5G comme… 5e Génération, merci Captain Obvious

On commence par une présentation rapide et factuelle : la 5G, c’est la cinquième génération de réseau de téléphonie mobile. Ainsi, elle arrive après la 2G (en voie d’extinction en France et dans le monde), la 3G et la 4G qui est actuellement la technologie au cœur d’une large partie des réseaux.

En France, on dispose d’une autorité de régulation (avec un pouvoir de sanction) pour les télécoms : l’Arcep. Cette dernière présente la 5G comme une « génération de rupture ». La promesse de base était de multiplier les débits par dix et de diviser la latence par dix aussi. La 5G est aussi « prête » pour l’inondation annoncée des objets connectés.

Notez que la suite se prépare déjà avec la 6G. La promesse est du même acabit, mais en visant toujours plus haut : le débit sera encore multiplié par 1 000 et la latence divisée par 10, selon plusieurs organismes et chercheurs. Les travaux sont encore à leur début et n'attendez pas cette technologie avant 2030 probablement.

5G NSA et SA, quelles différences ?

Distinguons deux technologies dans la 5G : la 5G NSA et la 5G SA. Rien à voir avec le service de renseignement américain, NSA signifie dans le cas présent Non StandAlone. Traduction : la 5G NSA ne fonctionne pas de manière autonome, elle doit être couplée à un cœur de réseau 4G, déjà déployé par les opérateurs. « Pour accéder à la 5G, il faut donc être dans une zone couverte par la bande 5G, mais aussi couverte par la bande 4G portant la signalisation », on parle alors de bande d’ancrage.

Même si on est avec le logo « 5G » sur son téléphone, les appels passent par la 4G. Au début, la 5G en France était uniquement NSA, la 5G SA commence à se déployer dans l’Hexagone. Pour certains équipementiers, la 5G SA est la « vraie 5G » ou la « 5G ultime ».

La 5G SA permet d’aller plus loin, notamment avec le networking slicing, c’est-à-dire le fait de découper le réseau 5G en plusieurs tranches avec des optimisations spécifiques : une partie pour la latence, une autre pour le débit, une troisième pour les objets connectés, etc. L’Arcep s’est déjà penché sur la question : le networking slicing ne contrevient pas sur son principe à la neutralité du Net.

Les bandes de fréquences, quelle importance ?

Pour utiliser la téléphonie mobile, il faut des ondes et donc des fréquences disponibles pour les faire voyager entre les antennes et les smartphones. Avec chaque génération, de nouvelles bandes sont ouvertes. Pour la 5G, ce sont les 3,5 GHz, avec de larges blocs pour les opérateurs.

On peut comparer les bandes à des autoroutes : chaque morceau de fréquence ressemble à une voie d’autoroute. Plus on augmente le nombre de voies et leur taille, plus on peut faire passer de véhicules. En 5G, on parle de blocs de fréquences ; plus ils sont nombreux, plus on peut faire passer de data.

En France, les fréquences attribuées aux opérateurs sont agnostiques de la génération de téléphonie mobile. En clair, l’opérateur peut déployer de la 2G, 3G, 4G, 5G, 6G (ou autre chose) sur ses fréquences. C’est pour cela qu’on a de la 5G sur les fréquences utilisées par la 4G et les générations précédentes (700, 800 MHz…).

Petit détour par le DSS ou Dynamic Spectrum Sharing

La technologie DSS permet de diviser une ressource de fréquence en deux : une partie 4G et une autre pour 5G. La répartition est « dynamique » car elle peut varier dans le temps en fonction des besoins. Inconvénient : une partie de la bande de fréquence est « perdue » parce qu'il faut bien jouer les arbitres et séparer 4G et 5G, ce qui nécessite de garder quelques MHz de côté.

Les opérateurs peuvent ainsi allouer plus de fréquences à la 4G au début, puis ajuster progressivement le curseur pour augmenter la portion de 5G au fur et à mesure que la technologie se déploie chez les clients. À terme, il sera possible de couper la 4G, mais la 6G au moins sera déjà là.

Sub-6 et millimétriques… de quoi parle-t-on ?

Les opérateurs, les fabricants de smartphones, les équipementiers et plus généralement l’ensemble de l’écosystème distinguent deux grandes familles de fréquences : les sub-6 GHz et les millimétriques.

Dans le premier cas, on retrouve les 700, 800, 900, 1 800, 2 100, 2 600 et 3 500 MHz. Une règle de base : plus les fréquences sont basses (en MHz), plus elles portent loin. Néanmoins, plus elles sont basses, moins il y a de place. Il faut donc jongler entre la portée du signal et la quantité de données qu’on peut transmettre. D'une manière générale, augmenter l’un revient à diminuer l’autre, et vice-versa.

Dans les fréquences millimétriques, on parle souvent des 26 GHz. En France, il n’y a pour le moment que des expérimentations. Les 26 GHz permettent de proposer des débits très importants, mais cette fréquence souffre d’une limitation importante : elle ne passe pas à travers les murs, les obstacles et même à travers la main.

