Évoqué depuis de longues années dans l’univers des télécoms, le réseau 5G est désormais une réalité. Mais de quoi s’agit-il ? Il est temps de décrypter cette technologie, installée pour durer.
1. Qu’est-ce que la 5G ?
Commençons par le commencement : la 5G n’est autre que le nouveau standard de réseau mobile, actuellement en cours de déploiement à travers le monde.
Elle succède au réseau 4G, qui a été le standard largement dominant dans les années 2010.
En comparaison avec une connexion Internet standard, la 4G s’apparente à une bonne connexion ADSL, avec un débit théorique pouvant monter jusqu’à 150 Mb/s.
En pratique, le débit moyen en 4G est de 37 Mb/s aujourd’hui. Mais durant près d’une décennie, se connecter en 4G depuis son smartphone permettait d’accéder plus rapidement à Internet que depuis un ordinateur doté d’une connexion ADSL moyenne.
Puis la Fibre optique s’est déployée progressivement dans les foyers, rendant la 4G bien moins performante. Mais la 5G commençait alors à pointer le bout de son nez, avec une promesse de taille : proposer un débit pouvant monter jusqu’à 1 Gb/s en réception et jusqu’à 300 Mb/s en émission.
Là encore, il s’agit de chiffres théoriques. En moyenne, la 5G permet aujourd’hui de profiter d’un débit maximum de 100 Mb/s, et les performances vont continuer à augmenter au fur et à mesure du déploiement de nouvelles antennes.
Une telle proposition en matière de débit vaut à la 5G d’être qualifiée de « très haut débit mobile ». Tout comme la 4G rivalisait avec les connexions ADSL des foyers, la 5G devrait, quant à elle, rivaliser avec les connexions Fibre.
De quoi entrevoir, déjà, l’un des atouts évidents de ce nouveau réseau mobile.
2. Comment fonctionne la 5G ?
Une complémentarité de la 4G
En pratique, la 5G reprend les bases de la 4G LTE, qui est elle-même une mise à jour remarquable de la 4G. La 5G peut réutiliser les bandes de fréquence de la 4G LTE (4G+), mais également en rajouter de nouvelles, de deux autres types : les bandes de fréquences 5G Sub-6 d’un côté, et les ondes millimétriques de l’autre.
Ces dernières jouent une importance capitale dans l’architecture du réseau, puisqu’elles permettent d’augmenter significativement le débit, au détriment, cependant, de la portée.
La combinaison de ces différentes bandes de fréquence permet de bénéficier d’une plage de fréquence bien plus large que celle de la 4G, et donc une bande passante qui est très supérieure. Néanmoins, pour bénéficier de la 5G à son plein potentiel, il est important de pouvoir exploiter au mieux les ondes millimétriques.
Cette bande de fréquence, longtemps réservée à l’armée, a été mise aux enchères pour être revendue aux opérateurs de téléphonie mobile, en vue d’étendre la capacité de leurs réseaux respectifs.
Comme son utilisation optimale se fait à courte portée, il est essentiel de déployer de nombreuses cellules mmWave dans les zones où l’on désire que la 5G soit utilisable à son plein potentiel, notamment dans les villes.
Une évolution progressive du réseau 5G
Les antennes « traditionnelles », installées plus haut, contribuent à créer un maillage de réseaux localisés, à faible portée, reliés les uns aux autres pour créer un réseau sans fil global, qui va gagner en puissance au fil du temps.
En effet, le déploiement de la 5G va durer un long moment, l’objectif étant à la fois de mettre en place des antennes « traditionnelles » pour assurer une couverture globale du territoire, mais aussi des petites cellules mmWave partout où des saturations seront détectées.
Le réseau 5G est donc une toile qui va s’étendre et se perfectionner, à la fois du côté de la bande passante, on estime qu’en 2022, 75% des sites équipés en 5G délivreront un débit minimum de 240 Mb/s, mais aussi de la faible latence, puisque l’un des objectifs est de la faire passer sous la barre de la milliseconde.
