5G : déploiement, usages, fonctionnement

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"5G : déploiement, usages, fonctionnement"

5G : déploiement, usages, fonctionnement [5G] Les services 5G sont disponibles pour les consommateurs depuis décembre 2020 dans l'Hexagone. Les opérateurs travaillent d'arrache-pied pour déployer leur réseau dans un nombre croissant de villes.

Qu'est-ce que la 5G ?

La 5G, dont le nom officiel est IMT-2020, est la cinquième génération de standards pour la téléphonie mobile. Elle se caractérise par son débit, sa faible latence et sa capacité à connecter un grand nombre d'objets. Elle a été développée pour "éviter la saturation des réseaux annoncée en 2022 et permettre de suivre des objets à grande vitesse, ce dont n'est pas capable la 4G", rappelle Nicolas Sironneau, consultant pour la Fondation Concorde. Mais la 5G, c'est aussi d'autres usages. "On se focalise sur la technologie radio, mais la 5G ce n'est pas que ça, souligne Lionel Morand, architecte réseau chez Orange et président de chaire à l'organisme de standardisation 3GPP. Ce sera aussi la possibilité de créer des interfaces de services spécialisées pour l'industrie (le network slicing, ndlr). Omettre ce détail c'est enlever 50% de l'intérêt de la 5G." 

Quels dangers avec la 5G ?

La 5G fait débat en raison du niveau d'ondes électromagnétiques émis qui pourrait avoir un impact sur la santé des utilisateurs. "15% des smartphones testés sont au-dessus du seuil de 2 watts par kilogramme. Et l'on ne connaît pas encore les conséquences des bandes millimétriques sur le corps humain", souligne Stéphane Pannetrat, fondateur et président d'ART-Fi, fabricant français d'appareils de mesure des ondes électromagnétiques. Toutefois, le gendarme français des fréquences tient à rassurer les Français : sur les 46 smartphones testés, seuls deux ont dépassé les limites réglementaires en termes d'exposition aux ondes électromagnétiques et ils ont depuis été mis à jour. L'ANFR prévoit d'examiner 140 terminaux d'ici la fin de l'année.

Deux associations environnementales et plusieurs citoyens avaient demandé au Conseil d'Etat, en novembre 2020 et mai 2021, d'annuler l'ensemble des décisions adoptées par l'Arcep en France métropolitaine quant à l'attribution des fréquences de la bande 3,5 GHz (la "bande coeur" pour la 5G). Le Conseil d'Etat a rejeté le 12 octobre l'ensemble des recours déposés, venant clore l'ensemble des contentieux et confirmer l'attribution définitive des fréquences pour la 5G.

Quelles différences entre la 4G et la 5G ?

La 5G promet des performances accrues par rapport à la 4G : 

  • Volume de données transmis multiplié par 100. Les futurs réseaux 5G seront théoriquement capables de transférer 20 gigabits de données par seconde, depuis une station de base jusqu'à un appareil connecté au réseau, et 10 gigabits par seconde dans le sens inverse
  • Des débits jusqu'à 3 à 4 fois plus rapides que la 4G (voir notre test de débit Internet)
  • Le temps de latence devrait être inférieur à une milliseconde, contre 25 à 40 millisecondes pour la 4G.

Les futurs utilisateurs de la 5G dans le grand public pourront télécharger un film en haute définition en deux ou trois secondes.

Qu'est-ce que la 5G va changer ?

La 5G, c'est une promesse de rapidité, de faible latence, de faible consommation d'énergie et de connexion d'un grand nombre d'utilisateurs simultanément. Ses capacités lui permettent en effet de remplir quatre fonctions distinctes : 

  • Une connexion mobile en très haut débit. Il s'agit du principal atout mis en avant auprès du grand public. Les utilisateurs  pourront notamment télécharger des vidéos haut débit en un temps record.
  • Une connexion en accès fixe sans fil. Cette capacité est utilisée majoritairement aux Etats-Unis dans les zones rurales en remplacement de la fibre.
  • Une communication en masse des objets connectés.
  • Une communication à faible latence en M2M, adaptée pour le pilotage à distance de machines industrielles et de robots.

