5G en France : technologie 5G, mobile 5G, à quand la 5G chez soi ?

5G

La 5G, c'est LE sujet qui brûle toutes les lèvres en ce moment, et particulièrement dans la sphère télécom où opérateurs mobile et fabricants de téléphone veulent tous être acteurs de cette révolution en marche. Et pourtant, en dépit d'annonces alléchantes, les nombreuses questions que soulève l'arrivée de la 5G en France peinent à trouver une réponse claire.


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Qu'est-ce que la 5G ?

Un bref rappel de ce qu'est la 5G : ce n'est ni plus ni moins qu'une technologie de réseau mobile qui succède à la 3G et à la 4G que nous connaissons tous. La 5G — pour 5ème génération — commence tout juste à voir le jour et elle offre de nombreuses améliorations par rapport à sa grande soeur la 4G, notamment en termes de débits et d'usages. Nous y reviendrons par la suite.

Comment fonctionne la 5G ?

Arrivée de la 5G

Le déploiement de la 5G en France est regulé par l'ARCEP (Autorité de Régulation des Communications Électroniques et des Postes) qui est chargée de s'assurer que les opérateurs respectent leurs engagements. Au niveau de la 5G, l'ARCEP est aussi l'organisme qui a organisé les enchères pour les bandes de fréquences 5G (3,4Ghz-3,8Ghz).

C'est ainsi sur cette nouvelle bande de fréquences que la 5G a commencé à se déployer en France. Les enchères pour cette bande de fréquences qualifiée de "bande-cœur" de la 5G par l'ARCEP se sont finalement terminées en octobre 2020. Les quatre opérateurs français ont remporté des blocs de fréquences de taille différente et c'est Orange qui dispose du bloc le plus conséquent avec 90 MHz. L'opérateur historique est suivi de SFR avec 80 MHz et Bouygues Telecom et Free avec 70 MHz chacun. Il faudra ainsi être vigilant sur les différents "types" de 5G qui ne seront pas forcément identiques en fonction des opérateurs et des bandes de fréquences utilisées (la 5G se déploie aussi sur les bandes de fréquences 700Mhz et 2,1Ghz, des fréquences déjà utilisées par la 4G et qui ne procurent pas les mêmes débits 5G que la bande des 3,4Ghz-3,8Ghz). Par exemple, Free utilise énormément d'antennes 4G pour déployer son réseau 5G par rapport aux autres opérateurs.

Une des nouveautés majeures de la 5G sera aussi l'utilisation des ondes millimétriques qui sont des ondes à haute fréquence (comprises entre 6GHz et 300GHz). Leur principal avantage est la largeur de leur spectre, avec des centaines de MHz disponibles. Si on les compare aux fréquences utilisées par la 4G, dont les bandes sont déjà très encombrées par les opérateurs, ces hautes fréquences permettront théoriquement de profiter de très larges bandes passantes, et donc d'augmenter les débits. Ces ondes millimétriques ne seront certainement pas cependant utilisées avec quelques années et donneront lieu à de nouvelles enchères entre opérateurs pour leurs attributions. Les acteurs du marché se penchent surtout sur la bande 26 Ghz (allant de 24,5 à 27,5 Ghz) pour accueillir la 5G dans les années à venir, mais dont le coût de développement sera supérieur aux antennes 3.5 Ghz.

La montée en fréquences des ondes millimétriques induira par ailleurs une diminution de la taille des antennes utilisées. Outre les avantages purement logistiques de la chose, cela impliquerait d'adjoindre aux antennes de très nombreux "éléments rayonnants", ce qui permettrait de profiter pleinement de la focalisation et de ce que l'on appelle le "massive MIMO" (pour Multiple Input, Multiple Output). L'idée ? Démultiplier le nombre d'utilisateurs pouvant bénéficier d'un excellent débit simultanément. Une amélioration qui reste attendue pour un futur lointain et qui concernera surtout des grands événéments sportifs par exemple ou des usages industriels comme le secteur automobile.

