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5G : tout comprendre au réseau mobile du futur en 10 questions

La 5G est maintenant lancée en France, chez SFR, Bouygues Telecom et Orange. Free Mobile va suivre très bientôt. Mais qu'est-ce qu'est la 5G ? Cette FAQ entend vous apporter des réponses à plusieurs questions que vous vous poseriez.

Qu'est-ce que c'est ?

La 5G est, comme son sigle le laisse deviner, la cinquième génération des standards en matière de téléphonie mobile. Elle succédera à la 4G, qui est toujours en cours de déploiement en France en 2020. Pour le dire vite, cette norme apportera des débits plus importants encore, mais aussi un temps de latence bien plus faible qu'aujourd'hui, et pourra supporter énormément de connexions en simultané.

Mais la 5G ne doit pas être vue comme une simple évolution de la 4G. C'est en réalité une technologie de rupture. Elle « se distingue des générations précédentes en ce qu’elle vise, dès sa conception, à intégrer un nombre de cas d’usages inédit », relève l'Agence nationale des fréquences. Dès lors, son employabilité promet d'être très étendue et pourra donc servir dans des secteurs variés, notamment industriels.

Quels atouts ?

« Avec la 4G, un film de 800 Mo prend environ 40 secondes à télécharger ; avec la 5G ça serait réduit à une seule seconde », disait en 2014 l'ex-Premier ministre David Cameron.

Voilà quel est son premier point fort : la capacité de téléchargement. Les débits en 5G seront jusqu'à 10 fois plus élevés que ceux de la 4G. Si l'on ose un parallèle, la 5G sera une sorte de fibre optique « sans fil » : elle pourrait même atteindre dans certaines situations jusqu'à 20 Gbit/s. En pratique, il faut plutôt s'attendre à une expérience de navigation entre 100 Mbit/s et quelques Gbit/s.

Autre atout de la 5G : la latence. Cela désigne le délai de transit d'une donnée entre le moment où elle est envoyée et celui où elle est reçue. Celui-ci sera divisé par 10 par rapport à la 4G, avec un temps de réponse d'à peine une milliseconde. Cette réactivité est cruciale pour l'industrie, car des échanges constants et quasi-immédiats sont requis pour faire émerger des usages comme le transport autonome.

Troisième point fort de la 5G : la densité. Avec elle, la 5G supportera « un nombre très important de connexions mobiles simultanées », commente le régulateur des télécoms. Cela va « multiplier par 10 le nombre d’objets connectés au réseau simultanément », confirme l'agence nationale des fréquences. En clair, il s'agit d'éviter l'engorgement des réseaux à l'heure où tout devient connectable et que les capteurs pullulent.

Quels services espérer ?

Les performances annoncées de la 5G sont telles que les domaines qui vont en profiter sont très nombreux. Pour le mobinaute, la 5G permettra de charger instantanément n'importe quel contenu audiovisuel en haute et en très haute définition (vidéo 4K, vidéo en 3D...) ou de profiter du jeu à la demande (cloud gaming), avec les parties qui sont diffusées directement en streaming entre le joueur et les serveurs du service. C'est ce que proposent Shadow, GeForce Now ou Google Stadia par exemple.

« La 5G continuera d’améliorer les services existants dans le domaine grand public en donnant par exemple l’accès à des contenus vidéo de meilleures définitions et en favorisant le développement d’applications de réalité augmentée ou virtuelle », anticipe l'Agence nationale des fréquence. Mais c'est surtout du côté de l'industrie que la 5G est intéressante.

Outre les débits accrus qui permettent de transférer plus rapidement des données en masse, la 5G, avec sa très faible latence, ouvre des perspectives dans les véhicules autonomes, l'automatisation industrielle ou le domaine de la santé. « Les sauts de performances permis par la 5G devraient également toucher de nombreux secteurs et permettre à de nouveaux usages d’émerger ».

Un graphique de l'ANFR synthétise les grands domaines qui en profiteront : la santé (télémédecine, téléchirurgie, surveillance à distance), la ville intelligente (territoires connectés, sécurité publique, maîtrise énergétique), dans l'industrie (automatisation, robotique, pilotage à distance) les transports (autonomisation, liaisons entre véhicules). Sans parler des usages qu'il reste à créer.

Faut-il acheter un smartphone 5G en 2020 ?

Vous avez peut-être croisé des communications commerciales de certains opérateurs qui annoncent des forfaits compatibles 5G ou qui vendent des smartphones compatibles avec l'ultra haut débit mobile.

