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Qu’est-ce que la 5g au juste et comment ça marche ?

Hightech & Informatique

La 5G nationale est arrivée. Mais pour beaucoup de gens, elle ne fait pas une grande différence. Certains opérateurs utilisent des formes de 5G qui font apparaître une icône «  5G «  sur votre tout nouveau smartphone. Cependant, la connexion fonctionne souvent comme la 4G.

Cela peut amener les gens à se demander quel est le problème de la 5G. Ce que nous voyons en ce moment est-il vraiment de la 5G ? La réponse est oui, techniquement parlant. Il s’avère que la technologie 5G et l’expérience 5G sont des choses très différentes. D’ailleurs, en ce moment aux États-Unis, nous obtenons la première sans la seconde.

Des changements à l’horizon pour la connexion 5G

Les choses vont commencer à changer. La 5G  » ultra-capacité  » de T-Mobile remporte nos tests sur les réseaux mobiles les plus rapides en 2021. Elle affiche des vitesses bien supérieures à celles de la 4G, et à partir de fin 2021, les réseaux en bande C à venir peuvent changer la donne pour AT&T et Verizon.

La 5G est un investissement pour la prochaine décennie. Lors des transitions mobiles précédentes, nous avons vu la plupart des grands changements se produire des années après la première annonce. Prenez la 4G, par exemple. Les premiers téléphones 4G aux États-Unis sont apparus en 2010. Mais les applications 4G ont changé notre monde. Elles ne sont apparues que plus tard :

  • Snapchat est arrivé en 2012,
  • Uber s’est généralisé en 2013.
  • Les appels vidéo sur les réseaux LTE ont également pris de l’ampleur aux États-Unis vers 2013.

Avec la transition vers la 5G, il y a un autre rebondissement. Il existe trois principaux types de 5G :

  • la bande basse,
  • la bande moyenne
  • et la bande haute.

Alors que les États-Unis ont initialement misé sur la bande basse et la bande haute, il s’avère que la bande moyenne est probablement la meilleure solution. T-Mobile dispose d’une bande moyenne, c’est-à-dire d’une « ultra capacité », mais AT&T et Verizon ont dû attendre la vente aux enchères de la bande C, qui vient de se terminer, pour obtenir la leur. Si l’on suit ce plan, alors que la 5G n’en est qu’à ses débuts, il faut s’attendre à ce que les grandes applications de la 5G apparaissent en 2022 ou plus tard.

1G, 2G, 3G, 4G, 5G

Tout d’abord, si vous entendez parler de 5G Wi-Fi ou des téléphones « 5G E » d’AT&T, il ne s’agit pas de 5G cellulaire. Voici une explication complète sur la 5G, la 5G E et la 5GHz : Quelle est la différence ?

Et si vous entendez dire que la 5G est synonyme de tours à ondes millimétriques sur chaque lampadaire, ce n’est pas vrai. Ce n’est qu’une des trois formes principales de 5g développement que nous voyons actuellement.

Le G de 5G signifie qu’il s’agit d’une génération de technologie 5g development sans fil. Si la plupart des générations sont techniquement définies par leur vitesse de transmission des données, chacune est également marquée par une rupture dans les méthodes d’encodage, ou « interfaces radio ». Elle la rend incompatible avec la génération précédente.

Différence de la 5G et 4G, 3G 2G, 1G

 

Quelle différence entre 1G, 2G, 3G, 4G et 5G ?

La 1G était un système cellulaire analogique. Les technologies 2G, telles que CDMA, GSM et TDMA, étaient la première génération de technologies cellulaires numériques. Les technologies 3G, telles que EVDO, HSPA et UMTS, ont apporté des vitesses allant de 200 kbps à quelques mégabits par seconde. Les technologies 4G, telles que WiMAX et LTE, constituent le prochain bond en avant incompatible. De plus, elles atteignent aujourd’hui des vitesses de l’ordre de centaines de mégabits, voire de gigabits.

La 5G apporte trois nouveaux aspects :

  • des canaux plus grands (pour accélérer les données),
  • une latence plus faible (pour être plus réactif)
  • et la possibilité de connecter beaucoup plus d’appareils à la fois (pour les capteurs et les appareils intelligents).

