La 5G est la dernière génération de réseau mobile et, comme toutes les précédentes, elle repose sur les antennes. En effet, ce sont elles qui assurent la transmission du signal. Sans antennes, pas d’ondes, et donc pas de réseau 5G.
Pour que ce nouveau réseau mobile puisse fonctionner, les opérateurs doivent déployer des milliers de nouvelles antennes. Les antennes 5G sont significativement différentes de celles de la 4G et comprennent plusieurs innovations technologiques majeures propres à la 5G, telles que le Massive MIMO, le beamforming et les Small cells. Vous vous demandez peut-être ce que tout cela signifie ? Nous avons décrypté pour vous le vocabulaire technique lié à ces nouvelles antennes 5G.
Qui déploie les antennes 5G ?
En France, Bouygues Telecom, Free, Orange et SFR sont les quatre opérateurs qui proposent des offres 5G. Le déploiement du nouveau réseau mobile a commencé en fin d’année 2020 et se poursuivra jusqu’en 2030. Au 1er juillet 2023, ces quatre opérateurs avaient déjà activé plus de 41 200 antennes 5G dans plusieurs milliers de communes, principalement dans les grandes agglomérations. Vous pouvez d’ailleurs consulter notre carte des antennes mobiles pour trouver les sites 5G proches de chez vous et vérifier la couverture mobile de votre logement.
Pour déployer leur réseau 5G, les opérateurs font appel à des équipementiers. En France, Nokia et Ericsson se partagent principalement ce marché. La loi sur la sécurisation des réseaux mobiles en France limite les ambitions de Huawei, fabricant chinois soupçonné d’espionnage, c’est pourquoi le réseau 5G d’Orange est déployé par Nokia et Ericsson. Pour leur part, Free et SFR ont choisi Nokia, tandis que Bouygues Telecom fait confiance à Ericsson.
Des antennes intelligentes grâce au beamforming
Les antennes-relais actuelles, généralement installées en hauteur (sur des pylônes en milieu rural et sur les toits des immeubles en milieu urbain), émettent dans toutes les directions. Cependant, grâce à la technologie du beamforming (regroupement de faisceaux), les antennes 5G fonctionnent différemment. Le beamforming permet de diriger les ondes émises par une antenne vers un smartphone spécifique, au lieu de les diffuser dans toutes les directions de manière indiscriminée. Les antennes macro de la 5G sont donc directionnelles, agissant comme un phare. Ainsi, le signal est dirigé dans une direction précise plutôt que d’être diffusé dans toutes les directions, comme c’est le cas avec les antennes 4G. De plus, les antennes 5G fonctionnent de manière optimale même lorsque les utilisateurs sont en mouvement.
Le principal avantage du beamforming est qu’il permet aux antennes relais de n’émettre que lorsque cela est nécessaire, ce qui représente une économie considérable en termes d’énergie.
Un signal adapté aux besoins des utilisateurs grâce aux antennes 5G
Comme nous l’avons vu précédemment, les antennes 5G dirigent le signal dans une direction précise. Les ondes convergent vers un appareil spécifique, ce qui permet aux antennes d’émettre un signal personnalisé, adapté aux besoins de chaque utilisateur. On appelle cela le data slicing.
Concrètement, comment cela fonctionne-t-il ? Actuellement, lorsque 10 smartphones se connectent en 4G à une même antenne, chacun ne bénéficie que d’environ 1/10ème de la bande passante. Dans les zones denses, comme un stade ou un concert, cela peut entraîner une perte de réseau, même pour des actions simples telles que l’envoi d’un simple message. Grâce au data slicing, ce problème est résolu. Le signal émis par les antennes 5G est ciblé et adapté aux besoins de chaque utilisateur. Par exemple, un utilisateur qui joue sur son smartphone recevra plus de bande passante qu’une personne qui envoie simplement un message accompagné d’une photo.
En résumé, le data slicing permet la virtualisation des réseaux. Le réseau 5G est découpé en tranches, chacune étant configurée en fonction de l’usage qu’elle supporte. Cela permet une gestion du réseau en temps réel et personnalisée, permettant également de prioriser les différents usages, tels que les opérations de télémédecine qui passeront en priorité avant le visionnage d’une série en streaming.
Un réseau avec une plus grande capacité grâce aux antennes 5G
Avec la 4G+, nous avons découvert les antennes MIMO (Multiple Input Multiple Output), qui offraient des débits et une portée plus élevés que la 4G. Avec le réseau 5G, nous découvrons les antennes Massive MIMO, qui offrent les mêmes avantages, mais à une échelle bien plus grande.
