Nous avons (presque) tous l’habitude d’utiliser un réseau 4G au quotidien. Bien que certaines régions ne soient pas encore couvertes totalement par ce haut débit mobile, dans une course mondiale, les opérateurs et les fabricants anticipent déjà l’arrivée d’une nouvelle technologie encore plus rapide que la 4G : la 5G.
Les États-Unis sont en bonne voie pour rendre accessible aux consommateurs la 5G en premier, bien que des pays d’Asie soient également sur la finalisation de quelques projets. Chaque mise en place va permettre de mener des tests sur de petites zones géographies. Les américains verront la 5G arriver à Sacramento, tandis qu’en Corée du Sud la technologie était déjà présente lors des JO de Pyeongchang. En France, dix métropoles seraient d’ores et déjà éligibles. Orange va mener des expérimentations à Lille et Douai, tandis que Bouygues Telecom travaillera sur les villes de Lyon, Villeurbanne, et Bordeaux. Si une couverture nationale n’est pas envisagée avant 2023 aux États-Unis, des solutions seront implantées dès cette année, et de plus vastes installations commerciales arriveront pour 2020. L’ensemble des pays d’Europe ou d’Asie seraient sur le même calendrier. Alors le temps que cette technologie arrive jusque dans notre poche, regardons ensemble comment elle fonctionne, et surtout à quoi elle va servir.
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Comment fonctionne la 5G ?
Dans un futur proche, la 5G va considérablement transformer la façon dont nous, consommateur, nous utilisons les technologies de communication. Également, de nombreuses industries vont pouvoir utiliser ce réseau de façon industrielle. Par exemple, les téléchargements seront nettement plus rapides, les temps de réponse extrêmement faibles, et les voitures autonomes plus réactives.
Un socle de trois technologies
Le bon fonctionnement de la 5G repose sur trois technologies maîtresses : l’eMBB (enhanced Mobile Broadband), l’URLLC (Ultra Reliable & Low Latency Communications), et la mMTC (massive Machine-Type Communications).
Schéma explicatif du socle de la 5G / © Samsung
eMBB (enhanced Mobile Broadband)
Cette partie va servir aux utilisateurs finaux pour télécharger un film en très haute qualité en seulement quelques secondes. L’exemple le plus récurent, c’est le téléchargement d’un fichier de 15GB en seulement 6 secondes. Avec la 4G, il aurait fallu patienter sagement durant 4 longues minutes.
URLLC (Ultra Reliable & Low Latency Communications)
L’URLLC va avoir un rôle très important à jouer dans la voiture autonome. Actuellement avec un réseau 4G, lorsqu’un danger est détecté, une voiture roulant à 100km/h parcourt en moyenne 1,1 mètre avant de lancer le freinage du fait d’un temps de réponse assez élevé. Grâce à la 5G, la sécurité sera nettement accrue puisqu’il ne faudra qu’une milliseconde pour enregistrer le signal, le véhicule ne parcourra que 2,7cm.
mMTC (massive Machine-Type Communications)
Ce dernier socle offre de son côté la possibilité d’avoir une densité d’objets en 5G plus importante. Ainsi, on pourrait installer 1 million d’appareils sur un mètre carré sans problèmes. De quoi paver une belle voie pour un IoT (Internet of Things) plus solide et fiable que jamais.
La 5G avec d’autres fréquences
Pour arriver jusque dans nos objets connectés, nos smartphones, ou dans nos voitures, cette nouvelle technologie va bénéficier d’un choix de fréquences bien plus important que celles qui sont accordées à la 4G. Jusqu’alors, celles utilisées étaient situées en dessous de 6GHz. De son côté, la 5G compte utiliser un spectre situé entre 30GHz et 300GHz. On appelle d’ailleurs cela des ondes millimétriques.
Les ondes millimétriques
L’utilisation de ces fréquences ne sera pas une nouveauté. Ces ondes sont utilisées depuis longtemps pour les scanners médicaux, les échographies, les radars anticollision, également les réseaux WiFi domestiques. On leur accorde le nom de millimétriques simplement du fait que la longueur d’onde peut s’étaler de 1 à 10 millimètres.
L’avantage de ces ondes est qu’elles offrent une large bande passante. Les opérateurs possèdent actuellement des blocs de plusieurs dizaines de MHz pour la 4G, ce qui les empêche de dépasser plusieurs GB/s. Il faut donc monter dans les fréquences, et nous voilà aux ondes millimétriques. En revanche, comme leur nom l’indique, leur portée est très faible. Leur utilisation s’avère donc être à double tranchant, car plus la fréquence est basse, plus la portée est élevée, et plus les ondes peuvent passer à travers les objets.
Pour offrir un fonctionnement idéal, la 5G va utiliser des ondes inférieures à 6GHz combinées avec les ondes millimétriques. Et pour absorber le fait que la portée est plus réduite, deux techniques vont être utilisées : le Massive MIMO (Multi In Multi Out) pour accroître la capacité, et le beamforming, qui permet d’orienter des signaux vers les appareils.
Des modems et des smartphones à renouveler
Bien entendu, la 5G, comme lors de l’arrivée de la 4G, va devoir compter sur des routeurs ou des smartphones déjà compatibles. Certains fabricants ont pris de l’avance comme Qualcomm et son Snapdragon x50. La puce prendrait déjà en charge le Massive MIMO ainsi que le beamforming. Néanmoins, son processeur ne peut fonctionner que sur la bande de 28GHz, ce qui est très limité.
Comme le précise l’ARCEP l’attribution des fréquences et celles qui seront utilisées plus tard posent un vrai flou et vont poser des problèmes à des fabricants trop impatients.
