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Qu’est-ce que la 5G ? 

La 5G représente la cinquième génération de technologie de réseau cellulaire. Fonctionnant à des fréquences supérieures du spectre électromagnétique, la 5G doit accroître la connectivité des utilisateurs de téléphonie mobile bien sûr, mais aussi celle des machines, des objets et des dispositifs.

La 5G prend la suite de la norme actuelle, 4G LTE, qui n’atteint pas tout à fait les vitesses définies formellement comme 4G mais représente tout de même une amélioration importante par rapport à la technologie 3G.

La 4G LTE a ouvert la voie à la vidéo mobile, banalisant l’utilisation de technologies comme les appels vidéo, les réseaux sociaux basés sur la vidéo et le streaming de films et d’émissions de télévision. La capacité à transmettre une plus grande quantité de données plus rapidement va accélérer le développement de technologies comme la réalité augmentée, les voitures autonomes et bien d’autres. Il faudra un certain temps pour que toute l’infrastructure nécessaire soit construite, mais la 5G devrait changer la donne dans de nombreux secteurs.

Cet article analyse les caractéristiques de la 5G et ses effets attendus sur les consommateurs, les entreprises et différents aspects de l’économie globale.

Définition de la 5G

Que signifie la 5G ?

La 5G représente la cinquième génération des réseaux cellulaires. Elle prend la suite des générations précédentes :

  • la 1G a été la première version de technologie cellulaire sans fil et ne prenait en charge que les appels vocaux ;
  • la 2G a introduit des technologies cellulaires numériques comme la messagerie texte ;
  • la 3G permettait l’accès mobile à Internet et les appels vidéo ;
  • la 4G a augmenté la vitesse des réseaux, prenant en charge la visioconférence, les services de jeu et d’autres technologies nécessitant un haut débit.

Les investissements dans la 5G sont en partie une réponse à l’accroissement du trafic vidéo qui, selon les estimations, doit quadrupler et passer de 56 exaoctets dans le monde en 2017 à 240 exaoctets en 2022, ce qui correspond à l’essor des technologies vidéo telles que la visioconférence, le streaming et la réalité virtuelle. La 5G a également des implications pour l’Internet des objets grâce à sa capacité à prendre en charge un nombre accru de dispositifs possédant une autonomie sur batterie plus longue.

Les réseaux 5G vont également soulager les réseaux surchargés. Les générations précédentes de téléphones mobiles fonctionnent via les réseaux sur des bandes de radiofréquence du spectre électromagnétique, mais le trafic a fortement augmenté sur ces portions au cours des dernières années. Les réseaux sans fil utilisés dans les foyers et les écoles vont exploiter des fréquences plus basses, tandis que la 5G va utiliser des fréquences plus élevées afin d’éviter la surcharge de ces sections du spectre.

Quelle est la vitesse de la 5G ?

La 5G doit atteindre des vitesses maximales de 1 à 10 gigabits par seconde (Gbps), contre les 100 Mbps d’un véritable réseau 4G. (Les réseaux 4G LTE les plus courants proposent en réalité des vitesses de téléchargement comprises entre 25 et 50 Mbps.) La latence, qui désigne le délai qui précède les transferts de données, va être réduite à une milliseconde environ. Le téléchargement d’un film complet par 4G prendrait 8 minutes, mais il pourrait se faire en 5 secondes à peine via la 5G, et sans délai.

Les premiers lancements de la 5G en cours de déploiement ne respectent pas nécessairement les spécifications industrielles qui définissent la vraie 5G. L’Union internationale des télécommunications (ITU) et ses partenaires ont commencé à établir la norme IMT-2020 (communications mobiles internationales), finalisée en 2020.

Le rapport d’ébauche le plus récent détaille les spécifications minimales suivantes :

  • la bande passante doit être de 100 MHz au minimum ;
  • pour les fréquences supérieures à 6 GHz, une bande passante allant jusqu’à 1 GHz est requise ;
  • le pic de débit de liaison descendante doit être de 20 Gbps ;
  • le pic de débit de liaison montante doit être de 10 Gbps.

