La 5G est célébrée dans les médias comme une nouvelle étape dans la rapidité du mobile. Mais est-ce vraiment un progrès décisif ? Par Charles Cuvelliez, Ecole Polytechnique de Bruxelles, Université libre de Bruxelles (ULB).
Sous prétexte de violation de l'embargo contre l'Iran, les Etats-Unis viennent d'interdire toute exportation de composants américains à ZTE, l'autre Huawei chinois qui, avec ce dernier, rafle le marché mondial des équipements télécoms (Alcatel et Ericsson en savent quelque chose). En 2016, ZTE avait certes plaidé coupable de réexportation d'équipements américains en Iran mais a omis de prendre des mesures contre les dirigeants responsables de la violation de l'embargo. Mais, ce faisant, les Etats-Unis sécurisent leur course en tête à la 5G car la Chine reste très dépendante de la technologie occidentale pour les composants de ses équipements. Mais jusqu'à présent, cette course au leadership est tout ce qu'il y a de tangible dans la 5G, à côté des annonces. A Barcelone, il n'y en avait que pour elle. Les Jeux olympiques d'hiver en Corée du Sud en ont été la vitrine mais depuis Korean Telecom se pose ouvertement la question des usages, pas encore clairs, de la 5G. Quant à la grand messe annuelle de Huawei, actuellement en cours (le 15e Global Analyst Summit), pour la première fois, la 5G occupe le second rôle derrière l'IA (Intelligence artificielle) dans la présentation de la stratégie mondiale du géant chinois.
Alors, que promet la 5G (et a-t-on vraiment besoin de ça ?) :
- Des débits plus élevées
- Des connexions instantanées (faible latence, pour reprendre le terme consacré)
- Une architecture à même d'absorber l'Internet des objets
Si la 5G n'équipe que nos smartphones, aura-t-on jamais l'usage d'un débit plus élevé. On ne regarde de toute façon qu'un écran à la fois, petit de surcroît : un débit à deux chiffres sera alors superflu. Les connexions à faible latence ont leur utilité pour les vidéoconférences sauf qu'il est rare d'en faire une en pleine rue. On les fait à la maison ou au bureau avec une connexion fixe. Il y a des applications critiques qui ont besoin d'instantanéité : la réalité virtuelle ou les lunettes connectées données aux techniciens pour les aider dans leurs tâches de maintenance, l'information donnée aux équipes d'intervention dans des situations critiques ou d'urgence mais ces usages sophistiqués seront réservés à des spécialistes, pas à monsieur tout le monde. Ce ne sont pas eux qui vont générer du volume propre à convaincre les opérateurs à déployer au plus vite la 5G.
La 4G prévoit déjà des évolutions pensées pour l'IoT
Même l'Internet des objets (IoT) n'aura pas besoin rapidement de la 5G. Les besoins en volume à envoyer à partir des capteurs de l'IoT sont modestes. La 4G prévoit déjà des évolutions pensées pour l'IoT sans compter les technologies qui existent déjà (SigFox, Lora), tout ça pour les quelques kilooctets de transfert de données par capteur et par jour. L'IoT génère des revenus visibles auprès des opérateurs mais modestes : 700 millions d'euros de revenus sur l'IoT en 2017 pour Vodafone mais ce n'est qu'à peine 1,5 % du chiffre d'affaires.
Les voitures autonomes sont vues comme l'application la plus gourmande de l'IoT : ce n'est pas faux sauf que, dans autonome, on sous-entend, et c'est tant mieux, que la voiture se conduit seule sans communiquer avec le monde extérieur (tant mieux). Oui, la voiture autonome va générer beaucoup de données : 4 TB par jour selon Intel mais seulement une part minime sera échangée avec les autres voitures autonomes ou l'environnement. Quant à l'IoT à la maison, ce sont les Alexa et autres enceintes intelligentes de Google qui raflent tout. Elles sont déjà connectées à Internet via la liaison fixe à la maison.