Il ne s’agit pas d’une rupture nette avec la 4G. Les téléphones 5G ont tous besoin de réseaux et de couverture 4G. Au début, tous les réseaux 5G utilisent la 4G pour établir leurs connexions initiales, ce que l’on appelle le « non-standalone« . Nous commençons à nous éloigner de cette méthode pour passer à des réseaux autonomes.

Mais ils perdent des performances importantes sans l’aide de la 4G. Une partie de la spécification 5G permet aux téléphones 5G de combiner les canaux 5G et 4G de manière invisible et transparente pour l’utilisateur. La plupart des connexions deviennent donc des liaisons combinées 4G/5G pendant un certain temps.

Combinaison de réseau 4G et 5G

Cette symbiose entre la 4G et la 5G pousse AT&T à se montrer excessivement enthousiaste à propos de son réseau 4G. L’opérateur a commencé à appeler son réseau 4G  » 5G Evolution « , car il considère l’amélioration de la 4G comme une étape majeure vers la 5G. C’est vrai, bien sûr. Mais la formulation est conçue pour embrouiller les consommateurs moins informés en leur faisant croire que 5G Evolution est 5G, alors que ce n’est pas le cas.

Alors que la 2G et la 3G vont bientôt disparaître, la 4G a encore de nombreuses années devant elle dans le cadre de l’équation 5G.

Réseau bas, moyen et haut : c’est quoi au juste ?

La 5G offre aux opérateurs plus d’options en termes d’ondes que la 4G. Elle ouvre notamment la voie à des ondes à courte portée, dites « à bande haute ». Elles ne fonctionnent pas avec la technologie 4G. Mais la 5G peut fonctionner sur n’importe quelle fréquence. Ce qui donne lieu à trois types très différents d’expériences 5G. Il s’agit de la basse, moyenne et haute.

La chose essentielle à comprendre ici est que la 5G n’est pas beaucoup plus rapide que la 4G sur les mêmes anciens canaux radio. Au contraire, la spécification 5G permet aux téléphones d’utiliser des canaux beaucoup plus larges sur une gamme de fréquences plus étendue. Les opérateurs et la FCC doivent cependant rendre ces canaux plus disponibles. C’est là qu’ils ont largement échoué.

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Le solution efficace pour les problèmes de canaux

Avec la 4G, vous pouvez combiner jusqu’à sept canaux de 20 MHz pour utiliser un total de 140 MHz de spectre. La plupart du temps, cependant, les téléphones utilisent 60 MHz ou moins. Avec les nouveaux téléphones en 5G à bande basse et moyenne, vous pouvez combiner deux canaux de 100 MHz pour une utilisation de 200 MHz.

De plus, il est possible empiler plusieurs autres canaux 4G de 20 MHz par-dessus. Dans la 5G à bande élevée, vous pouvez utiliser jusqu’à huit canaux de 100 MHz. Mais si vous n’avez pas les ondes disponibles, vous n’avez pas la vitesse nécessaire.

Les transporteurs peuvent également partager de manière flexible les canaux entre la 4G et la 5G en utilisant le partage dynamique du spectre (DSS). Le DSS rend les murs entre les canaux 4G et 5G mobiles, de sorte que les transporteurs peuvent partager les canaux entre la 4G et la 5G en fonction de la demande. C’est ce que Verizon a utilisé pour sa 5G nationale. Cette méthode ne libère pas de nouvelles ondes pour la 5G. Elle ne fait que réutiliser des éléments de la 4G. De sorte que la 5G DSS n’offre pas de bien meilleures performances que la 4G.

5G à bande étroite

Elle fonctionne dans des fréquences inférieures à 2GHz. Ce sont les plus anciennes fréquences cellulaires et télévisuelles. Elles permettent de parcourir de grandes distances, mais il n’y a pas de canaux très larges disponibles.

Beaucoup de ces canaux sont utilisés pour la 4G. La 5G à bande basse est donc lente. Elle agit et se sent comme la 4G, pour l’instant. Les canaux 5G à faible bande ont une largeur de 5 MHz (pour AT&T) à 20 MHz (pour T-Mobile), vous pouvez donc constater qu’ils ne sont pas plus spacieux que la 4G.