3. Quels sont les avantages de la 5G ?
Les avantages que peut offrir la 5G sont très nombreux, mais ils sont associés, pour la plupart, à des enjeux technologiques. On en a déjà clairement évoqué un, qui est le débit très élevé, qui permet de faire transiter d’importantes quantités de données depuis des appareils mobiles.
Rien que sur cet aspect, le potentiel est énorme, aussi bien pour des usages personnels que professionnels, mais nous y reviendrons.
Une réduction de la consommation d'énergie
L’un des autres enjeux de la 5G est associé à ce qui devrait devenir l’un de ses autres atouts : sa faible consommation énergique. Le réseau 5G est globalement conçu pour être économe en énergie sur tous les fronts.
Tout d’abord, son organisation en maillages localisés permet à l’information de moins circuler avant d’arriver à destination, ce qui évite au smartphone ou à l’appareil connecté de faire trop « d’efforts » pour récupérer les données.
Néanmoins, sur ce point, les constructeurs vont encore devoir affiner leurs technologies : les premiers modems 5G présents dans les terminaux mobiles n’en sont pas encore à ce stade.
Il faut également noter que les antennes MIMO déployées pour l’installation de la 5G sont actuellement plus énergivores que les modèles 4G, mais les prochaines versions de ces appareils devraient l’être bien moins dans les années à venir.
Une sécurité augmentée
Enfin, la 5G promet également d’être particulièrement sécurisée : cet avantage est, lui aussi, un enjeu crucial pour l’avenir du réseau, puisque celui-ci affiche la perspective d’un monde plus connecté que jamais.
Les protocoles de sécurité devront donc être au rendez-vous pour limiter les risques de piratage et les détournements de données. Des experts en sécurité du monde entier s’y attèlent.
4. La 5G, oui, mais pour quels usages ?
Ces constats techniques et théoriques évoqués, il est temps de passer à la pratique.
Si la 5G se limite aujourd’hui à quelques smartphones disponibles sur le marché, dans le futur, on peut tout simplement estimer qu’elle sera présente partout au quotidien : voitures connectées et autonomes, casques de réalité virtuelle, lunettes à réalité augmentée, montre connectée…
L’écosystème global que nous nommons aujourd’hui « Internet des objets » s’apprête à entrer dans une nouvelle ère avec la 5G. Concrètement, on peut considérer qu’une grande partie des appareils qui nécessitaient jusque-là d’être reliés au Wifi pour fonctionner embarqueront une puce 5G qui les rendra autonomes.
La 5g dans la vie de tout les jours
Avec un temps de latence qui devrait devenir quasi-inexistant et l’augmentation constante du débit de données à disposition, les voitures pourront communiquer entre elles sur les routes, des concerts pourront avoir lieu en direct en réalité augmentée dans une salle alors que le groupe jouera depuis l’autre bout du monde, vous pourrez jouer en 4K Ultra HD depuis votre smartphone grâce au cloud gaming, ou bien vous pourrez toujours utiliser la domotique connectée de votre maison même si votre connexion Internet locale est hors service.
Mieux : vous n’en aurez peut-être même plus besoin. Grâce au débit très élevé de la 5G, vous mettrez également à peine une seconde pour charger un film ou un épisode de série sur votre tablette ou votre téléviseur.
La 5G dans la vie profesionnelle
Et il ne s’agit là que d’une poignée d’exemples qui ont un lien avec notre quotidien : la 5G s’apprête également à révolutionner de très nombreux secteurs professionnels.
Dans les usines, les machines pourront communiquer en une fraction de seconde avec les ordinateurs ou les smartphones des salariés en charge de les faire fonctionner, les chirurgiens pourront opérer leurs patients à des milliers de kilomètres de distance sans aucune latence, et les camions, autonomes ou semi-autonomes, réagiront au quart de tour aux interactions sur la route avec une signalisation connectée.
Assurément, la 5G représente une révolution notable dans tous les domaines : il s’agit de la connexion mobile du futur, celle que beaucoup d’entreprises et de secteurs de l’industrie du high-tech attendaient pour débloquer certaines innovations.
Les nombreux usages de la 5G évoqués ici ne sont, finalement, que quelques exemples encore théoriques dans l’ensemble : la réalité de ces prochaines années permettra de percevoir les champs d’applications concrets, qui seront assurément bien plus nombreux.
