C'est quoi la 5G et comment ça marche ?

La 5G est un nouveau réseau de téléphonie mobile
17 avril 2019 à 11h44
- Mis à jour le 4 décembre 2020 à 11h02 -

La 5G, c'est la 5ème génération de réseau mobile. En France, le coup d'envoi a été donné le 18 novembre. Cette technologie, qui s'appuie sur de nouvelles fréquences, va permettre de répondre à l’explosion du trafic mobile et d'avoir plus de débit. Découvrez tout ce qu’il faut savoir sur la 5G !

3 questions sur la 5G

En quoi la 5G est-elle différente de la 4G ?

La 5G, c'est la cinquième génération de réseau mobile. La 5G va utiliser plus de fréquences et des fréquences différentes de la 4G. Elle va tout d'abord permettre de désengorger le réseau 4G, proche de la saturation, et une montée en débit significative. Grâce à des débits beaucoup plus élevés, une latence beaucoup plus faible et la possibilité de prendre en charge un plus grand nombre d'appareils, la 5G va  aussi permettre, à termes, de développer des usages totalement différents de la 4G, comme la télémédecine, les véhicules autonomes, ou l'automatisation des usines.

Comment avoir la 5G ?

Pour avoir la 5G, il faut être dans une zone couverte par la 5G. Or, d'un opérateur à l'autre, le déploiement de la 5G n'est pas le même. Et, ce n'est pas tout. Pour profiter de la 5G, il faut aussi avoir un forfait 5G et un smartphone compatible 5G.

La 5G est-elle dangereuse pour la santé ?

C'est la question que tout le monde se pose mais à laquelle il est encore impossible d'apporter une réponse claire. L'Anses (Agence nationale de sécurité sanitaire) a été chargée par le gouvernement de conduire une expertise sur l'exposition de la population aux champs électromagnétiques de cette technologie et aux éventuels effets sanitaires associés. Mais, elle ne rendra pas ses conclusions et ses recommandations avant le printemps 2021, donc après la commercialisation de la 5G.

Qu'est-ce que la 5G ?

La 5G, c'est la cinquième génération de téléphonie mobile. En France, le nouveau réseau peut être commercialisé par les opérateurs depuis le 18 novembre. Bouygues Telecom, Orange et SFR ont activé le nouveau réseau mobile dans plusieurs villes et proposent une gamme de forfaits 5G. Ils devraient être imité par Free avant la fin de l'année.

Dans le domaine des télécommunications, le lancement d'une nouvelle génération de téléphonie mobile constitue un évènement majeur. Un petit retour en arrière s'impose pour comprendre l'intérêt de se doter d'un nouveau réseau. En 1986, la première génération a permis de passer des appels, la seconde d'envoyer des SMS. Créée en 2004, la 3G a rendu possible l'Internet mobile. Quant à la 4G, qui est apparue en 2011, elle a permis de développer les usages de l'Internet mobile avec une plus grande rapidité. Et la 5G alors ?

La 5G est la cinquième génération de téléphonie mobile

Tout d'abord, la 5G doit permettre de répondre à l'explosion de notre consommation de data. Selon les opérateurs, elles augmentent de 40% par an. À ce rythme, le réseau 4G sera saturé d'ici un à deux ans. En 2025, en effet, un utilisateur sur 5 consommera 200 Go tous les mois. Voilà donc le premier intérêt de la 5G : éviter la saturation du réseau dans les zones très denses, comme les gares, les aéroports ou encore les stades, en lui apportant de l'oxygène grâce à de nouvelles fréquences. Cet automne, 310 MHz dans la bande des 3,5 GHz ont ainsi été vendus aux enchères aux opérateurs (90 MHz pour Orange, 80 MHz pour SFR et 70 MHz chacun pour Bouygues Telecom et Free). En outre, les opérateurs peuvent basculer en 5G les fréquences dont ils disposent pour la 4G, à savoir les bandes 700, 800 et 900 MHz, ainsi que dans les bandes 1,8, 2,1 et 2,6 GHz. Enfin, dans les années à venir, mais pas avant 2022 ou 2023, la bande de fréquences des 26 GHz sera également attribuée à la 5G.

La 5G, comment ça marche ?

