5G

standard de téléphonie mobile
Logo 5G.

En télécommunications, la 5G est la cinquième génération des standards pour la téléphonie mobile, elle prolonge l'exploitation technologique LTE. Elle succède à la quatrième génération, appelée 4G[1].

La technologie 5G est une nouvelle génération car elle donne accès à des débits dépassant de 2 ordres de grandeur la 4G avec des temps de latence très courts[2] et une haute fiabilité ; elle permettra aussi d'augmenter le nombre de connexions simultanées par surface couverte[3]. Elle vise à terme, jusqu'à un million d'équipements au kilomètre carré, soit dix fois plus que la 4G[4]. Elle pourrait permettre, une fois déployée, de bénéficier de débits de télécommunications mobiles de plusieurs gigabits de données par seconde, soit jusqu'à 1 000 fois plus de débit que les réseaux mobiles employés en 2010[5] et jusqu'à 100 fois plus rapides que la 4G initiale[6].

Elle est considérée par certains comme une « technologie clé »[7] car ses débits potentiels répondent à la demande croissante de données avec l'essor des smartphones et objets communicants, connectés en réseau. Ce type de réseau devrait favoriser le cloud computing, l'intégration, l'interopérabilité d'objets communicants et de réseaux électriques intelligents, dans un environnement domotisé, contribuant à l'essor du concept de « ville intelligente ». Cela pourrait également développer la synthèse d'images 3D ou holographique, l'exploration de données, la gestion du big data et du tout-internet « Internet of Everything», expression évoquant un monde où tous les ordinateurs et périphériques pourraient communiquer entre eux. D'autres applications concernent les jeux interactifs et multijoueurs complexes, la traduction automatique et assistée instantanée ou encore le contrôle commande à distance dans de multiples domaines : télémédecine, véhicule autonome[8], automatisation industrielle[3].

À l'inverse, des mouvements de contestation se développent de la part des associations d'électrosensibles et de scientifiques accusant « une technologie superflue et énergivore » au nom de la lutte contre le réchauffement climatique, des effets sur le vivant[9] et de l'absence de démocratie quant à son déploiement.

Histoire et contexteModifier

La 1G a donné la voix, la 2G a permis les SMS, la 3G a permis le Web mobile puis la 4G a permis la voix sur 4G (voLTE) et augmenté le débit des connexions mobiles.

Recherche et développement techniqueModifier

Le terme 5G est déjà évoqué par les industriels de l'électronique dans les années 1980 ; cette technologie pourrait voir le jour vers 2020.

Le développement de la 5G en Chine est principalement l'œuvre de China Mobile, Huawei, et ZTE, en coopération avec Ericsson depuis 2015[10].

En , le chinois Huawei et l'opérateur japonais NTT DoCoMo, travaillant avec le fabricant d'électronique NEC, font un test conjoint à grande échelle de réseau 5G via la technologie du MIMO massif à Chengdu (province du Sichuan)[11].

En France, le , l'Arcep autorise Orange à tester des technologies 5G[12] dans les bandes de 3,7 GHz, 10,5 GHz et 17 GHz dans la ville de Belfort.

En , l'Institut de recherche technologique b-com est retenue par l'Arcep pour effectuer un test de la 5G dans la ville de Rennes[13].

En Huawei et NTT DoCoMo effectuent un test dans le quartier Minato Mirai 21 à Yokohama (région du Kantō), sur les fréquences de 4,5 GHz, avec une macro-cellule et 23 équipements d'utilisateurs. Ils obtiennent un débit de 11,29 Gbit/s, avec une latence de 0,5 ms[11].

En , le LETI annonce le déploiement sur le complexe Minatec d'un réseau 5G afin de tester une nouvelle forme d'onde multiporteuse[14]. Le même mois, Orange, en partenariat avec le géant suédois Ericsson, devient le premier opérateur français à réaliser un test de la 5G. Les résultats permettent d'atteindre un potentiel 75 fois supérieur à celui de la 4G[15]. Cette performance est toutefois à prendre avec des réserves puisque les conditions optimales du laboratoire dans lequel s'est déroulé le test ne permettent pas de garantir un tel débit dans un environnement lambda.

En , l'opérateur sud-coréen KT fait des démonstrations de réalité virtuelle en 5G au Mobile World Congress (MWC) de Barcelone[16].

En France, le , l'Arcep publie un communiqué de presse indiquant qu'elle souhaite préparer la procédure d'attribution de fréquences dans les bandes 3,5 GHz (3 400 à 3 800 MHz) pour l'accès fixe à Internet à très haut débit à partir de 2018. L'autorité de régulation des communications électroniques et des postes souhaite également s'engager dans les travaux préparatoires au lancement des réseaux mobiles 5G dans la bande des 3,460 à 3,800 GHz vers 2020[17].

En , l'italien TIM signe un accord avec le gouvernement du micro-État Saint-Marin en vue de faire passer son réseau 4G en 5G[18].

Définition des standards et phases de testModifier

En , les 28 ministres des télécommunications de l'Union européenne et de la Norvège signent une déclaration d'intention à Tallinn en Estonie, en vue d'« établir les bases communes des futurs standards 5G et confirmer la volonté des États signataires de positionner l'Europe comme un leader du marché de la 5G[19] ».

Des tests par la société Huawei de déploiement de 5G New Radio (NR) en en Chine ont permis d'atteindre des débits de 6 Gbits/s[10].

Début , l'Arcep autorise Free mobile à tester des technologies 5G[20] dans les bandes de 3,6 GHz à 3,7 GHz dans la ville de Paris à la mi-.

Le , la société Verizon Communications Inc. annonce qu'elle va déployer un service 5G dans cinq villes des États-Unis dès la seconde moitié de 2018[21].

