Qu'est-ce que 5g?

La 5G est (à peine) réelle

La course à la 5G est lancée. Les quatre principaux opérateurs américains disposent désormais d’une forme de réseau sans fil 5G, bien que les déploiements soient limités dans quelques villes seulement, utilisant pour la plupart des téléphones coûteux qui ne prennent pas en charge les futurs réseaux 5G nationaux. Nous suivons les déploiements chaque mois sur notre page Course à la 5G.

Les premiers déploiements de la 5G ressemblent davantage à un test bêta public qu’à un produit final. AT & T, Verizon et T-Mobile utilisent tous des technologies qui se déplacent à environ 600 pieds d’un site cellulaire, ce qui signifie que la couverture est réduite. Les quatre opérateurs attendent des mises à niveau de leurs stations de base qui amélioreront la couverture, la vitesse et la fiabilité. Vers la fin de cette année ou le début de 2020, AT & T, Verizon et T-Mobile ont tous l'intention de lancer des réseaux 5G utilisant le spectre 4G existant, dont les débits seront plus lents mais dont la couverture sera plus étendue.

Nous avons testé AT & T à Dallas et à Las Vegas. Sprint à Dallas et à New York; Verizon à Chicago et Providence; et T-Mobile à New York. Chaque mois, nous constatons de meilleures performances et davantage de nouveaux appareils. À l’heure actuelle, AT & T, Sprint et Verizon proposent trois points chauds, trois modèles de téléphones 5G de LG et Samsung, ainsi qu’un module complémentaire Moto Mod pour téléphones Motorola.

C'est désordonné. C'est très tôt. Et si vous aimez les nouvelles technologies, c'est très excitant.

La 5G est un investissement pour la prochaine décennie et, lors des précédentes transitions mobiles, nous avons été témoins de la plupart des grands changements survenus des années après la première annonce. Prenez 4G, par exemple. Les premiers téléphones 4G aux États-Unis sont apparus en 2010. Mais les types d'applications 4G qui ont changé notre monde n'apparaissent que plus tard. Snapchat est arrivé en 2012 et Uber s'est généralisé en 2013. Les appels vidéo sur les réseaux LTE se sont également généralisés aux États-Unis vers 2013.

Ainsi, si nous suivons ce plan, nous devrions nous attendre à ce que les grandes applications de la 5G apparaissent entre 2021 et 2022. Jusque-là, les choses vont être compliquées car les opérateurs de réseaux sans fil se bousculent pour les clients et les consommateurs..

La 5G signifie «cellulaire sans fil de cinquième génération». Les normes initiales en la matière ont été définies à la fin de 2017. Mais une norme ne signifie pas que toutes les technologies 5G fonctionneront de la même manière ou que nous ne savons même pas quelles applications la 5G permettra. Il y aura lent mais réactif 5G, et rapide 5G avec une couverture limitée. Laissez-nous vous emmener dans le trou du lapin 5G pour vous donner une image de ce que sera le monde 5G à venir.

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

Tout d’abord, si vous entendez parler du 5G Wi-Fi ou des téléphones «5G E» d’AT & T, ils ne sont pas du cellulaire 5G. Voici un explicatif complet sur 5G vs. 5G E contre 5GHz: Quelle est la différence?

Et si vous entendez que 5G signifie des tours à ondes millimétriques sur chaque lampadaire, ce n'est pas vrai. C'est ainsi que certains transporteurs américains choisissent de le mettre en œuvre maintenant, mais ce n'est pas une forme nécessaire ou requise de la 5G. (Sprint, par exemple, fait la 5G de manière complètement différente, comme je l'expliquerai ci-dessous.)

Le G dans cette 5G signifie que c'est une génération de technologie sans fil. Bien que la plupart des générations aient été techniquement définies par leurs vitesses de transmission de données, chacune d’entre elles a également été marquée par une rupture dans les méthodes de codage, ou "interfaces radio", qui la rendent incompatible avec la génération précédente.

1G était une cellule analogique. Les technologies 2G, telles que CDMA, GSM et TDMA, ont été la première génération de technologies cellulaires numériques. Les technologies 3G, telles que EVDO, HSPA et UMTS, ont permis à des vitesses allant de 200 kbps à quelques mégabits par seconde. Les technologies 4G, telles que WiMAX et LTE, constituaient le prochain bond en avant incompatible. Elles atteignent maintenant des centaines de mégabits et même des débits d'un gigabit.

La 5G apporte trois nouveaux aspects à la table: une plus grande vitesse (pour déplacer plus de données), une latence réduite (pour être plus sensible) et la possibilité de connecter beaucoup plus de périphériques à la fois (pour les capteurs et les périphériques intelligents).

Le système radio 5G actuel, appelé 5G-NR, n’est pas compatible avec la 4G. Mais pour commencer, tous les appareils 5G aux États-Unis auront besoin de la 4G, car ils s’appuieront dessus pour établir les connexions initiales avant de négocier jusqu’à la 5G où elle est disponible. C'est ce que l'on appelle techniquement un réseau "non autonome" ou NSA. Plus tard, nos réseaux 5G deviendront «autonomes» ou SA, ne nécessitant pas de couverture 4G pour fonctionner. Mais c'est dans quelques années.