Pour compliquer les choses, les téléphones à faible bande AT&T et T-Mobile affichent parfois des icônes 5G alors qu’ils n’utilisent même pas la 5G, ce qui rend difficile de faire la différence.

5G à mi-bande

Elle se situe dans la gamme 2-10GHz. Cela couvre la plupart des fréquences cellulaires et Wi-Fi actuelles, ainsi que des fréquences légèrement supérieures. Ces réseaux ont une portée décente à partir de leurs tours, souvent environ un demi-mile. De sorte que dans la plupart des autres pays, ce sont les réseaux de travail transportant la plupart du trafic 5G.

La plupart des autres pays ont offert environ 100 MHz à chacun de leurs opérateurs pour la 5G en bande moyenne. Ici, aux États-Unis, le réseau 5G « ultra capacity » de T-Mobile fonctionne sur des canaux allant jusqu’à 100MHz de bande moyenne. AT&T et Verizon viennent tous deux d’acheter des fréquences en bande C entre 3,7 et 4 GHz, qu’ils commenceront à déployer à la fin de 2021.

Sur cette carte de couverture T-Mobile, la couleur la plus foncée correspond à la 5G à bande moyenne.

5G à large bande ou ondes millimétriques

Il s’agit d’une véritable nouveauté. Jusqu’à présent, il s’agit principalement d’ondes dans la gamme 20-100 GHz. Ces ondes n’ont jamais été utilisées pour des applications grand public auparavant. Elles ont une portée très courte. Nos tests ont montré des distances d’environ 800 pieds par rapport aux tours.

Mais il y a de vastes quantités de spectre inutilisé. Ce qui permet d’atteindre des vitesses très élevées en utilisant jusqu’à 800 MHz à la fois. Nous avons constaté des vitesses supérieures à 3 Gbps sur le réseau à large bande de Verizon, qu’il appelle « ultra large bande ».

Malheureusement, nous avons constaté, lors de nos tests sur les réseaux mobiles les plus rapides en 2021, que le réseau de Verizon ne présente qu’une couverture d’environ 3 % dans les villes que nous avons étudiées. AT&T et T-Mobile disposent également d’un réseau à large bande. Ils la décrivent généralement comme étant réservée aux points d’accès à haute densité, comme les campus universitaires et les stades de football.

La répartition des bandes de 5G

Les hautes bandes ont déjà été utilisées pour les liaisons de retour, reliant les stations de base aux liaisons Internet distantes. Mais elles n’ont jamais été utilisées pour les appareils grand public, car la puissance de traitement portable et les antennes miniaturisées ne sont pas disponibles.

Les signaux à ondes millimétriques diminuent également plus rapidement avec la distance que les signaux à basse fréquence. De plus, la quantité massive de données qu’ils transfèrent nécessitera davantage de connexions à l’internet terrestre.

Les fournisseurs de services cellulaires devront donc utiliser de nombreuses stations de base plus petites et moins puissantes (qui produisent généralement de 2 à 10 watts) plutôt que des macrocellules moins nombreuses et plus puissantes (qui produisent de 20 à 40 watts). Cela a pour but d’offrir les vitesses de plusieurs gigabits que promettent les réseaux à ondes millimétriques. En raison de leur décroissance très rapide, les ondes sont assez faibles lorsqu’elles arrivent jusqu’à vous.

Ce test de voisinage montre que la 5G à haute bande a actuellement une portée d’environ 800 pieds. Dans de nombreuses grandes villes, les opérateurs ont installé ces « petites cellules » pour augmenter la capacité 4G à partir de 2017. Au sein de ces localisations, il leur suffit de boulonner une radio supplémentaire sur le site existant pour le rendre 5G.

Il y a cependant une lutte en cours ailleurs, où les opérateurs ont du mal à convaincre les villes de les laisser ajouter des petites cellules dans les quartiers de banlieue. Cette situation s’apparente aux luttes précédentes pour l’établissement d’un service cellulaire dans bon nombre de ces villes.

Verizon essaie d’améliorer sa couverture 5G en bande haute en concluant des accords avec des entreprises qui créent des prolongateurs et des répéteurs 5G, comme Pivotal Commware.

Comment fonctionne la 5G au juste ?

