La 5G va-t-elle aussi bouleverser le monde industriel ?

Moins de dix ans après l’apparition de la 4G, la cinquième génération de communication mobile (5G) sera une génération de rupture et va ouvrir de nouvelles perspectives pour des applications et usages très diversifiés pour les communications mobiles, mais aussi pour tout le monde industriel, l’innovation et les services.

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La technologie de cinquième génération va prendre la suite de la 4G/4G+ pour permettre aux appareils mobiles connectés d’envoyer et de recevoir des informations (data) en très grande quantité et dans un temps très court. Des débits de plusieurs gigabits/s seront permis pour améliorer le signal dans des environnements où les réseaux sont déjà surchargés. Cette technologie va donc se déployer en parallèle des réseaux déjà en place.

5G : comment cela fonctionnera-t-il ?
La technologie 5G repose sur l’utilisation d’ondes millimétriques dans des bandes de fréquence de 3 à 30, voire 60 GHz et plus. Des fréquences qui sont déjà utilisées par des applications militaires, radars ou IRM, mais dont certaines bandes vont être réattribuées aux opérateurs. La quantité de spectre disponible devient très importante et permet de trouver de larges blocs de plusieurs centaines de MHz disponibles, ce que l’on n’a pas aux fréquences de la 4G.

Cette technologie permet d’utiliser une multitude de petites cellules de faible portée pour alimenter un réseau local, particulièrement lorsqu’il est chargé ou saturé. Car, explique Orange, « quand on monte en fréquence, la taille des antennes diminue, sur les sites, on va avoir la capacité de mettre des antennes qui seront composées de 100 (ou plus) éléments rayonnants ». Ces antennes pourront être installées dans le mobilier urbain. Elles vont s’appuyer sur des antennes plus grosses installées sur les points hauts ou dans les sites d’antennes existants : les antennes MIMO (Multiple Input Multiple Output) multi-utilisateurs.

Mais cette montée en fréquence n’est pas sans inconvénients, qu’il va falloir prendre en compte lors du déploiement de ce réseau. Elle entraîne une réduction de la portée et une moindre pénétration dans les bâtiments, une forte atténuation par la pluie, les gaz atmosphériques ou les poussières. La portée devrait donc être inférieure à 1 km. La configuration du réseau sera alors différente avec des faisceaux plus concentrés (focalisation sur les usagers).

La 5G, ce seront donc de nouvelles technologies pour les antennes et leurs implantations, mais aussi de nouveaux composants comme les modems ou routeurs 5G.

De nouvelles applications et services pour le monde industriel, médical et les transports
La 5G apporte des améliorations substantielles dans plusieurs domaines : les débits qui pourraient atteindre 20 Gbit/s, le temps de latence qui devrait descendre à 1 ms, une densité accrue, une faible consommation énergétique et un nombre d’objets connectés très important (jusqu’à 1 million /km2).

Ces performances techniques n’intéressent pas que le monde des opérateurs mobiles grand public pour le téléchargement de vidéos ou les jeux en ligne, mais devraient ouvrir rapidement de nouvelles perspectives et de nouveaux usages. De nombreux secteurs industriels seront concernés dans l’automobile, l’énergie, les transports, les villes intelligentes, l’agriculture, la télémédecine, la sécurité publique ou la réalité virtuelle. L’industrie du futur 4.0 est particulièrement concernée avec une amélioration de l’interconnexion entre machines et systèmes, une automatisation encore plus grande, des téléchargements d’informations optimisés et sécurisés, de véritables informations en temps réel.

Des applications comme le véhicule autonome demandent de très faibles temps de latence, pour la sécurité du véhicule et la prise en compte des informations échangées, et des débits importants. Des expérimentations sont d’ailleurs menées en France depuis mi-2018 pour un projet comme celui de Nokia-Vedecom sur le site de Paris-Saclay. Mais dans un premier temps, la technologie 5G sera sans doute utilisée en parallèle avec d’autres technologies d’échange d’informations.

Le secteur de l’Internet des Objets (IoT) sera aussi fortement impacté par l’arrivée de la connectivité 5G. Pour l’association GSMA, qui représente 800 opérateurs et constructeurs dans le monde, « la combinaison de la 5G, de l’intelligence artificielle, du big data et de l’IoT va tout changer en formant la connectivité intelligente (Intelligent Connectivity). Cela aura un impact sur la façon dont des industries entières innovent et fonctionnent ». La 5G permettra de connecter ainsi de nombreux objets basse consommation, d’avoir une meilleure efficacité énergétique et de passer via des réseaux sécurisés et fiables. Elle servira de base pour les applications Cloud utilisées dans les projets de déploiement de l’IoT à grande échelle.

Où en est-on du déploiement en France et quelles sont les prochaines étapes ?
Au niveau de l’Europe, la Commission européenne a publié en septembre 2016 son plan d’action 5G avec comme objectif la 5G commercialement disponible en 2020 dans une grande ville de chaque pays de l’Union, et toutes les zones urbaines ainsi que les principaux axes routiers couverts en 2025. En juillet 2018, la France a publié sa feuille de route pour faciliter le développement et le déploiement de la 5G, avec une attribution de blocs de fréquences en 2020 dans la bande des 3,5 GHz, et au moins 1 GHz dans la bande 26 GHz. Il faut rappeler que des enchères pour attribution de fréquences 5G ont déjà eu lieu en Grande-Bretagne, Italie et Allemagne (pour des montants dépassant 5 milliards d’euros, considérés comme très lourds par les opérateurs).

Trois opérateurs ont commencé des expérimentations dans 9 villes de France, avec par exemple Orange à Marseille et Lille, SFR à Toulouse et Nantes ou Bouygues à Lyon et Bordeaux. Ces expérimentations coordonnées par l’Arcep permettent de tester différentes technologies (Massive MIMO, Beamforming, synchronisation de réseaux, duplexage temporel…).

Le 10 mai 2019, le gouvernement a communiqué à l’Arcep ses orientations pour un appel à candidatures à l’automne 2019. Pour l’instant, dans cette course à l’équipement, la France reste loin de pays comme la Corée du Sud, les USA, la Finlande, la Suisse ou des pays du Moyen-Orient. Ce retard de l’Europe peut s’explique par l’hétérogénéité de ses infrastructures télécoms et le nombre très élevé d’opérateurs.

Des équipements déjà disponibles
En début d’année, les premiers terminaux 5G ont été présentés au Congrès mondial de la téléphonie mobile (MWC) à Barcelone. Apple, Huawei, Samsung et Sony se sont lancés dans la course à la 5G, mais Samsung a pris une longueur d’avance en commercialisant le Samsung S10 5G, en particulier en Corée du Sud pour le lancement, début avril 2019, des offres commerciales grand public pour le réseau 5G de trois opérateurs.

Pour les équipements de réseau, la concurrence risque d’être féroce entre Nokia, Ericsson, Huawei et Samsung, qui veut monter en puissance. Nokia et Ericsson dédient près de 100 000 employés à leur développement, alors que Huawei mobilise près de deux fois plus de personnel dans ce domaine, mais se trouve en position délicate suite à son bannissement dans de nombreux pays sous la pression des USA. La position de la France, à ce jour, semble être de ne pas interdire ce fournisseur, qui reste leader dans cette technologie.

Jean-Paul Beaudet

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