Organisée par CentraleSupélec Numérique, le 26 janvier 2022, animée par Julien Escribe, cette visioconférence a enchaîné deux exposés complémentaires :
- François Vincent, Directeur de l’Ingénierie accès mobile de l’opérateur SFR ;
- Viktor Arvidsson, Directeur des relations gouvernementales et industrielles, de l’innovation et de la stratégie du constructeur de télécommunications ERICSSON.
À la suite des exposés et de la séance de questions réponses, chaque participant a résumé, en un mot, sa perception de la 5G.
Introduction
Voici quelques points de repère pour apprécier des valeurs numériques dont nous ne sommes pas coutumiers.
Les préfixes
| 103 = k -kilo | 106 = M -méga | 109 = G – giga | 1012 = T – tera |
| 10-3 = m – milli | 10-6 = µ – micro | 10-9 = n – nano | 10-12 = p – pico |
Fréquences et longueurs d’onde
La fréquence d’une onde en Hertz (Hz) est le quotient :
- de la vitesse (3*108) en m/s,
- par sa longueur d’onde en m.
Gammes de fréquences et de longueurs d’onde
| Longueur d’onde en mètres | Fréquence en Hertz | |||
| Radio | 10-2 – 10-1 | Centimètre Décimètre | 106 – 1010 | De 1 MHz à 10 GHz |
| Micro-ondes | 10-1 – 10-3 | Décimètre Millimètre | 1010 – 1012 | De 10 GHz À 1 THz |
| Infrarouge | 10-3 – 10-6 | Millimètre Nanomètre | 1012 -1015 | > 1 THz |
| Visible | 10-6 – 10-7 | 1015 -1016 | ||
| Ultra – violet | 10-7 – 10-8 | 1016 – 1017 | ||
| Rayons X | 10-8 – 10-11 | 1017 – 1021 | ||
| Rayons gamma | 10-11 – 10-20 | 1021 – 1028 |
Les fréquences utilisées dans les liaisons numériques sont incluses dans les gammes radio et micro-ondes.
La chronologie des G
G est, tout simplement, l’initiale de Generation / Génération.
Ce tableau retrace, succinctement et schématiquement, la progression des G.
| Rang | Année | Norme | rôle | Fréquences | Débit |
| 1G | 1980 | NMT | voix | analogique | |
| 2G | 1990 | GSM | SMS | 900 /1 800 MHz | 64 kbit/s |
| 3G | 2000 | UMTS | Web mobile | 900 / 2 100 MHz | 14 Mbit/s |
| 4G | 2010 | LTE | Haut débit | 800 / 2 600 MHz | 450 Mbit/s |
| 5G | 2020 | 3 400 / 3 800 GHz | 2 Gbit/s | ||
| 6G | 20 ?? |
- NMT = Nordic Mobile Telephone
- GSM = Global System for Mobile
- UMTS = Universal Mobile Telecommunications System
- LTE = Long Term Evolution
Exposé de François Vincent – Opérateur SFR
Pourquoi évoluer vers la 5G ?
La croissance du volume d’utilisation des applications actuelles est de 50 % par an. Les fréquences utilisées par la 4G, très sollicitées, sont proches de la saturation, malgré la récupération des fréquences des 2G et 3G.
Pour satisfaire l’évolution des besoins (croissance et fluidité), les nouvelles infrastructures devront permettre de décupler les débits.
Nouvelles attributions de fréquences
Les autorités françaises ont ouvert, l’an dernier (pour une somme totale de 2,8 milliards d’€), une tranche de 310 MHz, entre 3,46 et 3,8 GHz pour nos quatre opérateurs.
| Orange 90 MHz
| SFR 80 MHz
| Bouygues 70 MHz
| Free 70 MHz
|
Ce qui devrait permettre de doubler les fréquences disponibles et de tripler les capacités.
La transition du NSA vers le SA
Les installations sont composées d’une antenne, d’équipements électroniques et d’un raccordement sur un réseau de transmission.
La migration vers la 5G s’effectuera progressivement :
- Dans un premier temps (2020-22) les installations s’appuient sur les équipements actuels en 4G.
Le NSA (No Stand Alone) réutilise les antennes 4G en exploitant une bande supplémentaire sur la 4G en rajoutant une petite antenne (carrée) et une liaison fibre 10 Gbit/s, sans modifier le cœur de réseau. On vise une augmentation du débit d’un facteur 10. - Dans un second temps (2023-24), nous passerons au SA (Stand Alone) avec un nouveau cœur de réseau et de nouveaux équipements (châssis 5G). Le SA devrait diviser le temps de latence par 10 et multiplier par 10 les connexions simultanées (liaisons entre machines et Internet des Objets).
Utilisation de nouvelles technologies
- Antennes « actives » : plus efficientes, ces antennes se focaliseront sélectivement vers les terminaux actifs au lieu de balayer systématiquement tous les terminaux.
- Open RAN (Radio Access Network) : la 5G permettra, en Stand Alone, l’interfaçage standardisé de matériels en provenance de différents fournisseurs.
Les apports attendus de la 5G (Stand Alone)
- Création de réseaux virtuels (par slicing) pour des groupes d’utilisateurs.
- Accroissement de la Sécurité grâce à des clés de chiffrement à 256 bits.
- Liaisons machine-machine.
- Nouveau cœur de réseau – applications orientées services.