Comme les autres réseaux cellulaires, les réseaux 5G utilisent un système de sites cellulaires qui divisent leur territoire en secteurs et envoient des données codées par ondes radio. Chaque site cellulaire doit être connecté à une dorsale de réseau, que ce soit par une connexion de raccordement filaire ou sans fil.

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Les réseaux 5G utilisent un type de codage appelé OFDM, qui est similaire au codage utilisé par la 4G LTE. L’interface radio est cependant conçue pour une latence beaucoup plus faible et une plus grande flexibilité que le LTE. A noter que l’évolution de la technologie 5G aide de nombreuses organisations dans l’utilisation de logiciel de gestion du serveur.

Les réseaux 5G doivent être beaucoup plus intelligents que les systèmes précédents, car ils jonglent avec de nombreuses cellules plus nombreuses et plus petites qui peuvent changer de taille et de forme. Mais même avec les macrocellules existantes, Qualcomm affirme que la 5G peut quadrupler la capacité par rapport aux systèmes actuels en exploitant des bandes passantes plus larges et des technologies d’antennes avancées.

L’objectif est de :

  • disposer de vitesses bien plus élevées,
  • avoir une capacité bien plus importante par secteur,
  • profiter d’une latence bien plus faible que la 4G.

Les organismes de normalisation concernés visent des vitesses de 20 Gbps et une latence d’1 ms, à partir desquelles des choses très intéressantes commencent à se produire.

Où la 5g development est-elle disponible ?

La 5G est désormais nationale. Bien qu’avec les approches très différentes des opérateurs, vous allez avoir des expériences différentes selon les endroits.

Verizon a une 5G plus lente à l’échelle nationale basée sur des canaux 4G partagés. De plus, une 5G rapide à bande élevée dans plus de 60 villes, avec des cartes de couverture en ligne.

Technologie 5G

 

T-Mobile dispose actuellement d’un :

  • réseau 5g développement lent à bande basse à l’échelle nationale qui couvre la majeure partie du pays,
  • une bande moyenne plus rapide couvrant 165 millions de personnes,
  • avec un chercheur de couverture,
  • et une bande haute limitée pour laquelle je n’ai pas été en mesure de trouver une mise à jour récente de la couverture.

AT&T dispose d’une bande basse lente dans la majeure partie du pays et d’une bande haute dans une série de lieux tels que les stades et les campus. Elle appelle la bande basse « 5G » et la bande haute « 5G+ ». L’entreprise dispose de cartes de la bande basse et d’un site de la bande haute. La 5G de Verizon est rapide, si vous pouvez la trouver.

Quelles sont les téléphones 5G qui vont sortir ?

Les téléphones 5G sont désormais courants. Attendez-vous à voir sortir tous les téléphones de plus de 300 $ qui seront équipés de la 5G. La prochaine cible est la bande C, les fréquences que AT&T et Verizon activeront l’année prochaine :

  • La série d’iPhone 12 d’Apple,
  • La série de Galaxy S21,
  • Le Pixel 5 de Google et de nombreux autres téléphones 5G d’AT&T et Verizon sortis en 2021.

Ces téléphones disposent de la bande C. La 5G à bande basse et moyenne est moins coûteuse à mettre en œuvre que la 5G à bande haute. De sorte que de nombreux téléphones AT&T et T-Mobile ne disposent pas de la 5G à bande haute.

J’ai deux avis sur la question de savoir si cela est important ou non. Plus de technologie, c’est mieux, et les entreprises possèdent beaucoup d’ondes à haute bande. Mais elles ont été extrêmement réticentes quant à ce qu’elles prévoient d’en faire. De sorte que l’on ne sait pas très bien quel avantage la bande haute apportera aux téléphones AT&T et T-Mobile.

Si vous voulez mettre tous les points sur les i, le OnePlus 9 Pro, la série Galaxy S21, les Galaxy Z Flip 3 et Fold 3, le Galaxy Note 20 Ultra, la série iPhone 12 et le Pixel 5 disposent tous de la bande haute.

