Introduction à la 5G
La 5G, pour 5ème génération, est une technologie cellulaire mobile qui apporte des améliorations significatives par rapport à la 4G/LTE : débits de données élevés, latence extrêmement réduite et capacité de connectivité démultipliée. Avec des vitesses de téléchargement jusqu'à 20 fois plus rapides que la 4G, la 5G permet de connecter de nombreux dispositifs en même temps, ce qui est essentiel pour les applications d'Internet des objets (IoT) telles que les véhicules autonomes et les objets connectés. Enfin, la 5G est conçue pour être plus fiable et plus sécurisée que les générations précédentes ce qui est crucial pour les applications critiques telles que la Santé et la Sécurité.
les nouveautés induites par la 5g
De nouvelles fréquences ont été allouées à la 5G, lui permettant de se développer pleinement sur différents canaux. La technologie 5G opère notamment sur les fréquences 700 MHz, 3,5 GHz et 26 GHz. Si la fréquence 700 MHz était déjà disponible à la 4G, ce n’est pas le cas de la 3,5 GHz et de la 26 GHz. Suite à un long processus d’attribution et d’enchères entre les opérateurs français, les fréquences de la 3,5 GHz (3,4-3,8 GHz) ont été attribuées aux 4 principaux opérateurs mobiles. L’utilisation du 26GHz quant à elle, reste encore à l’étude.
Comme pour toute nouvelle technologie, l'adoption et le déploiement de celle-ci demande du temps. Cela entraine des changements sur les installations des opérateurs mais également chez les fabricants de matériel : routeurs 5G, antennes 5G, testeurs de réseaux 5G etc. De nouveaux équipements voient donc le jour pour répondre aux exigences et nouvelles fonctionnalités de la 5G.
Découvrez ci-dessous les nouveautés en termes de fonctionnalités et de matériel ainsi que les caractéristiques des fréquences allouées à la 5G.
les antennes massive mimo
Les antennes "massives MIMO" sont des antennes qui bénéficient d'une technologie clé pour la 5G. En effet, ce type d'antenne intègre dans un seul boîtier une multitude d'antennes permettant de transmettre et de recevoir simultanément de grands volumes de données. Elles permettant également une meilleure utilisation des bandes de fréquences ce qui augmente considérablement la capacité du réseau et offre une meilleure qualité de signal.
Les antennes massives MIMO sont également plus économes en énergie, ce qui en fait un choix judicieux pour les applications IoT qui nécessitent une longue durée de vie. Les antennes massives MIMO sont donc un composant crucial pour tirer pleinement parti des avantages de la 5G en termes de débit de données, de latence et de qualité de service.
Les fréquences de la 5g
FRÉQUENCE 700MHz
Anciennement occupée par la TNT, la fréquence 700 MHz est désormais attribuée à la 4G-LTE. Cette fréquence sera utilisée pour la 5G si une partie du spectre est disponible ou si les opérateurs choisissent d'en libérer une partie.
Les fréquences basses permettent d’atteindre de plus grandes portées. La fréquence 700 MHz offre une portée théorique de 2 km en zone urbaine et de 8 km en zone rurale. La fréquence 700 MHz permet donc une meilleure couverture du territoire et une bonne pénétration dans les bâtiments, mais n’offre pas les meilleurs débits. On ne constate que peu de différence de débits entre la 4G/4G+ et la 5G en 700 MHz.
FRÉQUENCE 3,5 GHz
Cette fréquence 3,5GHz a une largeur de spectre de 400 MHz. Sur cet intervalle, 310 MHz ont été attribués exclusivement à la 5G et répartis entre les 4 principaux opérateurs mobiles français. L'intervalle 3490-3570MHz est donc utilisé par SFR, l'intervalle 3570-3640 MHz est utilisé par Bouygues Telecom, l'intervalle 3640-3710 MHz est utilisé par Free et l'intervalle 3710-3800 MHz est utilisé par Orange.
A cette fréquence, la portée théorique moyenne est de 400m en zone urbaine et 1,2km en zone rurale.
FRÉQUENCE 26 GHz
L'explosion de l'IoT et du volume de données transféré ont montré la limite et les contraintes que pouvaient présenter l'utilisation des bandes usuelles. La fréquence 26 GHz intervient donc pour répondre à la nécessité de recourir à des fréquences supplémentaires afin de répondre à cette très forte hausse de la consommation des data. La bande 26 GHz (24,25-27,5 GHz), jusque-là inexploitée par les télécommunications civiles, a donc été attribuée à la 5G.