La 5G est l'une des technologies les plus attendues du secteur du véhicule autonome, car les autos doivent pouvoir envoyer instantanément les images de leur environnement à un logiciel de traitement, situé par exemple dans le cloud, et prendre une décision dans la foulée. Une petite seconde de décalage dans l'envoi des données risquant de provoquer un accident. Cette réduction de la latence pourra aussi permettre de réaliser des opérations chirurgicales à distance, par exemple, car les mouvements des instruments seront suffisamment fluides.

Où en est la 5G à Paris ?

La 5G a été déployée à Paris le 19 mars 2021 par les quatre opérateurs français. Son arrivée dans la capitale a été tardive, en comparaison aux premières villes équipées dès décembre 2020, mais Paris est aujourd'hui la ville la plus couverte, avec 438 antennes 5G en juin 2021, selon le baromètre réalisé par Ariase, site de comparaison de forfaits mobiles et box Internet. 

Pour rappel, une commune est dite couverte quand son taux de couverture de la population en outdoor est supérieur ou égal à 80%. Les quatre opérateurs français ont ensuite jusqu'à 2025 pour couvrir 90% du territoire en 5G et 4G+. L'Arcep insiste sur une couverture nationale à cette date pour couvrir les deux tiers de la population. 

Le déploiement de la 5G en France a fait suite aux enchères pour l'attribution aux opérateurs de onze blocs de fréquences 5G dans la bande comprise entre 3,4 et 3,8 GHz. Celles-ci ont pris fin au bout de trois jours, le 1er octobre 2020 en France. L'opération a rapporté à l'Etat près de 2,8 milliards d'euros. Le prix final par bloc est ressorti à 126 millions d'euros à l'issue de 17 tours d'enchères. A titre de comparaison, en Allemagne, les enchères ont rapporté 6,55 milliards d'euros à l'Etat au bout de trois mois et 6,5 milliards d'euros en Italie au bout de 14 jours. Avec quatre blocs, Orange est celui qui s'arroge la plus grande part. SFR obtient trois blocs. Bouygues Telecom et Free en ont chacun deux.

La 5G chez Free

Free déploie la 5G le plus rapidement en France. © Arcep

Free déclare avoir le plus grand réseau 5G en France en nombre de sites déployés, couvrant plus de 52% de la population. Au 31 mai 2021, l'opérateur comptabilisait en effet 9 574 sites 5G en France, selon l'Arcep. Free estime pouvoir couvrir 80% de la population française d'ici la fin de l'année 2021 en s'appuyant sur des antennes dans la bande des 700 MHz.

Free commercialise deux forfaits 5G en illimité (à 9,99 euros/mois pour ses abonnés Freebox Pop et à 15,99 euros/mois) ainsi qu'un forfait comprenant 150 Go de données à 19,99 euros. 

La 5G chez Orange

Sur la 5G, Orange se démarque par ses débits, permettant d'avoir en réception jusqu'à 2,1 Gb/s dans les zones couvertes en 3,5 GHz. L'opérateur est celui qui a déployé le plus de sites dans la bande 3,5 GHz pour assurer cette qualité de service. 1 659 sites ont été déployés au 31 mai 2021, selon l'Arcep, rendant la 5G disponible par Orange dans près de 300 communes. Orange propose une gamme de forfaits compatibles 5G, avec 70, 100, 150 Go de data, ainsi qu'un abonnement Internet illimité. En termes de prix, les forfaits Orange 5G coûtent entre 40 et 95 euros, avec une réduction de 15 euros la première année.

La 5G chez Bouygues Telecom

La 5G de Bouygues Telecom a été activée dans 29 grandes villes de plus de 100 000 habitants. L'opérateur ambitionne une couverture 5G nationale avant la fin de l'année 2021. L'opérateur est le deuxième à avoir déployé le plus de sites, après Free, avec 2 639 antennes au 31 mai 2021, selon l'Arcep. Pour les clients, Bouygues Telecom a aussi présenté ses offres comprises entre 21,99 euros par mois sur 12 mois (pour 60 Go de données mobiles) et 49,99 euros par mois sur 12 mois (pour 150 Go).

La 5G chez SFR

SFR était précurseur dans le lancement de la 5G mais les déploiements ont pris du retard par rapport à ses concurrents. Selon l'Arcep, seules une centaine de sites ont été activés entre avril et mai 2021. Au total, l'opérateur compte 1 520 antennes au 31 mai 2021. SFR propose quatre forfaits mobiles en 5G, dont un en illimité à 75 euros par mois pendant 12 mois, et des offres pour les professionnels. 