En , les principaux acteurs concernés se mettent d'accord sur les premières spécifications du protocole à Lisbonne, capitale du Portugal[22], à la suite de nombreux essais par les différents acteurs[22].

En , la société AT&T annonce être en mesure de proposer de la 5G à partir de la fin 2018. Le déploiement initial concernera 12 agglomérations aux États-Unis[23].

En , Vodafone et Ericsson font une démonstration en Irlande des pré-standards de la 5G. Une autre démonstration montre le contrôle à partir des États-Unis d'un drone en Angleterre, par le réseau 5G. D'autres démonstrations ont eu lieu depuis, notamment en France et en Suède. Aux jeux olympiques d'hiver de Pyeongchang, le sud-coréen KT fait une démonstration grandeur nature de la 5G. Des casques de réalité virtuelle permettent de suivre en temps réel ce que voient les bobsleigh. 100 caméras ont été déployées autour de la piste de patinage artistique, permettant également de tourner à volonté autour des patineurs. Enfin, un système permettant de détecter automatiquement et à distance, via une transmission haute définition, des sangliers approchant des résidences sur des caméras de surveillance, déclenche un haut parleur imitant le cri d'un tigre pour les éloigner[24].

En , Huawei et NTT DoCoMo annoncent la réussite des premiers essais de technologie 5G Integrated Access Backhaul (IAB) dans la bande spectrale des ondes millimétriques. Le test a été conduit dans le quartier Minato Mirai 21 à Yokohama sur une fréquence de 39 GHz. Ils obtiennent un débit de 650 Mbit/s avec une faible latence de 1,6 ms[11].

En , les participants du Mobile World Congress dénoncent la lenteur du déploiement de la 5G en Europe[25],[26] suite à de nombreux désaccords sur les licences d’utilisations des bandes radioélectriques et à la complexité du processus décisionnel européen[27].

Toutefois, les démonstrations continuent de montrer l'avancement des travaux, comme en avec Telefónica et un véhicule connecté.

En , l'opérateur China Telecom fait un test réseau 5G à Shenzhen (province du Guangdong), ainsi que 5 autres villes de Chine, Xiong'an (Hebei), Shanghai, Suzhou (Jiangsu) et Chengdu (Sichuan). Le débit à Shenzhen est au minimum 10 fois plus important que la 4G, oscillant entre 1 et 3 Gbit/s. Le réseau devrait être étendu dans certaines petites régions en 2019 et la commercialisation devrait se faire en 2020[28],[29]. En Amérique latine, il est prévu que 8 % des usagers auront accès à la 5G d'ici 2025[30]. En Afrique, le royaume du Lesotho est choisi en septembre 2018 pour tester la première installation 5G en Afrique[31].

Attribution des licences et exploitation commercialeModifier

En , en Suisse, les licences pour les fréquences 5G sont attribuées à trois opérateurs Swisscom, Sunrise et Salt pour 379,3 millions de francs suisses[32]. Avec la Finlande, la Suisse est le second pays d'Europe à avoir attribué des fréquences disponibles pour la 5G[33].

Le , la Corée du Sud devient le premier pays à déployer une offre commerciale 5G au niveau d'un pays[34].

Le , l'opérateur Sunrise en Suisse devient le premier opérateur du pays à déployer une offre commerciale sur 150 localités[35]. Il couvrait 173 localités en début mai 2019[36].

Le , Swisscom met en service 338 antennes 5G et annonce vouloir couvrir l'ensemble du territoire Suisse d'ici à la fin de l'année[37].

Le en France l'Arcep annonce le lancement officiel de la procédure d'attribution des fréquences par le gouvernement[38]. Avec l'objectif de proposer les premières offres commerciales 5G à l'horizon 2020, le gouvernement met en vente les premières bandes de fréquences à des tarifs fixes ; ces bandes seront mises à disposition à des tarifs avantageux afin d'inciter les opérateurs à développer la 5G en priorité. Pour certains blocs de fréquences, ce sont toutefois des enchères qui permettront aux opérateurs de se départager, c'est le cas pour une partie de la bande de fréquences 3,4 à 3,8 GHz[39] et dans un avenir proche, des bandes de fréquences 24,25–27,5 GHz.

Initialement prévue pour début 2020 en France, l'attribution de ces licences 5G a été finalement reportée au printemps 2020[40] puis au-delà à cause de l'épidémie de Covid-19.

EnjeuxModifier

Enjeux techniquesModifier

La 5G doit apporter des réponses techniques à la consommation énergétique des réseaux, mais aussi à l'usage croissant grâce à la multiplication des objets connectés.

Enjeux économiquesModifier

De nombreux acteurs voient là un marché émergent, potentiellement riche en applications et débouchés nouveaux. La 5G pourrait permettre de nouveaux usages numériques dans des domaines variés tels que la santé (diagnostic automatique ou distant, chirurgie et médication commandées à distance)[41], du travail (télétravail), du déploiement d'objets communicants (dont voitures et autres véhicules sans conducteurs), de détecteurs et senseurs du commerce en ligne, des réseaux électriques intelligents, de l'intelligence artificielle, de la sécurité (télésurveillance, gestion des flux de personnes, véhicules, denrées, biens et services en temps réel, etc.), de l'éducation et de l'accès à l'information.

Enjeux éthiquesModifier

Des questions éthiques nouvelles se posent, concernant de possibles effets pervers du très haut débit dans les domaines de la vitesse de l'information, de la sécurité des systèmes d'information[42], des flux financiers, bancaires et gestion boursière, du stockage des informations qui tendront à croitre très vite, voire d'« épidémiologie virale » et de protection des données privées (le piratage pouvant devenir quasiment instantané).

