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Apr 3, 2019 | 5 min de lecture

Tech

Star du Mobile World Congress, la 5G n’est pas ce que vous croyez

too long; didn"t read
  • La 5G est un objectif à atteindre, pas une solution miracle.
  • Les technologies à mettre en place sont identifiées.
  • Certaines technologies permettent déjà d’avoir une 4G plus rapide - que certains opérateurs, peu scrupuleux, nomment déjà 5G sans en respecter le cahier des charges.
  • La rupture technologique passera par l’utilisation de fréquences jusque-là peu exploitées, qui requièrent l’installation de beaucoup plus d’antennes, et pour lesquelles les états commencent tout juste à légiférer.
  • Alors pour le vrai changement, on se donne rendez-vous dans 5 ans.
S’il n’y avait que deux caractères à retenir du Mobile World Congress de cette année, ce serait un chiffre : 5 et une lettre : G. 5G. Impossible de traverser un hall sans assister à un concours de créativité pour ancrer ce sigle dans un slogan toujours plus accrocheur.

En tout cas aucune place au doute, 5 étant largement supérieur à 4, l’avenir des télécommunications s’annonce apparemment radieux.

Un peu sceptique face aux promesses affichées au salon, nous avons pris du recul à notre retour et nous avons voulu savoir ce qu’était réellement la 5G. Comment fonctionne-t-elle réellement ? Quelles sont les différences avec la 4G ? Et, évidemment, quand pourrons nous jouer avec ?

5G : une ambition, non une réponse

Contrairement à ce que l’on pourrait croire la 5G n’est pas une technologie, ni même un standard. Un peu comme le certificat Crit’Air pour les voitures, les standards de télécommunication peuvent prétendre appartenir à la 5G s’ils remplissent un cahier des charges bien précis.

Ce cahier des charges, publié fin 2017 par l’Union Internationale des Télécommunications (UIT), porte sur 3 caractéristiques majeures :

  • Le débit ;
  • La latence ;
  • La densité.

Débit

Le débit maximal de la 5G devra être de 20Gbit/s, soit 20 fois plus que celui de la 4G qui était d’1Gbits/s. À cette vitesse on pourrait donc télécharger 5 épisodes de série en HD (~500Mo chacun) … par seconde 😱

Ne nous emballons pas tout de suite, ce débit correspond à celui de l’antenne dans des conditions optimales. Ce débit est ensuite partagé entre tous les utilisateurs de cette antenne.

Pour concrétiser l’évolution de l’expérience utilisateur, la 5G exige un débit réel par utilisateur de 100Mbit/s (critère qui n’existait pas pour la 4G). Aujourd’hui en France en 4G on bénéficie d’un débit d’environ 10Mbit/s. Votre épisode de série se téléchargera donc en 30 secondes au lieu 5 minutes. On retrouve ici des valeurs qui nous semblent moins excentriques.

Latence

La latence devra elle être inférieure à 4ms, soit un temps de réponse qui sera plus de 10 fois inférieur à la latence actuelle de la 4G qui se situe entre 50 et 100ms. Cette caractéristique, peu parlante pour le grand public, est néanmoins cruciale pour les applications où la réactivité est clé. Par exemple, sur la nouvelle plateforme de jeux en ligne de Google, Stadia, vous commanderez votre jeu qui tournera à distance sur leurs serveurs. On voit bien la nécessité pour Stadia de cette latence minimale promise par la 5G, afin que ces allers-retours entre votre mobile et le serveur soient imperceptibles.

Densité

La couverture 5G devra aussi être capable de connecter 1 million de terminaux par kilomètre carré. Cette barre peut sembler haute si on associe un terminal, un smartphone, à un utilisateur. Cela permettrait en effet d’assurer une connexion à chacun des spectateurs, si l’on décidait de placer plus de 10 Stade de France côte à côte.

Ce prérequis n’a pas été pensé uniquement pour les utilisateurs. Il a été pensé pour l’internet des objets, où chaque objet d’une pièce ou d’un espace public sera connecté en 5G.

