. Ce dernier serait d'ailleurs plus performant que son concurrent, mais il est encore tôt pour tester cela en conditions réelles. Samsung a développé sa propre solution pour accompagner sa gamme de téphones Galaxy S20 et Galaxy Note 20, qui sont équipés d'un Exynos 990 et d'un modem 5123. Enfin, Apple a aussi travaillé sur le sujet, puisque les nouveaux iPhone 12 sont tous compatibles 5G grâce à leur SOC A14 Bionic.

Notez par ailleurs que Qualcomm annonce également un Snapdragon X60, lequel promet d'exploser tous les records, avec notamment 7,5 Gb/s de débit. Retrouvez ci-dessous la liste des smartphones compatibles 5G annoncés :

Apple iPhone 12 Mini
Apple iPhone 12
Apple iPhone 12 Pro
Apple iPhone 12 Pro Max
Huawei Mate X
Huawei Mate Xs
Huawei Mate 20 X 5G
Huawei Mate 30 X 5G
Huawei Nova 7
Honor 10X
Samsung Galaxy Fold
Samsung Galaxy Z Fold 2
Samsung Galaxy Z Flip 5G
Samsung Galaxy S10 5G
Samsung Galaxy S20 5G
Samsung Galaxy S20+ 5G
Samsung Galaxy S20 Ultra
Galaxy Note 20
Galaxy Note 20 Ultra
Samsung Galaxy Note 10+ 5G
Samsung Galaxy A90 5G
Galaxy A51 et A71
LG V50 ThinQ
LG Velvet
Realme X50 Pro 5G
Oppo Reno 3 5G
Oppo Find X2
Oppo Find X2 Neo et Find X2 Lite
OnePlus 7 Pro 5G
OnePlus 8 Pro 5G
Poco F2 Pro
Nubia Redmagic 5G
ZTE Axon 11 SE
Xiaomi Mi 10T Lite
Xiaomi Mi 10T
Xiaomi Mi 10T Pro
Xiaomi Mi Mix 3 5G
Vous pouvez retrouver tous les détails sur ces différents modèles dans notre article consacré aux premiers smartphones compatibles 5G.

5G : quand pourra-t-on en profiter en France ?
Les premiers forfaits 5G commencent progressivement à être annoncés. Orange a donné le coup d'envoi en matière de forfaits 5G, en affichant des tarifs qui vont de 14,99 €/mois la première année (data de 70 Go), jusqu'à 79,99 €/mois (illimité). Mais ce sera progressif, et tout le potentiel de la vraie 5G sera disponible à partir de 2025 seulement, avec une promesse de débits exceptionnels et une latence extrêmement faible.

Pour en arriver là, les opérateurs et industriels du secteur ont encore énormément de travail à accomplir. La France a déjà un an de retard sur la 5G, alerte Orange. Forcément, les grandes villes seront couvertes en premier lieu et tout le monde n'aura pas l'utilité d'un abonnement 5G dès cette année.Les premiers opérateurs à la proposer seront vraisemblablement Orange, Bouygues et SFR. Plus discret, Free Mobile prépare aussi l’arrivée de la 5G. “Plus de 90% des sites dans les zones denses sont raccordés en fibre, élément essentiel pour le lancement de nos offres 5G”, a expliqué Iliad.

Sans surprise, la crise du coronavirus a retardé le déploiement de la 5G dans l'Hexagone. Face aux mesures de confinement, l'Arcep a été contraint de décaler de plusieurs mois les enchères 5G pour l'attribution des fréquences. Néanmoins, le gouvernement s'est engagé à déployer la 5G le plus vite possible malgré l'avis de Bouygues. Le FAI estime que la 5G n'est une priorité face à la crise sanitaire. Finalement, les enchères 5G on eu lieu le 29 septembre 2020. Sans réelle suprise, c'est Orange qui a raflé la mise avec 4 blocs de 10 MHz et dispose au total de 90 MHz. SFR a remporté 3 blocs, tandis que Bouygues Telecom et Free en ont acquis 2 chacun.

Ce jeudi 5 novembre 2020, l'Arcep a confirmé que Free, Orange, SFR et Bouygues Telecom seront autorisés à émettre sur la bande de fréquence 3,5 GHz, la fameuse bande reine. Toutefois avant d'installer leurs antennes 5G, les quatre opérateurs devront obtenir l'accord de l'ANFR (l'Agence nationale des fréquences). Autre point, ces demandes devront s'accompagner d'un dossier d'informations des maires, autrement appelé DIM.

La position sur la bande des opérateurs enfin connue
L'Arcep a également communiqué ce jeudi 5 novembre 2020 le positionnement des quatre opérateurs sur la “bande reine”, la fameuse bande 5G de 3,5 GHz. Ainsi, SFR disposera de 80 MHz sur un bloc allant de 3,49 GHz à 3,57 GHz. Bouygues Telecom suit juste derrière, avec 70 MHz à disposition entre les fréquences 3,57 GHz et 3,64 GHz. Orange se situe lui au bout de la chaîne, avec 90 MHz de fréquences 5G, situées dans un bloc allant de 3,71 MHz à 3,80 GHz.

Reste donc Free qui s'est assuré d'obtenir la meilleure place sur la bande reine. En effet, l'opérateur mené par Xavier Niel a choisi de débourser trois millions d'euros pour se garantir un emplacement en or. Free profitera donc de la troisième position sur la bande, entre les fréquences 3640 et 3710 MHz.

Grâce à ce positionnement stratégique, Free s'est offert plus de stabilité pour son réseau. En effet, les risques d'interférences sont plus élevés lorsqu'on est situé sur les extrémités des bandes.