De plus, Huawei compte développer ses propres modems, Apple devrait travailler avec Intel, et Samsung annonce être également sur une solution avec Qualcomm.
Alors la 5G, vous l’aurez compris, c’est encore un joyeux bazar avec des accès très limités. Bien que prometteuse, cette technologie devrait encore faire l’objet de nombreux tests avant qu’elle ne vienne transformer nos usages du mobile ou du ‘tout connecté’.
Quelles utilisations de la 5G ?
Comme présenté dans le schéma en début d’article, la 5G va apporter une amélioration considérable sur trois points clés des télécommunications : la latence, le débit, et la densité. Néanmoins, chacun de ces axes cannibalise les autres, ce qui fait qu’on ne peut pas avoir (pour l’instant) toutes les performances au maximum et simultanément. Alors à quoi va bien pouvoir profiter la 5G ?
Le streaming
Il s’agit certainement du point auquel on pense tout de suite lorsqu’on envisage l’utilité de la 5G. Avec une telle bande passante, consulter de la vidéo sur notre smartphone ou via une TV connectée sur un réseau WiFi domestique deviendra encore plus fluide qu’auparavant. Cela ouvre donc la porte à l’accès aux vidéos en 4K puisque c’est un format qui est en train de se démocratiser, et probablement la 8K suivra, puisque l’on n’envisage pas l’arrivée de la 5G avant 2020.
Au-delà du simple format vidéo, de nouveaux horizons se dessinent pour d’autres services comme le gaming. De plus en plus de sociétés se créent pour offrir à leurs utilisateurs la possibilité de jouer avec un serveur comme ordinateur, et ainsi n’avoir qu’à posséder un bon écran, et une bonne connexion. C’est ce que proposent les français de Shadow par exemple, et l’on appelle cette solution le Cloud Gaming.
En parallèle on peut également ajouter la réalité virtuelle qui nécessite non seulement une concentrique filaire (la plupart du temps). La 5G pourrait non seulement faciliter l’émergence de solutions sans-fil, mais également de booster la qualité des contenus affichés.
Effacer le désert numérique
SFR avait pour projet de fibrer toute la France … Ça n’aura été qu’un bon coup de com’ puisque l’opérateur a rapidement mis fin à ses ambitions. Subsiste alors de nombreuses régions dans l’hexagone, et ailleurs, qui ne sont couvertes que par l’ADSL, et un peu de 4G. Le rôle de la 5G permettrait bien évidement de réduire considérablement la dépendance au filaire, et par exemple remplacer les fameuses 4G box.
La voiture autonome
Grâce à la 5G, les voitures autonomes vont pouvoir traiter des informations nettement plus nombreuses et ainsi améliorer leur réactivité et leur sécurité. Comme présenté plus haut, avec la 4G, il faut qu’une voiture parcours un mètre avant le lancer une procédure de freinage. Avec la 5G la distance ne sera que de quelques centimètres.
Grâce à une bande passante plus importante et moins de latence, l’analyse de l’environnement autour de la voiture sera nettement plus précise, et sera certainement plus poussée qu’à l’heure actuelle. De cette manière, le véhicule sera nettement plus réactif face à de nombreuses situations. Que ce soient des situations d’urgence, ou non.
La santé
La 5G va avoir un réel impact sur les soins, et sur la santé d’une manière générale. Dans les hôpitaux, cela va permettre de fluidifier l’ensemble des communications et des transferts de données. En effet, les établissements aujourd’hui doivent enregistrer et stocker un grand nombre de documents. De plus, la rapidité de ce nouveau réseau pourrait permettre de placer des dispositifs de suivi des patients qui seraient plus légers, dans le but d’améliorer leur confort. On peut également envisager ces mêmes dispositifs, tout aussi performants, mais dans le cadre d’une hospitalisation à domicile. Côté pratique, des chirurgiens pourraient mener des interventions à distance via un robot grâce à une latence très faible.
Pour l’E-Santé, un tas d’objets connectés dédiés à la médecine comme des pacemakers, ou des pompes à insuline pourraient alerter les services d’urgence. Le quantified-self pourraient également se voir boosté avec par exemple des accès à des bases de données sur d’autres métriques et ainsi offrir de véritables analyses aux utilisateurs.
L’Internet des Objets
Logiquement, depuis le début de cet article, tous les sujets peuvent être orientés vers l’IoT (Internet of Things, ou Internet des Objets en français). Tous les avantages de connectivité vont servir nos intérieurs. D’ici 2020 ou 2025, presque tout notre électroménager sera connecté, sans parler de l’ensemble des gadgets que nous aurons installé. L’aspect de densité évoqué plus haut va permettre à tous nos objets de communiquer ensemble, sans aucun problème.
Dans un cadre plus professionnel, dans une usine par exemple, l’ensemble du matériel connecté pourrait être interconnecté et ainsi offrir à un poste de contrôle des informations en temps réel. Des réactions en fonction de différents environnements pourront alors être planifiées et ainsi rentre la chaîne preste entièrement automatisée.
Pour conclure, la 5G n’est pas prête d’arriver dans nos poches, dans nos entreprises, ou dans nos foyers. Néanmoins, son arrivée va s’inscrire dans une évolution naturelle de nos utilisations des technologies afin de nous offrir plus de connectivité et un débit plus important. Finalement, la 5G a besoin de nos futurs usages pour exister, mais l’inverse est également cohérent. Nos utilisations du ‘tout connecté’ ne pourront pas se faire, ou du moins ce sera très difficile, sans un réseau permettant de transporter toutes les données que l’on souhaitera exploiter.
