La 5G n’est pas encore pour tout de suite, mais elle avance à grands pas. Il est donc intéressant de se poser la question de ce qu’elle va nous apporter, quand et comment.
Dossier mis à jour en juillet 2018
Pourquoi change-t-on de génération ? Après tout, si on compare les cartes de couverture des opérateurs, la 4G n’est pas encore une généralité, et ne le sera sans doute jamais de toute façon. Mais la 5G, sur le papier, va au-delà du simple remplacement de notre réseau mobile actuel. En fait, elle pourrait bien faire sauter complètement la distinction entre internet fixe et nomade. Alors bien entendu, il faut nuancer : si on se plonge dans le discours marketing des opérateurs au moment de l’arrivée de la 4G, c’était déjà la promesse que l’on nous faisait.
Là où la 5G pourrait bien la réaliser, c’est dans son focus sur des aspects de la connexion qui vont au-delà de la simple augmentation du débit — notamment la réduction de la latence — et qui ouvrent des usages inédits. D’autant plus que de son côté, le très haut débit fixe peine à arriver. La fibre a du mal à dépasser les grandes villes et les initiatives avortées de SFR en matière de déploiement n’incitent pas à l’optimisme. La 4G, si elle ne couvre pas encore tout le territoire, s’est franchement bien développée en 5 ans, il est donc relativement serein d’envisager que la 5G sera bien plus efficace pour apporter le « THD » en rase campagne.
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La 5G c’est quoi ?
Parler de 5G sans l’expliquer en détail est assez trompeur, dans la mesure où ça n’est pas tant une technologie de rupture qui va tout changer du jour au lendemain, mais comme le précise l’ARCEP dans son rapport, un ensemble de technologies qui vont arriver progressivement, et cohabiter avec une évolution de la 4G, sachant que cette dernière ne va pas arrêter son développement pour autant. L’autorité rappelle d’ailleurs que certains opérateurs, notamment américains, qualifiaient déjà de « 4G » leur offre HSPA (3G+).
Les ondes millimétriques : plus de puissance, moins de portée
La clé technologique de la 5G se situe dans l’utilisation de fréquences plus élevées du spectre, par rapport à celles affectées actuellement. La 4G et ses prédécesseurs ont eu recours, en gros, à des bandes de fréquences en dessous de 6 GHz. La 5G promet l’utilisation notamment d’un spectre élargi de 30 à 300 GHz, les ondes que l’on appelle millimétriques.
Les ondes millimétriques sont à double tranchant. D’un côté, elles permettent des débits plus importants. De l’autre, d’où leur nom, elles ont une portée plus courte. Pour rappel, c’est ce qui explique la bataille pour les « fréquences en or » de la 4G. Moins la fréquence est élevée, meilleure est la portée, et surtout la pénétration à travers les obstacles tels que les murs. La 5G va donc recourir à ces ondes millimétriques, mais également employer des fréquences en dessous de 6 GHz pour permettre un déploiement plus large. L’ARCEP mentionne la bande 3,4 – 3,6 GHz qui offrirait une grande quantité du spectre. La réaffectation de fréquences déjà utilisées par la 3G et la 4G sont étudiées, mais plus compliquées. La bande 700 MHz pourrait ici jouer un rôle.
Combler la portée plus réduite des ondes millimétriques requiert l’usage de plus petites cellules et d’utiliser des techniques comme le Massive MIMO (Multi In Multi Out) pour multiplier la capacité et le « beamforming » pour diriger les signaux de manière intelligente vers les appareils.
Modems et smartphones 5G
À nouvelle technologie, besoin de nouveaux composants. Sur ce point, Qualcomm est déjà bien avancé avec son modem X50 annoncé il y a un an et demi. Le X50 prend en charge le « beamforming » et le MIMO massif, gère jusqu’à 800 MHz de bande passante via l’agrégation de 8 antennes 100 MHz et peut atteindre 5 Gbit/seconde en débit descendant.
Actuellement, le modem ne peut opérer que sur la bande d’ondes millimétriques 28 GHz, mais il faut rappeler qu’il est, pour l’instant, uniquement destiné à effectuer des tests de connexion. Comme le mentionne l’ARCEP, les questions de fréquences sont encore floues et sujettes à évolution. Orange, en France, fait partie des opérateurs travaillant avec Qualcomm, mais des discussions sont également ouvertes avec SFR et Bouygues.
Les OEM ayant déjà « signé » avec le fondeur comptent en revanche des absents. Apple, en conflit avec Qualcomm, aurait tendance à se tourner vers Intel pour équiper de futurs iPhone compatibles 5G. Huawei développe ses propres technologies. Si Samsung ne fait pas partie des premiers annoncés, la marque nous a assuré qu’ils étaient bien partenaires sur ce développement.
Toujours est-il que les constructeurs n’hésitent pas à annoncer leur volonté d’être présents sur le marché de la 5G. Au Mobile World Congress 2019 et sur ce début d’année, de nombreux smartphones compatibles 5G ont déjà été annoncés à titre d’exemple. Des routeurs 5G sont également de la partie.
La 5G, qu’est-ce que ça apporte ?