La 5G va-t-elle améliorer la couverture ?

Actuellement, la couverture des réseaux 5G est très fragmentée aux États-Unis et en France, mais elle va s’élargir d’ici 2022 et s’améliorer globalement. L’ampleur de couverture d’une région donnée dépend également de la bande de fréquence utilisée par le réseau. Les premières versions de la 5G utilisent une onde millimétrique, une bande haute fréquence qui fournit une vitesse et une capacité importantes, mais dont la portée est plus limitée car les longueurs d’onde à haute fréquence parcourent des distances plus courtes. Les déploiements ultérieurs de la 5G vont utiliser de plus en plus souvent une bande de fréquences inférieure appelée « sub-6 GHz » qui offre des vitesses réduites et comparables à celles des réseaux 4G, mais avec une couverture plus large.

La combinaison de réseaux à ondes millimétriques et sub-6 GHz va améliorer la couverture à terme, et c’est ce que des sociétés comme AT&T et T-Mobile prévoient de faire : utiliser les ondes millimétriques en ville et dans les sites très fréquentés pour optimiser la vitesse et la capacité, tout en déployant de la sub-6 GHz dans les régions où les signaux doivent voyager plus loin.

Les effets de la 5G
Comprendre l’importance de la 5G

En termes d’impact économique global, la 5G va produire des billions d'euros en produits et services dans le monde. La 5G va revêtir une importance clé dans trois grands domaines :

  1. l’évolution du haut-débit mobile (eMBB), qui améliore l’accès à Internet sans fil et soutient les tendances de consommation de streaming et de contenu vidéo à grande échelle. Les consommateurs vont bénéficier directement de l’eMBB, mais les nouveaux cas d’utilisation de la 5G dépassent le domaine de la consommation et vont façonner l’avenir d’industries complètes.
  2. les exigences de la 5G en termes de latence et de fiabilité des réseaux vont voir l’avènement de communications à ultra haute fiabilité et faible latence (URLLC), qui seront cruciales pour des technologies comme les véhicules autonomes et la chirurgie à distance.
  3. dans le domaine des communications machine massives (mMTC), la 5G va également permettre aux technologies d’IoT d’exploiter les données et la numérisation pour améliorer de plus en plus les opérations des industries d’aujourd’hui.

Quel va être l’impact de la 5G sur les entreprises ?

En termes d’impact économique, l’étude de Qualcomm sur l’économie de la 5G estime que la 5G va produire jusqu’à 12 000 milliards de dollars en produits et services d’ici 2035. L’étude a également révélé que la chaîne de valeur mobile de la 5G pouvait à elle seule soutenir 22 millions d’emplois et générer 3 500 milliards de dollars de recettes d’ici 2035.

Aucune discussion sur la 5G ne serait complète sans une analyse de ses conséquences à long terme pour l’IoT. Si les capteurs actuels communiquent entre eux, cette connectivité emploie une portion importante de la capacité de données LTE. L’infrastructure actuelle ne peut prendre en charge des volumes importants de dispositifs et l’échange de quantités massives d’informations sans des délais. Comme la 5G améliore le débit et réduit la latence, moins de ressources seront nécessaires pour connecter un nombre croissant d’appareils.

Gartner avait prédit que nous aurions 20,4 milliards d’appareils connectés d’ici 2020, ce qui rend l’essor de la 5G tout à fait pertinent. Connecter un grand nombre d’appareils peut vider les batteries des appareils et consommer une grande quantité d’énergie mais, avec la 5G, la consommation d’énergie des réseaux va diminuer de 90 % et l’autonomie des dispositifs basse consommation va pouvoir atteindre 10 ans. Les nouveaux réseaux vont aussi prendre en charge 100 fois plus d’appareils connectés par zone que la 4G LTE. La possibilité de connecter encore plus d’appareils pour recueillir des données en temps réel va révolutionner de nombreux aspects de la société.