Il faut viser « à vue » et sur une distance plus courte qu’avec les autres fréquences. Cela pourrait toutefois être commode pour « inonder » un stade ou une place dans laquelle se trouvent de nombreuses personnes.

La 5G est-elle indispensable ?

La réponse est claire : non. On peut très bien continuer à vivre en 4G seulement. Mais la question ne se pose pas en ces termes. Les smartphones récents sont désormais 5G et les opérateurs déploient cette nouvelle technologie.

Pour profiter de la 5G, il faut un forfait et un smartphone compatibles et se trouver dans la zone de couverture d’une antenne 5G. Si un des trois paramètres n’est pas au rendez-vous, alors vous passez en 4G. La 4G est encore aujourd’hui largement capable d’assurer tous les usages courants, et encore pendant probablement des années.

On prend les mêmes bases pour la 4G et si un des éléments manque à l’appel, retour à la 3G, etc. En France, les opérateurs se préparent seulement à couper la 2G, autant dire que l’on à encore le temps avant que la 3G et la 4G disparaissent du paysage.

Le logo 5G sur le téléphone n’est pas la preuve d’être en 5G

Parlons un peu du logo « 5G », qui ne veut pas forcément dire qu’on est en 5G, les joies marketings… L’Arcep le reconnait noir sur blanc : « L’affichage du logo 5G sur l’écran d’un téléphone portable n’est pas une preuve de la disponibilité de cette technologie. Dans certains cas, celui-ci peut apparaitre alors que le service n’est pas disponible ». C’est le cas si on est connecté à une bande d’ancrage 4G (qui sert de support à la 5G NSA), mais que la bande 5G n’est pas accessible.

Un graphique pour mieux comprendre :

5G, consommation et empreinte écologie

Il reste deux points que nous n’avons pas abordés. Le premier est un peu l’éléphant dans la pièce : l’empreinte écologique de la 5G. L’Arcep s’est déjà longuement penchée sur la question, avec une conclusion simple.

Certes, la 5G engendre une augmentation de la consommation énergétique durant les premières années de son déploiement, mais elle permet dans l’ensemble d’économiser entre trois et plus de six fois la consommation énergétique à l’horizon 2028. Le scénario prend comme point de comparaison une densification des réseaux via la 4G uniquement

Mais la 5G dans le même temps permet de nouveaux usages (et d’autres encore à venir très certainement) avec une consommation toujours plus importante de la bande passante. Cette hausse vient contrebalancer les gains de la 5G, au moins dans une certaine mesure. Cela pose donc la question des usages, qui revient régulièrement à la surface ; dernièrement dans la tribune de Najat Vallaud-Belkacem. Une chose est sûre : si on compare la 4G et la 5G avec des usages identiques, la 5G l’emporte sur la consommation.

• • [Édito] Internet vaut infiniment plus que la tribune de Najat Vallaud-Belkacem

Anne-Cécile Orgerie (Institut de recherche en informatique et systèmes aléatoires et co-auteure de la réponse du groupement EcoInfo à une consultation de l’Arcep) explique que, certes l’équipement « consomme moins d’énergie par bit traité lorsqu’il est utilisé à pleine puissance », mais il absorbe un trafic de données bien plus important. En conséquence : « la consommation globale ne baisse pas et, bien au contraire, ne fait qu’augmenter, même si le nouveau réseau est plus efficace que l’ancien pour gérer les nouvelles applications ».

• • L’Arcep et la 5G : gains en efficacité énergétique et empreinte environnementale

• • Le CNRS se demande pourquoi l’exploitation des réseaux 5G « s’avère finalement aussi coûteuse en énergie »

La 5G et l’exposition aux ondes

Le dernier point à aborder concerne l’exposition aux ondes. En France, rappelons que chacun peut gratuitement demander à l’ANFR de dépêcher un laboratoire indépendant pour effectuer des mesures chez soi ou dans l’espace public.

Nous avions d’ailleurs suivi un technicien lors d’une campagne de mesures dans une école des Yvelines. Les données sont ensuite publiées sur un site ouvert à tous et elles font l'objet d’analyses régulières. En cas de dépassement de la limite réglementaire, des actions sont immédiatement prises. Dans le cas de points atypiques (l’exposition est largement au-dessus de la moyenne, sans dépasser les limites), des actions sont également mises en place.

• • Mesurer son exposition aux ondes : à la découverte du dispositif gratuit de l’ANFR

• • Reportage photo : les mesures d’exposition aux ondes dans une école maternelle

Une constante se dégage : la 5G ne représente pas un danger supplémentaire par rapport à la 4G et aux générations précédentes. L’Agence nationale en charge des fréquences (ANFR) affirme que les résultats de ses études « montrent que l’exposition est comparable avant et quelques mois après l’introduction de la 5G ».

De toute façon, la hausse des usages fait que, même sans 5G, l’exposition aux ondes continuera de s’accroitre via les réseaux 4G. Et la 5G a un avantage sur la 4G, grâce à l’utilisation d’antennes à faisceaux orientables permettant « une utilisation des données “à la demande”, contrairement à l’exposition continue engendrée par la 4G ».