Vie privée et contrôle socialModifier

Huawei développe et commercialise, à partir de son expérience en Chine, son concept de « Safe city » ou « ville sûre », une extension de « Smart city » ou ville intelligente. Elle repose sur une infrastructure de télécommunications de nouvelle génération (5G), la capacité de contrôler à distance des milliers de types d'objets connectés (par exemple feux de circulation, panneaux d'affichage, signalisations diverses), un déploiement de caméras de surveillances connectées au réseau et, potentiellement (car déjà déployées en Chine), des applications d'intelligence artificielle sur images (reconnaissance plaques minéralogiques, reconnaissance faciale…). Toutes ces technologies combinées peuvent mener à un contrôle social très développé mettant en péril les libertés individuelles (notation sociale base d'un système de crédit social, « pilori numérique » sur écran d'affichage). La nocivité effective des « Safe city »[43] est totalement dépendante des autorités en charge et met en alerte les associations de défense des droits de l'homme[44],[45]et les autorités indépendantes comme la Commission nationale de l'informatique et des libertés (France)[46].

Huawei a pu expérimenter librement son système de « caméras intelligentes » dans la ville de Valenciennes [47]'[48].

Enjeux de sécurité nationaleModifier

Avec l’arrivée de la 5G, cette technologie aussi prometteuse que sensible, disposer d’équipementiers télécoms constitue un enjeu stratégique de souveraineté et de sécurité nationale. La Chine en a deux : Huawei et ZTE. L’Europe aussi, via Nokia et Ericsson. Les États-Unis, en revanche, n’en ont plus, et s'intéressent aux entreprises européennes[49].

« Le leadership américain dans la technologie 5G est un impératif national pour la croissance économique et la compétitivité », a déclaré le président de la Commission fédérale des communications (FCC), lors d'un sommet organisé à la Maison-Blanche[50].

L’équipementier Huawei fait l’objet d’une hostilité marquée de la part d’un nombre grandissant de pays occidentaux. Tous redoutent que le poids lourd des télécoms ne serve de cheval de Troie à la Chine et l’aide à espionner les puissances étrangères. Les États-Unis, l’Australie, la Nouvelle-Zélande et le Japon ont banni l’entreprise du marché de la 5G.

Le , la Commission européenne et la présidence du Conseil de l'Union européenne ont présenté une approche européenne concertée sur l’enjeu crucial qu’est la sécurité des réseaux de télécommunications 5G européens[51],[52].

Dès 2019, le gouvernement français fait part de ses inquiétudes à l'Autorité de régulation des communications électroniques, des postes et de la distribution de la presse (Arcep) sur les problèmes de sécurité du futur déploiement des infrastructures réseaux Télécom 5G qui ferait à la fois planer une menace sur la souveraineté nationale mais aussi sur des applications critiques[53].

Le gouvernement français va mettre en œuvre un texte législatif[54] ayant pour objectif de mettre en place un régime d’autorisation préalable aux équipements radioélectriques. Concrètement, l’Agence nationale de la sécurité des systèmes d'information (Anssi) pourrait examiner les nouveaux équipements des réseaux mobiles avant leur installation et les interdire si elle juge qu’ils mettent en péril « les intérêts de la défense et de la sécurité nationale ».

En 2018, l’État finlandais prend une participation dans la société Nokia[55], ce qui lui donne un droit de regard. « Nous avons renforcé et stabilisé l'actionnariat national de cette société très importante au niveau de notre pays », a déclaré le directeur général de Solidium, Antti Mäkinen. Nokia sera un des deux fournisseurs européens d'infrastructure de télécommunications en particulier pour la 5G. Nokia a pris le contrôle d'Alcatel-Lucent en 2015[55].

En , le directeur de l’Anssi indique que les opérateurs français utilisant les équipements de Huawei dans leurs réseaux déjà déployés disposeront d'autorisations d’exploitation limitées de trois à huit ans[56].

Enjeux météorologiquesModifier

En , un article de la revue Nature[57] émet l'hypothèse que certaines fréquences utilisées en 5G pourraient entrer en conflit dans la bande millimétrique des 26 GHz avec l'observation de la vapeur d'eau et réduire la précision des relevés météorologiques[58]. Néanmoins, l'Agence nationale des fréquences (ANFR) nuance ces propos[59], du moins en ce qui concerne l'Europe.

En 2019, pour répondre à leurs nouveaux besoins, des entreprises de télécommunications américaines ont acheté une nouvelle partie du spectre électromagnétique pour élargir leur bande passante en utilisant la 5G. Ceci inquiète les météorologues qui craignent que cet afflux de signaux puissants parasite ou submerge de nombreux signaux plus faibles émis par la vapeur d'eau, situés dans une bande toute proche du spectre, signaux qui sont nécessaires à une bonne prévision météorologique (et à l'étude du climat). En août 2019 aux États-Unis, Gabriel Popkin (vulgarisateur scientifique) s'est associé à l'animatrice Sarah Crespi pour sensibiliser aux effets négatifs possibles d'une utilisation de cette partie du spectre électromagnétique par les signaux de la 5G ; ils suggèrent qu'une réglementation encadre ce développement. Cette alerte a été relayée par la Revue Science[60]. Le Centre européen pour les prévisions météorologiques à moyen terme (ECMWF) regrette[61] également les décisions prises lors de la Conférence mondiale des radiocommunications de 2019 (CMR-19)[62] de l'ITU.

Enjeux sanitairesModifier

Le déploiement de la 5G suscite des craintes sanitaires et parfois des théories du complot[63] et de la désinformation[64].

