5G
Fonctionnement de la 5G
La 5G (cinquième génération de réseaux mobiles) est le standard international pour la communication mobile à hautes performances. Elle succède à la 4G en visant des débits très supérieurs, une latence ultra-faible et une capacité de connexion massive.
Par rapport à la 4G, la 5G promet jusqu’à 100× plus de vitesse (des pics théoriques de 10 Gbit/s) et une réactivité améliorée (temps de réponse réduits d’un facteur 30 à 50). Elle augmente également la capacité globale du réseau (les volumes de données doublent chaque année) et permet de connecter jusqu’à 1 million d’objets par km² (contre ~10 000 en 4G).
Ces atouts répondent aux trois grands profils d’usage définis pour la 5G :
eMBB
(enhanced Mobile Broadband) : ultra haut débit mobile (streaming HD/4K, réalité virtuelle, etc.).mMTC
(massive Machine-Type Communications) : très haute densité d’objets connectés (IoT, capteurs, domotique).
URLLC
(Ultra-Reliable Low-Latency Communications) : communications critiques à latence ultra-faible (robotique avancée, véhicules autonomes, télémédecine).
Ces caractéristiques font de la 5G une évolution majeure par rapport à la 4G LTE, capable de supporter de nouveaux services (usine connectée, villes intelligentes, santé à distance…)
Ce qu'est la 5G
La 5G repose sur la nouvelle interface radio 5G NR et exploite un spectre étendu pour atteindre ses performances. Elle peut théoriquement opérer de ~600 MHz jusqu’à plus de 52 GHz (fréquences « mmWave »), mais chaque bande a ses usages propres. En Suisse, les opérateurs utilisent aujourd’hui principalement les bandes déjà allouées (700 MHz pour la couverture étendue, 1.8–2.6 GHz réutilisées du 4G, et les nouvelles 3.5–3.8 GHz). Les « ondes centimétriques » autour de 3.5 GHz (3500 MHz) offrent un bon compromis portée/débit, tandis que les ondes millimétriques (>24 GHz) fourniraient des débits encore plus élevés (de l’ordre de plusieurs gigabits/s) mais avec une couverture très limitée (portée courte et pénétration faible). Les bandes basses (<1 GHz) restent utiles pour atteindre de larges distances (couverture étendue en zones rurales).
Pour compenser la portée réduite des hautes fréquences et maximiser la capacité, la 5G utilise des technologies avancées :
Massive MIMO (antennes multiples) et beamforming : déploiement d’un grand nombre d’antennes intelligentes pour concentrer le signal vers les appareils et multiplier les flux de données.
Densification du réseau : multiplication des points d’accès (macrocellules classiques + petites cellules) pour couvrir les zones denses et améliorer le débit par utilisateur.
Les performances visées par la 5G sont extrêmement ambitieuses : débits théoriques allant jusqu’à 10 Gbit/s, latences de l’ordre de 1 à 8 millisecondes. Dans la pratique, avec les fréquences disponibles (<6 GHz) on table plutôt sur des débits jusqu’à ~3 Gbit/s pour un utilisateur en condition optimale. Ces performances impliquent notamment une gestion de réseau beaucoup plus efficace (calcul en périphérie, priorisation des flux, etc.).
Les opérateurs ont deux modes de déploiement principaux. En NSA (Non-Standalone), on greffe des stations radio 5G NR sur le réseau 4G existant : le cœur de réseau (EPC LTE) reste celui de la 4G et les antennes 5G servent surtout à augmenter les débits et réduire la latence. Concrètement, un smartphone NSA se connecte avec une interface 5G, mais passe par l’infrastructure 4G pour accéder à Internet.
En SA (Standalone), le déploiement est entièrement dédié à la 5G : le réseau comprend un cœur 5G natif (5G Core) et des antennes 5G uniquement, sans aucun recours au réseau 4G. L’architecture SA est ainsi « cloud-native » et virtualisée, conçue pour gérer nativement les nouvelles capacités de la 5G ce que nous pouvons appeler vrai 5G. Actuellement Sunrise est le seul opérateur à proposer la 5G Standalone pour les clients avec un smartphone compatible.