5G : à quel prix ?
Les opérateurs ne proposent pas encore d'offre dont il est difficile de dire dans quelle mesure, en France, ces derniers proposeront des forfaits 5G plus chers que les autres. Mais force est de constater que la guerre des opérateurs a fait rage et que ces derniers pourraient (on insiste sur le conditionnel) profiter des premières offres 5G pour augmenter leurs tarifs. Une étude montre par exemple que les Français seraient prêts à payer leur abonnement 9 euros plus chers pour profiter de la technologie.

À cela il faut ajouter un premium sur les premiers smartphones compatibles 5G. À cause notamment de nouveaux SoC embarquant un modem et une solution de dissipation énergétique adaptée. Mediatek pourrait néanmoins très vite casser les prix et démocratiser les appareils compatibles.

La 5G pose-t-elle un risque pour la santé ?
En France, on ironise depuis quelque temps sur l'horizon auquel la technologie finira par être disponible. Mais en Suisse ou en Belgique, par exemple, l'arrivée de la 5G inquiète. Les conférences, pétitions, votes et autres actions se multiplient, localement, pour empêcher l'installation d'antennes. La crainte, c'est que les ondes de la 5G se surajoutent à celles émises par les antennes 3G, 4G, EDGE/GPRS et GSM. Sans qu'il n'y ait d'effet 100% avéré sur la santé de ces fréquences, des études, souvent contradictoires, évoquent bien un certain nombre d'années un risque.

Même si rien ne permet en l'état de dresser une conclusion claire sur le sujet, le législateur a fini par imposer aux constructeurs qu'ils mesurent les ondes émises par leurs appareils et indiquent, pour les dispositifs grand public, la quantité d'ondes absorbée par le corps, telle que mesurée à la tête et/ou à la ceinture. Un principe de précaution. Or, jusqu'ici, à chaque nouveau réseau, différentes études au fil des ans montrent que la hausse de volts par mètre n'a augmenté que de façon très marginale. Et rien n'indique que l'arrivée de la 5G augure autre chose.

Plus surprenant – la technologie 5G pourrait même aboutir à l'exact contraire, au fil de son adoption : une partie des antennes, en particulier celles de la bande 3,5 GHz, peuvent en effet diriger le signal vers les appareils qui en ont besoin, un peu comme une lampe torche – c'est ce que l'on appelle le beamforming. De quoi éviter que l'énergie émise par ces équipements ne soit absorbée par des personnes, murs, et autres obstacles inutiles. Et c'est justement la clé de son efficacité supposée dans les zones où les réseaux ont tendance à être surutilisés comme les gares, les stadiums, et autres lieux à forte fréquentation.

Enfin, soulignons que le fait que l'OMS classe les champs électromagnétiques émis par les antennes des réseaux de télécommunications comme des “cancérogènes possibles” ne veut pas dire que ces ondes provoquent des cancers. La catégorie dans laquelle ces ondes sont classées implique que le risque, s'il existe, est faible, qu'il n'est pas avéré scientifiquement par aucune étude, sans être totalement exclu. Pour l'anecdote, les cornichons, par exemple, sont classés dans la même catégorie. Le café l'était jusqu'à récemment.

En conséquence, il semble qu'il n'y ait pour l'heure aucune raison de s'inquiéter, ce qui ne signifie pas que des études ne doivent pas être menées au fil du déploiement pour vérifier, sur le long terme, que cela reste le cas. D'autant que les antennes sont soumises par précaution à des limites de puissance que les opérateurs n'ont pas le droit de dépasser. Enfin, dernier point important : on voit ci et là des news alarmistes autour du sujet, mais il ne faudrait pas oublier trop vite qu'on vit à l'heure d'internet et des fake news, où des infos non vérifiées et des amalgames sur des sujets sensibles comme celui-ci peuvent se diffuser.

Lire également : DAS – liste des smartphones avec le meilleur et le pire débit d’absorption spécifique

En conséquence, s'il est sain de questionner l'innocuité pour la santé des ondes des réseaux 5G, il est donc tout aussi sain de questionner la pertinence des discours les plus alarmistes sur le sujet.

5G : Le jargon pour bien comprendre
Fréquences sous 6 GHz (ou « Sub-6GHz ») : ce sont les fréquences qui sont actuellement utilisées par les opérateurs. Comme pour la 4G, elles seront progressivement converties en réseau 5G. Il en existe deux types : les très basses fréquences (comme la bande en or des 800 MHz) et les hautes fréquences, comme la bande 2100 MHz.
Ondes millimétriques (ou « mmWave ») : ce sont les ondes dont la fréquence est supérieure à 6 GHz. Ce sont elles qui offrent des débits équivalents à ceux de la fibre optique. Elles sont dédiées à la 5G et elles n'ont pas une grande portée. Elles seront donc utilisées en ville principalement.
SA et NSA (acronymes de Standalone et Non-Standalone) : ce sont deux types de réseau 5G. Le premier est un réseau ou la 5G fonctionne seule et ne dépend pas du réseau 4G, tandis que le second en dépend. Vous êtes donc connectés en 5G, mais vous continuez de transiter sur un cœur de réseau 4G. À termes, tous les opérateurs proposeront un réseau SA.
DSS (acronyme de Dynamic Spectrum Sharing) : il s’agit d’une fonction permettant de faire coexister sur les mêmes bandes de fréquence les technologies 4G et 5G. Au départ, les opérateurs prendront la décision de dédier certaines fréquences à la 5G.
Agrégation de porteuse : c’est la capacité du réseau à servir un seul client avec plus d’une connexion (en upload ou en download) simultanément. Cette capacité peut fonctionner sur des fréquences classiques, sous les 6 GHz, et/ou sur les ondes millimétriques.