Notre merveilleuse époque permet aux cons de parler aux imbéciles. Que n’avons-nous pas entendu comme conneries sur la 5G. Voici un petit résumé de la réalité sans phantasme pour vous remettre à niveau .

Mise en bouche

La cinquième génération de norme mobile utilise plusieurs bandes de fréquences dont la bande 3,5 GHz constitue la « bande cœur ». Elle s’appuie sur un certain nombre d’éléments techniques comme des technologies de «découpage» du réseau ou la focalisation des ondes radio sur un point donné. Ceci permet à la 5G d’amener des nouvelles avancées par rapport aux technologies précédentes: un débit jusqu’à 10 fois supérieur à celui de la 4G, une très faible latence et une densification des connexions au sein d’une cellule ouvrant la voie au développement de l’internet des objets.

En pratique, la 5G développe 3 atouts majeurs :

■ Un débit jusqu’à 10 fois supérieur à celui de la 4G. Ce qui devrait permettre aux utilisateurs de visualiser de la vidéo de fesses haute définition en streaming dans l’ascenseur par exemple ;
■ Une faible latence, autrement dit un temps de réponse très rapide, qui devrait permettre de nouvelles applications industrielles pour les sites de production par exemple ;
■ Une grande densification des connexions avec un faible coût énergétique qui ouvre la possibilité de déployer des objets connectés massivement dans une zone.

Dans une société où le numérique prend une importance de plus en plus grande, l’avènement de la 5G constitue donc une réponse technique qui semble prometteuse au regard des besoins exprimés par l’ensemble des acteurs économiques.

Comment ces améliorations sont-elles possibles ?

On ne va pas échapper à quelques détails techniques pour mettre en avant plusieurs évolutions qui permettent de comprendre le saut technologique que constitue la 5ème génération de téléphonie mobile.
En effet, la 5G va se déployer sur deux nouvelles bandes de fréquences hautes la 3,5 et la 26 GHz (1).
Ces bandes présentent l’avantage de disposer d’une largeur de bande supérieure aux fréquences plus basses exprimées en MHz. Cette largeur de bande permet ainsi d’offrir des débits importants.
La 5G va également permettre le découpage du réseau en tranches virtuelles (network slicing) permettant la coexistence simultanée dans le même réseau d’usages différents, tels que les services à destination du grand public, des entreprises ou des objets connectés.
Chacune de ces tranches bénéficiera des niveaux de performances de bout en bout adaptés au service fourni (débit maximal, criticité, volume de terminaux, etc.) permettant ainsi le développement de services spécifiques.

D’autres atouts technologiques sont permis par les antennes actives : le massive-MIMO et le beamforming. Ces technologies participent grandement à la réduction de la latence (2) et à l’amélioration de l’efficacité spectrale grâce à l’orientation du signal vers les terminaux actifs contribuant ainsi à l’augmentation des débits. Ces antennes actives, plus volumineuses, sont moins adaptées aux fréquences basses.

La 5G, sera plus qu’une simple évolution technologique que certains voudraient croire non essentielle:

La 5G ne vise pas à une simple augmentation des débits de la 4G pour les smartphones mais ouvre la perspective à trois grandes familles d’utilisation pouvant utiliser d’autres types de terminaux :

les applications critiques (robots, drones, etc.) exploitant la faible latence,

l’internet des objets massifs exploitant la densification des connexions,

les connexions à ultra-haut débit .

Quels sont les nouveaux usages pour les acteurs ?

Il est difficile aujourd’hui de prévoir et d’être exhaustif sur les usages qui émergeront avec le déploiement de la 5G d’autant que certains sont déjà possibles en 4G comme la vidéosurveillance par exemple, mais les potentialités offertes par cette nouvelle génération laissent entrevoir plusieurs catégories d’usages pour chacune des cibles économiques des opérateurs :

Les usages nécessitant un très haut débit comme le visionnage de vidéos en ultra haute définition 4K ou 8K (3) restent encore très restreints notamment en mobilité. Ces usages ne se déploieront que progressivement, sur des années.
La 5G devrait se déployer au départ surtout parce que ses capacités en débit devraient permettre de décongestionner des zones très denses comme les aéroports, les gares ou les centres-villes dans lesquelles les réseaux 4G saturent, avec les usages actuels.

Ces promesses de la 5G vont se réaliser progressivement. Ainsi le très haut débit sera disponible à partir de 2021 par l’utilisation de la bande 3,5 GHz, tandis que l’ultra-très haut débit nécessitera l’utilisation de la bande de 26 GHz dont l’attribution n’est prévue avant 2023. De même, la densification massive des connexions pour les objets connectés et les très faibles latences pour les applications critiques nécessiteront le déploiement progressif de systèmes à partir de 2022-23 (4).

Quelles sont les évolutions technologiques de la 5G ?

Répartie sur plusieurs bandes de fréquences dont certaines ne feront pas l’objet d’une ouverture avant 2023, la 5G présente la particularité d’exploiter des bandes de fréquences hautes permettant d’atteindre des débits proches de ceux de la fibre optique sous réserve d’un nombre faible d’utilisateurs par cellule. Grâce à l’ensemble des bandes de fréquences, la 5G permettra le développement des technologies Massive-MIMO et Beamforming, toutes deux permettant d’améliorer significativement la qualité du signal entre les antennes et les récepteurs (téléphones, capteurs, etc.). Enfin, le découpage du réseau autorisé par la création de réseaux virtuels permettra de démultiplier les usages simultanés.

Notez que l’efficacité énergétique est multipliée par 100.

