La France, en particulier, voit l’arrivée des réseaux de cinquième génération (5G).
En plus d’augmenter la rapidité, la 5G va favoriser l’apparition d’un vaste écosystème de l’IoT (internet des objets) où les réseaux seront en mesure de subvenir aux exigences communicationnelles de milliards d’appareils connectés, grâce à un équilibre entre vitesse, latence (délai de réponse) et coût.
Les questions et réponses ci-dessous illustrent de manière claire la technologie 5G :
- Comment se distingue-t-elle de la 4G LTE actuelle ?
- Quels sont les nouveaux usages de l’IoT ?
- Comment les fournisseurs de services mobiles vont-ils bénéficier de cela ?
C’est quoi la 5G (et ce qu’elle n’est pas) et comment se distingue-t-elle de la 4G LTE ?
La cinquième génération de réseaux sans fil se penchera sur l’évolution qui dépasse l’internet mobile pour se diriger vers l’IoT (Internet of Things).
L’évolution majeure par rapport à la 4G et à la 4.5G (LTE Advanced) actuelle ne se limite pas à l’augmentation de la vitesse de transmission des données, mais s’étend aussi aux nouveaux cas d’application de l’IoT et des communications critiques qui profiteront des performances accrues offertes par la 5G.
Par exemple, l’interactivité en temps réel offerte par une faible latence, une caractéristique essentielle pour les services basés sur le cloud, est cruciale pour la réussite des voitures autonomes.
Ainsi, grâce à une faible consommation d’énergie, les dispositifs connectés pourront opérer pendant des mois ou même des années sans intervention humaine.
Contrairement aux services IoT existants qui privilégient souvent des solutions de compromis en termes de performance pour exploiter au mieux les technologies sans fil actuelles (3G, 4G, Wi-Fi, Bluetooth, Zigbee, etc.), les réseaux 5G seront élaborés pour fournir le niveau de performance requis à une mise en réseau à grande échelle d’objets connectés.
Cette technologie ouvrira la voie à un univers entièrement connecté.
La technologie 5G est basée sur huit critères techniques.
- Jusqu’à 10 Gbit/s de vitesse de transfert de données – plus de 10 à 100 fois supérieure aux réseaux 4G et 4.5G.
- 1 milliseconde de délai
- 1 000 fois plus de capacité de transmission par unité de surface.
- Jusqu’à cent fois plus d’appareils connectés par unité de superficie en comparaison avec la 4G LTE.
- Une disponibilité de 99,999 %
- 100 % de couverture
- 90% de diminution de la consommation énergétique du réseau.
- Jusqu’à 10 ans de durée de vie de la batterie pour les appareils IoT à faible consommation
La technologie 5G propose également une latence extrêmement réduite, soit le temps d’écoulement entre l’émission et la réception des informations. Avec la 5G, on passe de 200 millisecondes pour la 4G à une seule milliseconde (1ms).
Mais qu’est-ce qu’une milliseconde exactement ?
Une milliseconde représente le millième d’une seconde.
La latence de réponse moyenne des humains face à un stimulus visuel est d’environ 250 millisecondes, soit un quart de seconde. Dans les meilleures situations, nos réflexes ne dépassent généralement pas 190-200 ms.
Imaginez à présent que votre voiture puisse répondre 250 fois plus rapidement que vous.
Imaginez qu’elle a également la capacité de traiter des centaines d’informations entrantes et de communiquer ses réponses à d’autres véhicules et signaux routiers en quelques millisecondes.
À une vitesse de 100 km/h, un véhicule parcourt approximativement 30 mètres avant qu’un conducteur n’actionne les freins. Si la voiture avait eu un temps de réaction d’une milliseconde, elle n’aurait parcouru que légèrement moins de 3 centimètres.
Introduction à la 5G – Questions et réponses
Quels sont les exemples pratiques de l’application de la 5G ?
Toute une gamme de nouvelles applications est intégrée dans chaque réseau sans fil de nouvelle génération.
La technologie 5G se concentre également sur l’IoT et les applications de communication critiques.
- Les services de 5G (années 2020) font progresser les services sans fil haute vitesse au-delà de la simple navigation mobile, englobant l’IoT et les segments de communication essentiels.