Gare au piège : si trois des quatre opérateurs français (SFR, Bouygues Telecom et Orange) ont effectivement ouvert, en novembre et décembre 2020, leur réseau 5G, celui-ci est très embryonnaire. Les zones couvertes sont très limitées et il n'y a pas que de la « vraie 5G » qui est utilisée. Ce n'est certes pas illicite, mais il faut le savoir : des fréquences mobilisées jusqu'à présent pour la 4G servent aussi.

Vous pouvez certes vous dire que vous allez faire un achat en prévision de la 5G, mais il faut savoir que son déploiement sera modeste au début. Rien ne dit en outre que vous aurez la chance de vous trouver dans une région rapidement couverte, même si les agglomérations sont mieux placées que la campagne. Un coup d’œil régulier sur les cartes de couverture est indispensable avant tout achat.

À cette incertitude, il faut aussi ajouter le fait que cycle de remplacement d’un smartphone est court, entre deux et quatre ans en moyenne, et que la 5G ne donnera son plein potentiel que dans plusieurs années. Autant d'ingrédients qui plaident en faveur de l'attente. En tout cas, si vous voulez renouveler votre smartphone, faites-le pour une autre raison, comme la taille de l'écran ou l'autonomie.

Qui va la proposer ?

Orange, Free Mobile, SFR et Bouygues Telecom.

Ces opérateurs ont tous récupéré en juin 2020 un premier lot de fréquences, après avoir vu leur candidature validée par le régulateur des télécoms. L'automne de la même année, des enchères pour des fréquences supplémentaires ont eu lieu, permettant à chacun d'obtenir à peu près la même quantité de fréquences -- il n'y a en effet pas d'énormes disparités.

Les équipementiers et les industriels ont aussi montré de l'intérêt pour la 5G. Un tableau de bord des expérimentations recense quelles sociétés ont lancé des tests sur le territoire, comme EDF et Airbus. Par ailleurs, lors d'une consultation publique, des retours de la RATP, d'Air France, d'Enedis ou de la SNCF ont été obtenus. Et il ne s'agit-là que des exemples les plus parlants

En principe, les industriels pouvent solliciter des fréquences pour leur propre réseau, mais en avril 2019, Agnès Pannier-Runacher, la ministre déléguée chargée de l'Industrie, tempérait : « Il n’y a pas encore de demande très claire de la part d’industriels ». En outre, ajoutait-elle, il faut prendre garde à ne pas trop morceler les fréquences.« Éclater la bande entre un trop grand nombre d’acteurs peut poser des problèmes dans sa gestion et causer des interférences ».

Pour acquérir les licences 5G, les opérateurs devront dépenser un peu plus de 2,8 milliards d'euros. Des fréquences étaient en jeu, selon des modalités et des prix variés, et soumis à des obligations précises. Des règles étaient édictées pour éviter qu'un opérateur ne rafle tout. Pour ne pas essorer les opérateurs afin qu'ils aient les moyens de déployer le réseau 5G, les paiements seront étalés dans le temps.

Pour quand ?

Tout dépend de quoi on parle : si c'est le lancement de la 5G en France, le top départ a déjà été donné. SFR a ouvert son réseau le 20 novembre, Bouygues Telecom le 1er décembre et Orange le 3 décembre. Free Mobile devrait se lancer d'ici la fin de l'année. Par contre, si la question est de savoir quand vous aurez droit à la 5G... mystère. Cela pourrait ne survenir que dans dix ans (sans parler de l'outre-mer) !

En principe, le calendrier européen prévoit le lancement du réseau 5G dans au moins une ville par État membre. La prochaine grande échéance est fixée à 2025 : à ce moment-là, il faudra que les opérateurs couvrent les grandes villes et les principaux axes de transport (on suppose les autoroutes et les lignes TGV au minimum, mais aussi, possiblement, tout ou partie des voies secondaires, comme les RER).

Ce qui s'est joué en 2020, c'est la définition des modalités d'attribution des fréquences, le lancement de la procédure permettant aux opérateurs de candidater pour récupérer des nouvelles ressources en fréquences et l'attribution de ces fréquences aux lauréats. Pour le grand public, c'est surtout l'arrivée des premiers forfaits 5G, la multiplication des mobiles compatibles et, bien sûr, l'activation des réseaux 5G.