Bien que la 5G améliore les performances par rapport à la 4G, comme le montre le graphique ci-dessus, on ne peut pas bénéficier de la totalité des améliorations de performances à un même endroit en même temps on ne peut notamment pas avoir de l’ultra-haut débit pour des millions de terminaux simultanément et il est compliqué d’avoir à la fois du très haut débit et une large couverture radio.

Une répartition sur plusieurs bandes de fréquences

Le réseau 5G englobe l’ensemble des technologies dites de 5ème génération du standard de téléphonie mobile. En s’appuyant sur les standards précédents, ces dernières sont validées par l’UIT(5) et le consortium 3GPP(6).

Au même titre que les technologies précédentes, la 5G s’appuie sur le spectre hertzien et sur des bandes de fréquences régulées :
■ La bande 700 MHz, déjà attribuée aux opérateurs fin 2015 et actuellement utilisée pour la 4G. Elle permet notamment une large couverture des territoires ;
■ La bande 1,4 GHz utilisée par les faisceaux hertziens autorisés par l’Arcep(7) et les ministères de la Défense et de l’Intérieur. Elle ne fera l’objet d’une ouverture qu’en 2023.
■ La bande 3,4 – 3,8 GHz, sur laquelle reposera essentiellement la 5G car elle offre un bon ratio « couverture/débit ». Les licences d’exploitation font actuellement l’objet d’une mise aux enchères par le gouvernement via l’Arcep ;
■ La bande 26 GHz permet des débits très élevés mais une couverture
d’une zone très restreinte. Une partie de cette bande a été mise à disposition pour des expérimentations entre 2020 et 2023.

Si les bandes ne seront donc pas toutes disponibles lors du lancement commercial de la 5G, la bande 3,5 GHz constituera néanmoins la « bande cœur » du nouveau réseau. Disposant en effet d’une grande largeur de bande(8) et bénéficiant de l’amélioration de l’efficacité spectrale de la 5G, elle permet de lancer de nouveaux services haut débit.

« Massive-MIMO » et « Beamforming »

La seconde spécificité de la 5G est l’introduction du « Massive-MIMO ». Il s’agit d’une amélioration du MIMO (Multiple Input Multiple Output) déjà utilisé pour la technologie 4G, permettant via l’utilisation de plusieurs antennes et d’importants calculs algorithmiques, d’améliorer la liaison entre l’émetteur et le récepteur et ainsi d’augmenter le débit.

Alors que le MIMO était souvent limité par le nombre d’antennes disponibles (12 maximum dans les stations de base), le massive-MIMO devrait permettre de s’affranchir de cette contrainte et ainsi réduire
le fading, c’est-à-dire le rebond des ondes radio qui peuvent potentiellement créer des interférences.
C’est cette réduction qui permet aussi, de fait, une réduction importante du temps de latence.
Enfin, alors que les antennes 4G émettent indifféremment dans toutes les directions et de manière continue, il est désormais possible de focaliser l’émission d’ondes sur un point précis localisé dans la cellule d’émission et durant le temps nécessaire exclusivement. Cette potentialité permettant d’améliorer significativement la consommation électrique et plus largement l’efficience du réseau. On parle dès lors de Beamforming.

Conclusion

La 5G est une double révolution technologique qui aura un très gros impact sur le potentiel industriel et tertiaire d’un territoire. Ne pas vouloir son développement par dogmatisme est une faute politique majeure. Les applications comme la télémédecine, les objets connectés ou autonomes et les process industriels connectés ont un besoin absolu de la fiabilité que seul pour l’instant le réseau 5G peut apporter. Le tout avec une efficacité énergétique meilleure qu’actuellement.

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Notes

1 La bande 3,5 GHz correspond en réalité à la bande 3,4-3,8 GHz.

2 La réduction de la latence est due principalement aux antennes massive MIMO et la possibilité de rapprocher les capacités de calcul et traitements plus près des terminaux, cette décentralisation des ressources permise par la 5G en mode Stand-Alone est appelée Mobile Edge Computing.

3 Les vidéos ou images en 4K ou 8K indiquent respectivement des définitions supérieures à 4 096 pixels et 8 192 pixels.

4 Ces fonctionnalités s’appuieront sur la Release 16 stabilisée en 2020 (cf. fiche 2). Le découpage du réseau en tranches virtuelles
permettant la coexistence de niveaux de service différenciés nécessitera la mise en oeuvre du Network Slicing sur des coeurs
de réseau 5G. En plus, la diminution de la latence sera permise par les antennes massive MIMO, tandis que la très faible
latence utilisera le Mobile Edge Computing en mode Stand-Alone.

5 UIT : Union Internationale des Télécommunications, Organisation des Nations Unies pour les télécommunications.

6 3GPP : Third Generation Partnership Project : accord de collaboration datant de décembre 1998 qui rassemble un certain nombre d’organismes de normalisation des télécommunications pour le développement des réseaux
mobiles de 3ème génération comme l’UMTS.

7 Arcep : Autorité de régulation des communications électroniques et des postes

8 L’attribution de 310 MHz est prévue dans la bande 3,5 GHz, à partager entre les 4 opérateurs mobiles avec un minimum chacun de 50 MHz et un maximum de 100 MHz. La bande 3,5 GHz permet d’augmenter de plus de
moitié la totalité du spectre disponible par les opérateurs mobiles, soit environ 600 MHz toutes bandes confondues (700-800-900-1800 MHz, 2,1-2,6 GHz) et toutes générations confondues (2G, 3G, 4G).

Sources: Guide Banque des territoires juillet 2019

lien intéressant: https://www.industrie-techno.com/article/l-annee-2019-en-technos-en-france-la-5g-tarde-a-arriver.58574

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