Focalisation, kesako ?La focalisation est une opération consistant à concentrer des rayons provenant d'un point (ici, l'antenne-relais) en un autre point (ici, le smartphone). Pour imager, chaque antenne-relais a une zone de couverture que l'on peut comparer à votre champ de vision mais aussi un certain nombre d'éléments rayonnants, que l'on peut comparer à votre pupille. Concrètement, alors que vous êtes devant votre ordinateur, votre pupille oscille entre l’écran et le clavier. Vous focalisez sur ces 2 seuls éléments, tout en voyant avec moins de netteté votre bureau, vos jambes, votre souris, etc. Avec de multiples pupilles, vous pourriez vous focaliser sur tous ces éléments à la fois.
Il en est de même pour les antennes-relais : jusqu'ici, elles recevaient et émettaient avec une faible focalisation sur tous les mobiles dans leur couverture, surtout en 2G et en 3G. Avec la 5G et l'augmentation du nombre d'éléments rayonnants, la focalisation va s'améliorer et permettre aux antennes-relais de prendre en charge des milliers de téléphones simultanément, tout en les ciblant un par un pour qu'ils bénéficient d'une meilleure stabilité de connexion et des meilleurs débits.

Débit 5G : à quoi s'attendre ?

Les standards et protocoles 5G venant à peine de débuter en France, il est difficile d'être définitif quant aux débits 5G dont pourront bénéficier nos smartphones. Toutefois, il est possible de les estimer à peu de choses près ! Ainsi, il est communément admis que le débit 5G pourrait atteindre, plus ou moins, 20Gbits/s. C'est le potentiel "maximal" qui est envisagé pour la 5G après plusieurs années d'exploitation, et les ajustements successifs qui y seront inévitablement apportés. On est encore loin de voir ces débits en utilisation réelle, qui serait plutôt de l'ordre d'1 Gbit/s, soit une vitesse équivalente à la majorité des offres internet en fibre optique.

Alors, à quoi ressemblera notre quotidien avec des débits 5G si élevés ? C'est simple : l'ensemble de nos usages web pourra être exécuté de manière instantanée, ou quasi instantanée. Passons sur le chargement d'une page web, l'ouverture d'une pièce jointe ou l'écoute d'une musique, qui sont déjà ultra rapides en 4G. Si l'on s'attarde sur un usage plus lourd, en l'occurrence le téléchargement d'un film, on se rend compte de la puissance de la 5G.

  • Téléchargement d'un film en qualité DVD (environ 700Mo) : un quart de seconde
  • Téléchargement d'un film en qualité HD (environ 2,5Go) : une seconde
  • Téléchargement d'un film qualité blu ray (environ 5Go) : 2 secondes
  • Téléchargement d'un film qualité UHD (environ 50Go) : 20 secondes

Stupéfiant n'est-ce pas ? Bien sûr, tout ceci ne servirait à rien sans des capacités de stockage suffisantes. Mais on peut compter sur les fabricants de smartphones et les concepteurs de cartes SD pour mettre au point des équipements capables de supporter un grand nombre de fichiers volumineux.

La 5G : une "génération de rupture" pour une diversité d'usages

Dans son rapport Les enjeux de la 5G, datant de mars 2017, l'ARCEP dévoile les nouveaux champs d'application qui pourraient être ceux de la 5G, qu'il qualifie de "génération de rupture". Car - bien au-delà de l'évolution des débits - la 5G permettra également de réduire le temps de latence. La latence, c'est le temps que met un paquet de données pour arriver d’un appareil connecté à un autre appareil connecté. Plus elle est faible, plus rapide est la connexion. Avec la 5G, la latence pourrait être inférieure à 1 ms (milli seconde) contre 0,5 secondes en 4G actuellement. Un gouffre !

temps de latence schématisé par un robinet
Si l'on compare la transmission de données avec l'écoulement de l'eau dans un robinet, le temps de latence correspond à la durée comprise entre l'étape 2 et l'étape 3.

Un temps de latence quasi nul, ou tout du moins extrêmement petit, cela laisse entrevoir un grand nombre d'opportunités au-delà des opérateurs mobile, et au-delà des usages personnels et récréatifs sur son smartphone. La 5G pourrait servir ni plus ni moins à faire communiquer des millions d'objets connectés entre eux. Elle pourrait ainsi trouver des applications concrètes dans :

  • Les voitures autonomes.
  • La télémédecine.
  • Les villes "intelligentes" c'est-à-dire qui régulent leur environnement dans une démarche de développement durable.
  • La domotique et la cyber sécurité.
  • La réalité augmentée et la réalité virtuelle avec notamment la communication par... hologramme !

La nouvelle génération de réseau mobile ne sert donc pas seulement à naviguer plus rapidement sur son mobile. Elle permet de faire un saut de géant dans le développement des objets connectés.Avec la 5G on va pouvoir réimaginer la manière dont les routes fonctionnent, dont les usines fonctionnent.Viktor Arvidsson, directeur de la Stratégie chez Ericsson."

