La 5G : une disruption technologique ?

Ce mercredi 18 novembre, les opérateurs de téléphonie mobile ont reçu le feu vert de l’Arcep pour allumer leurs antennes 5G. En pratique, celle-ci ne sera pas disponible avant quelques temps encore, et même si certains opérateurs ont déjà présenté leurs forfaits compatibles, ils ne basculeront du réseau 4G au réseau 5G que lorsque celui-ci aura été implanté.

En attendant, la 5G continue de faire couler beaucoup d’encre. Entre la promesse d’un internet ultra-rapide, et les risques présumés sur l’environnement ou la santé, on ne sait plus trop quoi en penser. Faisons un état des lieux.

Dans cet article, faisons un petit point sur le fonctionnement de la 5G.

C’est quoi la 5G ?

"Le réseau 5G englobe un ensemble de technologies correspondant à la 5^ème génération du standard pour la téléphonie mobile."¹
Futura Sciences

Ok, mais encore ?

Petit rappel : la téléphonie mobile est un moyen de radiocommunication, via des téléphones mobiles : la voix et les données sont transmises à l’aide d’ondes électromagnétiques. Plus précisément, on parle d’ondes radioélectriques (ou simplement d’ondes radio) dans les bandes ultra hautes fréquences, allant de 700 à 2 600 mégahertz. L’utilisation simultanée de millions de téléphones est rendue possible grâce au réseau de téléphonie mobile. Actuellement, nous utilisons la 4ème génération de ce réseau.

• “Les réseaux 1G ont permis aux services de téléphonie analogiques de bénéficier de la mobilité
• Les réseaux 2G ont été marqués par la naissance des services de téléphonie cellulaire numérique et des services de données de base (SMS, GPRS) – ainsi que des services d’itinérance sur les réseaux
• Les réseaux 3G ont amélioré l’expérience de l’Internet mobile, mais avec un succès limité pour déclencher l’adoption massive des services de données
• Les réseaux 3.5G ont rendu universelle l’utilisation de l’Internet mobile, et sont à l’origine de la réussite des écosystèmes d’applications mobiles
• Les réseaux 4G ont introduit tous les services IP (Voix et Données), une expérience Internet haut débit, avec des architectures de réseaux et des protocoles unifiés
• Les réseaux 4.5G ont doublé les vitesses de transmission des données par rapport à la 4G”²

La 5G succède donc logiquement à la 4G. Elle sera 10 fois plus rapide, plus fiable, aura moins de latence et permettra d’augmenter le nombre de connexions simultanées par surface couverte. Alors que la 4G supporte 100 000 appareils mobiles au km², la 5G permettra d’en supporter 1 million.

Comment ça marche, la 5G ?

La 5G s’appuie sur un ensemble de techniques et de technologies. En voici les principales.

Les ondes millimétriques

La 5G incorporera le spectre de fréquence utilisé par les réseaux de téléphonie mobile actuels (< 6 GHz), et utilisera  également les « ondes millimétriques » (entre 24 GHz et 100 GHz), dont la longueur d’onde est de l’ordre du millimètre. Les ondes millimétriques ont l’avantage de pouvoir transporter davantage d’informations, mais ont moins de portée.³

L’utilisation de fréquences relativement peu utilisées jusqu’à maintenant permettra de désencombrer les bandes utilisées actuellement.

Les small cells

Pour pallier la relativement faible portée des ondes millimétriques, la 5G s’appuiera sur un réseau de small cells (ou petites cellules en français), qui sont des points d’accès à un réseau de télécommunication mobile. Ces cellules ont une portée allant de dix mètres à moins d’un kilomètre et seront massivement installées dans les endroits avec un nombre de connexion par unité de surface important, comme par exemple les villes, pour assurer à la 5G une bonne couverture. Les petites cellules permettront ainsi de réduire le nombre d’utilisateurs connectés à chaque antenne et donc d’éviter leur saturation. Elles ont également l’avantage de s’adapter facilement à la variation du nombre de connexions. Toutefois, leur installation et leur multiplication dans le cadre du réseau 5G représentent un coût non négligeable pour les opérateurs mobiles.

MIMO

Le réseau 5G reposera également sur la technique Multiple-Input Multiple-Output ou MIMO (« entrées multiples, sorties multiples » en français), qui est une technique dite de multiplexage. Expliquée simplement, c’est une technique qui consiste à faire passer plusieurs informations à travers un seul support de transmission.

Autrement dit, cela permet à chaque antenne de gérer plusieurs canaux de transmission et donc de supporter plusieurs connexions simultanées. Les antennes 4G pouvaient gérer une dizaine de canaux chacune. Les antennes 5G pourront en gérer une centaine, ce qui permettra de connecter des millions d’objets.

Le beamforming

Ou “filtrage spatial” en français. C’est la technique qui permet de résoudre le problème lié à la démultiplication des signaux de transmissions émis par les antennes 5G : le problème des interférences.

Concrètement, le beamforming permet de focaliser un signal sans fil vers l’appareil récepteur, au lieu de le diffuser dans toutes les directions.

Réduire la taille du signaux et le focaliser rend la connexion plus directe et plus efficace, aussi bien en termes de débit que d’énergie consommée. Autre avantage non négligeable, cette technique permettra de réduire les douches d’ondes que nous prenons quotidiennement sans le savoir.⁴

Le full-duplex

Les canaux de communication utilisés pour la 5G seront full-duplex, c’est-à-dire que, dans le cas d’un appareil mobile connecté à une antenne, l’antenne et l’appareil pourront tous les deux envoyer ou recevoir des informations en même temps. Chaque canal est donc beaucoup plus efficace en termes de transmission d’information.⁵

Et voilà ! Maintenant vous savez quelles sont les principales technologies sur lesquelles reposent la 5G, et qui sont à l’origine de sa performance… mais également des nombreux débats dont elle fait l’objet. Quel est l’impact environnemental de la 5G ? La 5G provoque-t-elle le cancer ? La 5G est-elle réellement utile ? Quels en sont les enjeux géopolitiques ? La suite au prochain épisode !

Pauline Sicsik

Sources

• ¹ Belfiore, G. (s. d.). 5G : Qu’est-ce que c’est ? Futura Sciences.
• ² Qu’est-ce que la 5G ? Caractéristiques et utilisations. (s. d.). Thalès.
• ³ R. (2020, 27 mai). Qu’est-ce qu’un réseau 5G ? Routeur-Wifi.
• ⁴ Fruhlinger, J. (2019, 16 octobre). Le beamforming pour accélérer les communications sans fil – Actualités RT Réseaux. Network World.
• ⁵ IEEE Spectrum. (2017, 6 février). Everything You Need to Know About 5G [Vidéo]. YouTube.