Le MEC (Multi-Access Edge Computing) déplacera le service informatique et les services vers un réseau de périphérie proche du client.
Incidences sur les matériels
Les antennes
La 5G impliquera une densification : elle nécessitera un rajout de 50 % de sites, ce qui entraînera des négociations avec les bailleurs pour l’installation des nouvelles antennes sur les immeubles.
En France, le partage des pylônes entre plusieurs opérateurs ne soulève pas de difficultés ; d’ailleurs, l’utilisation du pylône est souvent gérée par des sociétés.
Les terminaux
Les terminaux 4G devront être remplacés par des terminaux 5G ; en phase transitoire, des mises à jour de logiciel pourront constituer une passerelle provisoire.
Les cartes SIM
De nouvelles cartes SIM seront nécessaires pour la 5G.
Exposé de Viktor Arvidsson – constructeur ERICSSON
Déploiement de la 5G
L’expansion de la 5G sur l’ensemble de la planète est beaucoup plus rapide dans les pays déjà développés. On souligne, aux côtés de l’Amérique du Nord et de l’Europe occidentale, la Corée du Sud qui apparaît désormais comme un acteur majeur, aidé par les autorités.
Multiplication des connexions
En particulier pour l’Internet des Objets = IOT (Internet Of Things).
On prévoit de fortes croissances dans les cinq prochaines années.
- Wide area (de plusieurs kilomètres) de 2 à 6 milliards d’objets : croissance de 20 % par an.
- Short range (Wifi, Bluetooth) de 12 à 24 milliards d’objets : croissance de 12 % par an.
En 2027, la 5G assurera la moitié des connexions mondiales.
Précautions
Réduire l’impact écologique
La contribution des connexions numériques sur le changement climatique serait de l’ordre de 2 à 4 %. La partie prépondérante des effets nocifs est due à la fabrication des composants, beaucoup plus qu’à l’exploitation. En France (qui utilise une énergie électrique en grande partie nucléaire) cette empreinte carbone se compose de :
- 71 % pour la fabrication des produits importés ;
- 15 % pour les plateformes ;
- 13 % pour les réseaux.
On recommande de ménager les infrastructures pour ne pas avoir à les renouveler trop souvent.
Le conférencier se plait à souligner que la puissance d’un smartphone est de 3W : 25 fois moins que celle d’un téléviseur.
Éviter les effets pervers
Il faudra remplacer les anciens radars (années 60 !) des aéroports qui opèrent dans les bandes 4,1 – 4,2 GHz, peu sélectifs et pourraient être perturbés par les signaux émis sur les nouvelles fréquences 5G.
Au lieu de laisser en stationnement son véhicule autonome à l’issue d’un trajet aller, il faudrait s’interdire de le renvoyer au domicile et le rappeler pour le retour ; cette pratique économiserait, certes, une recherche de place disponible, mais doublerait la consommation d’un trajet ainsi inconsidérément allongé !
Cas d’usage
Répartition des usages numériques
- Deux tiers professionnels : ICT (TIC = Technologies de l’Information et de la Communication)
- Un tiers ludiques E & M (Divertissements et Médias) : télévision, jeux
Domaines d’application
- Port : déchargement des conteneurs.
- Aéroports.
- Mines : utilisation de smartphones par le personnel au fond.
- Logistique intelligente.
- Véhicules connectés.
- Opérations chirurgicales.
- Emplois militaires : communications et nouveaux moyens.
Les nouveaux outils apporteront de nouvelles solutions aux besoins qu’ils suscitent. En 2000, lors de la naissance de la 3G, on pensait surtout aux applications téléphoniques ; qui aurait prévu la variété des développements greffés sur la 3G il y a 20 ans ?
Bien souvent l’organe crée la fonction !
Quelques tendances technologiques
- Robotisation
- Fiabilité
- Technologies énergétiques alternatives
- Nouveaux modes d’interaction
- Matériaux intelligents
- Connectivité omniprésente
- Intelligence artificielle
- Cloud
Vers la 6G
Le passage à la 6G, envisagé pour 2030, fait déjà l’objet d’une planification chez les constructeurs.
Le mot qui évoque le mieux la 5G ?
Les 60 participants ont répondu à une consultation ludique ;
ils ont transmis au site wooclap.com (répertoire WEBINAR5G)
le mot qui, selon eux, caractérisait le mieux la 5G.
Nous nous sommes permis de regrouper les réponses en plusieurs grands thèmes.
Les avantages escomptés
Accroissement des performances : Débit – Rapidité – Latence – Vitesse – Croissance – Efficace – Positive – Plus -Progrès.
Apport des nouvelles techniques : Fréquences – Ubiquité échelle mondiale.
Innovation : Futur – Changement – Développement— Intégration.
Éventail des utilisations : Nouveaux usages – IOT (internet des Objets) – IaC (Infrastructure as Code)
Edge computing – Usage industriel – Production – Automatisation.
Les inconvénients pressentis
Caractère inéluctable : Forcément – Fuite en avant.
Impacts sur la Santé : Santé perturbée – Danger médical.
Conséquences écologiques : Énergétique – GES (Gaz à effet de serre) – Consommation batterie – CO2.
Inquiétudes : Doutes – Sécurité – Liaisons aériennes – Obsolescence.
Réticences : Inutile – Superflu.
Inclassables : Vaccin – – Huawei – Bilan – Sommeil – Réveil.