A cette fin, des expérimentations sont déjà menées afin de déployer des "small cells" dans les centres-villes. Il s'agit de "mini antennes" de faible puissance, dissimulées en nombre dans le décor urbain (par exemple dans les abribus ou dans des panneaux d’affichage). Celles-ci communiqueraient avec de plus longues antennes-relais, afin de rediffuser leur signal. Cette innovation revêt de nombreux atouts : primo, elle diminue l'exposition aux ondes puisque la puissance du signal est moindre. Deuxio, elle améliore grandement l'autonomie des téléphones portables. Selon l'alliance NGMN (Next Generation Mobile Networks) un smartphone utilisant la 5G pourrait fonctionner jusqu'à 3 jours d'affilée sans avoir besoin d'être rechargé !

L'arrivée de la 5G peut également signifier la fin de ce que l'on appelle le réseau neutre. Le concept de "réseau neutre" c'est le fait que toutes les applications soient gérées de manière identique sur un réseau. C'est le cas actuellement avec la 3G et la 4G où toutes les applications, quel que soit le terminal utilisé, sont régies sur le même plan. La 5G, à l'inverse, permet de gérer spécifiquement les applications selon leur nature. Il y aurait donc en quelque sorte "plusieurs 5G", utilisant des protocoles et des fréquences adaptés à chaque application.

La 5G en France : tous les opérateurs répondent présents

première ville avec la 5G

Cela fait déjà quelques années que l'aventure 5G a commencé pour les opérateurs, qui proposent désormais tous des forfaits 5G. Le 23 février 2018, l'ARCEP a autorisé Orange et Bouygues Telecom à mener de premières expérimentations techniques sur les bandes de fréquence 3600-3800MHz. SFR a commencé des expérimentations dans la ville de Nantes début 2019 en partenariat avec la SNCF. Free est le seul opérateur à ne pas avoir effectué de tests en conditions réelles avant le lancement de la 5G en France en novembre 2020.

SFR fut ainsi le premier opérateur à avoir lancé la 5G en France dans la ville de Nice le 20 novembre 2020 et a ainsi damé le pion aux autres opérateurs français. Ce sont désormais les agglomérations de Marseille-Aix-en-Provence, Montpellier, Bordeaux, Nantes, Nice et Paris-Ile-de-France qui sont les premières villes de France à bénéficier de la 5G SFR (attention cependant certaines municipalités de Bordeaux, Nantes et Paris-Ile-de-France ont préféré retarder l'ouverture des sites 5G).

Orange à emboîté le pas à SFR dès décembre 2020 et annonce déjà couvrir 160 communes avec la 5G Orange dont les villes de Marseille, Nice, Angers, Brest, Le Mans et Clermont-Ferrand parmi d'autres.

Bouygues a lui aussi lancé la 5G en décembre 2020 et couvre des villes comme Nice, Lyon, Nancy, Metz, Rouen, Montpellier ou bien encore Marseille. L'opérateur annonce que la 5G Bouygues est déjà accessible dans plus de 25 grandes villes et 1000 communes.

Free a pris le train de la 5G en dernier et a simplement annoncé le passage à la 5G courant décembre 2020. Sur le site de Free, celui-ci annonce cependant détenir le plus grand nombre d'antennes 5G en France métropolitaine avec 7044 sites 700 MHz et 3,5 GHz en France métropolitaine (dont 562 sites 3,5 GHz). Attention cependant la majorité des sites 5G Free sont en 700MHz qui reste l'une des bandes utilisées par la 5G qui propose les débits les moins élevés, car ces antennes sont partagées avec le réseau 4G.

Smartphone 5G et box 5G : où en est-on ?

Mobile 5G

Les smartphones 5G sont désormais nombreux puisqu'il est estimé que plus de 60 modèles sont disponibles en France à l'achat.

Le précurseur dans ce domaine fut Samsung qui sortit la version 5G du Galaxy S10 le 5 avril 2019. Cette longueur d'avance du constructeur sud coréen et aussi le reflet du pays qui fut l'un des premiers à développer le réseau 5G et qui continue à voir une longueur d'avance sur le reste du monde. Samsung a par la suite sortit tous ces modèles Galaxy en version 5G avec notamment les Galaxy S20 et plus récemment les Galaxy S21 tous compatibles 5G par défaut. D'autres modèles comme les Galaxy Note ou le Samsung Galaxy A51 sont aussi disponibles en 5G.

