La technologie de télécommunications mobiles de cinquième génération, connue sous le nom de 5G, très attendue, devrait constituer un changement radical dans les réseaux mobiles – promettant des vitesses de téléchargement exponentiellement plus rapides et un partage des données en temps réel.
Plus tard dans l’année, plusieurs opérateurs mobiles déploieront des essais de la première itération de la 5G dans différentes villes du Royaume-Uni et, à l’échelle mondiale, un certain nombre de zones pilotes ont déjà été allumées. L’entreprise américaine Verizon a activé la 5G commerciale pour la première fois aux États-Unis, tout comme Swisscom et Ericsson en Suisse, avec d’autres zones compatibles avec la 5G en direct en Chine, au Japon, en Australie et en Norvège.
Ericsson prévoit que 1,5 milliard d’utilisateurs – 40 % de la couverture de la population mondiale – auront accès à un réseau 5G d’ici 2024 ; mais comment la technologie fonctionne-t-elle réellement et la réalité peut-elle être à la hauteur du battage médiatique ?
Comment fonctionne la 5G ?
La 5G est un nouveau système numérique de transformation des octets – unités de données – par voie aérienne. Elle utilise une interface 5G New Radio, ainsi que d’autres nouvelles technologies, qui utilise des fréquences radio beaucoup plus élevées (28 ghz par rapport à 700 mhz – 2500 mhz pour la 4G) pour transférer exponentiellement plus de données par voie aérienne pour des vitesses plus rapides, une congestion réduite et une latence plus faible, qui est le délai avant qu’un transfert de données commence suite à une instruction.
Cette nouvelle interface, qui utilise le spectre des ondes millimétriques, permet d’utiliser davantage d’appareils dans une même zone géographique ; la 4G peut prendre en charge environ 4 000 appareils par kilomètre carré, alors que la 5G en prendra en charge environ un million. Cela signifie plus de streaming Netflix, d’appels vocaux et de You Tube transportés, sans interruption, sur l’espace aérien limité.
La 5G utilise également une nouvelle technologie numérique appelée Massive MIMO, qui signifie multiple input multiple output, qui utilise plusieurs faisceaux ciblés pour repérer et suivre les utilisateurs autour d’un site cellulaire, améliorant ainsi la couverture, la vitesse et la capacité. Les technologies de réseau actuelles fonctionnent comme des projecteurs, éclairant une zone mais avec beaucoup de déperdition de la lumière/du signal. Une partie du déploiement de la 5G implique l’installation de Massive MIMO et de 5G New Radio sur toutes les stations de base des réseaux mobiles, en plus de l’infrastructure 4G existante.
En quoi la 5G est-elle différente de la 4G ?
Par rapport au réseau mobile de troisième génération, la 4G a permis une qualité de streaming vidéo et d’appels en déplacement auparavant impossible, ce qui signifie que la télévision en direct est désormais couramment regardée pendant le trajet quotidien. L’augmentation du streaming vidéo a cependant augmenté la congestion du réseau.
« La 4G atteint les limites techniques de la quantité de données qu’elle peut transférer rapidement sur des blocs de spectre », explique Chris Mills responsable de l’analyse industrielle, chez Tutela. « Une différence majeure entre la 5G et la 4G est que cette congestion sera éliminée ». Cela signifie qu’il n’y aura plus cinq barres de signal de réseau à l’heure de pointe, mais une incapacité à accéder à un navigateur Web.
Mais sans doute, le plus grand différentiateur de la 5G par rapport à la 4G sera une passerelle pour le monde connecté à l’Internet des objets à l’échelle. Les itérations ultérieures de la mise en réseau 5G devraient être révolutionnaires pour les industries axées sur les données, les villes intelligentes et la gestion des infrastructures, car il sera possible de faire fonctionner beaucoup plus d’appareils, de manière fiable, sécurisée et ininterrompue dans la même zone. Globalement, grâce aux nouvelles technologies, au spectre et aux fréquences qu’elle utilise, la 5G présente plusieurs avantages par rapport à la 4G ; des vitesses plus élevées, moins de latence, la capacité d’un plus grand nombre d’appareils connectés, moins d’interférences et une meilleure efficacité.
Comment fonctionne la 5G en termes de bande passante, de latence et de spectre ?
Chaque opérateur possède des blocs de spectre qui sont une gamme de fréquences radio électromagnétiques utilisées pour transmettre du son, des données et de la vidéo à travers un pays. Ce spectre est additionné pour créer la capacité totale de leur réseau, ce qui détermine la vitesse à laquelle ils peuvent transférer des données.
« Aujourd’hui, un opérateur pourrait avoir 100 mhz de spectre entier à utiliser pour tous ses clients britanniques, mais à terme, avec la 5G, cela passera à environ 1 000 mhz – c’est le véritable changement avec la 5G », explique M. Mills.
Cela créera également beaucoup moins de latence dans le système, ce qui signifie que les données seront transférées en temps réel.
La latence pour la 4G est d’environ 20-30 millisecondes, mais pour la 5G, elle atteindra bien moins de 10 millisecondes, et dans les meilleurs cas, des délais d’environ 1 milliseconde, selon Mats Norin, responsable du programme 5G pour les industries, Ericsson Research.
« Pour les consommateurs, ce n’est pas aussi important mais cela fera paraître les choses plus rapides, cependant, pour l’industrie – pour les longues distances, les machines lourdes télécommandées, par exemple – ce sera critique », dit-il.
3G vs 4G vs 5G
Alors, quelle sera vraiment la vitesse de la 5G ?