Quel va être l’impact de la 5G sur la santé ? Comme nous l’avons mentionné précédemment, les implications de la 5G pour la santé concernent l’utilisation des communications machine massives (mMTC). Les services de santé des zones rurales et reculées vont être améliorés, car le manque d’installations adaptées pourra être résolu par la connectivité IoT. Les communications ultra-fiables à faible latence (URLLC) rendues possibles par la 5G permettent des technologies comme la télémédecine, la convalescence à distance, la kinésithérapie en AR et même la chirurgie à distance. Le lancement de la 5G signifie également que la mMTC va pouvoir être utilisée de façon accrue dans le domaine de la santé, notamment pour superviser des patients via un réseau massif de capteurs et pour vérifier le respect des traitements en prescrivant des médicaments intelligents capables d’enregistrer leur ingestion.

Quel va être l’impact de la 5G sur le commerce de détail ? Le secteur du détail va pouvoir mettre les expériences mobiles au service de l’engagement du client. La signalisation numérique, la réalité augmentée et la réalité virtuelle peuvent faire naître des méthodes innovantes pour rendre l’expérience des clients plus informative et séduisante. Les clients peuvent utiliser la technologie de VR pour visualiser différents styles de décoration et de meubles dans leur foyer avant de faire un achat, par exemple.

Quel va être l’impact de la 5G sur les villes connectées ? Toutes les initiatives municipales, de la gestion des déchets à la supervision de la circulation, peuvent tirer profit de la 5G. Les réseaux des villes incorporent de plus en plus de capteurs, multipliant le nombre de systèmes capables de s’intégrer et de communiquer entre eux. Les villes peuvent améliorer l’efficacité de tout le spectre de leurs opérations, de l’exploitation des services essentiels à l’entretien de l’éclairage public, en passant par la circulation.

Quel va être l’impact de la 5G sur la fabrication ? Dans les environnements de fabrication, la faible latence associée à la 5G va permettre le contrôle à distance des machineries lourdes, ce qui réduit les risques de sécurité.

Quels nouveaux modèles commerciaux vont naître avec la 5G ?

La 5G va délivrer trois types de nouveaux services : l’amélioration du haut-débit mobile (eMBB), les communications à ultra haute fiabilité et faible latence (URLLC) et les communications machine massives (mMTC). Beaucoup pensent que la 5G jouera un rôle décisif dans le déclenchement de la quatrième révolution industrielle, caractérisée par la fusion des mondes biologique, numérique et physique, et qui doit se manifester concrètement à travers des développements technologiques tels que les robots intelligents et la modification des gènes. Voici une présentation de ces nouvelles approches et modèles commerciaux innovants :

  • l’eMBB (amélioration du haut-débit mobile) est une extension des services 4G existants qui offre des débits de données supérieurs. Outre des téléchargements plus rapides, elle va également stimuler d’autres innovations comme la diffusion de vidéos à 360° et les expériences AR et VR immersives.
  • l’URLLC. Une faible latence est indispensable lorsque la technologie doit répondre aussi rapidement qu’un automobiliste ou un médecin pour permettre l’avènement de la chirurgie à distance ou des véhicules autonomes. L’URLLC a également de profondes implications pour l’automatisation des usines, où l’utilisation de réseaux filaires accroît la fiabilité et la vitesse tout en réduisant les coûts de maintenance.
  • les mMTC (communications machine massives) axées sur l’IoT vont accroître les capacités et élargir les fonctionnalités des réseaux. Avec le développement de la 5G, nous pouvons également nous attendre à l’apparition de nouvelles fonctionnalités IoT telles que la communication directe d’un dispositif à un autre.