La 5G, c'est un  réseau mobile appelé à prendre le relais de la 4G. Or, pour fonctionner, un réseau a besoin de deux éléments indispensables : des fréquences et des antennes pour émettre le signal.

Commençons par les fréquences de la 5G, ce sont elles qui nous permettent d'avoir des communications. Pour le nouveau réseau mobile, trois bandes de fréquences ont été retenues, avec des propriétés différentes :

  • La bande des 3,5 GHz. C'est elle qui va supporter le réseau mobile 5G dès sa commercialisation, cet été. Elle permet une montée en débit significative, tout en assurant une bonne couverture.
  • Les fréquences de la 4G. Elles sont composées de fréquences basses (700, 800, 900 MHz) et de fréquences hautes (1,8, 2,1, 2,6 GHz). Les fréquences basses présentent l'avantage de porter plus loin, ce qui limite théoriquement le nombre de relais pour le déploiement. Elle sont parfaitement adaptées aux zones rurales. En outre, elle pénètre bien à l'intérieur des bâtiments. Quant aux fréquences hautes, elles couvrent une surface plus réduite, elles sont donc bien adaptées dans les zones urbaines, tout en assurant un bon débit. Elles représentent également un bon compromis pour la 5G.
  • La bande des 26 GHz. On parle d'ondes millimétriques. Avec des fréquences très élevées, la bande des 26 GHz, encore jamais utilisée dans la téléphonie mobile, permettra d'atteindre en mobilité des débits très importants. En revanche, elles ont une mauvaise portée et une mauvaise pénétration à l'intérieur des bâtiments. La bande des 26 GHz sera attribuée à la 5G dans les années à venir, mais pas avant 2022/2023.
À termes, la 5G utilisera trois bandes fréquences.

Les communications ou les données mobiles, qui passent par les fréquences, sont relayées par des antennes. C'est pourquoi les opérateurs vont devoir déployer leur propre réseau mobile 5G. Dans un premier temps, ils vont s'appuyer sur des supports déjà existants, des pylônes équipés en 4G par exemple, pour y installer des antennes 5G.

Il s'agit d'antennes spécifiques, appelées Massive MIMO. Équipées de très nombreux connecteurs, elles peuvent toucher un plus grand nombre d'utilisateurs. En outre, plutôt que d'arroser en ondes toute une zone, elles émettent un signal ciblé à chaque utilisateur, grâce au beamforming, et adapté à ses besoins, grâce au network slicing.

Mais, ce n'est pas tout. On vient de le dire, à termes, la 5G va s'appuyer sur les ondes millimétriques. Comme elles ont une faible portée, cela nécessitera l'installation de Small cells, des antennes miniatures, en complément des antennes macro, dans les zones très denses.

Comment s'est passé le processus d'attribution des fréquences 5G ?

Le processus d'attribution des fréquences de la 5G a concerné uniquement un spectre de 310 MHz de fréquences dans la bande des 3,5 GHz. Tout d'abord, en février 2020, quatre opérateurs (Bouygues Telecom, Free, Orange et SFR) ont acquis chacun un bloc de 50 MHz au prix de 350 millions d'euros. Puis, à la rentrée, les opérateurs se sont disputés aux enchères les 110 MHz restants. Ils étaient vendus par bloc de 10 MHz.

Résultat des enchères : quatre blocs pour Orange, trois pour SFR et deux pour Bouygues et Free. L'Arcep avait décidé de limiter à cinq le nombre de blocs que chaque opérateur pouvait acheter aux enchères, afin qu'à l'issue du processus, aucun opérateur ne possède un spectre de fréquences supérieur à 100 MHz. L'objectif est de limiter les disparités entre les réseaux 5G des quatre opérateurs. Au final donc, dans la bande des 3,5 GHz, il y a 90 MHz pour la 5G Orange, 80 MHz pour la 5G SFR, et 70 MHz pour la 5G Bouygues et la 5G Free. De son côté, l'État empoche la bagatelle de 2,786 milliards d'euros.

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Quels sont les avantages de la 5G ?

Pour comprendre l'intérêt de la 5G, il y a trois mots importants à retenir : débit, latence et densité.