Comment fonctionne la 5G ?

Cette technologie de communication mobile cinquième génération prendra prochainement la suite de la 4G+ (ou LTE advanced) pour permettre aux appareils mobiles – qu'il s'agisse de smartphones, de tablettes ou encore d'objets connectés – d'envoyer et de recevoir des data en grande quantité.

La 5G a besoin de fréquences dans trois bandes de fréquences pour proposer une large couverture, à savoir : 

  • Les bandes de fréquences de 700 et 800 MHz. Ce sont celles utilisées pour offrir une large couverture des zones urbaines et pour fournir les services IoT en LTE-M et NB-IoT
  • La bande de fréquence comprises entre 3,4 et 3,8 GHz, nécessaires pour la capacité de la 5G et les premiers usages industriels
  • Les ondes millimétriques à 26 GHz en France, indispensables pour atteindre les grandes vitesses promises.

Un guichet pour les plateformes ouvertes d'expérimentation 5G en bande 26 GHz, dite bande "millimétrique", a été lancé en janvier 2019. Onze porteurs de projet disposeront des bandes de fréquences de 26 GHz d'ici le 1er janvier 2021 au prix de 200 euros par an et par bloc de 200 MHz, et ce pendant trois ans. Parmi les projets retenus figurent celui de la métropole de Bordeaux, qui ambitionne de mettre en place un éclairage intelligent le long des quais, celui du port du Havre qui vise à accroître ses performances et à réaliser de la maintenance prédictive, ou encore celui de la ville de Saint-Priest, pour permettre l'émergence de l'IoT haut-débit dans une zone industrielle. "Nous avons encore peu de visibilité sur les cas d'usage que permettra réellement la 5G, c'est pourquoi nous voulons associer les start-up de la French Tech à notre plateforme d'expérimentation", avait déclaré Christophe Trouillet, responsable de l'aménagement numérique du territoire à la métropole de Bordeaux.

La 5G devrait par ailleurs être capable de traiter des données de natures différentes à des rythmes différents. Les opérateurs travaillent sur des technologies permettant de découper leur réseau en plusieurs tranches, pour y faire circuler des informations plus ou moins prioritaires (network slicing, lire notre article Industriels, avec la 5G, préparez-vous à l'arrivée du network slicing). Les informations émises par un véhicule autonome en mouvement seront traitées en absolue priorité, alors que les data envoyées par un compteur de gaz intelligent pourront être envoyées avec un certain délai. Cette technologie fait toutefois débat, car elle est synonyme de fin partielle de la neutralité du net. En vertu de ce principe, les opérateurs étaient jusqu'à présent obligés de traiter à égalité toutes les données qui transitaient sur leurs réseaux, sans analyser leur contenu. Mais pour prioriser le traitement de certaines données par rapport à d'autres, ils devront savoir quel type d'informations leurs clients font transiter via leurs antennes.

Quels smartphones compatibles avec la 5G ?

Le déploiement de la 5G est l'occasion pour les constructeurs de smartphones de présenter leurs nouveaux modèles. Car pour profiter de cette nouvelle génération de standard pour la téléphonie mobile, les utilisateurs doivent se doter d'appareils compatibles. La plupart des constructeurs possèdent un modèle fonctionnant avec de la 5G. 

En 2021, plus de 500 millions de téléphones 5G ont été commercialisés, selon Qualcomm, et 750 millions devraient l'être en 2022. En France, plus d'une cinquantaine de smartphones compatibles 5G sont disponibles sur le marché. D'après Ericsson, 24% des utilisateurs ont déjà acquis un smartphones compatible avec la 5G.  

