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Qu’est-ce que la 5G ?
Publication : 20 février 2024
Contributeurs : Mesh Flinders, Ian Smalley
Lancée par les entreprises de téléphonie mobile en 2019, la 5G (technologie mobile de cinquième génération) est la nouvelle norme pour les réseaux de télécommunications.
Les réseaux 5G fonctionnent sur les mêmes fréquences radio que leurs prédécesseurs, les réseaux 3G, 4G et 4G LTE, qui desservaient auparavant la plupart des téléphones mobiles dans le monde. Cependant, les améliorations de la vitesse, de la latence et de la bande passante permettent aux réseaux 5G de réduire les temps de téléchargement et de chargement, de renforcer la connectivité et d’améliorer la fiabilité, ce qui fait de la 5G le successeur naturel de la technologie 4G.
Tout comme l’intelligence artificielle (IA), l’Internet des objets (IdO) et le machine learning (ML), la 5G est une technologie de rupture qui a le potentiel de transformer la façon dont les êtres humains interagissent avec Internet, les réseaux sociaux et l’information en général. Plus précisément, la 5G a d’importantes répercussions sur la technologie qui alimente les voitures autonomes, les systèmes de jeu et le video streaming via une connexion réseau à haut débit.
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Alors que la demande d’accès à Internet augmente dans le monde entier avec l’émergence de nouvelles technologies, la quantité de données créées augmente de manière exponentielle. Au cours de la décennie à venir, la quantité de données générées chaque jour dans le monde entier devrait augmenter de plusieurs centaines de zettaoctets. L’infrastructure réseau sur laquelle reposent les réseaux sans fil 4G, 4G LTE et 3G ne sera pas en mesure de gérer ce volume de données. La 5G, avec ses vitesses fulgurantes, sa faible latence et sa capacité de données accrue, est équipée pour répondre aux exigences des nouvelles technologies telles que les smartphones de nouvelle génération qui ont besoin d’une couverture 5G.
Différences critiques entre la 5G et la 4G/3G
Bien que la 5G utilise les mêmes fréquences radio que les réseaux 4G et 3G, quelques différences importantes la rendent supérieure, en particulier pour les entreprises qui cherchent à utiliser cette technologie dans le cadre d’un projet de transformation numérique.
Vitesse et latence
Les vitesses de la 5G sont 10 fois plus élevées que celles des réseaux 4G et 3G, ce qui signifie que des activités comme le téléchargement d’un fichier volumineux ou la sauvegarde de données dans le cloud prendront moins d’une seconde au lieu de quelques minutes, voire plusieurs heures. Les taux de transfert de données de la 5G atteignent 20 gigaoctets par seconde (Go/s) et les vitesses de téléchargement moyennes sont de 432 mégaoctets par seconde (Mo/s). Les débits de données de la 5G ont des répercussions dans tous les domaines, des jeux sur mobile à la chirurgie à distance, et sont l’une des principales raisons pour lesquelles cette technologie devrait être véritablement transformatrice.
La raison pour laquelle la technologie 5G peut offrir des vitesses aussi rapides est qu’elle a une latence beaucoup plus faible (le temps nécessaire aux données pour voyager d’un point à un autre) que les réseaux précédents. Alors que les réseaux 4G offrent une latence d’environ 200 millisecondes, les réseaux 5G peuvent offrir une latence allant jusqu’à qu’une milliseconde.
Encombrement physique
Un autre avantage important de la 5G est qu’elle utilise des émetteurs plus petits que les réseaux précédents, ce qui permet de les placer discrètement sur des bâtiments, des arbres et d’autres objets courants. Les cellules (ou « petites cellules ») des réseaux 5G sont essentiellement des stations de base qui jouent un rôle central dans la connexion de l’ensemble du réseau. Dans la technologie 4G, l’équivalent d’une petite cellule, appelé macrocellule, était plus grand et nécessitait davantage de puissance.
Taux d'erreur
Le schéma de modélisation et de codage (MCS) adaptatif de la 5G, utilisé pour envoyer des données à partir d’appareils Wi-Fi, est une amélioration par rapport au MCS utilisé dans les réseaux 4G et 3G, ce qui rend son taux d’erreur sur les blocs (BER) extrêmement faible. Dans la technologie 5G, lorsqu’un taux d’erreur atteint un certain niveau, l’émetteur réduit automatiquement la vitesse jusqu’à ce que le taux d’erreur baisse. Cette technique sacrifie la vitesse au profit de la précision en temps réel et permet de garantir un taux d’erreur proche de zéro sur les réseaux 5G.