  • Le débit. La 5G va permettre d'obtenir des vitesses de connexion à Internet beaucoup plus rapides qu'en 4G. À termes, la 5G sera à la 4G ce que la fibre optique est à l'ADSL. Le débit de la 5G sera jusqu'à 10 fois plus rapide que le débit en 4G. Elle doit permettre d'atteindre jusqu'à 1 Gb/s de débit en réception (300 Mb/s en émission). Bien évidemment, il s'agit d'un débit théorique. Néanmoins, les opérateurs devront dès le départ fournir en 5G un minimum de 100 Mb/s aux utilisateurs, puis 240 Mb/s en 2022.
  • La latence. C'est l'autre énorme avantage de la 5G. La latence, c'est le temps de réaction entre le moment où l'on passe une commande et le moment où elle se traduit à l'écran. Avec la 5G, elle passerait de 10 à 1 msCette réactivité est cruciale pour certaines applications de la 5G. En effet, des échanges constants et quasi-immédiats sont requis pour faire émerger de nouveaux usages.
  • La densité. C'est la dernière promesse majeure de la 5G. L'ultra connectivité permet une plus grande densité d'appareils connectés au km2. Au minimum, la 5G pourra supporter 1 million d'appareils par kilomètre carré. Indispensable quand on sait qu'il y aura 50 milliards d'objets connectés en 2025.
Néanmoins, pour que la 5G puisse atteindre ce niveau de performances, il faudra attendre que la bande des 26 GHz soit attribuée à la 5G. Les grandes familles d'usages de la 5G.

À quoi va servir la 5G ?

Dans un premier temps, "La 5G sera assez proche de la 4G", explique Jean-Paul Arzel, directeur réseau de Bouygues Telecom (lire notre interview). On l'a dit, la 5G va d'abord permettre d'éviter la saturation du réseau 4G. Mais, elle va aussi permettre une montée en débit significative. Au lancement de la 5G, les opérateurs devront en effet garantir aux utilisateurs un débit minimum de 100 Mb/s. C'est déjà bien mieux que le débit moyen en 4G : 41,5 Mb/s en 2019 Même si les gains en 5G sont relativement limités pour les utilisateurs, le nouveau réseau mobile va quand même permettre d'améliorer des services existants pour le grand public. On pense notamment au streaming en qualité 4K ou 8K, au cloud gaming, ou encore à la réalité virtuelle où à la réalité augmentée.

Dans un premier temps, la 5G sera une 4G boostée

Ceci dit, la 5G ne doit pas être vue comme une simple évolution de la 4G. C'est en réalité une technologie de rupture. Elle "se distingue des générations précédentes en ce qu'elle vise, dès sa conception, à intégrer un nombre de cas d'usages inédits", note l'Agence nationale des fréquences. Mais, "les changements d'usages, les nouveaux usages, et de manière un peu massive, c'est pas avant 2023", assure Jean-Paul Arzel. Il va donc falloir attendre pour que la 5G exprime pleinement son potentiel.

À termes (pas avant 2023), le réseau mobile 5G va permettre une révolution des usages. Il favorisera notamment le développement de l'Internet des objets. Ensuite, grâce à sa faible latence, la 5G va trouver un grand nombre d'applications, avec des bouleversements dans le domaine de la santé (télémédecine), des transports (véhicules autonomes), de la ville intelligente (maîtrise énergétique) ou encore des usines du futur (automatisation).

Comment se passe le déploiement de la 5G ?

En France, quatre opérateurs (Bouygues Telecom, Free, Orange et SFR) déploient leur propre réseau 5G. Le déploiement de la 5G se fait de manière progressive, en commençant par les grandes villes et les grandes agglomérations, là où le risque de saturation du réseau 4G est le plus important. Avant de se répandre aux zones moins denses.

Les opérateurs peuvent déployer la 5G là où ils le souhaitent et au rythme où ils le souhaitent. Ils doivent néanmoins respecter certaines règles. Parmi les obligations fixées par le gouvernement et par l'Arcep, la bonne couverture mobile en 5G au bénéfice de tous les Français est un "objectif majeur" du gouvernement. Comprendre que les opérateurs ne devront pas se contenter d'équiper les grandes villes mais aussi les zones à plus faible densité de population.