Hormis ces services et nouveaux modèles commerciaux spécifiques, l’accroissement global de la numérisation associé à la 5G est crucial pour optimiser l’efficacité des industries à grande échelle. On estime que 30 % des industries exploitent 70 % des avantages de la numérisation. La 5G va faire progresser la transformation numérique de nouveaux secteurs.

Environ 55 % des données d’une entreprise sont des « dark data », ce qui signifie que la plupart de ces données, pourtant capables de livrer de précieuses informations sur l’efficacité, la sécurité et la réussite d’une entreprise, sont inexploitées. Dans les usines en particulier, les études indiquent que 90 % des données ne sont pas recueillies. C’est là que la 5G intervient avec sa capacité à transmettre efficacement les données enregistrées par les dispositifs et les inventaires dans les ateliers.

Quel va être l’impact de la 5G sur les économies en développement et les régions rurales ?

Les économies en développement et les régions rurales sont moins susceptibles de bénéficier de la technologie 5G que les régions développées, au moins à court terme. Les régions rurales vont probablement recevoir une version de la 5G moins performante mais offrant tout de même environ 35 % d’amélioration de la vitesse et de la capacité, ainsi que des réductions importantes de la latence.

Mais ces gains de vitesse dans les régions rurales ne seront pas aussi importants que ceux des zones plus urbanisées. Les réseaux 5G fonctionnent sur deux fréquences, le sub-6 GHz et les ondes millimétriques (mMWave) qui fonctionnent sur 20-60 GHz. Toutefois, en raison de la fréquence élevée des ondes millimétriques, celles-ci ne peuvent pas parcourir de grandes distances ni traverser les murs et les fenêtres des bâtiments. Pour que les appareils reçoivent le signal, ils doivent fonctionner à très grande proximité des nœuds 5G, qui peuvent être très répandus dans les centres urbains mais moins dans les zones rurales, où les bâtiments et relais cellulaires sont moins fréquents.

Pour résoudre ce problème, Sprint utilise un spectre mi-bande existant à 2,5 GHz qui permet au signal de voyager plus loin mais pas aussi rapidement qu’avec une onde mMWave. Il faudra donc trouver un compromis entre la fiabilité et la vitesse du signal.

D’un point de vue international, la 5G n’aura pas un impact significatif sur les économies en développement à court terme. Près de la moitié de la population mondiale n’est pas encore connectée, et de nombreux pays aux revenus intermédiaires ou bas sont encore sur des réseaux 3G. Naturellement, ceux qui possèdent déjà une connectivité et un accès facile au réseau en tireront le plus de profit car ils seront les premiers à recevoir des réseaux 5G, mais les inégalités numériques vont s’accentuer jusqu’à ce que le reste du monde puisse rattraper son retard et bâtir l’infrastructure requise.

4G et 5G

Quelle est la différence entre la 4G et la 5G ?

La 5G se distingue de la 4G en ce qu’elle délivre des améliorations notables en termes de latence, de polyvalence, de vitesse et de capacité.

Latence : la 4G a une latence moyenne de 50 millisecondes (ms) tandis que celle de la 5G peut être de 1 ms seulement, avec une moyenne autour de 10 ms. Elle désigne le temps nécessaire pour que des données soient transmises de leur source à leur destination. La latence est particulièrement cruciale pour que des technologies comme les voitures autonomes deviennent une réalité à grande échelle.

Polyvalence : la 4G LTE a d’abord été conçue pour accélérer la livraison des services haut-débit sur mobile par rapport à la 3G. La 5G, par contre, n’a pas seulement pour but d’améliorer les expériences haut-débit sur mobile, mais aussi de fournir de nouveaux services, en particulier dans le domaine de l’IoT de masse. Pour résumer, les promesses et les possibilités de la 5G seront plus polyvalentes et vastes que ce que permettaient les réseaux précédents.

