L’essentiel à savoir sur la connectivité 5G
Depuis l’avènement des appareils mobiles et du premier réseau cellulaire moderne 1G sorti dans les années 1980, les réseaux mobiles ont continuellement évolués chaque décennie. Les années 2020 sont marquées par l’arrivée de la connectivité 5G dans le monde. Celle-ci s’étend dans de nombreux pays et remplacera à terme les anciens réseaux 2G et 3G. Découvrez ici une description de la connectivité 5G, les avantages et des exemples de cas d’usage pour cette nouvelle technologie de communication.
Sommaire :
Description de la connectivité 5G
Les avantages de la connectivité 5G
Exemples de cas d’usage de la connectivité 5G dans l’IoT
Description de la connectivité 5G
Dans cette rubrique, il est question de savoir ce qu’est une connectivité 5G et son fonctionnement.
Qu’est-ce que la connectivité 5G ?
La 5G est la cinquième génération de réseaux de télécommunication à se déployer dans le monde depuis 2020. Cette nouvelle norme de connectivité sans fil mondiale fait suite à la 4G et aux trois générations précédentes. La 5G est conçue pour connecter le grand public et les entreprises. Pour l’Internet des Objets, la technologie prend en compte deux usages haut de gamme : l’IoT « critique » et l’IoT « massif ».
La technologie sans fil 5G permet, entre autres :
Un débit maximum de 20 Gbit/s, en théorie, contre 1 Gbit/s pour la 4G+ (ou 4G LTE Advanced).
Une latence de 1 ms (1 milliseconde) seulement contre 200 ms pour la 4G.
Une capacité de réseau plus massive, jusqu’à 100 fois plus de connexion que la 4G LTE.
Le réseau 5G est conçu pour être moins énergivore que les générations précédentes.
Le fonctionnement de la connectivité 5G
La 5G est basée sur l’OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing), un multiplexage orthogonal par répartition en fréquence. Cette méthode permet de moduler un signal numérique sur plusieurs canaux différents pour réduire les interférences. Parallèlement, la connectivité 5G utilise l’interface aérienne 5G NR. Elle offre un degré de flexibilité et d’évolutivité bien plus élevé.
En France, c’est l’ARCEP(1) qui organise la procédure d’attribution des fréquences utilisées. La bande des 3,5 GHz est la fréquence cœur de la 5G. Mais ce n’est pas la seule utilisée. Les opérateurs peuvent également proposer de la 5G sur la fréquence 700 MHz, voire d’autres déjà attribuées par l’ARCEP.
Avec des débits plus élevés, elle réduira de manière significative les temps de téléchargement de contenus volumineux. A titre d’exemple, un film en HD de 1,5 Go pourra être téléchargé en un peu plus de 2 minutes, contre presque 5 minutes avec la 4G, pour être visionné dans une qualité optimale, avec une très faible latence et sans coupure, lors de ses déplacements.
Les avantages de la connectivité 5G
5G : plateforme unifiée plus performante
En tant qu’inauguratrice du très haut débit (supérieur ou égal à 30 MB/s) pour les mobiles, la 4G LTE se concentrait uniquement sur la fourniture de services haut débit plus rapides que la 3G. La 5G franchit un nouveau cap en devenant une plateforme unifiée qui non seulement améliore les expériences haut débit mobile, mais prend également en charge de nouveaux services tels que les communications critiques et l’IoT massif.
La connectivité 5G est également capable de prendre en charge de manière native :
- tous les types de spectres (sous licence, partagée, sans licence)
- toutes les bandes (basse, moyenne et haute)
- un large éventail de modèles de déploiement (macro-cellules traditionnelles, points d’accès)
Utilisation d’un plus large spectre
Les technologies basées sur la 4G LTE (4G LTE Cat 1, 4G LTE Cat 4, 4G LTE Cat M…) ont apporté un spectre et des bandes passantes supplémentaires par rapport à la 3G : 600 MHz, 700 MHz, 1,7/2,1 GHz, 2,3 et 2,5 GHz.