Quels smartphones compatibles avec la 5G ?
Marque Modèle
Apple  12
Apple  12 Pro
Apple  12 Pro Max
Apple  12 mini
Apple 13
Archos X67 5G
Asus Rog Phone 3
Google Pixel 5
Huawei P40
Huawei P40 Pro
Huawei P40 Lite 5G
Huawei Mate 40 Pro
Motorola Edge 
Nokia 8.3 5G
Oneplus  8
Oneplus  8 Pro
Oneplus  Nord N10 5G
Oneplus Nord 2
Oneplus  8T
Oppo Find X2 Pro
Oppo X2 Neo
Oppo Reno 4Z
Oppo Find X3 Lite
Oppo Reno 4 Pro 
Oppo Reno 6
Realme X50
Realme X50 Pro
Redmi  Note 9T
Redmi  Note 10 5G
Samsung Galaxy S10
Samsung Galaxy S20
Samsung Galaxy S20 Plus
Samsung Galaxy S20 Ultra
Samsung Galaxy S21
Samsung Galaxy S21 Plus
Samsung Galaxy S21 Ultra
Samsung  S20 FE 5G
Samsung Galaxy A42 5G 
Samsung Galaxy A51 5G
Samsung Galaxy A52 5G
Samsung Galaxy A32 5G
Samsung Galaxy Z Fold 2
Samsung Galaxy Z Flip3 5G
Samsung Galaxy Note20
Samsung Galaxy Note20 Ultra
Sony Xperia 1 II
Sony Xperia 5
Vivo X51 5G
Xiaomi Mi 10
Xiaomi Mi 10 Lite 5G
Xiaomi Mi 10 T 
Xiaomi Mi 10 T Pro
Xiaomi Mi 11

Quels sont les apports de la 5G pour l'IoT ?

Pour l'IoT, la 5G est une clé vers une plus grande interopérabilité. "Avec un même composant, un industriel pourra se connecter en haut ou bas débit en fonction de ses besoins. Cela va simplifier le design des objets, car il n'y aura plus besoin de choisir les composants pour du LoRa, du NB-IoT ou une carte SIM : l'IP mènera à l'interopérabilité", explique Frédéric Salles, ancien président de Matooma, spécialiste dans le domaine de l'IoT et la connectivité par carte SIM multi-opérateurs.

Avec la 5G, la sécurité du réseau de communication devra néanmoins être renforcée. "Plus on augmente la connectivité et le débit, plus les possibilités d'attaques s'accroissent", prévient Hervé Doreau, presales manager chez Symantec.

Oscore

Ericsson a annoncé fin janvier 2020 la création d'un nouveau site de R&D en France pour travailler sur les développements logiciels et la sécurité de la 5G. Ce dernier sujet fait partie des priorités du groupe, qui s'investit par ailleurs dans la sécurisation des protocoles de communication pour l'IoT, avec notamment Oscore et Lake. Lancé en juillet 2019, Oscore (pour object security for constrained restful environments) est un protocole de sécurité dédié aux caractéristiques de l'IoT qui permet de sécuriser les messages transmis par les objets connectés de point à point. La sécurité des données est assurée du capteur à la gateway, puis de la gateway vers le serveur.

"Dans l'IoT, les messages sont transmis par le protocole CoAP, équivalent de http dans l'Internet. Oscore vient sécuriser coAP", explique Alexander Pelov, CEO et cofondateur d'Acklio, start-up rennaise qui développe des solutions de gestion et d'interopérabilité des réseaux IoT. Oscore, qui peut être complété par les protocoles de sécurité TLS et DTLS, assure une double sécurité, à la fois au niveau de la donnée, et du transport de l'information, tout en minimisant l'impact des dispositifs de sécurité sur les performances de l'objet.

Pour Hatem Oueslati, président de IoTerop, fournisseur de solutions pour la sécurité et la gestion des objets connectés (également contributeur au développement du protocole, ndlr), Oscore constitue un atout pour la 5G : "Il offre une cryptographie de bout en bout et une notion d'authentification légère, il représente un avantage considérable pour la sécurité des réseaux NB-IoT et LTE-M, même s'il peut s'appliquer à l'ensemble des réseaux IoT", souligne-t-il.

IoTerop a intégré Oscore à ses solutions et procède à des expérimentations avec un client. "Le besoin de sécurisation est primordial dans les déploiements massifs d'objets connectés industriels. Cette sécurité assure la pérennité des solutions mises en place car la cryptographie ou l'authentification ne suffisent pas, c'est la combinaison des deux qui rend une solution pertinente. D'où l'intérêt pour une entreprise de l'adopter", poursuit Hatem Oueslati. Pour Chester Wisniewski, principal research scientist chez l'entreprise de sécurité Sophos, Oscore est encore trop peu connu : "Ce protocole est une excellente nouvelle pour les industriels, mais il faudrait que les fabricants s'emparent du sujet", estime-t-il. L'organisme IETF travaille sur la standardisation de Lake, une procédure légère d'échange de clés authentifiées afin d'assurer la confidentialité des retransmissions, pour compléter Oscore.

Dictionnaire de l'IoT