Bande passante
Les réseaux 5G fonctionnent sur une gamme de bandes passantes plus large que les réseaux 4G et 3G qui englobe la bande basse, la bande moyenne et la bande haute. Pour cela, les ressources du spectre radio de la 5G sont étendues de la fréquence inférieure à 3 GHz utilisée dans les réseaux précédents à 100 GHz et plus. Cette modification permet à la 5G de fonctionner sur une plus large gamme de bandes passantes, augmentant ainsi sa capacité et son débit. Ces avancées technologiques permettent de connecter plus d’appareils à la fois sur un seul réseau ou une seule cellule, tout en rendant possibles l’envoi et la réception de données en simultané par ces appareils.
À l’instar des technologies 3G et 4G, la 5G repose sur une technologie cellulaire qui divise la zone desservie en sections géographiques plus petites appelées cellules. Tous les appareils sans fil 5G dans la zone de couverture d’une cellule se connectent à Internet et au réseau téléphonique à l’aide d’ondes radio, d’une station de base et d’antennes. Les nouveaux réseaux sont plus rapides, avec des vitesses de téléchargement atteignant 10 gigaoctets par seconde (Go/s) lorsqu’un seul utilisateur est connecté au réseau.
Non seulement la 5G permet de connecter davantage d’appareils sur un réseau grâce à sa bande passante plus large, mais elle peut également offrir des vitesses plus rapides qui améliorent la qualité des applications Internet lorsque de nombreux utilisateurs sont sur le même réseau, même dans la même cellule, comme dans un environnement urbain surpeuplé. À mesure que la technologie 5G se développe et que le nombre d’applications conçues pour l’utiliser augmente, de plus en plus de fournisseurs d’accès Internet (FAI) vont adopter l’Internet à domicile 5G, comme Verizon, Google et AT&T et ses utilisations vont augmenter de manière exponentielle. Voici quelques caractéristiques qui rendent la technologie 5G unique qui risque bien de révolutionner la technologie mobile à l’avenir :
Découpage du réseau
Le découpage du réseau, c’est-à-dire la capacité des opérateurs de réseau utilisant la technologie 5G à déployer de nombreux réseaux virtuels indépendants sur la même infrastructure, a de nombreuses applications commerciales potentielles. Le découpage du réseau permet aux entreprises de former des ensembles de fonctions de réseau 5G regroupées par cas d’utilisation ou modèle commercial. Cela permet aux utilisateurs de bénéficier d’une expérience sans fil plus fiable sur l’appareil de leur choix.
Normes et spécifications améliorées
Les réseaux 5G possèdent une interface radio unique développée spécifiquement pour la nouvelle technologie connue sous le nom de 5G NR (New Radio). Il s’agit d’une nouvelle technologie d’accès radio (RAT), qui a été développée par le 3rd Generation Partnership Project (3GPP) spécialement pour les réseaux mobiles 5G. La 5G NR a été conçue dans l’optique d’en faire la nouvelle norme mondiale pour les réseaux cellulaires, son premier lancement commercial s’étant fait vers la fin de l’année 2018. Aujourd’hui, de nombreux opérateurs de réseaux cellulaires déploient des réseaux 5G NR et de nombreux fabricants de technologies créent des appareils mobiles en veillant à ce qu’ils soient compatibles avec la 5G NR. Selon un rapport récent d’Ericsson (lien externe à ibm.com), 45 % des réseaux dans le monde étaient compatibles avec la 5G fin 2023, et ce nombre devrait atteindre 85 % d’ici la fin de la décennie.
Fonctionnalités de réseau privé
Les réseaux 5G privés sont similaires aux réseaux publics, mais offrent à leurs propriétaires des capacités de personnalisation améliorées, telles que la possibilité de restreindre l’accès et d’utiliser un spectre 5G sans fil sous licence ou sans licence. La 5G privée est de plus en plus populaire auprès des entreprises du monde entier, car elle permet aux entreprises de profiter de tous les avantages de la technologie 5G dans un environnement fermé et restreint, comme une usine, un immeuble de bureaux, un campus universitaire, etc. Les réseaux 5G privés permettent aux entreprises de gérer tous leurs appareils, services et applications avec un degré de confidentialité, de sécurité et d’efficacité bien plus élevé qu’un réseau public.