Autre objectif, chiffré celui-là : le déploiement de 3.000 sites 5G en 2022, 8.000 en 2024 et 10.500 en 2025 (dont 25% dans les zones peu denses). Soit deux tiers de la population couvertes en 5G dans cinq ans. Une règle qui vaut pour chaque opérateur. Quant à une réseau 100% 5G, il est espéré pour 2030.

Comment avoir la 5G ?

Le réseau mobile 5G est différent du réseau mobile 4G. Et, il faut remplir trois conditions afin de pouvoir avoir de la 5G.

La première condition va de soi : il faut être dans l'une des villes couvertes par la 5G. En revanche, pour les non-initiés, les deux autres conditions paraissent moins évidentes.

Tout d'abord, il faut souscrire un nouveau forfait compatible 5G, ou, comme le propose Bouygues Telecom, conserver son forfait actuel mais prendre l'option 5G. Condition sine qua non afin de pouvoir profiter du nouveau réseau mobile, en plus de la 4G.

Enfin, la dernière condition est d'avoir un smartphone compatible 5G. L'histoire se répète. En effet, il en avait été de même en 2011 pour le lancement de la 4G. Aussi, avoir la 5G passera par l'achat d'un nouveau smartphone. Ils sont généralement plus chers. Vous avez donc tout intérêt à bien choisir votre smartphone 5G.

Pour bénéficier de la 5G, il faudra s'équiper d'un smartphone compatible 5G.

Quel forfait 5G choisir ?

À l'exception de Free, tous les opérateurs ont activé le nouveau réseau mobile et proposent des forfaits 4G compatibles 5G

Pour bénéficier de la 5G Bouygues, il faut souscrire un forfait Sensation, avec ou sans avantages smartphone (24 ou 12 mois d'engagement), qui embarque 50, 60, 90 ou 120 Go de data, avec un prix en promo la 1ère année compris entre 16€ et 55€/mois. L'opérateur, et c'est pour l'instant le seul dans ce cas, propose également un forfait 5G B&YOU sans engagement avec 130 Go de data pour 25€/mois. Au final, donc, les abonnements 5G Bouygues coûtent un peu plus cher qu'en 4G, mais ils seront également plus généreux en data. Et c'est comme ça chez tous les opérateurs.

Orange, de son côté, propose une gamme de forfaits en 5G, différente des abonnements en 4G. L'opérateur commercialise trois offres Orange 5G embarquant 70, 100 et 150 Go, ainsi qu'un forfait avec data illimitée, pour un prix en promo entre 25€ et 80€/mois. 

Chez SFR, la gamme de forfaits 5G est pour ainsi dire la même qu'Orange, au même prix. Seul différence : le forfait de base qui inclut 80 Go de data au lieu de 70 chez Orange.

Quant à Free, enfin, on attend encore ses offres mobiles 5G. L'opérateur a laissé filtrer très peu d'informations. On sait seulement que la 5G Free pourrait être au prix de la 4G.

Alors, quel forfait 5G choisir ? Tout dépend des opérateurs qui couvrent votre ville en 5G. Mais pas seulement. Il y a quelques astuces à connaître pour bien choisir son forfait 5G.

Faut-il se lancer dans la 5G ?

La 5G est annoncée pour le 18 novembre. Mais, quand les premières offres seront commercialisées, faudra-t-il se précipiter dessus et souscrire absolument un forfait 5G pour être parmi les premiers à bénéficier du nouveau mobile ?

Pas nécessairement, et ce pour plusieurs raisons. Tout d'abord, dans un premier temps, les gains pour les utilisateurs en 5G resteront limités. Même les opérateurs le reconnaissent : la 5G sera une 4G améliorée. Alors, cela vaut-il de souscrire un nouveau forfait et de le payer plus cher pour un gain marginal ?

Autre interrogation, qui concerne la couverture mobile en 5G. Elle va prendre du temps et concernera d'abord les grandes agglomérations. Donc, à moins d'habiter dans une zone couverte par le réseau mobile, il n'y a aucun intérêt à se lancer dans la 5G.