En , 171 scientifiques, issus de 37 pays (99 en Union européenne et 72 dans les autres pays) ont réclamé un moratoire sur le déploiement de la 5G, en attendant que les risques potentiels sur la santé humaine et l'environnement aient été pleinement étudiés par des scientifiques indépendants du secteur[65].

En 2018, en France, une parlementaire demande au gouvernement de « faire réaliser des études indépendantes et approfondies concernant les effets de la 5G ». Le gouvernement s'engage à travailler avec l'Agence nationale des fréquences et l’Agence nationale de sécurité sanitaire de l'alimentation, de l'environnement et du travail « afin qu’elles puissent examiner d’une part, l’exposition aux ondes électromagnétiques et d’autre part, l’impact sanitaire éventuel de ces nouveaux développements technologiques, dès la phase des expérimentations »[66].

En juin 2020, en France, la campagne des municipales offre une caisse de résonance aux mouvements opposés à la 5G : plusieurs candidats de la mouvance écologiste, souvent en bonne position pour être élus, réclament un moratoire sur le déploiement du nouveau standard de téléphonie mobile. La ministre de la Transition écologique et solidaire, Élisabeth Borne et Olivier Véran, ministre de la Santé ont saisi le Premier ministre sur ce sujet, souhaitant que la 5G ne soit pas déployée avant que l'Agence nationale de sécurité sanitaire de l'alimentation, de l'environnement et du travail (Anses) rende son rapport sur les conséquences sanitaires de la 5G[67]. En janvier 2020, l'Anses a rendu un rapport préliminaire sur les risques sanitaires liés à la 5G, mais son analyse des travaux existants à mis en évidence « un manque de données scientifiques sur les effets biologiques et sanitaires potentiels »[68]. Les résultats de ses travaux seront publiés début 2021, mais le déploiement de la 5G sur le territoire français reste prévu pour 2020[69].

Début 2019, de nombreuses inquiétudes sur l'impact de cette technologie sur la santé accompagnent le déploiement de la 5G en Suisse[70]. Le déploiement de 10 000 nouvelles antennes fait craindre une augmentation considérable de l’exposition au rayonnement de radiofréquences[71]. Une pétition demandant un moratoire recueille plus de 56 000 signatures. Le canton de Vaud suspend le déploiement des antennes 5G[72].

Une étude scientifique[73] publiée en 2018 dans la revue Scientific Reports observe, par des simulations numériques sur des modèles scannés d'insectes, que les rayonnements dans une des gammes de fréquences utilisées par la 5G pourraient provoquer une augmentation de la température corporelle des espèces étudiées, en comparaison avec l'exposition provoquée par les technologies pré-5G. L'étude a par la suite été relayée par la presse grand public[74] qui en tire des conclusions parfois moins précautionneuses.

Le professeur (retraitée) Marie-Claire Cammaerts de l'université libre de Bruxelles, spécialiste du comportement des fourmis[75], et le professeur André Vander Vorst de l’UCLouvain s'inquiètent du déploiement de beaucoup plus d’antennes qui provoquerait une exposition accrue aux champs électromagnétiques[76].

En Suisse, alors que Swisscom a lancé en avril 2019 le premier réseau 5G de Suisse, les cantons comme ceux de Vaud et Genève optent pour le principe de précaution[77].

En Belgique, un groupe de médecins et de personnels de santé lancent l'appel Hippocrates Electrosmog Appeal Belgium demandant aux mandataires publics fédéraux, régionaux et locaux de prendre les mesures pour faire, notamment, « des études d’impact sanitaire avant de déployer de nouvelles technologies de la télécommunication sans fil, en ce compris la 5G »[78].

Un « Appel international demandant l'arrêt du déploiement de la 5G sur Terre et dans l'espace », récapitulant tous les points incriminés, a été adressé à l'Organisation des Nations unies, l'Organisation mondiale de la santé, l'Union européenne, au Conseil de l'Europe et aux gouvernements de tous les pays[79], assorti d'une pétition. Cet appel est très contesté par de nombreux spécialistes[80],[81],[82] qui dénoncent les sources utilisées. Selon eux, celles-ci seraient très orientées et excluraient volontairement les informations allant contre les éventuels dangers de la 5G.

En 2014, l'OMS déclare qu'« un grand nombre d’études ont été menées au cours des deux dernières décennies pour déterminer si les téléphones portables représentent un risque potentiel pour la santé. À ce jour, il n’a jamais été établi que le téléphone portable puisse être à l’origine d’un effet nocif pour la santé[83]. »

En Suisse, pour répondre aux inquiétudes d'une partie de la population, l'ASUT (Association suisse des télécommunications), en collaboration avec Swisscom, Sunrise, et Salt, publie un rapport dans lequel il recense les différentes rumeurs entendues sur le déploiement de la 5G, et apporte une réponse rationnelle argumentée et sourcée[84].

Un texte proposé par la députée d’Europe Écologie Les Verts, Laurence Abeille, a été adopté par l’Assemblée nationale française début 2015. Le texte vise l'encadrement de l'exposition aux ondes électromagnétiques par une concertation à plusieurs niveaux lors de l’installation d’équipements radioélectriques, une meilleure information sur les sources d’émission, l'interdiction de la publicité pour les téléphones portables et autres terminaux sans accessoire permettant de limiter l'exposition (oreillette) notamment pour les moins de 14 ans auxquels le vendeur doit fournir un accessoire adapté, et une demande au gouvernement d'un rapport sur l’électro-hypersensibilité[85].