Mais encore

En plus des 3 caractéristiques clés, le cahier des charges de l’UIT impose aussi une performance minimale en ce qui concerne l’efficacité énergétique, la gestion des terminaux en mouvement et l’efficacité spectrale.

Les standards de télécommunication qui voudront se réclamer de la 5G auront donc fort à faire pour se montrer à la hauteur des ambitions.

Les innovations qui permettront la 5G

Heureusement, malgré les standards élevés dont nous avons parlé, de nouvelles technologies prometteuses permettent d’entrevoir les progrès à venir.

MIMO

La première, affublée du doux nom de MIMO (pour multiple-input multiple-output), va permettre de donner un sérieux coup de pouce au débit. Le MIMO permet à un terminal de communiquer simultanément avec plusieurs antennes. En multipliant les communications, on multiplie donc le débit.

Les téléphones les plus récents sont déjà capables d’utiliser cette technologie. L’iPhone XS supporte par exemple le MIMO 4X4 (4 antennes pour 4 flux simultanés), ce qui quadruple son débit sur les quelques réseaux 4G récents supportant cette technologie. Pour la 5G on parle même de Massive MIMO. Ce sont des systèmes comportant jusqu’à 128 antennes, et des smartphones qui pourraient mettre à profit plus de 16 canaux simultanés.

mmWave

La technologie qui marquera clairement une rupture avec la 4G sera cependant l’adoption d’une nouvelle bande de fréquence, appelées les ondes millimétriques (mmWave). Cette bande s’étendra de 30 à 300 GHz, soit une largeur de 270 GHz. Pour comparaison la 4G utilise les fréquences de 0.8 à 3 GHz. Quel est l’intérêt de communiquer sur une bande plus large ? D’éviter les “bouchons” dans les télécommunications car deux systèmes échangeant sur des fréquences proches se perturbent mutuellement. C’est une situation que vous avez déjà dû expérimenter lors d’un trajet en voiture, quand vous avez entendu les ondes de deux radios différentes, émettant sur la même fréquence, se mélanger dans votre poste.

Cependant si on commence juste à exploiter ces ondes millimétriques, c’est qu’elles ont leurs inconvénients. Elles voyagent au maximum 1 km, alors que les fréquences de la 4G sont utilisées pour communiquer sur plusieurs dizaines de kilomètres. Elles sont également beaucoup plus perturbées par les obstacles comme les murs, et plus sensibles aux conditions météorologiques comme les fortes pluies. Un impact immédiat dans l’utilisation de ces ondes est donc la nécessité d’installer beaucoup plus d’antennes pour couvrir une même surface. Cette innovation, aussi prometteuse soit-elle, suscite donc déjà des questions sur le plan environnemental et sanitaire.

Ça arrive quand ?

Si certains opérateurs commencent déjà à utiliser la marque 5G (comme AT&T), la technologie en place (que ce soit dans les smartphones ou les antennes) est loin d’offrir un niveau de performance conforme à celui du cahier des charges de la 5G.

Le réel saut de génération interviendra plus probablement lors du déploiement des ondes millimétriques. On en est aujourd’hui aux premières expérimentations de celles-ci sur le terrain. Les premiers résultats sont encourageants sur certains points (les ondes sont moins perturbées que prévu par les obstacles), mais invitent à la prudence sur d’autres (des interférences avec la puce GPS des smartphones dégradent les performances). Le matériel, terminaux ou antennes, supportant les ondes millimétriques ne sera probablement pas sur le marché avant au moins 2020.

Dans le même temps, les pays procèdent chacun à leur rythme à l’attribution des bandes de fréquence. Ce processus qui passe par la réservation d’une bande de fréquences aux télécommunications, puis par une enchère de morceaux de celle-ci entre les différents opérateurs, a déjà bien avancé aux États-Unis et en Corée. En Europe la situation progresse plus lentement, et les enchères ne sont pas programmées avant 2020.

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