Quelle est la différence entre les deux ? Le nombre de connecteurs (antennes miniatures). Les antennes Massive MIMO de la 5G disposent de 128 connecteurs, contre seulement une douzaine pour les antennes MIMO de la 4G+. À terme, les antennes Massive MIMO pourront compter jusqu’à 256 connecteurs.
L’autre différence entre les antennes MIMO et les antennes Massive MIMO réside dans la technologie du Full Duplex. Les antennes MIMO sont équipées de moins de connecteurs (huit en émission et quatre en réception), et, sur une même fréquence, elles alternent entre émission et réception, incapables de réaliser les deux simultanément. En revanche, les antennes Massive MIMO disposent de nombreux connecteurs, capables d’émettre et de recevoir des données simultanément.
Résultat : les antennes Massive MIMO offrent des débits et une capacité de transmission de données inaccessibles avec la 4G. Cette technologie permettra également d’accueillir un plus grand nombre d’utilisateurs et d’augmenter la couverture mobile.
Des Small cells pour les ondes millimétriques
À terme, le réseau 5G exploitera des fréquences élevées, dans la bande des 26 GHz (24,25 – 27,5 GHz), également appelées ondes millimétriques. Ces fréquences offrent une large bande passante, essentielle pour répondre à la croissance exponentielle du nombre d’objets connectés, et permettent d’atteindre des débits comparables à ceux de la fibre optique.
Cependant, comme leur nom l’indique, les ondes millimétriques ont une portée limitée, de seulement quelques centaines de mètres, et elles ont également des difficultés à traverser les obstacles.
Les ondes millimétriques sont particulièrement adaptées aux zones densément peuplées, comme les villes, mais elles nécessitent l’installation d’antennes relais miniatures, en complément des antennes macro. On les appelle les Small Cells, et elles doivent être installées tous les 300 mètres environ. De petite taille, elles peuvent être intégrées dans le mobilier urbain, tels que des lampadaires, des abribus ou des panneaux publicitaires.
Les Small Cells permettront aux ondes millimétriques d’être extrêmement efficaces lorsqu’elles seront utilisées par la 5G, offrant des débits très élevés. Elles permettront également d’augmenter la capacité du réseau 5G tout en évitant les problèmes de saturation. En d’autres termes, elles amélioreront la qualité de service.
Faut-il avoir peur des antennes 5G ?
Comme à chaque changement de génération de réseau mobile, de nombreuses interrogations et craintes émergent concernant la 5G. Les défenseurs de la 5G estiment que les ondes millimétriques, le réseau de Small cells, le Massive MIMO, le beamforming et le Full Duplex constituent un progrès technologique majeur qui permettra à la 5G de nécessiter beaucoup moins de puissance que la 4G pour transmettre la même quantité de données. De plus, ils affirment que les antennes 5G arroseront beaucoup moins largement et réduiront ainsi les risques liés au rayonnement des antennes.
Les opposants à la 5G ont une vision totalement différente. Ils craignent des effets néfastes sur la santé, notamment des risques de cancer, de stress cellulaire, d’augmentation des radicaux libres nocifs, de dommages génétiques et du système de reproduction, de déficits d’apprentissage et de mémoire, ainsi que de troubles neurologiques, liés notamment à l’utilisation des ondes millimétriques.
Alors, que faut-il en penser réellement ? L’ANSES, chargée par le gouvernement d’examiner l’exposition de la population aux champs électromagnétiques et d’éventuels effets sanitaires liés à la 5G, n’a pas encore rendu de conclusion définitive. Dans un rapport préliminaire publié en janvier 2020, elle a déclaré qu’elle manquait de données scientifiques pour se prononcer. Il faudra donc attendre les résultats définitifs de son étude pour connaître ses conclusions.
Les opposants craignent également l’impact environnemental de la 5G, avec la multiplication des antennes et l’augmentation de la consommation énergétique liée à l’explosion de la demande de données.
En conclusion, les antennes 5G sont essentielles pour le fonctionnement du réseau mobile 5G. Elles bénéficient de technologies avancées telles que le beamforming, le Massive MIMO et les Small Cells, qui améliorent la qualité de service, la capacité du réseau et la personnalisation des signaux. Cependant, il est important de prendre en compte les interrogations et les débats concernant les possibles conséquences sur la santé et l’environnement, et d’attendre les conclusions des études scientifiques pour évaluer pleinement les risques et les avantages de cette nouvelle technologie.
