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

Rédigé par Maxime Blondet | 17 avril 2019

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, permet de répondre à l’explosion du trafic mobile et d'avoir plus de débit. Découvrez tout ce qu’il faut savoir sur la 5G !

Découvrez notre vidéo pour savoir comment avoir la 5G

[Mise à jour du 15 avril 2021] Près de six mois après le lancement de la 5G en France, une première étude révèle la qualité des connexions en 5G. Mozark, un spécialiste qui contribue notamment aux enquêtes sur la qualité des réseaux mobiles de l'Arcep, le régulateur des télécoms, a réalisé toute une série de mesures dans les 9 premières grandes agglomérations métropolitaines à avoir été couvertes par les 4 réseaux (Nice, Paris, Clermont-Ferrand, Marseille, Montpellier, Strasbourg, Toulouse, Lens et le département des Hauts-de-Seine). Sans trop de surprises, c'est Orange qui arrive en tête avec un débit moyen pour une connexion en 5G de 146 Mb/s, très loin devant SFR et Bouygues, avec respectivement 80 et 78 Mb/s. Free, de son côté, est largué avec un débit moyen en 5G de seulement 28 Mb/s. Néanmoins, Free est l'opérateur qui dispose de la meilleure couverture en 5G, comme en témoigne notre carte des villes couvertes par le nouveau réseau mobile.

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 est commercialisé par les opérateurs Bouygues Telecom, Free, Orange et SFR depuis la fin de l'année 2020. Ils ont tous activé le nouveau réseau mobile dans plusieurs villes et proposent une gamme de forfaits 5G.

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 ?

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.

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. Au 30 juin 2021, selon les chiffres de l'Arcep, le régulateur des télécoms, qui se base sur les données transmises par les opérateurs, on comptait 10.239 sites 5G ouverts commercialement pour Free, 2.945 pour Bouygues Telecom, 1.872 pour Orange et 1.751 pour SFR. C'est donc Free qui possède pour le moment le plus grand réseau 5G de France. À cette même date, les opérateurs avaient activé la 5G dans presque toutes les grandes villes et grandes agglomérations.

Néanmoins, tous les opérateurs n'ont pas activé la 5G aux mêmes endroits. Ils sont en effet libres de 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 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.


Quel forfait 5G choisir ?

Les quatre grands 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.

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 SFR 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, l'opérateur commercialise un forfait 4G compatible 5G, avec 150 Go de data pour 19,99€/mois. La 5G Free est donc au même prix que la 4G.

Précision importante : chez les principaux opérateurs, les clients box bénéficient d'une remise sur leur forfait mobile.

En plus des quatre grands opérateurs, trois opérateurs virtuels, Prixtel, NRJ Mobile et Coriolis, proposent également une offre mobile en 5G. À noter que les forfaits 4G compatibles 5G sont un peu plus cher que les forfaits 4G, de l'ordre de 5€.

Enfin, pour vous aider à faire choisir un forfait 5G, il est bon de savoir que, des quatre grands opérateurs, c'est Orange qui propose les meilleurs débits moyens en 5G (146 Mb/s), loin devant SFR (80 Mb/s) et Bouygues (78 Mb/s) et très loin devant Free (28 Mb/s). Ces débits moyens, rendus publics par Le Figaro début mai 2021, ont été obtenus à partir d'une série de mesures réalisés par Mozark, un spécialiste de l'exercice qui contribue notamment aux enquête de qualité de l'Arcep, et effectués dans les 9 premières grandes agglomérations métropolitaines à avoir été couvertes par les 4 réseaux (Nice, Paris, Clermont-Ferrand, Marseille, Montpellier, Strasbourg, Toulouse, Lens et le département des Hauts-de-Seine).

Alors, quel forfait 5G choisir ? Tout dépend du prix des forfaits en 5G et des performances affichés par les opérateurs. Tout dépend aussi des réseaux qui couvrent votre ville en 5G. 

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Faut-il passer de la 4G à 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.

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 ms. Cette 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, soit une densité de connexion multipliée par 10. 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.

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.

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).

La 5G, comment ça marche ?

La 5G, c'est donc 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. Elle a été attribuée en exclusivité à la 5G et c'est la bande préférentielle du nouveau réseau mobile. C'est la seule bande de fréquences qui permet une montée en débit vraiment significative.
  • Les fréquences de la 4G. Elles sont composées de fréquences basses (700; 800; 900 MHz; 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 un peu plus hautes dans le spectre (à partir de 2,1 GHz), 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.
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.


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. 

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. 

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.