Selon Vodafone, la 5G promet des vitesses d’appareil environ 10 fois plus rapides que la 4G, ce qui signifie que les appels vidéo 4K de haute qualité et en ultra-haute résolution – la norme utilisée pour le cinéma numérique commercial – les téléchargements seront livrés encore plus rapidement aux smartphones et aux tablettes. Le transfert de données de moins de 20 millisecondes sera la norme.
Mr Mills prévient toutefois qu’une grande partie de ce qui est publié sur la vitesse de la 5G est du battage publicitaire – en particulier pour les consommateurs.
« Les vitesses en gigaoctets sont utiles pour une poignée d’applications, comme le streaming en direct d’un casque VR 8k sur un réseau 5G, cependant, pour l’utilisateur moyen, il n’y a pas vraiment besoin de ce type de vitesse sur un appareil mobile », dit-il, « Le streaming en direct ou le téléchargement de vidéos HD est très réalisable en utilisant un réseau 4G. »
« Les gens pourraient utiliser un routeur WIFI 5G au lieu de payer pour le haut débit à domicile – cela conviendra aux locataires qui ne veulent pas nécessairement de contrats liés à une propriété », ajoute-t-il. Verizon et AT&T investissent déjà dans des essais aux États-Unis.
Que permettra la 5G aux entreprises et à l’industrie ?
Il est prévu que la 5G soit le catalyseur pour connecter les humains et les machines ensemble à une échelle sans précédent pour de nouvelles opportunités commerciales et économiques. En fait, un rapport des analystes industriels IHS Markit estime que la 5G permettra une production économique mondiale de 12,3 billions de dollars en 2035. Tandis qu’une étude d’International Data Corporation (IDC) estime que la quantité de données créées, capturées et répliquées à travers le monde pourrait passer de 33 zettaoctets (ZB) en 2018 à 175 ZB d’ici 2025.
Les cas d’utilisation incluent le développement d’applications véritablement haptiques – où la sensation ou l’expérience tactile peut être partagée en direct – de sorte que les opérateurs distants de la robotique peuvent « sentir » et « toucher » à travers une machine malgré des milliers de kilomètres de distance. Cela pourrait être utilisé dans les usines, les mines ou même pour la chirurgie à distance.
« Pour les applications critiques, la réduction de la latence à une ou deux millisecondes changera la donne pour la coordination à distance », déclare M. Mills.
Un réseau en temps réel, rapide et fiable peut permettre aux industries de libérer les machines du câblage pour la connexion au réseau afin de passer au sans fil pour des opérations plus flexibles et autonomes qui peuvent augmenter la productivité et réduire les coûts. Par exemple, à la mine Boliden Aitik en Suède, l’automatisation basée sur la 5G, utilisée pour le forage et le dynamitage, a permis de réduire les coûts d’un pour cent, économisant 2,5 millions d’euros par an.
Alors que, les fabricants peuvent réaliser des gains de productivité de 1 à 3 pour cent, entraînant des millions de livres d’économies, à partir de lignes de production plus flexibles et mieux gérées via des usines sans fil alimentées par la 5G, selon une recherche du Worcestershire 5G Consortium.
La 5G devrait également permettre de créer des villes véritablement connectées et intelligentes, ainsi que d’être le réseau de soutien des véhicules autonomes.
Combien la 5G est-elle sécurisée ?
Beaucoup de ces cas d’utilisation pourraient bénéficier d’un découpage du réseau – une division du réseau pour adapter la vitesse, la capacité, la couverture, le cryptage et la sécurité – qui peut être réalisé beaucoup plus facilement avec la 5G.
« Le découpage offre aux fabricants et autres un réseau dédié avec lequel ils peuvent entièrement contrôler et prendre en charge leurs solutions IoT pour des communications fiables, avec une qualité de service garantie et un calcul basé sur le Cloud ou le Edge », explique Dritan Kaleshi, responsable de la technologie, 5G chez Digital Catapult.
Cela peut fournir un élément de sécurité supplémentaire qui n’est pas offert par le WIFI, qui est partagé avec d’autres sur le spectre et est donc plus facilement interféré, et moins facilement réalisé avec la 4G.
« Si une entreprise a des données particulièrement sensibles régies par des exigences réglementaires, elles peuvent être envoyées sur des morceaux de réseau fondamentalement différents pour sauvegarder la vie privée, le découpage en tranches peut permettre cela pour la 5G de manière très transparente », dit M. Mills.
Quand la 5G arrivera-t-elle ?
Hier, c’est ce que la plupart des acteurs du secteur diront. Pourtant, alors que des tests ont été déployés dans le monde entier, pour une couverture 5G vraiment large à travers le Royaume-Uni, il faut un spectre à bande basse (gamme 700-900 ghz), qui ne sera disponible qu’en 2020, selon M. Petty. Vodafone a annoncé qu’il lancerait la 5G dans 19 villes du Royaume-Uni à un moment donné cette année.
« Les premières versions de la 5G seront principalement axées sur les zones urbaines denses, ou là où les gens veulent construire et tester de nouvelles applications 5G pour l’industrie 4.0 ou les applications automobiles », explique-t-il.
Selon le gouvernement britannique, il est peu probable qu’il y ait un moment de « big bang » lorsque les réseaux 5G seront « allumés », pour ainsi dire. Il s’agira plutôt d’un « processus évolutif ».
Mais il est probable que les consommateurs puissent facilement se procurer des combinés et trouver des zones de couverture 5G dans les villes à partir de 2020, estime le professeur William Webb, PDG de Weightless SIG et président de l’Institution of Engineering and Technology.
« L’adoption par le marché de masse est généralement attendue autour de 2022 – avec ceux qui poussent le plus fort étant la Corée du Sud, la Chine, le Japon et les États-Unis, mais la plupart des pays développés seront juste derrière. »
Écrit par
Heidi Vella
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