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5G, quels enjeux pour quels usages ?

POSTED BY Georges THORIN IN Global

   

Depuis le 5 avril 2019, la 5G a officiellement été déployée pour la première fois dans un pays, la Corée du Sud. Elle devrait arriver en Europe progressivement à partir de l’année prochaine. Cette cinquième génération de communications mobiles est présentée comme une génération de rupture dans la mesure où celle-ci ne s’intéresse plus uniquement au monde des opérateurs mobiles, mais ouvre de nouvelles perspectives en permettant notamment l’inter-connectivité d’applications ainsi que des usages extrêmement diversifiés, unifiés au sein d’une même technologie. À quel point cette technologie va-t-elle changer le paysage des télécommunications actuelles ? Quelles sont les nouvelles applications que cette nouvelle architecture va rendre possible ?
 
1. Un changement de paradigme

De par sa capacité à générer des débits de télécommunication mobile de plusieurs gigabits de données par seconde – jusqu’à 100 fois plus rapide que la 4G (80Mbits/s) -, associée à une latence divisée par 5 et à un nombre d’objets potentiellement connectés multiplié par 10 sur le même réseau, la 5G est susceptible de répondre à la demande croissante de données qui se développe dans nos sociétés et nos économies hyperconnectées. En effet, dufait de l’augmentation de la capacité du réseau, de nouveaux usages seront possibles ; des usages qui pour la plupart ne sont pas réalisables avec le réseau 4G actuel (en raison de la limitation des quantités de données échangeables).
À l’heure actuelle, certaines estimations font, en effet, état d’un trafic internet mobile 30 fois supérieur à celui de 2010. Cette hausse s’explique notamment par un volume plus élevé de vidéos de haute qualité, une utilisation grandissante du cloud computing, ainsi qu’au nombre toujours plus important d’appareils connectés via Internet.

Face à ces besoins grandissants, les promesses techniques de la 5G laissent deviner l’émergence d’un marché riche en applications et débouchés, et ouvrent la voie à de tous nouveaux usages numériques. Selon l’ANFR (Agence Nationale des FRéquences), de nombreux secteurs sont directement concernés, que ce soit la santé, la ville intelligente, l’industrie, les transports ou encore le divertissement

Ainsi, la 5G vise à intégrer un nombre de cas d’usages inédit en favorisant, par exemple, l’intégration et l’interopérabilité d’objets communicants (IoT ou Internet des Objets) et des smartgrids (réseaux électriques intelligents), au sein d’un environnement domotisé ou d’une « ville intelligente » (Smart City). Cette technologie clé pourrait également contribuer au datamining(exploration de données), la gestion du big data et du tout-internet. Les promesses sont donc phénoménales mais les défis à relever le sont tout autant.


2. Enjeux sur le réseau

2.1 Quels types de fréquences ?

Pour être opérationnelle, la 5G nécessite de recourir à de nouvelles fréquences, en particulier dans les bandes hautes du spectre radioélectrique, afin d’accroître la capacité et les débits des réseaux mobiles. Avec l’utilisation d’antennes intelligentes et de réseaux de petites antennes, les forts besoins en connectivité du grand public et des entreprises devraient pouvoir être couverts. Aussi, l’Autorité de Régulation des Communications Électroniques et des Postes (ARCEP) travaille à la libération de ces bandes, notamment par la migration de certains usages sur d’autres bandes.


Il est ainsi prévu de dégager des fréquences situées pratiquement sur tout le long du spectre radioélectrique au profit de la 5G. Cependant, il est à noter que la capacité d’une bande de fréquence, donc les débits maximaux théoriques, dépend directement de la largeur de cette bande. Plus la fréquence de la bande est élevée, plus la capacité de cette dernière est élevée. L’ANFR classe donc ces fréquences en deux grandes catégories :


– Les fréquences dites « basses » (700 MHz-3 GHz) qui ont une large couverture géographique et une bonne qualité de propagation à l’intérieur des bâtiments ;
– Les fréquences dites « hautes » (3,5 GHz et au-delà), qui ont une forte capacité (débit), mais une plus faible couverture géographique et une propagation limitée à l’intérieur des bâtiments.

Afin de maximiser la couverture réseau, il sera donc nécessaire d’utiliser à la fois de nouvelles fréquences dans la bande du spectre radioélectrique (fréquences hautes, permettant d’apporter des capacités accrues en termes de vitesse de téléchargement), mais aussi celles déjà attribuées et utilisées à l’heure actuelle pour faire passer des données en 2G, 3G et 4G (fréquences basses, appropriées pour la pénétration des ondes dans les bâtiments) (cf. Figure 1 ci-dessous).

Pour l’heure, deux nouveaux blocs de fréquences seront utilisés pour la 5G : celui de la bande 3,5 GHz (3,4 – 3,8 GHz) et celui, plus haut, de la bande 26 GHz (24,25 – 27,5 GHz) appartenant à la catégorie des ondes millimétriques.

Figure 1 : Représentation des bandes de fréquences 5G identifiées. Les bandes dites « basses », déjà allouées pour la 2G / 3G / 4G, pourraient être réutilisées pour la 5G. La bande 3,5 GHz est la première bande 5G offrant un compromis couverture/capacité. La bande 26 GHz, « pionnière 5G », sera principalement utilisée pour des « hot spots ». D’autres bandes hautes fréquences seront à l’étude lors de la Conférence Mondiale des Radiocommunications en 2019. Source : ANFR


Les ondes millimétriques sont constituées d’ondes dont les fréquences vont de 24 à 86 GHz. Jusqu’à présent ces ondes n’étaient pas vraiment exploitées, car le signal était jugé trop instable. En effet, plus les fréquences sont élevées et moins la portée du signal est importante, et de plus, les ondes millimétriques ont la réputation de ne pas (bien) traverser les murs, d’avoir une portée plus courte (elles seraient donc intéressantes pour couvrir des superficies réduites, mais fortement fréquentées), ou encore de mal supporter la pluie. 

Cependant, certains travaux récents indiquent que certaines de ces fréquences ne souffrent pas d’atténuation et peuvent se comporter d’une manière presque similaire à celles des réseaux actuels. En décembre 2015, la conférence mondiale des radiocommunications a ainsi autorisé la planification et l’utilisation de ces longueurs d’onde pour le mobile d’ici 2019-2020.

En France, bien que les premières attributions de bandes soient prévues pour l’automne 2019, certains opérateurs mènent actuellement des expérimentations dans plusieurs villes françaises. Ces différentes expérimentations ont pour but de tester et, éventuellement, de valider certains objectifs tels que l’accès dynamique au spectre, les transmissions multiservices, ou encore l’émission et la réception simultanée dans une même bande de fréquences. Ces expérimentations doivent également servir à évaluer, à grande échelle, les cas d’usages verticaux tels que la ville intelligente, la réalité virtuelle, la télémédecine ou l’industrie du futur.

Les résultats de ces différentes expérimentations sont très attendus dans la mesure où le déploiement de la 5G est un véritable enjeu stratégique pour l’industrie française, la compétitivité de notre économie, ou encore la rénovation des services publics. 

Dans une seconde partie nous aborderons les enjeux économiques et géopolitiques des transformations relatives à la 5G. 

Source : Inneance


       
           


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