La Commission internationale de protection contre les rayonnements non ionisants (ICNIRP), chargée de « protéger la population et l’environnement » contre les risques liés aux ondes électromagnétiques, est reconnue par l’Organisation mondiale de la santé comme une « commission scientifique indépendante ». L’Union européenne s’appuie sur les recommandations de l’ICNIRP pour fixer les limites d’exposition de la population aux champs électromagnétiques. Un rapport parlementaire publié le 19 juin 2020, initié par deux députés européens écologistes, l’Allemand Klaus Büchner et la Française Michèle Rivasi, accuse l’ICNIRP d’être sous l’influence des géants des télécommunications et de ne pas prendre en compte les publications scientifiques alertant sur les risques sanitaires liés au développement de la 5G[86].

Enjeux environnementaux et énergétiquesModifier

Dans un contexte où les besoins de débit et le prix de l'énergie augmentent, où l'impact sur l'environnement devient plus important, il est indispensable de trouver des solutions à ces problématiques. Du côté des opérateurs, l'utilisation de la technologie massive MIMO, une nouvelle organisation d'accès au réseau mobile ainsi qu'une concentration des équipements, vont permettre une meilleure efficacité énergétique. Mais pas seulement d'un point de vue opérateur, du côté des utilisateurs aussi des technologies sont déployables telles que le sleeping mode permettant d'économiser de la batterie et les communications directes entre terminaux. Suivre l'évolution des technologies de la 1G à la 4G permettra de comprendre l'évolution et les priorités de chaque évolution technologique.

Néanmoins Hugues Ferreboeuf et Jean-Marc Jancovici, dirigeants de The Shift Project, s'alarment du déploiement de la 5G sans évaluation préalable de son impact, alors qu’un équipement 5G consomme trois fois plus d'énergie qu’un équipement 4G et que par ailleurs, avec la 5G il faudra trois fois plus de sites qu’avec la 4G pour assurer la même couverture ; ils posent la question : « La 5G est-elle vraiment utile ? »[87].

Enjeux pour l'internet des objetsModifier

La 5G apporte de nouvelles fonctionnalités, notamment la virtualisation et de nouvelles architectures qui ouvrent de nouvelles perspectives au développement des objets connectés. Cela va de l’objet lui-même aux applications hébergées dans le cloud, en passant par les diverses couches réseaux. Parmi les applications concrètes, on note l'enrichissement de la maison connectée, le véhicule autonome, les vidéos immersives et l’arrivée de la médecine 2.0.

À terme, la 5G devrait relier plus de 80 milliards d’objets connectés en 2024[88].

Enjeux de couverture réseau et d'infrastructureModifier

Les propriétés de propagation de la 5G dans la bande des 3,5 GHz sont telles que, pour arriver à des niveaux de couverture et de services équivalents à la 4G, une densification massive des réseaux doit être envisagée. Selon une simulation de réseaux radio ATOLL réalisée par le cabinet de conseil indépendant Tactis[89] , en zone rurale, un triplement des pylônes en 5G à 3,5 GHz pourrait être nécessaire pour espérer obtenir une couverture équivalente à celle de la 4G. Cette densification n'est pas nécessaire pour la bande des 700 MHz.

TechniquesModifier

Le , Samsung a annoncé avoir testé pour la première fois avec succès des techniques de sa future offre de réseaux 5G qu'il prévoit pour 2020, avec des débits de données d'un Gbit/s (1 gigabit par seconde) et pouvant aller dans le futur jusqu'à 10 Gbit/s[90],[91],[92].

En 2015, le Centre de l’université du Surrey, en Grande-Bretagne, a annoncé avoir réussi à atteindre un débit d'un Tbit/s[93][source insuffisante] (1 térabit par seconde) sur des fréquences supérieures à 6 GHz. La même année, le centre mathématiques et algorithmiques de Huawei à Paris propose 5 technologies permettant des débits compatibles avec les pré-requis de la 5G : Le F-OFDM (Filtered OFDM) pour la forme d'onde, le SCMA (Sparse Code Multiple Access) pour la technique d'accès, les codes polaires (pour le codage des différents types de paquets), le MU-MIMO massif (pour le système d'antennes avec des techniques de précodages non-linéaires) et enfin le full duplex radio (qui combine les modes TDD et FDD). L'ensemble de ces technologies ont permis de démontrer lors d'essais en extérieur à Chengdu avec NTT DoCoMo en Chine en des efficacités spectrales en liaison descendante de 50 bit/s/Hz et une capacité multipliée par 3 en liaison montante sur des fréquences inférieures à 6 GHz.

La 5G permettra théoriquement de télécharger un film de 33 Go en 4K (UHD) en moins de 10 secondes[réf. souhaitée].

Catégories de terminaux mobilesModifier

Nouvelles catégories de terminaux LTE 5G (3GPP rel.15)[94]
Catégorie 18 19 20 21 22 23 24 25 26
Débit crête (Mbit/s) Descendant 1174 1566 1948 1348 2349 2695 2936 3132 3422
Montant 211 13563 316 301 422 527 633 738 844
Caractéristiques fonctionnelles minimales
Largeur de la bande de fréquence de chaque porteuse 1,4 à 20 MHz
Nombre de porteuses radio agrégées dans le sens descendant 2, 4, 8 2, 4 2, 4, 8
Nombre de porteuses radio agrégées dans le sens montant 2, 3 ou +
Modulations sur chaque sous-porteuse Descendante 64QAM, 256QAM 64QAM, 256QAM, 1024QAM 64QAM, 256QAM 64QAM, 256QAM, 1024QAM
Montante 64QAM, 256QAM 64QAM 64QAM, 256QAM
Types d'antenne sur la liaison descendante
MIMO 2x2 Oui
MIMO 4x4 Oui
MIMO 8x8 Oui Non Oui

MU-MIMOModifier

Lors du test de Huawei, le système multi-utilisateur MIMO (MU-MIMO (en)) a pris en charge jusqu'à 24 utilisateurs et 24 couches de transmission parallèles sur une même ressource temporelle de fréquence. Les tests ont démontré que le système MU-MIMO peut atteindre un débit moyen de 3,6 Gbit/s par cellule sur une bande passante de 100 MHz, soit près de dix fois les performances obtenues avec un système de base LTE. L'essai a confirmé l'intégration optimale de ces nouvelles technologies radio, ainsi que le potentiel des technologies flexibles d'interface radio 5G. Ces tests ont également été l'occasion de procéder à une évaluation des risques techniques, qui vient étayer le travail actuel de normalisation du 3GPP.