5. Quels sont les objets dotés de la 5G ?
Les Smartphones 5G
Aujourd’hui, les objets du quotidien équipés de la 5G sont très limités sur le marché, en raison d’un déploiement du réseau qui n’en est encore qu’à ses débuts. Les plus évidents sont, bien évidemment, les smartphones 5G.
Durant la seconde moitié de 2020, de nombreux constructeurs de terminaux mobiles ont commencé à sortir des versions 5G de leurs modèles les plus prisés. Samsung, par exemple, a décliné sa gamme Galaxy S20 à la fois en versions 4G et 5G. Cette année, ses Galaxy S21 sont tous compatibles 5G.
La gamme iPhone 12 d’Apple embarque également la 5G, de même que les derniers terminaux en date de OnePlus, OPPO ou encore Xiaomi. Auprès du grand public, la 5G va tout d’abord s’étendre par le biais des smartphones.
La domotique en 5G
Du côté des usages privés et domestiques, on pourra compter, dans un futur proche, sur de nombreux appareils de sécurité connectés, comme des caméras connectées en permanence au réseau 5G, des systèmes d’alarme sans fil très performants, de la domotique contrôlable à distance comme des persiennes automatisées ou encore des luminaires intelligents.
Les enceintes connectées dotées d’assistants vocaux pourront se passer du Wifi et fonctionner via la 5G, ce qui permettra d’étendre les possibilités d’installation. De manière générale, ces appareils ne dépendront plus d’un réseau local pour fonctionner.
Et comme la 5G devrait devenir très économe en énergie au fil du temps, ils pourront également être utilisés avec des batteries dont l’autonomie s’élèvera à plusieurs semaines. Les possesseurs d’une montre connectée rêvent sans doute d’un modèle qui ne nécessitera pas d’être rechargé tous les jours : la 5G pourrait bien le permettre.
L'informatique et les jeux vidéos
Dans les années à venir, les amateurs de jeux vidéo pourront très probablement profiter de consoles de jeux mobiles compatibles avec une puce 5G, qui leur permettra de jouer en ligne depuis n’importe où. On peut facilement imaginer une Nintendo Switch dotée de ce type de technologie.
Les ordinateurs portables pourront aussi se décliner en modèle 5G, et comme le réseau très haut débit mobile va grandement favoriser le développement du cloud gaming et du streaming, il sera possible de jouer à des jeux PC depuis n’importe où, grâce à un PC à la configuration modeste.
Les moyens de transports connectés
Enfin, dans un avenir plus lointain, la 5G équipera les voitures intelligentes et les moyens de transport autonomes ou semi-autonomes. Le trafic routier pourra être régulé par des feux, panneaux et autres signaux eux aussi reliés au réseau 5G.
Par exemple, une voiture autonome pourra être informée en une fraction de seconde que la voiture devant elle est en train de freiner ou bien qu’un vélo, lui aussi connecté, est sur le point de refuser une priorité. Des réactions en chaîne qui pourraient sauver des vies et faciliter toujours plus le quotidien.
La deuxième moitié de l’année 2021 devrait permettre de voir émerger les premiers appareils 5G, autres que les smartphones. Il faut cependant s’attendre à ce que les pionniers en la matière soient proposés à des tarifs élevés.
Néanmoins, cela augure du bon pour la suite : au fur et à mesure que la qualité de la connexion 5G va augmenter, le marché des objets 5G va mûrir, et devenir de plus en plus accessible au grand public. De quoi laisser aux consommateurs le temps d’imaginer comment ils souhaiteraient profiter de ce puissant réseau mobile.
6. La 5G est-elle un danger pour la santé ?
Une évolution technologique complémentaire de la 4G
La question de la dangerosité des ondes émises par les réseaux mobiles n’est pas née avec la 5G : elle existait déjà du temps du déploiement de la 4G et de la 3G, mais elle se pose aussi pour le Wifi et pour d’autres types d’appareils qui communiquent sans fil, et qui émettent donc un champ électromagnétique.