Contrairement à la 4G LTE, les réseaux 5G vont fonctionner sur trois bandes spectrales :

  • bande basse. Cette bande spectrale inférieure à 1 GHz est principalement utilisée par les opérateurs américains pour la couverture LTE. Le pic de vitesse des données est d’environ 1 000 Mbps.
  • bande intermédiaire. Ce spectre permet une couverture plus rapide et une latence inférieure à la bande basse, mais il ne pénètre pas dans les bâtiments. Il peut atteindre un pic de vitesse de 1 Gbps.
  • bande haute. Ce spectre offre une faible latence mais sa portée est également réduite. Il atteint des pics de vitesse de 10 Gbps et on l’appelle également mMWave (ondes millimétriques).

Avec la 5G, un large éventail de modèles de déploiement peut être utilisé, des macro-cellules traditionnelles aux hotspots. De plus, la 5G offre de nouveaux modes d’interconnexion, d’appareil à appareil, ou en maillage à plusieurs étapes.

Vitesse : la 5G va être considérablement plus rapide que la 4G LTE avec des pics de débit à 20 Gbps et un débit moyen à plus de 100 Mbps.

Capacité : la 5G va vraisemblablement augmenter les capacités de trafic et l’efficacité des réseaux. Ils vont fonctionner avec une capacité et une efficacité 100 fois supérieures à celles de la 4G.

La 4G va-t-elle devenir obsolète ?

Le lancement de la 5G ne signe pas l’obsolescence immédiate de la 4G. Les deux réseaux vont coexister, la 5G s’appuyant sur la génération précédente. Par exemple, les premiers téléphones 5G s’appuient sur la technologie 4G LTE pour les liaisons montantes, comme l'envoi d'une vidéo vers Google Photos. Les réseaux 5G existants utilisent généralement la 4G pour l’envoi de données, et la connexion 5G pour le téléchargement.

De plus, il est fort possible que les longueurs d’onde de la 4G et de la 5G fonctionnent sur le même spectre, alors que les précédentes connexions 2G, 3G et 4G ne pouvaient pas le faire. Une nouvelle technologie appelée partage dynamique de spectre, ou DSS, permet aux opérateurs d’utiliser la 4G et la 5G sur les mêmes bandes de fréquence. La DSS va ainsi fluidifier la transition vers la 5G : on pourra éviter les pénuries de spectre au cours du déploiement de la 5G tout en laissant certaines voies ouvertes à la 4G.

Aurons-nous besoin de nouveaux téléphones pour la 5G ?

Oui, nous aurons besoin de nouveaux téléphones car il faudra une puce compatible. Certains de ces dispositifs sont déjà disponibles dans le commerce. On pense à l'iPhone 12 d'Apple, au ThinQ de LG, de même que le Samsung Galaxy S10 5G et le Samsung Galaxy Fold. Récemment, Qualcomm a annoncé la fabrication d’un PC 5G appelé Project Limitless.

La 5G va-t-elle utiliser des relais cellulaires ?

L’arrivée de la 5G nécessite un plus grand nombre de relais cellulaires. Les fréquences plus élevées de la 5G permettent au signal de voyager plus vite, mais elles sont aussi plus rapidement absorbées par les obstacles comme la végétation et les bâtiments. En mai 2019, Ericsson possédait environ 350000 relais cellulaires aux États-Unis et prévoyait de passer ce nombre à 1million au cours des quatre années suivantes, en partenariat avec de grands opérateurs 5G.

La 5G est arrivée

Quand la 5G va-t-elle être totalement déployée?

La 5G nécessitant la mise en place d’une nouvelle infrastructure, qui est en cours de développement depuis 2020. Les opérateurs doivent installer de nouveaux relais dans les régions actuellement couvertes par la 4G LTE, sans parler de celles qui ne sont pas couvertes du tout. Les fréquences inférieures des réseaux 5G, capables de traverser les bâtiments et d’autres obstacles, ne seront pas prêtes tout de suite. Certes, des réseaux pourront être déployés, mais seuls les réseaux en extérieur fonctionneront de façon fiable en raison de l’incapacité des signaux à traverser les murs.