Ondes millimétriques en 5GModifier

Le nom d'ondes millimétriques désigne toutes les composantes présentes dans le spectre de fréquence entre 30 et 300 GHz. Les ondes millimétriques font partie des ondes radio. L'utilisation d'ondes millimétriques est jusqu'à présent restreinte aux applications d'intérieur et aux faisceaux hertziens. L'une des raisons de cette restriction repose sur le fait que les ondes millimétriques subissent plus d'affaiblissement de propagation. Vu que la formule de Friis (le calcul peut être établi ici[95]) indique que les pertes de propagation en espace libre sont proportionnels à la fréquence, l'utilisation des ondes millimétriques à l'extérieur pose un défi important. Le terme millimétrique met en relief l'aspect longueur d'onde.

 
Spectre électromagnétique et bandes de fréquences associées.

Importance dans le cadre de la cinquième générationModifier

  1. Larges bandes possibles en hautes fréquences : ce point est important dans le cadre de la 5G, vu la croissance de la demande en hauts débits. L’ultra wideband, une technique appliquée dans certaines communications sans fil, permet des taux de transfert de données élevés[réf. souhaitée] tels que demandés par la 5G.
  2. Spectre électromagnétique disponible. Vu l'épuisement des ressources spectrales, les bandes de fréquences allouées sont le sujet de débats importants. La question se pose également pour la 5G où les bandes utilisées ne sont pas encore définies ; les bandes millimétriques peuvent être considérées comme une solution possible.
  3. Cette technologie peut être utilisée pour une transmission de données avec un débit élevé en utilisant une modulation de faible ordre, ce qui permet de mapper moins de bits / symboles. Les schémas de modulation à faible ordre consomment moins de puissance, réduisent la complexité et économisent les coûts associés. Ces avantages sont vitaux dans le cadre de la 5G[réf. souhaitée].

Domaines d'applicationModifier

L'utilisation de cette bande a été proposée pour de nombreuses applications, y compris le transfert de données à haute vitesse, l'imagerie radar, le contrôle de sécurité, l'identification de substances ainsi que beaucoup d'autres.

Full-duplexModifier

Le mode full-duplex a fait l'objet de tests lors de la première phase des essais 5G. D'après les premiers tests, ce mode permet la transmission et la réception simultanées des données au niveau de la station de base, avec trois niveaux de technologie en cascade, à savoir l'annulation analogique passive, l'annulation analogique active et l'annulation numérique. Les tests ont prouvé que le Full-Duplex permet d'optimiser l'annulation des auto-interférences de plus de 113 dB en situation réelle, ce qui assure une augmentation de 90 % du débit du système par rapport aux modes half-duplex traditionnellement utilisés.

Tableau récapitulatif des techniques 5GModifier

Les futures générations de réseaux mobile 5G[réf. nécessaire]
Génération Acronyme Description Version des normes 3GPP Intitulé Débit indicatif (download) en bit/s

(théorique/pratique/usuel)

5G IMT-2020 / LTE - B LTE 5G, fréquence 600 MHz à 28 GHz ETSI TS 136 306 V15.6.0 (3GPP rel.15)[94] octobre 2019 Long Term Evolution (LTE) 5G 20 Gbit/s[96][source insuffisante] à l'arrêt / - / -

Recherche, tendances et prospectiveModifier

Tous les grands opérateurs du secteur des télécommunications s'intéressent au sujet ainsi que de grandes institutions et de nombreux États : par exemple l'Union européenne a financé ou cofinancé de grands programmes comme 5G now, IJoin, Tropic et METIS (Mobile and wireless communications Enablers for the Twenty-twenty Information Society).

De grandes entreprises et des réseaux de chercheurs essayent d'imaginer et préfigurer une « 5G verte »[97],[98]. Il s'agit du respect de l'écologie : parvenir à une moindre empreinte carbone et préserver des ressources naturelles souvent peu renouvelables. Jusqu'ici les progrès techniques ont toujours été compensés ou dépassés par l'« Effet rebond » qui induit l'augmentation des usages et des usagers, et par l'obsolescence programmée de certains dispositifs.

En , le suédois Ericsson a fait la démonstration d'une pré-version de la technologie 5G. L'entreprise de télécommunication avait alors atteint un débit de 5 Gbit/s[99],[100].

En , le Laboratoire d'électronique et de technologie de l'information lance le projet de démonstrateur de technologie 5G, à l'occasion des Jeux olympiques d'hiver de 2018 devant se dérouler à Pyeongchang en Corée du Sud. En collaborant avec des entreprises comme Thales Alenia Space ou Telespazio, le laboratoire compte s’appuyer sur les technologies d'onde radioélectrique de la bande de fréquence 28 GHz qui existent déjà dans le domaine spatial pour arriver à ses fins[101].

En , Saint-Marin signe un protocole d'accord avec Telecom Italia pour le déploiement expérimental de la 5G sur son territoire, ce qui fera d'elle la première nation à mener des tests poussés à grande échelle de cette technique[102].