Apple a finalement sorti ces premiers iPhone compatibles 5G beaucoup plus tardivement puisqu'il s'agit des derniers iPhone 12 sortis en octobre 2020. Les modèles iPhone 12, iPhone 12 Mini, iPhone 12 Pro et iPhone 12 Pro Max sont ainsi tous compatibles avec la 5G.

De nombreux autres constructeurs proposent aussi des smartphones 5G avec notamment Huawei et ses modèles P40, Xiaomi avec sa série Xiaomi Mi 10 ou son Xiaomi Redmi Note 9T 5G, Google et son Pixel 5 (mais aussi le Google Pixel 4a 5G) ou bien encore Sony avec les Sony Xperia 1 II et Sony Xperia 5 II.

Cette liste n'est bien évidemment pas exhaustive et il est d'ailleurs probable que dans un avenir proche tous les nouveaux smartphones des constructeurs soient compatibles 5G. Les box 5G ont déjà fait leur apparition avec des modèles comme le "Huawei 5G CPE Pro" ou le "Netgear Nighthawk M2" disponibles à l'achat en France mais pour le moment, aucun opérateur n'a sorti de forfait clé 5G ou de box 5G pour les utiliser.

Nul doute que les box 5G feront leur apparition une fois le réseau 5G mieux développé. Ces box 5G pourront qui plus est servir à compléter le réseau fibre en bout de ligne et acheminer le très haut débit, là où des zones blanches subsistent encore sur certains pans du territoire. Cette alternative est appelée solution du "last mile".

Alors, à quand la 5G ?

On l'aura compris, même si la 5G a déjà commencé dans le monde et en France, celle-ci variera selon les endroits du globe. Le réseau 5G n'en est encore qu'à ses balbutiements et il faudra encore patienter quelques années pour que le réseau 5G s'établisse comme réseau mobile principal et que les promesses technologiques de la 5G commencent à voir le jour.

En attendant, voici un petit récapitulatif daté des avancées en matière de 5G, et des grandes dates à venir pour ceux qui s'impatient et veulent savoir à quand la 5G ? Nous assumons forcément une part de spéculation, et ces dates ne sont pas à prendre pour argent comptant.

À quand la 5G ?
Date Evénement
février 2018 1ère utilisation concrète de la 5G en Corée du Sud lors des Jeux Olympiques d'Hiver
février 2018 En France, l'ARCEP autorise Orange et Bouygues Telecom à mener des tests dans plusieurs métropoles de l'hexagone
courant 2018 Définition d'une norme 5G provisoire par la 3GPP
décembre 2018 Le micro-état de Saint-Marin couvre intégralement son territoire en 5G
avril 2019 Lancement du premier smartphone Samsung Galaxy S10 5G et ouverture de la 5G au grand public en Corée du Sud
fin 2019 Ouverture de la 5G au grand public aux Etats-Unis et en Chine
courant 2020 Ouverture de la 5G au grand public dans certains pays d'Europe (Angleterre, Allemagne, Espagne...)
octobre 2020 Lancement des iPhone 12, les premiers smartphones Apple compatibles 5G
novembre 2020 Lancement du premier forfait 5G en France par SFR (Orange, SFR et Free suivent en décembre)
été 2024 Les Jeux olympiques d'été de 2024 à Paris sont intégralement couverts en 5G
entre 2024 et 2026 Plus de 500 millions de personnes utilisent la 5G dans le monde
2029 Plus d'1 milliard d'utilisateurs 5G, qui devient le 1er réseau mobile devant la 4G
2030 Arrivée de la 6G, un réseau 100 fois plus rapide que la 5G et utilisable en mer, dans les airs et dans l'espace

Attention toutefois, la bataille pour la 5G est loin d'être gagnée, comme le rappelait en juin 2020 Sébastien Soriano, président de l'ARCEP. Dans une interview accordée à Reporterre, celui-ci déclarait que la "la France ouvrira pourtant la voie à la 5G" malgré les critiques.

Il insistait cependant sur le fait d'être bien conscient des enjeux sanitaires, de couverture du territoire ou bien encore de "la clarté des offres commerciales" et que ces thématiques "constituent des chantiers importants sur lesquels les pouvoirs publics sont au travail, bien au-delà de la seule Arcep." Vaste programme en somme.

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