Du point de vue déploiement, la NSA est plus rapide et moins coûteuse (on utilise l’infrastructure LTE), tandis que la SA exige une réorganisation complète du réseau (nouvelles fonctions logicielles, noyaux réseau 5G, formation des ingénieurs). Néanmoins, c’est dans le mode SA qu’on peut exploiter toute la puissance de la 5G pure et ouvrir des opportunités inédites en termes de services dédiés.
5G Non-Standalone (NSA) vs Standalone (SA)
Fréquence et largeur de bande
On peut imaginer le fonctionnement des fréquences et de la largeur de bande en 5G comme suit : la fréquence est une autoroute sur laquelle transitent les informations, tandis que la largeur de bande représente le nombre de voies disponibles. Plus il y a de voies, plus l'autoroute peut accueillir un grand volume d'informations à la fois, améliorant ainsi la fluidité et la rapidité des échanges.
La 5G utilise un spectre de fréquences beaucoup plus large que les générations précédentes pour atteindre ses performances supérieures en débit, en latence et en densité de connexions. Voici les concepts clés :
Les fréquences radio désignent les bandes de l’électromagnétique utilisées pour transmettre des données sans fil. En 5G, elles sont réparties en trois grandes catégories :
Basses fréquences (<1 GHz)
Ces bandes sont déjà utilisées pour la 2G, 3G et 4G, comme la bande 700 MHz en Suisse. Elles offrent une grande portée (idéales pour les zones rurales) et une bonne capacité de pénétration dans les bâtiments, mais leurs débits restent limités.Fréquences intermédiaires (1–6 GHz)
La bande clé pour la 5G dans cette catégorie est celle des 3.5 GHz (3.4–3.8 GHz en Suisse). Elle offre un compromis équilibré entre couverture et capacité : des débits très élevés (~1-3 Gbit/s) et une couverture raisonnable pour les zones urbaines et périurbaines.Hautes fréquences (>24 GHz, ou « ondes millimétriques »)
Ces fréquences (mmWave) permettent des débits ultra-élevés (jusqu’à 10 Gbit/s) grâce à leur largeur de bande exceptionnelle, mais elles ont une portée très limitée et sont sensibles aux obstacles (murs, pluie, arbres). Elles sont idéales pour les environnements très denses comme les stades ou les centres urbains.
La largeur de bande correspond à l’étendue du spectre disponible pour transmettre des données. Plus la largeur de bande est grande, plus un opérateur peut allouer de ressources pour transmettre rapidement les informations :
En 4G, les largeurs de bande typiques étaient limitées à 20 MHz par porteuse.
En 5G, elles peuvent atteindre 100 MHz en fréquences intermédiaires et 400 MHz en mmWave, ce qui multiplie par 5 à 20 les capacités de transmission par rapport à la 4G.
Voici un exemple de l'impacte de la largeur de bande sur le débit d'une fréquence dans notre cas de 750 MHz. Le débit est une estimation dans un cas idéal où une seule personne s'y connecte.
Les hautes fréquences permettent de réduire les temps de latence grâce à des transmissions plus rapides et de connecter un grand nombre d’appareils simultanément (densité urbaine).
Impact des fréquences et de la largeur de bande sur la couverture et le débit 5G
Les basses fréquences couvrent de grandes distances avec moins d’antennes, mais ne permettent pas les débits ultra-élevés de la 5G.
Les hautes fréquences nécessitent des déploiements densifiés pour compenser leur faible portée.
Les largeurs de bande plus importantes permettent de transmettre davantage de données simultanément, d’où les débits spectaculaires observés en mmWave.
Latence et densité
Déploiement en Suisse
En Suisse, les opérateurs utilisent principalement :
700 MHz et 950 MHz pour la couverture étendue et à l'intérieur des bâtiments.
1.8–2.6 GHz pour compléter les besoins des zones urbaines et périurbaines.
3.5 GHz pour les zones à forte densité avec une pénétration dans les bâtiments plus faible. Le but final des opérateurs est que la couverture avec cette fréquence s'étende à toute la suisse.
Les mmWave (>24 GHz) ne sont pas encore déployées mais sont envisagées pour des usages spécifiques à haute capacité dans l’avenir. La prochaine attribution des fréquences aura lieu en 2027, pour une utilisation à partir de 2029. Ainsi, la combinaison des bandes basses, intermédiaires et hautes permet à la 5G de répondre à des besoins variés en termes de couverture, débit et connectivité.
Antenne 4G
Antenne 5G