FinancementsModifier

En , la Commission européenne annonce 50 millions d'euros de subventions pour des projets liés à la 5G[103]. La Commission supervise et cofinance le consortium Metis (partenariat public-privé[104] contractuel de recherche « cPPP »), et a annoncé (en ) ne pas vouloir prendre de retard sur la 5G ; il sera doté d'un budget de 700 millions d'euros pour la période 2014-2020[105].

En , la compagnie chinoise Huawei annonce avoir investi dans ces techniques dès 2009 et réussi à faire le premier test mondial d'un réseau cellulaire. L'entreprise investira 600 millions de dollars dans la recherche et développement de la 5G et prévoit à l'horizon 2018 que les utilisateurs auront un accès mobile à Internet avec un débit de 1 Gbit/s avec la 4.5G et jusqu'à 50 Gbit/s avec la 5G, comme annoncé lors des Mobile World Congress de 2011 et 2012[106]. Dans ce cadre, Huawei a mis en place un centre en mathématiques et algorithmiques de 100 personnes à Paris autour de la 5G et l'intelligence artificielle pour les réseaux, dirigé par le professeur Mérouane Debbah[107],[108],[109]. Les investissements nationaux devraient dans le domaine atteindre 2,8 trillions de yuan (soit 411 milliards $ de dollars US) entre 2020 et 2030, dans ce qui est déjà le plus important réseau mobile au monde[10].

Début 2014, la Corée du Sud a annoncé investir 1,1 milliard d'euros pour la mise en place de la 5G en 2020[110],[111],[112].

En août 2018, Samsung investit dans des technologies d'avenir. Le conglomérat annonce le 8 août qu'il va injecter 19 milliards de dollars dans des programmes liés à l'intelligence artificielle et la 5G.

Mouvements de contestationModifier

Les mouvements d'opposition à la 5G se développent en 2020. En France, une pétition en ligne[113] a réuni près de 70 000 signatures pour demander un moratoire au gouvernement. La Suisse est le pays où la fronde anti-5G a été la plus forte, rassemblant des milliers de personnes dans les rues ; le gouvernement a reporté indéfiniment l'établissement de nouveaux seuils limite d'émission des antennes, bridant de facto les réseaux 5G.

La contestation s'organise autour de deux thèmes : d'une part celui de l'effet des ondes électromagnétiques sur la santé, d'autre part celui de l'impact environnemental : un appel de mille scientifiques[114], publié le dans le quotidien français Le Monde, déclare :

« Continuer à promouvoir des technologies superflues et énergivores comme la 5G ou la voiture autonome est irresponsable à l'heure où nos modes de vie doivent évoluer vers plus de frugalité. »

Une autre tribune publiée en janvier 2020 par les dirigeants de l'association The Shift Project[87] estimait à 10 TWh la consommation supplémentaire d'électricité pour les opérateurs mobiles d'ici à cinq ans à cause de la 5G, soit 2 % de la consommation annuelle française ; elle soulignait que « le problème du numérique, c'est précisément la surconsommation », et appelait à réserver la 5G à certains usages bien précis[115].

Déploiement de la 5G dans le mondeModifier

AllemagneModifier

Du 19 mars au 12 juin 2019, les enchères pour la 5G se sont déroulées entre les quatre opérateurs en lice, Deutsche Telekom, Vodafone, Telefónica et 1&1 Drillisch. Le président de l’agence fédérale allemande des réseaux, Jochen Homann, déclare que la vente aux enchères est un succès, celle-ci rapportant 6,55 milliards d’euros à l'État allemand[116]

En juin 2020, à l'occasion de son plan de relance, l'Allemagne engage 7 milliards d'euros pour accélérer le déploiement de la 5G, qui est classé au rang de haute priorité. La technologie est « l'occasion de renforcer notre souveraineté numérique et en même temps la puissance d'innovation de nos entreprises »[117].

BelgiqueModifier

L'opérateur Proximus a lancé le déploiement de la 5G au dans certaines villes de Belgique. La capitale, Bruxelles n'est pas encore directement concernée à cause d'une règlementation plus stricte sur les puissances d'émission.

Corée du SudModifier

La Corée du Sud se positionne en tant que chef de file mondial de la 5G et prévoit d'investir plus 30 trillions de KRW (26 milliards de dollars) pour construire un réseau 5G à l’échelle du pays d’ici 2022.

Le , la Corée du Sud devient la première nation dont le réseau est entièrement équipé pour la 5G. Les trois opérateurs de télécommunications, SK Telecom, KT et LG Uplus, annoncent simultanément le lancement du service. Quelques jours plus tard on dénombre plus de 100 000 abonnés avec des mobiles de la marque Samsung[118].

En avril 2019, le réseau 5G de KT est prêt à l'usage dans 85 villes de Corée du Sud et comprend la couverture des services 5G sur les principales autoroutes et chemin de fer du pays[119].

KT a déployé son infrastructure 5G sur une base Samsung. SK Telecom déploie avec Ericsson, Nokia et Samsung (Huawei est exclue de sa liste de fournisseurs d'équipement). LG Uplus utilise Huawei[119].

Au premier trimestre 2020, la Corée du Sud compte déjà plus de 5 millions d'abonnements enregistrés[120].

Selon Bloomberg, en 2020, à la suite de la pandémie de Covid-19, le gouvernement sud-coréen dévoile un « nouvel accord » pour remodeler l'économie ; ce plan vise en particulier à promouvoir l’utilisation des réseaux sans fil de cinquième génération et de l'intelligence artificielle dans tous les secteurs.

États-UnisModifier

AT&T (155 millions de clients), Verizon (118 millions) et le nouvel ensemble T-Mobile/Sprint (80 millions)[121] sont les principaux opérateurs de télécommunications des États-Unis.