Le déploiement de la 5G pourrait aussi être sujet à des facteurs exogènes : il s'avère que tout le monde n'est pas favorable à l'ultra haut débit mobile. Des appels à des moratoires ont été entendus ces derniers mois, tandis que des maires et des personnalités politiques ont aussi fait entendre une note discordante. Cette situation a fait dire au régulateur des télécoms de ne pas débarquer en force sur les territoires.

Et mon smartphone ?

Cela va sans dire, mais cela va mieux en le disant : pour accéder à un réseau 5G, il faut posséder un smartphone compatible à la 5G. Certes, les premiers modèles arrivent cette année, mais il n'y a aucune raison de se précipiter dessus... tout simplement parce que le réseau 5G n'existe pas encore ! De plus, il ne faut pas perdre de vue qu'il faudra des années avant d'avoir un degré de couverture du territoire correct.

En France, SFR a annoncé le 16 octobre la vente de smartphones 5G en France. Il s’agit du Xiaomi Mi Mix 3 5G, du Huawei Mate 20 X 5G et du Samsung Galaxy Note 10+ 5G. Seul problème (et pas des moindres) : il n’existe aucun réseau 5G en France qui soit prêt pour un usage commercial : ce n’est qu’à partir de 2020 que les opérateurs vont pouvoir vraiment s’y mettre.

Au cours des derniers mois, des constructeurs ont promis le lancement de terminaux prêts pour la 5G, C'est le cas de Huawei, LG et Motorola  mais aussi Oppo, Sony, ZTE et Orange. Évidemment, les autres marques qui ne sont pas mentionnées ici vont tôt ou tard ajouter dans leur catalogue de futurs smartphones estampillés 5G. Il n'est toutefois pas urgent de se précipiter sur ces mobiles si vous n'êtes pas encore dans une zone 5G.

Quid de la santé ?

D'abord, un rappel de la situation : depuis 2011, les champs de radiofréquences électromagnétiques sont classés dans la catégorie des phénomènes pouvant peut-être être cancérogènes. Il existe donc une incertitude. C'est le Centre international de recherche sur le cancer, une structure rattachée à l’Organisation mondiale de la santé (OMS), qui a procédé à cette classification.

La catégorie dans laquelle se trouvent les ondes est appelée 2B (cancérogènes possibles). Il existe 4 autres niveaux : 1 (cancérogènes), 2A (probablement cancérogènes), 3 (inclassables) et 4 (probablement pas cancérogènes). En clair, le classement 2B est un groupe pour lequel la littérature scientifique n'a pas permis avec certitude d'établir un lien de causalité démontrant la nocivité des ondes.

Cela étant, la prudence reste de mise. En début d'année, les services de la ministre de la Santé ont rappelé que la 5G devra s'inscrire dans le cadre réglementaire actuel en ce qui concerne l'exposition du public aux ondes. Impossible pour cette nouvelle norme de s'en affranchir parce qu'elle serait nouvelle prometteuse ou révolutionnaire. Les règles sont les mêmes pour tout le monde.

« Les valeurs limites d’exposition du public aux champs électromagnétiques s’appliquent indépendamment de la technologie (2G, 3G, 4G ou 5G). Les réseaux 5G qui seront déployés par les opérateurs devront donc respecter ces valeurs limites tout autant que les technologies en place aujourd’hui », déclare l'exécutif. Celles-ci vont de 28 V/m (volts par mètre) à 87 V/m, selon les fréquences utilisées.

C’est l’Agence nationale des fréquences (ANFR) qui a la charge de contrôler la conformité des terminaux radioélectriques mis sur le marché, de veiller au respect des valeurs limites réglementaires d’exposition du public, de tenir à jour le protocole de mesure, mais aussi de gérer le dispositif national de surveillance et de mesure de l’exposition aux champs électromagnétiques.

En avril 2019, l'ANFR a remis son rapport pour 2018 après plus de 3 000 mesures. Elle a noté que les niveaux d’exposition du public aux ondes sont globalement nettement inférieurs aux limites réglementaires en vigueur -- limites qui sont elles-mêmes cinquante fois plus basses que les seuils à partir desquels les expérimentations scientifiques ont noté un risque.

Cependant, ces mesures n'incluent pas la 5G, qui n'était alors pas encore déployée.

Or, cette norme a une particularité technique : ses antennes ont une capacité accrue de focalisation du signal. En outre, elle fait appel à de nouvelles gammes d'ondes. Aussi l'ANFR convient « d’approfondir les méthodes de mesures et de préciser les limites sanitaires à adopter ». Ce travail se fera en lien avec l'Agence nationale de sécurité sanitaire de l’alimentation, de l’environnement et du travail (ANSES).