- Les technologies 4.5G (LTE Advanced) ont multiplié par deux les vitesses de transfert de données comparativement à la 4G.
- Les réseaux 4G (années 2010) ont lancé tous les services IP (Voix et Données), offrant une expérience Internet à haut débit, grâce à des architectures de réseau et des protocoles uniformisés.
- L’usage de l’Internet mobile est devenu universel grâce aux réseaux 3.5G, qui ont contribué au succès des écosystèmes d’applications mobiles.
- Les réseaux 3G, qui ont vu le jour dans les années 2000, ont amélioré l’expérience de l’internet mobile. Toutefois, leur impact sur l’adoption généralisée des services de données reste limité.
- Les réseaux 2.5G ont procuré une amélioration modeste aux services de données grâce à Edge.
- Les réseaux 2G, apparus dans les années 1990, ont vu l’émergence de la téléphonie mobile numérique et des services de données élémentaires (SMS, GPRS), ainsi que des services d’itinérance à travers les réseaux (roaming).
- Les réseaux de première génération (1G), qui ont vu le jour dans les années 1980, ont offert la mobilité aux services de téléphonie analogique.
Des applications cruciales telles que les voitures autonomes demandent une latence minimale (réponse instantanée) même si elles n’ont pas besoin de vitesses de transmission de données élevées.
En revanche, les services d’entreprise basés sur le cloud qui reposent sur l’analyse de grandes quantités de données mettent l’accent sur la rapidité plutôt que sur le temps de latence.
Des réseaux virtuels (5G Slicing) conçus sur mesure pour chaque application :
La 5G devrait répondre à toutes les exigences en matière de communication, des réseaux locaux (LAN), tels que les réseaux domestiques, aux réseaux étendus (WAN), tout en offrant des paramètres de latence et de vitesse appropriés.
Actuellement, la réponse à cette exigence consiste à rassembler un vaste ensemble de réseaux de communication (WiFi, Z-Wave, LoRa, 3G, 4G, etc.).
La 5G a été élaborée pour faciliter l’obtention d’un meilleur équilibre des coûts du réseau en relation avec les exigences des applications, grâce à des configurations de réseaux virtuels simples.
Cette méthode innovante donnera aux fournisseurs de services mobiles 5G la possibilité de conquérir une plus grande portion du marché de l’IoT, tout en leur permettant d’offrir des solutions rentables pour les applications consommatrices en bande passante et à faibles dépenses énergétiques.
À quel moment la 5G sera-t-elle mise en service ? Quel est l’état actuel de la standardisation de la technologie 5G et quelle en sera la durée ?
- En 2012, l’UIT-R a introduit « IMT pour 2020 et au-delà », posant ainsi les fondations de la 5G.
- Le Japon et la Corée ont entamé leurs travaux sur les exigences de la 5G dès l’année 2013.
- NTT Docomo a lancé les premières expérimentations de la 5G dès l’année 2014.
- En 2013, Samsung, Huawei et Ericsson ont initié le développement d’un prototype.
- SK Telecom, une entreprise sud-coréenne, a réalisé une démonstration de la 5G lors des Jeux Olympiques d’hiver de Pyeongchang en 2018.
- Dès 2018, Ericsson et TeliaSonera ont lancé leur service commercial à Stockholm et Tallinn.
- Aux États-Unis, ATT a déclaré avoir instauré une couverture nationale à la mi-2020. Verizon a été le premier prestataire de services.
- Deutsche Telecom a introduit la technologie 5G en Allemagne dès 2019 dans les villes de Berlin, Darmstadt, Munich, Bonn et Cologne.
- Depuis 2019, le déploiement est en cours au Royaume-Uni.
- En Inde, l’année 2021 marque le commencement.
- En France, le déploiement de la 5G a débuté en novembre 2020. À la fin avril 2021, plus de 14.223 stations 5G ont été mises en place. Bouygues Telecom, Free, Orange et SFR mettent en place un réseau 5G.
Quel sera le délai d’adoption de la 5G ?
L’adoption anticipée de la 5G diffère complètement des générations précédentes de réseaux (3G, 4G).
Pourquoi?
Tandis que les technologies antérieures s’appuyaient sur l’usage de l’internet mobile et la présence d’applications phares (« killer app »), la 5G devrait essentiellement se baser sur les nouvelles applications de l’IoT.