La norme 5G apporte, en théorie, des améliorations substantielles sur trois axes : les débits, la latence et la densité. Ces trois objectifs sont en concurrence, et les technologies de la 5G ont pour but de tenter d’y fournir les meilleures réponses possible, sachant qu’on ne peut pas les satisfaire simultanément. L’idée est d’utiliser une architecture logicielle pour s’adapter aux différents besoins d’un appareil, selon ces trois paramètres (latence, débit et densité), ce que l’on appelle network slicing.
Des débits enfin du niveau de la fibre
L’apport le plus évident revendiqué par la 5G, et qui découle directement des améliorations offertes par les générations précédentes est la promesse de débits encore supérieurs. C’est une évolution naturelle : les usages changent, la 4K ne va pas tarder à se généraliser, la 8K suivra, le streaming devient la norme en matière de vidéo, et va se populariser sur des domaines de plus en plus nombreux comme le cloud gaming ou la réalité virtuelle. Autant d’usages qui réclament davantage de débit pour éliminer la frontière, qui n’a plus lieu d’être, entre nos appareils fixes et nomades.
La 5G promet des vitesses autour d’au moins 100 Mbit/s en moyenne perçus par l’utilisateur, pouvant grimper beaucoup plus haut dans le meilleur des cas. On parle d’un maximum de 20 Gbit/s. Évidemment, comme pour la 4G, tout est dans « le meilleur des cas ». On peut rétorquer que l’on n’a pas forcément besoin de tels débits pour un usage mobile. Tel qu’on le conçoit actuellement, peut-être que non, mais en réfléchissant au sens large, avec des appareils qui effacent les frontières entre smartphone, tablette et PC, les cartes sont rebattues. Et au final, la 5G, c’est aussi le moyen, comme on le dit plus haut, de lutter contre le désert numérique et apporter le très haut débit dans les campagnes où la fibre ne passe pas.
Une latence nettement réduite
Plus que le débit, en augmentation constante, c’est sans doute sur la réduction de la latence que la 5G pourrait vraiment faire la différence. Elle passerait de 10 à 1 ms idéalement. Le débit a évidemment une importance pour la transmission descendante de données. La latence, elle, ouvre des perspectives sur l’interactivité qui peut complètement bouleverser les usages, notamment professionnels.
On y voit naturellement une aubaine pour la conduite autonome. L’automobile est d’ailleurs un domaine dans lequel Qualcomm travaille déjà en collaboration avec l’écurie de Formule 1 Mercedes-AMG Petronas. On est encore sans doute loin d’applications à grande échelle dans l’automobile grand public, mais cela fait néanmoins partie des axes de développement de la technologie.
Une latence ultra faible pourra également apporter des solutions pour numériser l’industrie ou la médecine. La téléchirurgie est l’un des objectifs en ligne de mire de l’UIT. Tout cela est bien entendu plutôt distant et peut paraître idéalisé. Ce sont des usages potentiels qui peuvent être rendus possibles par un déploiement efficace de la 5G, ce qui ne signifie pas que dans deux ans nous pourrons tous nous faire opérer à distance par des robots !
Pour donner une dimension plus concrète à cette technologie, Bouygues Telecom a fait la démonstration de certains usages en temps réel qui deviendront possibles à distance grâce à la 5G. Il est question par exemple de conduire une voiture, d’effectuer des opérations de maintenance ou encore de soigner quelqu’un, le tout à des dizaines de kilomètres de distance.
Une densité accrue
Dernière promesse majeure de la 5G, l’ultra connectivité permet une plus grande densité d’appareils connectés au km². Ici, l’usage le plus évident que l’on entrevoit est l’internet des objets. Ici, l’objectif est de pouvoir multiplier les appareils à basse consommation, et nécessitant des débits réduits, en très grand nombre sur une même zone. On pense à tous les usages de type maison connectée qui pourraient bénéficier de ce gain sans surcharger le réseau.
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La 5G, c’est pour quand ?
On aura compris que la 5G est encore à l’état d’ébauche, et en cours de tests. Concrètement, on entre dans une phase d’expérimentation, qui devrait se poursuivre jusqu’en 2019. Des initiatives tests devraient se multiplier sur cette période. Orange parle notamment de tests jusque mi 2019 en France, et compte bien couvrir au moins une ville à cette date.
À l’heure actuelle, des tests sont effectués à Marseille, à Lille et à Douai par Orange, à Bordeaux par Bouygues Telecom et à Nantes et Toulouse par SFR. Free n’a pas encore communiqué à ce sujet et pourrait bien être un peu en retard sur ses concurrents.
Le Design Reference 5G de Qualcomm
C’est également en 2019 que devraient arriver les premiers terminaux compatibles 5G, sans doute équipés en partie d’un modem Qualcomm X50. On peut donc déduire qu’avant 2020, on ne verra pas de déploiement massif de la 5G, même s’il est possible que les early adopters puissent déjà en bénéficier. Un opérateur finlandais se targue même d’avoir déjà débuté l’utilisation commerciale de la 5G.
En attendant, l’échéance s’approche et la question du remplacement du matériel se pose. Franchement, si vous êtes arrivé en période de renouvellement, attendre la 5G début 2018 n’est pas nécessaire : on est encore trop loin du déploiement et avec trop d’incertitudes. Si vous comptez changer de mobile à la fin de l’année ou début 2019, en revanche, la réflexion commencera à s’imposer, selon la disponibilité des modèles et ce qu’ils apportent réellement. La patience est donc de mise, mais la technologie plus que prometteuse. Vivement la suite !