De la 1G à la 6G, science-fiction ou réalité ?

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De la 1G à la 6G, science-fiction ou réalité ?

par Canopée12 | 3 mai 2024 | Numérique

« Pour 2030 et tout le monde en parle déjà ! »

« La 6G : se base sur un nouveau spectre de fréquences pour annoncer des débits de 50 à 100 fois supérieurs à la 5G et utilisable dans les airs, en mer et dans l’espace » (source Huawei).

Les fréquences de télécommunications via les réseaux de téléphonie mobile nous permettent de nous connecter à Internet, de passer des appels téléphoniques, d’envoyer des messages, de visualiser des vidéos, etc…

Pour rappel : la consommation énergétique du numérique est en hausse de 6 % par an et les émissions de gaz à effet de serre induites représentent aujourd’hui 3 à 4 % des émissions mondiale.

La 6G promesses et interrogations

La 6G doit permettre

- d’avoir une connectivité plus fiable, de prendre en charge un nombre massif de connexions simultanées et d’assurer une meilleure couverture réseau en zones urbaines et rurales.
- d’améliorer les performances avec une augmentation de la bande passante, d’avoir des débits de transmission inégalés et une vitesse de téléchargement de l’ordre de 100 Gbit/s.
- de réduire considérablement les délais de la latence de l’ordre de la milliseconde (temps nécessaire à un paquet de données pour passer de la source à la destination via un réseau).
- le téléchargement quasi instantané de fichiers volumineux (un téléchargement d’un film HD de 2 heures pourrait se faire en moins de deux secondes).
- d’accéder aux capacités de l’intelligence artificielle (IA), aux objets connectés, à la réalité virtuelle et augmentée, à l’ultra-haute définition, la diffusion de contenus 3D/4D, les communications holographique, …
- de favoriser l’émergence de nouvelles applications et services.

Des interrogations

- Les fréquences moyennes et très hautes utilisées pour la 6G (ondes radio à très haute fréquence dans le spectre des térahertz) ont une portée limitées à des centaines de mètres et sont moins aptes à pénétrer à l’intérieur des bâtiments. Ceci ne risque t’il pas d’engendrer une prolifération d’antennes relais pour véhiculer le signal ?
- Une meilleure connectivité et l’ouverture sur de multiples application et de services pourrait avoir un effet rebond (accroissement de l’utilisation). Ceci risque d’entraîner une augmentation de la consommation d’énergie et des émissions de carbone associées pour le fonctionnement de l’ensemble ?
- La 6G nécessite des investissements considérables dans les infrastructures (datacenter, serveur, réseau, …). A t’on les moyens d’assumer ces changements ?
- Les questions à se poser : quel est l’intérêt de la 6G dans notre vie quotidienne ? Est-ce vraiment utile ? La 6G est-elle vraiment nécessaire ?

De 1980 à 2030 – 6 générations de réseau mobile

« 1G » – 1980. Première génération de technologie sans fil cellulaire pour les premiers téléphones mobiles.
Débit d’environ 2,4 Kbits/s (Kilobits par seconde).
Téléphone sans-fils

« 2G » – 1990. Elle est apparue avec l’ère de l’informatique en se basant sur un système numérique pour transporter les données portant le nom de GSM (Global System for Mobile communications). Bandes de fréquences 900 et 1800 MHz.
Débit moyen de 9.6 Kbits/s.
SMS et saisie texte

« 3G » – 2000. Elle s’appuie sur des nouvelles normes de transport des données qui vont permettre un débit de cinq à dix fois plus rapide que la 2G.
Bandes de fréquences 900 et 2100 Mhz.
Débit entre 144 Kbits/s et 1,9 Mbits/s (Megabits par seconde).
MMS, Email, Internet

« 4G » – 2010. Elle permet un très haut débit.
Bandes de fréquences 800MHz, 1800MHz et 2600MHz.
Débit entre 150 Mbits/s et 30 Mbits/s.
Photos, Vidéo, Réseau sociaux, HD, Applications, etc…

« 5G » – 2020. Cette technologie est censée offrir des débits dix fois plus élevés que la 4G.
Bandes de fréquences 3,5GHz (3,4GHz-3,8GHz), 700MHz, 2,1 Ghz et 26Ghz
Débits 10 fois plus élevés que ceux de la 4G avec des débits maximum envisagés de 20Gbits/s (Gigabits par seconde).
Objets Connectés, Cloud gaming, Réalité virtuelle, ultra HD, 4K, etc…

« 6G » vers 2030. Fréquences térahertz qui sont comprises entre 100GHz et 30THz.
Débits 50 à 100 fois supérieurs à la 5G. Débit théorique maximum envisagé de 1 Tbits/s (Térabits par seconde).
Internet des objets (IoT), applications industrielles, conduite autonome, industries intelligentes, hologramme, réalité étendue, IA, etc…

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quelques explications

Faisceau Hertzien

Un faisceau hertzien (FH) permet la transmission d’informations et de données entre 2 sites géographiques distants (point A au point B) par l’intermédiaire d’ondes radioélectriques. Les fréquences des ondes radioélectriques sont comprises entre 1 et 86 GHz.