Le premier fait établi et évoqué plus haut dans cet article, c’est que la 5G exploite une plage de fréquence bien plus vaste que celles des précédents réseaux mobiles.
On y trouve trois types de fréquences radio différentes :
- Celles déjà utilisées par la 4G, 2,1 GHz, 1,8 GHz, 2,6 GHz, 800 MHz et 700 MHz
- Celles des 3,5 GHz qui sont utilisées dans le déploiement actuel des antennes 5G
- celles des 26 GHz, qui seront utilisées dans plusieurs années.
L'avis des experts sur la 5G
Concernant les plages de fréquences utilisées par la 4G, des centaines d’études menées ces 10 dernières années par de nombreux laboratoires et cabinets indépendants ne sont pas parvenues à mettre en lumière une nocivité pour la santé.
Il en va de même pour la bande des 26 GHz : lors d’une table ronde organisée par le Sénat en juillet 2020, Olivier Merckel, chef de l’unité « Évaluation des risques liés aux agents physiques » de l’Agence nationale de sécurité sanitaire de l’alimentation, de l’environnement et du travail (Anses) a notamment expliqué que
« En matière d’interaction entre les champs électromagnétiques et le vivant, il y a une sorte de séparation qui s’opère à partir de 6 à 10 GHz. Ces ondes ne pénètrent pas dans le vivant. Pour la bande de 26 GHz, on a une absorption très limitée à la surface de la peau ». – Olivier Merckel
Concrètement, en 2011, l’Organisation Mondiale de la Santé estimait qu’un risque lié aux réseaux mobiles pouvait exister, mais qu’il n’avait pas été démontré. 10 ans plus tard, la situation est la même.
L'étude mitigée de la 3,5 GHz
Du côté de la bande des 3,5 GHz, la question est cependant loin d’être tranchée. Le principal souci actuel est le manque de recul concernant l’utilisation des fréquences radio de ce type.
En juillet 2020, l’Anses, qui fait office de figure d’autorité en la matière en France, mettait en avant « un manque important, voire une absence de données relatives aux effets biologiques et sanitaires potentiels dans les bandes de fréquences considérées. »
Un rapport de l’Anses est attendu en ce début d’année 2021 : il devrait en dire un peu plus sur les risques éventuellement associés à la bande des 3,5 GHz, et donc à la 5G en France, telle qu’elle est déployée aujourd’hui.
Il faut néanmoins souligner un point déjà connu : il s’agit de l’exposition aux ondes électromagnétiques dans le cadre de la 5G, et en particulier en ce qui concerne la bande des 3,5 GHz. Elle est mesurée en volt par mètre (V/m).
En France, le seuil d’exposition maximum est fixé à 61 V/m : il s’agit du même que pour le Wifi. Il est important de préciser que ce seuil est 50 fois inférieur à celui à partir duquel l’OMS estime que les ondes peuvent avoir des effets nocifs sur la santé.
Dès avril 2020, l’Agence nationale des fréquences (ANFR) a publié un rapport d’évaluation de l’exposition du public aux ondes électromagnétiques 5G, qui conclut notamment que
« Les niveaux des champs mesurés sont tous très en dessous de la valeur limite réglementaire qui est de 61 V/m dans la bande de fréquences 3,4 -3,8 GHz. » – Agence Nationale des Fréquences
L’ANFR précise bien que ces premières mesures ont été réalisées « dans des conditions particulières », et « quasiment exclusivement en extérieur ». D’autres relevés seront réalisés prochainement dans un contexte plus proche du quotidien, maintenant que le réseau 5G est une réalité.
Attendre l'avancée des études sur la 5G
Dès lors, faut-il s’inquiéter des résultats que les études pourraient montrer une fois la 5G bien installée dans le paysage ? Certains scientifiques relativisent déjà, d’autres appellent à la prudence et au principe de précaution.
Dans les faits, seul l’avenir le dira. Il faut donc se méfier des discours alarmistes et du rejet massif de cette technologie, mais il est loin d’être interdit de se poser les questions sur l’impact que la 5G aura sur le quotidien, sur l’environnement et sur la santé.