La série Galaxy S21 embarque toutes les formes de 5G. D’autres pays ont encore plus de téléphones 5G, avec des modèles de Huawei, Oppo, Realme, Xiaomi, et d’autres. Ils ne fonctionnent généralement pas sur les réseaux 5G américains parce qu’ils ne prennent pas en charge ces bandes de fréquences. Ils utilisent des systèmes européens et asiatiques à bande moyenne que nous n’avons pas ici.

La 5g développement est-elle sûre ?

Oui. Les théories de la conspiration en ligne accusent la 5G d’être responsable de tout, du cancer au coronavirus. Mais elles ont tendance à s’effondrer à la moindre tape sur les faits réels.

  • La 5G à bande basse et à bande moyenne est basée sur des fréquences radio utilisées depuis des décennies. La 5G à bande basse utilise les bandes de télévision UHF, qui sont utilisées depuis 1952.
  • La bande moyenne de Sprint est utilisée au moins depuis 2007. Certaines parties de cette bande ont été utilisées pour la première fois en 1963.

Les plus grandes inquiétudes concernant la 5g développement aux États-Unis tendent à porter sur la 5G à bande haute, ou à ondes millimétriques. Il s’agit du type à courte portée qui nécessite beaucoup de petits sites cellulaires. De sorte que l’infrastructure est plus visible qu’elle ne l’est auparavant. Ce qui est ironique dans le fait de s’inquiéter que les ondes millimétriques fassent griller vos cellules, ce n’est pas qu’elles soient trop fortes, mais qu’elles soient trop faibles. Elles sont bloquées par les feuilles, les murs, le verre, les voitures, les vêtements et la peau.

La 5G est-elle devenue un sujet courant des théories du complot ?

Les niveaux de puissance sont extrêmement importants. Bluetooth et les fours à micro-ondes fonctionnent sur la même fréquence. Comme les signaux à ondes millimétriques sont techniquement appelés micro-ondes. Certaines personnes sont convaincues qu’il s’agit littéralement de fours à micro-ondes qui vont nous griller. Mais une luciole n’est pas un chalumeau, et les systèmes 5G sont plutôt du côté des lucioles.

Des études sur les ondes millimétriques ont montré qu’elles ne pénètrent pas bien la peau humaine et que leur effet le plus fort, à des niveaux de puissance supérieurs à ceux qu’utilise tout réseau 5G, est de rendre les choses légèrement plus chaudes. Aux niveaux utilisés par les réseaux 5G, il n’y a pas d’effet perceptible sur les personnes.

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Mais la chose la plus auto-condamnante à propos des conspirationnistes mutables de la 5G est qu’ils ne se soucient d’aucun de ces détails. Une pétition populaire au Royaume-Uni au début de 2020 affirmait que la 5G fonctionne à « 60 mégahertz » et « aspire tout l’oxygène de l’air ».

Elle a obtenu plus de 114 000 signatures sur change.org avant d’être supprimée. 60 mégahertz est une fréquence bien inférieure à celle d’un réseau sans fil. Ils veulent peut-être dire 60 GHz, mais aucun réseau 5G n’utilise encore cette fréquence. Pour ce qui est de l’oxygène, il existe un réseau de pseudo-scientifiques diplômés en santé naturelle qui affirment toutes sortes de choses complètement absurdes sur YouTube.

À quoi sert la 5g développement ?

La plupart des démonstrations de la 5G dans le monde réel que nous avons vues impliquent simplement des gens qui téléchargent Netflix très rapidement sur leur téléphone. Ce type d’utilisation n’est qu’un prétexte pour construire les réseaux afin que des applications plus intéressantes puissent se développer à l’avenir.

En ce qui concerne les téléphones, le PDG de OnePlus, Pete Lau, déclare que la 5G peut rendre le stockage embarqué inutile. Ce qui rejoint les idées que j’entends lors du lancement du Samsung Galaxy S20. Le Galaxy S20 prend d’énormes photos de 108 mégapixels et des vidéos 8K, qui consomment rapidement votre stockage. De plus, ils sont difficiles à télécharger à moins d’avoir une connexion 5G rapide. Lors d’un voyage en Corée, je constate que le chat vidéo de haute qualité est l’une des principales raisons de vouloir la 5G.