Il permet de véhiculer des signaux : sonores, radio, vidéo, chaînes de télévision, télécommunications, … Et permet ainsi d’échanger des données entre les différents points du réseau.

Il est l’un des moyens de communication pour les connexions avec les objets de type mobiles : les automobiles, les trains, les bateaux, les avions, les satellites, les téléphones, etc…

Il couvre des distances de quelques centaines de mètres à quelques dizaines de kilomètres. Les émissions sont sensibles aux obstacles et masquages (relief, végétation, bâtiments, …), aux précipitations, aux conditions atmosphériques, aux perturbations électromagnétiques, etc…

Le trajet hertzien entre deux équipements très éloignés (point A au point B) est la plupart du temps sectionné en plusieurs tronçons, grâce à des stations relais hertziens. Ceci permet ainsi de couvrir une région, un territoire, un pays ou un continent.

Les fréquences

Pour fonctionner, un réseau mobile s’appuie sur des fréquences et des antennes pour les utiliser. Sans fréquences, donc, pas de réseau mobile. En effet, les communications numériques utilisent des bandes de fréquence pour transmettre les données.

Lorsqu’un appareil transmet un signal, il envoie des ondes électromagnétiques à une fréquence spécifique. Le signal peut être reçu par un autre appareil réglé sur la même fréquence, ce qui permet la communication entre les deux appareils.

Une onde radioélectrique (onde radio) est une onde électromagnétique dont la fréquence (nombre de fois qu’un phénomène périodique se reproduit par unité de temps ) est inférieure à 300 GHz.

Les fréquences sont des ondes électromagnétiques utilisées dans divers domaines comme la radio, la télévision, les satellites et la téléphonie mobile. Elles se propagent dans l’atmosphère et permettent de diffuser des informations.

Chaque fréquence (exprimé en Hertz) est caractérisée par son nombre d’oscillations par seconde. Un Hertz est égal à une oscillation par seconde. L’unité utilisée est le mégahertz (MHz).

Les bandes de fréquences désignent la gamme de fréquences utilisées à des fins de communication.

Largeur et portée des fréquences

Une bande de fréquences définit une plage de fréquences des ondes radio qui ont des propriétés similaires en propagation, en pénétration des matériaux, etc…

Les bandes de fréquences élevées (supérieur à 1000MHz) offrent une grande largeur de bande, peuvent transporter plus de données et couvrent des distances courtes. Les bandes de fréquences basses offrent une petite largeur de bande, peuvent couvrir de plus grandes distances.

Largeur de fréquence : Plus la largeur d’une fréquence est large (exprimée en mégahertz), plus le débit est important, plus elle peut supporter d’utilisateurs et plus elle peut transporter d’information (la largeur d’une fréquence peut se comparer à un tuyau, plus le tuyau est large, plus il peut faire transiter d’eau).

Portée des fréquences : de 800 à 900MHz quelques centaines de mètres (zones urbaines) jusqu’à 30 à 50 km (zones rurales) ; De 2500 à 2700MHz quelques kilomètres ou moins ; 1800MHZ entre les deux

Gammes de fréquences

Les gammes de fréquences basses en dessous de 1 GHz (longue portée, vitesse plus lente) sont excellentes pour fournir une large couverture réseau sur une grande zone, avec une portée de plusieurs dizaines de kilomètres, et sont bien équipées pour pénétrer les murs et les bâtiments. Elles offrent une petite largeur de bande pour une couverture réseau stable et fiable pour les applications qui ne nécessitent pas de hauts débits (appels vocaux, internet, vidéo, etc…).

Les gammes de fréquences moyennes entre 1 et 6 GHz (portée moyenne, bonne vitesse) ont une portée moindre que les fréquences basses (limitées à des centaines de mètres) et sont moins aptes à pénétrer à l’intérieur des bâtiments. Elles offrent une plus grande largeur de bande, des vitesses d’Internet plus élevées, peuvent transporter plus de données et sont idéales pour la transmission de données à haut débit (diffusion vidéo, IOT, etc…).

Les gammes de fréquences hautes de 24 GHz à 100 GHz (portée courte, grande vitesse) ont une portée moindre que les fréquences moyennes (limitées à quelques dizaines de mètres) et sont susceptibles d’être bloqués par les arbres, les voitures, les humains et les bâtiments. Elles offrent une plus très grande largeur de bande, un accès à l’Internet à très haut débit et à faible latence qui permet des applications sans fil : véhicules autonomes, informatique de pointe, réalité augmentée et virtuelle, chirurgie à distance, etc…

Les fréquences peuvent porter plus ou moins loin en fonction de la puissance de l’émission de l’antenne.