La fréquence 26 GHz offre un très large spectre et des débits comparables à ceux de la fibre. Néanmoins, elle dispose d'une faible pénétration dans les bâtiments et une portée limitée à 150m en zone urbaine. Cette bande de fréquences a donc plus d'intérêt en zone urbaine mais nécessitera un grand nombre d’antennes pour améliorer la couverture.
Comparatif des fréquences de la 5G
|
Fréquences 5G |
700MHz |
3,5GHz |
26GHz |
|
Gamme de fréquences |
FR1 |
FR1 |
FR2 |
|
Intervalle de fréquences |
694-790MHz |
3400-3800MHz |
24,25-27,5GHz |
|
Bande |
n28 |
n78 |
n258 |
|
Pénétration intérieure des bâtiments |
★★★ |
★★☆ |
★☆☆ |
|
Portée |
★★★ |
★★☆ |
★☆☆ |
|
Débits |
★☆☆ |
★★☆ |
★★★ |
|
Déploiement |
Non Standalone Access (NSA)* |
Non Standalone Access (NSA) |
Standalone Access (SA)** |
|
Beamforming*** |
Non |
Oui |
Oui |
|
Slicing**** |
Non |
Oui |
Oui |
|
Appellation |
Bande 700 |
Bande « cœur de la 5G » |
Bande millimétrique |
|
Atouts |
Meilleure couverture |
Meilleur compromis débits/portée du signal |
Débits très importants. Comparable à la fibre |
|
Applications |
Zones rurales |
Zones urbaines |
Stades, aéroports, gares |
A retenir sur la fréquence 700 MHz :
- Meilleure couverture
- Applications en zone rurale
- Utilisation des infrastructures existantes des réseaux 2G/3G/4G
A retenir sur la fréquence 3,5GHz :
- Meilleur compromis débit/portée du signal
- Applications en zone urbaine
- Utilisation des infrastructures existantes des réseaux 2G/3G/4G
A retenir sur la fréquence 26 GHz :
- Débit très important, comparable à la fibre
- Stades, aéroports, gares
- Utilisation d'infrastructures nouvelles propres à la 5G
Vocabulaire
Explications des termes techniques relatifs à la technologie 5G.
Non-standalone* : Réseau 5G pouvant utiliser des installations pré-existantes, comme celle de la 4G.
Standalone** : Réseau 5G avec ses propres installations, complètement indépendant des réseaux 4G.
Beamforming*** : Technologie réseau également déployée en WiFi, voire en 4G LTE, qui permet d'orienter le signal dans une direction définie pour créer une connexion directe entre l'appareil et l'antenne émettrice. Cela permet d'améliorer la stabilité du signal et de diminuer sa puissance, notamment dans les lieux publics.
Slicing**** : Solution de "découpage" du réseau qui permet de créer plusieurs réseaux logiques attribués à différents types de services sur une infrastructure partagée.
Les ondes radio millimétriques
La 5G fonctionne donc sur la bande 26 GHz, autrement appelée bandes milimétriques. Les ondes millimétriques (ou ondes MmWave) sont des ondes radioélectriques qui fonctionnent dans les fréquences entre 24 GHz et 300 GHz qui proposent une large bande passante. Elles étaient restées jusqu'alors inexploitées par les précédentes générations.
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Elles permettent d'atteindre des vitesses de téléchargement très élevées avec une latence réduite, ce qui est essentiel pour les applications nécessitant une réponse en temps réel, telles que les véhicules autonomes et les opérations industrielles, médicales etc. Les ondes millimétriques peuvent traverser les obstacles tels que les murs et les arbres, ce qui les rend particulièrement utiles pour les réseaux urbains. Cependant, elles ont une portée plus courte que les fréquences basses utilisées par les générations précédentes de la technologie mobile, ce qui nécessite l'installation d'un plus grand nombre d'antennes pour couvrir une zone donnée. En somme, les ondes millimétriques sont un élément clé pour les réseaux de la 5G, qui offrent de meilleures performances pour les applications nécessitant des débits de données élevés et une faible latence.
La 5G en France
La 5G s'installe lentement mais sûrement en France, avec plus de 35 000 sites 5G déployées en septembre 2022, grâce aux efforts des 4 principaux opérateurs, Orange, Free, SFR et Bouygues Telecom. Le prochain objectif, fixé par l'ARCEP (Autorité de régulation des communications électroniques, des postes et de la distribution de la presse), est le déploiement d'au moins 8 000 sites 5G chacun - dont 2 000 en zones peu denses ou industrielles - d'ici 2024.
Découvrez le palmarès des 50 villes françaises ayant le plus d'antennes 5G pour 1000 habitants établi par Lemon.fr :