Enfin, dernière contrainte : le passage à la 5G nécessite de s'équiper d'un smartphone 5G. Or, ils sont tous encore très chers. Mieux vaut donc attendre quelques mois. Il y aura plus de modèles, ils seront plus élaborés et sans doute, aussi, un peu moins chers.

Quel est l'impact de la 5G sur la santé ?

C'est La question que tout le monde se pose : la 5G est-elle dangereuse pour la santé ? Le problème, c'est qu'il est encore impossible de répondre à cette interrogation légitime. Et, on n'aura pas la réponse avant la commercialisation du réseau 5G.

Chargée par le gouvernement de "conduire une expertise sur l'exposition de la population aux champs électromagnétiques découlant de cette technologie et aux éventuels effets sanitaires associés", l'Anses (Agence nationale de sécurité sanitaire de l'alimentation, de l'environnement et du travail) ne rendra ses conclusions qu'au premier trimestre 2021. "La 5G aura à peine commencé à se déployer donc on ne pourra pas forcément répondre à toutes les questions sur l'exposition", indique Olivier Merckel, chef de l'unité "Evaluation des risques liés aux agents physiques" de l’Anses. Il précise en outre, prudent : "On ne peut pas démontrer qu'il n’y a pas de risque lié à une technologie. Ce n'est pas possible. On essaie de caractériser au mieux les données disponibles, les incertitudes qui y sont associées". L'Anses a malgré tout identifier "deux champs d'évaluation des risques distincts" correspondant aux deux nouvelles bandes de fréquences de la 5G, autour des 3,5 GHZ et des 26 GHz. 

Encore impossible de déterminer les effets de la 5G sur la santé

Olivier Merckel se veut néanmoins rassurant et assure qu'il "ne voit pas en quoi les signaux de la 5G seraient fondamentalement différents et plus dangereux que ceux de la 4G". Or,"tous les travaux menés jusqu'à maintenant par l'Anses n'ont pas mis en évidence de risque avéré lié aux téléphones portables".

De son côté, l'OMS (Organisation Mondiale de la Santé) a classé en 2011 les ondes électromagnétiques dans la catégorie des "cancérogènes possibles". Elle précise néanmoins que "la recherche n'a pas pu fournir de données étayant une relation de cause à effet".

La 5G représente-t-elle une menace pour l'environnement ?

L'impact du nouveau réseau mobile sur l'environnement : c'est l'autre crainte des anti-5G pour justifier leur demande de moratoire, en vain. Mais qu'en est-il réellement, quel est l'impact de la 5G sur l'environnement ? Il n'y a pas d'étude mondiale sur le sujet. Il y a néanmoins deux grandes idées qui se dégagent.

La première, c'est que la 5G est un réseau plus efficace que la 4G d'un point de vue énergétique. Certes, un équipement 5G consomme jusqu'à 3,5 fois plus d'énergies qu'une antenne 4G, à puissance maximale. Seulement, pour la même consommation d'énergie, la 5G permet de faire transiter un plus grand nombre de données. Elle offre de meilleurs débits et permet de prendre en charge un plus grand nombre d'utilisateurs. C'est à dire que pour un même volume de données traitées, la 5G est plus efficace. Voilà pour le premier point. 

Il y a débat pour savoir si la 5G aura un impact sur l'environnement

Le problème, donc, avec la 5G, ce n'est pas tant le réseau en lui-même, mais plutôt l'explosion de notre consommation de data mobile. C'est le second point. En grande partie à cause du streaming vidéo, elle a triplé depuis 2016. Et, le passage à la 5G ne va faire qu'accentuer le phénomène. Selon l'équipementier Ericsson, un utilisateur sur cinq pourrait consommer jusqu'à 200 Go par mois d'ici 2025. Certains observateurs craignent en effet un effet rebond, c'est à dire "un phénomène de créations de consommation par l'offre". "Au lieu de regarder des vidéos en basse définition, ou même en HD, on va les regarder en 4K et plus tard en 8K", cite par exemple Hugues Ferreboeuf, expert de la transition énergétique à The Shift Project.

Autre problème montré du doigt : le renouvellement du parc de smartphones, nécessaire pour passer à la 5G. Les anti-5G assurent qu'ils ont une empreinte carbone très importante et que leur fabrication génère des rejets toxiques et contribue à l'épuisement des ressources.

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