Début 2020, le réseau 5G de Sprint est en service dans certaines parties de Atlanta, Houston, Dallas-Fort Worth, Kansas City, Phoenix, Arizona, la ville de New York, Washington D.C., Los Angeles, Chicago. La 5G de Sprint couvre plus de 5 400 kilomètres carrés desservant une population de 11 millions d'habitants aux États-Unis[122]. Après de nombreuses péripéties, en , le ministère de la Justice américain annonce donner son accord à la fusion de Sprint et T-Mobile[121]. La fusion est finalisée le  ; la nouvelle société conserve le nom de T-Mobile. La fusion T-Mobile/Sprint est motivée par l'arrivée de la 5G, déjà une réalité dans plusieurs villes des États-Unis, elle s'engage sur une couverture 5G sur 99 % du territoire américain six ans après la fusion.

En mai 2020, le réseau 5G (nommé 5G+) de AT&T et celui de Verizon sont mis en service dans certaines villes[123],[124].

FranceModifier

Le , les quatre principaux opérateurs français se portent candidats pour le déploiement de la 5G[125], Bouygues Telecom, Free, Orange et SFR ont déposé leur candidature dans le cadre de l’attribution des fréquences, a annoncé l’Arcep.

Le prix de chaque bloc de 50 MHz a été fixé à 350 millions d’euros, avec un engagement des opérateurs de respecter un calendrier de couverture du territoire en 5G par opérateur :

  • deux villes en 2020 ;
  • 300 sites en 2022 ;
  • 8 000 sites en 2024 ;
  • 10 500 sites en 2025 ;
  • couverture progressive du réseau routier.

Les enchères d’attribution des fréquences entre Orange, SFR, Bouygues Telecom et Iliad (Free), qui devaient se tenir le , sont reportées[126] au mois de septembre 2020. En contrepartie d’un cahier des charges plus souple sur le déploiement de la 5G (levant l’obligation de couvrir au moins deux villes avant la fin 2020), l’Autorité de régulation des communications électroniques, des postes et de la distribution de la presse (Arcep) renforce les obligations des opérateurs concernant la 4G, imposant « la généralisation de l’accès à la 4G+ » (LTE Advanced), une version plus puissante du LTE qui devra couvrir 75 % des sites fin 2022[127].

Pour le déploiement de la 5G, Orange a choisi, pour la France, Nokia (40 %) et Ericsson (60 %) qui étaient déjà ses fournisseurs pour les générations précédentes de réseau mobile. Free a annoncé un accord stratégique avec Nokia, son fournisseur historique. SFR et Bouygues Telecom, qui ont chacun une moitié de leurs réseaux actuels équipés par Huawei, n'ont pas dit avec qui ils travailleraient pour la 5G[128].

Bouygues redoute que l'État lui interdise d'avoir recours à l'équipementier chinois Huawei pour la 5G alors que celui-ci équipe déjà la moitié de son réseau 4G. Selon Olivier Roussat, président de Bouygues Telecom « Si Huawei est interdit en France,... , il faut des mesures d'indemnisation. Aux États-Unis, un fonds de 1 milliard de dollars a été mis en place pour aider les petits opérateurs régionaux à retirer les équipements Huawei de leurs réseaux »[129].

MadagascarModifier

En 2019, un contrat commercial signé avec Ericsson, d'un montant de 100 millions de dollars, prévoit sur quatre ans le déploiement de 2 000 sites mobiles qui permettront à l’opérateur télécoms de compléter sa couverture réseau du pays. Le déploiement de sites 4.5G puis 5G dans des zones à haute densité est prévu[130].

L'opérateur Telma annonce le lancement commercial du son réseau 5G le , en partenariat avec Ericsson[131].

Royaume-UniModifier

En 2020, 31 villes du Royaume-Uni sont équipées en 5G. En janvier 2020, le Royaume-Uni pose des garde-fous sur le déploiement de la 5G par Huawei, aucun équipement dans les cœurs de réseaux, part de marché limitée à 35 % et aucune présence sur les sites critiques, comme les centrales nucléaires[132].

En juin 2020, selon le Daily Telegraph, Boris Johnson prévoirait une désinstallation progressive des équipements 5G de Huawei d'ici 2023. EE, Vodafone et 3 utilisent des équipements 5G de Huawei sur leurs réseaux[132].

En juillet 2020, Le Royaume-Uni va exclure Huawei de son réseau 5G. L’achat de nouveaux équipements Huawei sera interdit dès la fin 2020 et les équipements existants devront être retirés d’ici à 2027, a déclaré le ministre chargé de la culture et du numérique, Oliver Dowden, à la Chambre des communes à l’issue d’une réunion du Conseil de sécurité nationale (NSC) présidée par le premier ministre conservateur Boris Johnson[133].

SuisseModifier

Sunrise et Swisscom ont commencé le déploiement de la 5G en , Salt plus tard dans l'année.

Swisscom, en , couvrait, selon son site internet 150 localités en Suisse[134]. Lors de la présentation du résultat financier du troisième semestre[135], il ambitionnait toujours de couvrir 90 % de la population. Ces objectifs ont été revus à la baisse[136] du fait de divers ralentissements par certains cantons qui ont mis en place des moratoires, bien que cela ne relève pas de leur compétence[137].

Sunrise se présente comme leader en matière de déploiement de la 5G. En , il couvrait 309 localités en 5G. Il propose plusieurs services grâce à ce réseau, comme Internet/TV/téléphone à la maison par la 5G[138].

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Voir aussiModifier

BibliographieModifier

Articles connexesModifier

Liens externesModifier