L’internet domestique 5g développement présente un avantage majeur par rapport à la 4G. En effet, il s’agit d’une capacité énorme. Les opérateurs ne peuvent pas proposer l’internet domestique 4G à des prix compétitifs car la capacité des sites cellulaires 4G n’est tout simplement pas suffisante pour les 346 Go d’utilisation mensuelle que la plupart des foyers prévoient désormais.

L’ère des pandémies a fait grimper ce chiffre, car les gens travaillent et apprennent depuis chez eux. Ainsi, la 5G, si elle est bien mise en œuvre, peut accroître la concurrence de l’internet à domicile aux États-Unis. Selon un rapport de la FCC de 2016, 51 % des Américains n’ont qu’une seule option pour un service internet à domicile de 25 Mbps ou plus. Verizon lance un service internet domestique 5G illimité, mais jusqu’à présent, il est très difficile de s’y inscrire.

L’internet domestique 5G est plus facile à déployer pour les opérateurs que les lignes de fibre optique maison. Au lieu de creuser chaque rue, les opérateurs n’ont qu’à installer la fibre optique jusqu’à un site cellulaire tous les quelques pâtés de maisons, puis à fournir aux clients des modems sans fil. Nous avons passé en revue le service Internet domestique 5G de T-Mobile. Il est pour l’instant meilleur que le DSL, mais pas aussi bon que la fibre optique.

Lors d’un voyage à Oulu, en Finlande, où il y a un centre de développement 5G, nous avons assisté à un hackathon 5G. Parmi les meilleures idées, citons :

  • un service de streaming de jeux,
  • un moyen de faire de la rééducation après une attaque cérébrale grâce à la RV,
  • des bandages intelligents qui suivent votre guérison
  • et un moyen pour les parents d’interagir avec les bébés qui sont coincés dans des incubateurs.

Toutes ces idées ont besoin de la large bande passante, de la faible latence ou des aspects de faible puissance et de faible coût de la 5G.

Nous avons également enquêté sur les start-ups 5G que Verizon cultive à New York. Dans l’Open Innovation Lab de l’opérateur, nous avons vu des caméras de surveillance sans fil à haute résolution, des jeux en streaming et des thérapies physiques en RV.

Notre chroniqueur Michael Miller pense que la 5G est plus importante pour les usages industriels, comme l’automatisation des ports maritimes et la direction des robots industriels.

Les voitures sans conducteur peuvent aussi avoir besoin de la 5G. En effet, la première génération de voitures sans conducteur sera autonome, mais les générations suivantes interagiront avec d’autres voitures et des routes intelligentes pour améliorer la sécurité et gérer le trafic. En fait, tout ce qui se trouve sur la route parlera à tout le monde.

Pour cela, il faut des latences extrêmement faibles. Bien que les voitures échangent toutes de très petits paquets d’informations, elles doivent le faire presque instantanément. C’est là que la latence inférieure à une milliseconde de la 5G entre en jeu, lorsqu’un paquet de données est envoyé directement entre deux voitures ou rebondit d’une voiture à une petite cellule sur un lampadaire, puis à une autre voiture (une milliseconde de lumière correspond à environ 186 miles, donc la majeure partie de cette latence de 1 ms est encore du temps de traitement).

Un autre aspect de la 5G est qu’elle permet de connecter beaucoup plus d’appareils. À l’heure actuelle, les modules 4G sont coûteux. De plus, ils consomment de l’énergie et exigent des plans de service compliqués. De sorte qu’une grande partie de l’Internet des objets s’en tient au Wi-Fi et à d’autres technologies domestiques pour les consommateurs, ou à la 2G pour les petites entreprises avant la pandémie du Covid-19. La 5G accepte les petits appareils peu coûteux et de faible puissance. Ce qui permet de connecter à l’internet un grand nombre de petits objets et différents types de capteurs ambiants.

Le plus grand changement que la 5g développement apporte concerne la réalité virtuelle et augmentée. À mesure que les téléphones se transforment en appareils destinés à être utilisés avec des casques de réalité virtuelle, la très faible latence et les vitesses constantes de la 5G vous donnent accès à un monde enrichi par l’internet, si et quand vous le souhaitez. Les aspects petites cellules de la 5G peuvent également contribuer à la couverture des bâtiments, car ils encouragent chaque routeur domestique à devenir un site cellulaire.