Actuellement en France les opérateurs Bouygues Telecom, Free Mobile, Orange et SFR commencent à proposer une couverture 5G. Elle n'est pour l'instant limitée qu'à des régions spécifiques de la France.

En ce qui concerne l’avenir, Ericsson prédit que le trafic de données mobiles aura été multiplié par huit d’ici 2023. La société prévoit également que 20 % de la population mondiale sera couverte par la 5G, avec 1 milliard d’abonnements 5G, 9 milliards d’abonnements mobiles et 20 milliards de dispositifs IoT connectés.

En août 2019, il y avait plus de 600 réseaux 5G commerciaux déployés dans 293 sites dans le monde. La Suisse est en tête de la course, avec des réseaux 5G commerciaux disponibles dans 225 villes, tandis qu’aux États-Unis, les opérateurs ont lancé plus de 40 réseaux, dont 22 sont dans le domaine commercial.

Par rapport à d’autres pays, les États-Unis ont certains avantages dans la course à la 5G en raison de leurs réseaux 4G existants et de l’efficacité de leur spectre. Pourtant, les progrès peuvent rencontrer des obstacles : les gouvernements locaux et municipaux ont une autorité sectorielle sur les relais cellulaires et les postes de base nécessaire au fonctionnement des réseaux 5G.

La 5G a-t-elle des inconvénients ?

Les inconvénients potentiels de la 5G concernent des questions de santé et de sécurité. Le débat concernant le risque sanitaire associé à l’utilisation des téléphones portables dure depuis plusieurs dizaines d’années, mais jusqu’ici aucune preuve scientifique solide n’a établi de lien entre l’utilisation des téléphones mobiles et des problèmes de santé. À plus grande échelle, l’adoption massive des téléphones portables au fil des années n’a pas entraîné une hausse de la détection des cancers.

Les générations précédentes de réseaux mobiles ont fait l’objet de critiques liées à des risques pour la santé, mais les résultats scientifiques ont été irréguliers et les expériences citées par les sceptiques s’appuient souvent sur des méthodes peu fiables, selon Kenneth Foster, professeur de bioingénierie à l’Université d’État de Pennsylvanie.

Certains s’inquiètent également que la 5G apporte son lot de problèmes de sécurité. De nouveaux services exigent de nouvelles approches de la sécurité ; par exemple, l’automatisation des véhicules augmente la menace des cyberattaques automobiles. Dans le domaine de la santé, la connectivité accrue des dispositifs médicaux facilite la chirurgie à distance, le transfert rapide des dossiers médicaux, la supervision des patients à distance, etc. Toutefois, elle renforce également les risques de vol d’identité médicale et autres problèmes liés au secret médical et à la gestion des données de santé. L’expansion de l’IoT en général nécessite des méthodes d’authentification plus robustes pour se protéger des accès non autorisés.

Pour résumer
 
La 5G est arrivée. Enfin presque.

Nous ne verrons pas tout de suite tous les effets de la 5G, mais ils entraîneront à terme de profondes transformations. Naturellement, il est nécessaire de réaliser un travail préalable sur les positions de sécurité afin de gérer l’intensification des menaces liées à l’accroissement de la connectivité. Il faut également poursuivre les recherches sur les risques sanitaires potentiels et bâtir une infrastructure adaptée pour prendre en charge les nouveaux réseaux.

Quoi qu’il en soit, la 5G est arrivée. Elle vous permettra bien sûr de télécharger des films sur votre téléphone en quelques secondes, mais elle va surtout ouvrir la porte à toutes sortes d’innovations révolutionnaires, de la chirurgie à distance aux expériences en AR, et à des modèles économiques et commerciaux qui restent encore à imaginer. Préparez-vous à vivre dans un monde plus numérique et connecté que jamais.