Avec les nouvelles opportunités de connectivité haut débit, des fournisseurs comme Ericsson anticipent plus de 150 millions d’appareils connectés en 5G dans l’année suivant son introduction.
Quels sont les impacts de la 5G sur les fournisseurs de services mobiles ?
- La 5G demeure une technologie cellulaire à large bande et représente un « réseau de réseaux ». La réussite de la 5G dépendra fortement de la compétence et des connaissances des opérateurs de réseau mobile en ce qui concerne la construction et l’exploitation des réseaux.
- Mis à part le provisionnement de services réseau, les opérateurs mobiles auront la capacité de concevoir et de gérer des services IoT innovants.
- La coexistence des réseaux 5G avec les infrastructures 3G et 4G, tout en maintenant leur fonctionnalité, posera sans doute un défi supplémentaire aux opérateurs concernant la gestion de la capacité des fréquences sur le spectre (particulièrement si l’énorme demande anticipée pour l’IoT se réalise). Les opérateurs de télécommunications mobiles (MNO) seront tenus de solliciter et ensuite d’utiliser un nouveau spectre dans la plage de fréquences allant de 6 à 300 GHz, ce qui nécessitera des investissements massifs dans l’infrastructure des réseaux.
- Pour réaliser une latence d’un milliseconde, les réseaux 5G nécessitent une liaison à la station de base via des fibres optiques.
- En termes d’économies, les réseaux 5G devraient être en mesure de gérer des réseaux virtuels tels que les réseaux LPLT (Low Power Low Throughput) destinés à l’IoT à faible consommation d’énergie. Contrairement à aujourd’hui, où les réseaux LORA répondent à ce besoin de manière distincte de la 4G.
La technologie 5G sera-t-elle protégée ?
Actuellement, les réseaux 4G s’appuient sur l’application USIM pour mettre en œuvre une authentification mutuelle solide entre l’utilisateur, son appareil connecté et les réseaux.
L’application USIM peut être logée sur une carte SIM amovible ou une puce UICC intégrée.
L’activation des services de confiance nécessite impérativement cette authentification forte réciproque.
Les solutions de sécurité modernes intègrent déjà un mélange de sécurité périphérique (l’équipement) et de sécurité centrale (le réseau).
Il est envisageable que divers cadres de sécurité coexistent dans le futur, et il est probable que la technologie 5G adoptera des solutions déjà en place utilisées actuellement pour les réseaux 4G et pour le cloud (SEs, HSM, certification, fourniture OTA et KMS).
La norme pour une authentification forte réciproque dans les réseaux 5G n’est pas encore achevée.
Le besoin de sécurité, de sauvegarde des données privées et de confiance sera aussi intense que pour la 4G, voire plus, en raison de l’impact grandissant des services IoT.
Les systèmes d’exploitation locaux des dispositifs peuvent non seulement protéger l’accès au réseau, mais aussi offrir des services sécurisés tels que la gestion des appels d’urgence et les réseaux virtuels destinés à l’IoT.
Quels seront les effets de la 5G sur les consommateurs ?
Pour les utilisateurs, la 5G va au-delà d’une simple connexion mobile plus rapide, elle ouvre surtout la porte à une augmentation du nombre d’objets connectés.
Deux illustrations de l’énorme révolution IoT à venir, soutenue par les réseaux 5G, sont la voiture et la maison.
Comment la technologie 5G va-t-elle favoriser la mise sur le marché des dispositifs IoT basés sur la connexion cellulaire plutôt que sur le Wi-Fi ?
Le Wi-Fi est une technologie de réseau local sans fil, restreinte en termes de portée, et considérablement limitée en ce qui concerne la vitesse et le temps de latence.
De nombreux services IoT nécessitent une plus grande présence, mobilité et performance, notamment en termes de rapidité et de temps de réaction.
L’écosystème IoT véritable sera rendu possible grâce à la 5G.
De quelle manière les applications de la 5G vont-elles transformer le monde ?
Avec la 5G, il sera possible de concrétiser une « perception » de la rapidité, du temps de réponse en temps réel et des performances pour l’IoT.
Par exemple, la réussite attendue de la voiture autonome ne sera réalisable que lorsque les réseaux 5G seront accessibles.