La frontière technique entre 4G et 5G sera floue
Il n'y a pas de besoin technologique soudain qui pousse la 5G. Le corolaire sera le caractère progressif des investissements sans être un gouffre. C'est mieux car l'utilisation de bandes de fréquence élevée (donc à faible portée) pour la 5G exige une densification des antennes-relais et du réseau. Même s'il y a consolidation dans le monde des équipementiers, il en reste suffisamment pour se faire concurrence sur la 5G et les prix. La frontière technique entre 4G et 5G sera floue : les équipementiers proposent des kits 4.5 G, 4.75 G adaptables en 5G par logiciel, de sorte que « basculer » en 5G n'aura pas beaucoup de sens en termes d'image. Les opérateurs se mettront dans la position prudente de n'investir que si les clients sont prêts à payer, l'inverse de la 3G, qui fut un gouffre, alors que les smartphones n'existaient pas !
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On pourrait voir les autorités jouer pour la 5G le même jeu que pour la fibre en faisant pression sur les opérateurs pour y investir, si ne pas être 5G est signe d'un pays arriéré. Sauf que si aucun des 3 ou 4 opérateurs mobiles, pourtant en concurrence, ne considère que ce n'est pas le moment, le gouvernement ne sera pas crédible. China Mobile a poliment refusé les interventions régulatrices chinoises pour le forcer à investir. D'autant plus que la 5G porte en elle le risque de voir les opérateurs se vider de leur substance : si la 5G devient l'affaire de logiciels à placer dans les équipements, que leur restera-t-il eux qui sont spécialisés dans le dur, l'infrastructure... qu'ils sous-traitent déjà ? Les antennes ont été revendues à des entreprises spécialisées tandis que la gestion de leurs réseaux est aux mains de équipementiers qui, tant qu'à faire, les opèrent.
Les innovations technologiques de la 5G
Les innovations technologiques dans le mobile ont une valeur incrémentale déclinante : entre la 2G et la 3G, c'était spectaculaire. De la 3G à la 4G, les performances des données par mobile sont devenues à la hauteur. Que peut alors apporter la 5G alors qu'on approche les limites de la physique en termes de données transportées par ondes électromagnétiques (limite de Shannon). La 5G prévoit des progrès en efficacité spectrale mais ils pourraient faire long feu dans les conditions réelles d'utilisation. Heureusement, la 5G sera soutenue par d'autres avancées : MIMO, spectre additionnel, cellules plus petites, stratification du trafic selon ses exigences (performance, instantanéité, volume), possibilité de décharger le réseau 5G sur le wifi, public ou privé, et même l'agrégation de spectre (utiliser simultanément plusieurs fréquences en un seul canal pour augmenter la vitesse).
Le MIMO permet d'établir entre le smartphone et la stations-relais plusieurs faisceaux indépendants qui, ensemble, vainquent la limite de Shannon. Le Samsung Note 7 a déjà 4 antennes dans sa coque mais les antennes doivent être séparées de plus d'une demi-longueur d'onde. Le MIMO ne peut fonctionner dans les bandes de fréquence basse, les préférées des Etats et des opérateurs. Densifier les cellules en milieu urbain, une autre voie de la 5G, se heurte aussi aux interférences avec les cellules plus grandes déjà en place.
La stratification du réseau
Le plus prometteur sera la stratification du réseau en fonction des applications qui l'utilisent : un premier réseau dédicacé aux applications à grands débit sans d'instantanéité, un autre réseau pour les cas opposés, etc. Aujourd'hui, les opérateurs se contentent d'offrir leur réseau indistinctement à tous trafics possibles en augmentant toujours plus ses performances alors que tous les trafics n'ont pas besoin de tout. Il faudra mettre un terme à la neutralité du net pour en finir. L'agrégation de spectre n'est pas le progrès qu'on vante. C'est mobiliser plus de ressources pour plus de débit avec la batterie qui se vide alors plus vite.
La 5G ne sera pas le one-man show qui résoudra tous les problèmes des opérateurs mobiles et de leurs clients. Il ne faut pas négliger l'apport des nouvelles manières de gérer un réseau, un champ tout aussi fertile que les promesses de la 5G. Limiter la 5G aux annonces de performance des constructeurs... en conditions de laboratoire, c'est courir au-devant de déceptions.