Cette organisation est en effet spécialisée dans l'évaluation des risques pour la santé. L'ANFR prévoit de transmettre à l'ANSES les données qu'elle aura recueillies « pour qu’elle conduise au mieux son expertise sur les aspects sanitaires ». Ces travaux sont d'ores et déjà en cours, dans la mesure où des les phases d'expérimentation ont déjà débuté dans plusieurs villes en France.

Quelles bandes de fréquences ?

Il est prévu de dégager au profit de la 5G des fréquences situées pratiquement sur tout le long du spectre radioélectrique. L'Agence nationale des fréquences (ANFR) précise qu'elles peuvent être classées en deux grandes catégories. Les fréquences dites « basses » ont une large couverture et une bonne propagation à l'intérieur des bâtiments. Quant aux fréquences dites « hautes », elles ont une forte capacité, mais une propagation limitée dans les bâtiments.

Ceci étant dit, la stratégie consiste à utiliser à la fois de nouvelles fréquences dans la bande du spectre radioélectrique, mais aussi celles déjà attribuées pour faire passer des données en 2G, 3G et 4G. Pour l'heure, deux nouveaux blocs seront utilisés pour la 5G : celui de la bande 3,5 GHz (3,4 - 3,8 GHz) et celle, plus haute, de la bande 26 GHz (24,25 ‑ 27,5 GHz). Cette dernière appartient à la catégorie des ondes millimétriques (voir ci-après).

D'autres fréquences ont aussi été identifiées comme adaptées à la 5G. C'est le cas des bandes situées dans la tranche des 700 et des 800 MHz, ainsi que celle à 1,5 GHz. Celles-ci sont idéales pour la pénétration dans les bâtiments et sont complémentaires des autres citées plus haut, davantage taillées pour apporter des capacités accrues en termes de vitesse de téléchargement.

À mesure que le déploiement de la 5G se fera, les opérateurs pourront demander au régulateur des télécoms de recycler les bandes de fréquences utilisées pour la 2G, 3G et la 4G afin que les opérateurs disposent de plus de ressources pour l'ultra haut débit mobile. Cette réassignation n'est pas une nouveauté : Bouygues Telecom, Orange et SFR utilisent la bande 1 800 MHz pour faire de la 4G au lieu de la 2G.

Enfin, la dernière conférence mondiale des radiocommunications, survenue en novembre, a été l'occasion de désigner de nouvelles bandes de fréquences. Y figurent les bandes 37 à 43,5 GHz, des portions 45,5 à 47 GHz, du segment 47,2 à 48,2 et de la tranche 66 à 71 GHz. « Ces fréquences sont inédites en utilisation terrestre pour un service destiné au grand public », dit-elle.

Dans tous les cas de figure, la libération de ces bandes devra être organisée pour que l'on puisse y les faire migrer sur la 5G.

Ondes millimétriques ?

Les ondes millimétriques sont, comme leur nom l'indique, des ondes dont la longueur d'onde est très resserrée : l'écart entre deux crêtes va d'un centimètre à un millimètre. Tombent dans cette appellation toutes les ondes dont les fréquences vont de 24 à 86 GHz. En-dessous de 24 GHz, on parle d'ondes centimétriques. Vous devinez pourquoi. Cet écart peut atteindre jusqu'à dix centimètres.

En dehors des usages militaires, ces ondes n’étaient pas vraiment exploitées, parce que l'on croyait le signal trop instable — mais aussi parce qu’on ignore leurs effets sur la santé. Plus les fréquences sont élevée et moins la portée du signal est importante, et les ondes millimétriques ont la réputation de mal supporter la pluie, de ne pas (bien) traverser les murs et d'avoir une portée plus courte (elles seraient donc intéressantes pour couvrir  des superficies réduites, mais fortement fréquentées).

Toutefois, des travaux réalisés au sein de l'université de New York indiquent que certaines 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 autorisé la planification et l’utilisation de ces longueurs d’onde pour le mobile d’ici 2019.

Ces bandes millimétriques « vont permettre d’atteindre des débits beaucoup plus importants », commente l'ANFR. « La bande 26 GHz, à ce jour la bande la plus élevée jamais utilisée en technologie cellulaire, sera la clé du très haut débit de 'la fibre sans fil' que promet la 5G. Sa capacité de pénétration des bâtiments est en revanche très faible et sa portée limitée ». C'est pour cela que d'autres bandes seront sollicitées.

(mise à jour avec l'ouverture des premiers réseaux)