La bande de fréquences des 3,5 GHz (3,4 - 3,8 GHz) est celle qui sera utilisée en priorité pour le réseau mobile 5G. C'est la bande cœur de la 5G. Sur les 400 MHz de largeur de spectre, 310 MHz étaient disponibles pour la 5G et ils ont été attribués en exclusivité à la 5G.
Plus rapide et plus rapide !
Le débit théorique maximal de la connectivité 5G est de 20 Gbit/s contre 1 Gbit/s pour la 4G dans sa dernière version LTE Advanced. Les débits de données moyens varient entre 100 et 300 Mbit/s pour la 5G contre 50 Mbit/s pour la 4G+.
Toujours en termes de rapidité, la 5G procure surtout un effet d’instantanéité inégalé grâce à une latence réduite à 1 ms au lieu de 200 ms pour la 4G. Pour comparaison, on estime que les êtres humains ont un temps de réaction optimal de 190 à 200 ms avec un entraînement approprié. Le temps de réponse des capteurs et des applications en ressort donc amélioré.
Plus de capacité grâce à la 5G
Aussi, la connectivité 5G profitant de mille fois plus de bande passante par unité de surface, elle permet de couvrir jusqu’à 100 fois plus d’appareils connectés par unité de surface par rapport à la 4G LTE. Cela signifie que la 5G est capable de gérer bien plus de devices que n’importe quelle technologie de réseau cellulaire précédent. C’est donc la solution de réseau attendue pour répondre au développement croissant des objets connectés et intelligents, l’IoT « massif ».
Réseau à efficacité énergétique pris en compte dès la conception
En effet, la problématique de l’efficacité énergétique a été intégrée à la 5G dès sa conception, grâce à certaines exigences environnementales portées par Orange au sein du NGMN et au 3GPP.
Les antennes 5G sont aujourd’hui beaucoup plus efficaces en termes de performance énergétique. Elles sont capables de traiter plus de données simultanément, et plus vite, ce qui limite leur durée de fonctionnement et donc, à volume égal, l'énergie qui leur est nécessaire. Dans un contexte d'explosion du trafic, l’impact sur l'environnement est donc minimisé.
Le déploiement de la 5G va donc permettre de répondre à la hausse des usages du numérique, du nombre de machines connectées, tout en limitant l’accroissement de la consommation énergétique.
Pour en savoir plus, découvrez notre article.
Exemples de cas d’usage de la connectivité 5G dans l’IoT
D’une manière générale, la 5G est utilisée dans trois principaux types de services connectés :
- le haut débit mobile amélioré
- les communications critiques
- l’IoT massif
Haut débit mobile amélioré
Les vitesses de transfert des données atteintes grâce à la 5G bénéficient à l’amélioration de la qualité des smartphones, mais ouvrent aussi accès aux nouvelles expériences immersives telles que la réalité virtuelle ou la réalité augmentée. Ce que peuvent difficilement prétendre d’autres technologies.
Communications critiques
Les entreprises de services et les fournisseurs de services peuvent compter sur des liaisons ultrafiables (disponibles et sans latence) pour assurer la sécurité de leurs services : véhicules autonomes, contrôle à distance des infrastructures critiques, secteur médical avec des procédures robotisées, etc.
IoT massif
La 5G est destinée à connecter de manière transparente un grand nombre de capteurs intégrés dans pratiquement tous les usages professionnels et publics ou privés.
En effet, le « massive Machine Type Communications » (mMTC) ou Massive IoT, supportera une très grande densité d’objets : plusieurs dizaines de milliers au km², objets pouvant des quantités massives de données avec de forts débits. Cette couverture sera essentielle dans des espaces réduits comme les usines, les stades, les centres de congrès, les gares, etc.
Notez que la connectivité 5G est conçue pour améliorer les services déjà rendus par les principaux opérateurs et les objets connectés. Elle permet aussi d'utiliser plus qu'avant peut-être, le edge computing. En outre, la 5G pourra aussi prendre en charge de manière flexible les futurs services encore inconnus de nos jours.
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