Les services 5G offrent de nombreuses améliorations au niveau de la technologie sans fil par rapport aux précédentes générations de réseaux. Voici quelques avantages qu’elle procure :
Avec les réseaux 4G, 4G LTE et 3G, il est impossible d’avoir des véhicules entièrement autonomes en raison du temps nécessaire pour envoyer et recevoir des informations. Avec leur latence plus faible, les réseaux 5G permettront aux véhicules entièrement autonomes d’envoyer et de recevoir des informations en un millième de seconde.
Les usines deviennent déjà plus intelligentes grâce à l’utilisation de l’IA et du machine learning, mais l’arrivée de l’infrastructure 5G va accentuer cette tendance. Le déploiement de la 5G permet aux usines d’automatiser davantage de fonctionnalités, de connecter des milliers d’appareils intelligents sans fil et de déployer une véritable armée de caméras, de drones, de téléphones 5G et de capteurs capables de réagir aux données en temps quasi réel. Les applications de ces capacités au niveau pratique sont vertigineuses, avec des répercussions dans tous les domaines : économies de carburant, conception de bâtiments, interaction avec les clients, cycle de vie des équipements, réparation, etc.
La réalité virtuelle (environnements numériques isolant du monde réel) et la réalité augmentée (contenu numérique enrichissant le monde réel) s’appuient sur les technologies 5G et ont de nombreuses applications pour les entreprises. Au cours de la dernière décennie, les téléphones mobiles et les lunettes intelligentes utilisant la technologie de réalité virtuelle et augmentée ont ajouté des couches numériques, des vues en direct et d’autres fonctionnalités à un large éventail de scénarios, tels que l’entreposage et le transport de marchandises, la maintenance industrielle, la réparation d’équipements, etc.
L’edge computing, une infrastructure informatique distribuée qui rapproche les applications d’entreprise des sources de données, est grandement améliorée par les vitesses rapides et la faible latence de la technologie 5G. Dans le domaine de l’edge computing, la 5G rapproche le calcul et le stockage des données de l’endroit où elles sont générées, ce qui permet un meilleur contrôle, une réduction des coûts et une transmission plus rapide des informations. Selon un récent livre blanc de Gartner (lien en dehors de ibm.com), d’ici 2025, 75 % des données d’entreprise seront traitées par l’edge computing, contre seulement 10 % aujourd’hui.
Au fur et à mesure que la technologie 5G se répand, son potentiel pour stimuler la croissance économique et améliorer la connectivité est illimité. Voici quelques-unes des façons les plus ambitieuses dont la technologie 5G pourrait changer notre monde :
Des communautés plus intelligentes
Que vous viviez dans un environnement urbain dense ou dans une zone rurale isolée, la capacité de la 5G à collecter des informations à partir de dispositifs IdO connectés à Internet améliorera probablement votre vie quotidienne. Les urbanistes, les services d’urgence et bien d’autres encore comptent sur la connectivité 5G dans les années à venir pour réduire le trafic, mieux planifier la ville, diminuer la pollution de l’air et, d’une manière générale, améliorer la vie de la population.
De meilleurs soins de santé
Dans les technologies de la santé, les réseaux 5G permettent des avancées dans le domaine de la chirurgie à distance, des informations liées aux données et des soins aux patients. La faible latence de la 5G, par exemple, permet de partager des informations en temps réel par vidéo HD, ce qui pourrait rendre les chirurgies à distance beaucoup plus courantes. De plus, la surveillance en temps réel des patients grâce à des appareils connectés à l’IdO utilisant les réseaux 5G aidera les médecins à mieux soigner les patients qui ne sont pas directement sous leur surveillance.
Une plus grande durabilité
La 5G améliorera considérablement la capacité des entreprises à surveiller leurs objectifs environnementaux, sociaux et de gouvernance (ESG), tels que les émissions de carbone, la sécurité des travailleurs, les chaînes d’approvisionnement et bien plus encore. L’un des nombreux avantages de la 5G est sa capacité à transmettre des informations en utilisant des quantités d’énergie relativement faibles par rapport à ses prédécesseurs. La technologie 5G favorisera également le développement des véhicules électriques, des bâtiments intelligents et du télétravail, qui ont tous démontré leur efficacité dans la réduction des émissions de carbone.
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