La 4G continuera également de s'améliorer avec le temps. Le modem Qualcomm X24, intégré à la plupart des téléphones phares Android 2019, prend en charge des vitesses 4G allant jusqu'à 2 Gbps. Les avantages réels de la 5G seront sa capacité de production massive et son faible temps de latence, au-delà des niveaux atteints par les technologies 4G.

Cette symbiose entre la 4G et la 5G a provoqué un excès d'enthousiasme chez AT & T au sujet de son réseau 4G. Le transporteur a commencé à appeler son réseau 4G "5G Evolution", car il considère que l'amélioration de la 4G est une étape majeure vers la 5G. C'est vrai, bien sûr. Mais le libellé est conçu pour confondre les consommateurs moins informés en pensant que 5G Evolution est la 5G, alors que ce n'est pas le cas.

Quelle est la fréquence?

Les débats les plus chauds et les plus déroutants autour de la 5G concernent probablement les fréquences sur lesquelles il opère. La 5G fonctionne principalement dans deux types d’ondes: inférieure et supérieure à 6 GHz.

Les réseaux basse fréquence 5G, qui utilisent les bandes cellulaires et Wi-Fi existantes, tirent parti d'un codage plus souple et de canaux plus grands pour atteindre des vitesses supérieures de 25 à 50% à celles du réseau LTE, selon une présentation de l'exécutif de T-Mobile, Karri Kuoppamaki. Ces réseaux peuvent couvrir les mêmes distances que les réseaux cellulaires existants et ne nécessitent généralement pas de sites de cellules supplémentaires. Sprint, par exemple, est en train de configurer tous ses nouveaux sites de cellules 4G en tant que 5G-ready et basculera simplement le commutateur lorsque le reste de son réseau sera préparé.

Les réseaux ruraux vont probablement s'en tenir à la 5G à bande basse, car les bandes à basse fréquence ont une grande distance par rapport aux tours.

Pour obtenir des vitesses très élevées et de plusieurs gigabits, les opérateurs se tournent d'abord vers des fréquences plus récentes, beaucoup plus hautes, appelées ondes millimétriques. Dans les bandes cellulaires existantes, seuls des canaux relativement étroits sont disponibles, car ce spectre est très utilisé et très utilisé. Mais à 28GHz et à 39GHz, il existe de larges bandes de spectre disponibles pour créer de grands canaux pour des vitesses très élevées.

Ces bandes ont déjà été utilisées pour la liaison terrestre, reliant les stations de base aux liaisons Internet distantes. Mais ils n’avaient pas été utilisés auparavant pour les appareils grand public, car la puissance de traitement de l’ordinateur de poche et les antennes miniaturisées n’étaient pas disponibles. Les signaux à ondes millimétriques diminuent également plus rapidement avec la distance que les signaux à basse fréquence, et la quantité énorme de données qu’ils transfèrent nécessitera davantage de connexions à Internet par ligne fixe. Les opérateurs de téléphonie mobile devront donc utiliser de nombreuses stations de base plus petites et de faible puissance (générant généralement de 2 à 10 watts) plutôt que moins de macrocellules plus puissantes (de 20 à 40 watts) pour offrir les vitesses de plusieurs gigabits des réseaux à ondes millimétriques. promettre.

Heureusement pour eux, les transporteurs ont déjà installé ces "petites cellules" dans de nombreuses grandes villes afin d'accroître leur capacité de stockage pendant la période de la 4G. (De la fenêtre de mon bureau à New York, je peux voir plusieurs sites de petites cellules.) Dans ces villes, il leur suffit de verrouiller une radio supplémentaire sur le site existant pour la rendre 5G. Cependant, la lutte se poursuit ailleurs, où les transporteurs ont du mal à convaincre les villes de les laisser ajouter de petites cellules aux banlieues. Cela ressemble aux luttes précédentes pour établir un service cellulaire dans beaucoup de ces villes. Pour ce que cela vaut, les petites cellules ont tendance à être beaucoup moins puissantes que les macrocellules utilisées pour les systèmes cellulaires 2G à 4G: 2-20 watts par rapport à 20-40 watts pour les macrocellules.

Une troisième série d’ondes est utilisée à l’étranger, ce qui pourrait être un bon point: une bande moyenne. Ces fréquences, allant de 3, 5 GHz à 7 GHz, dépassent légèrement les bandes cellulaires actuelles, mais présentent des quantités de spectre (et de vitesses) qui commencent à ressembler à une onde millimétrique. Les États-Unis sont en retard par rapport à d’autres pays en ce qui concerne le spectre des fréquences moyennes, parce qu’ici, ils sont utilisés par un grand nombre d’organisations, notamment des sociétés de satellite et la marine, mais des efforts sont déployés pour le libérer.

Les réseaux de bande moyenne ne nécessiteront pas autant de sites de cellules que les ondes millimétriques, même s'ils resteraient assez denses; probablement tous les trois à un demi-mile.

Comment fonctionne la 5G

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 de cellule doit être connecté à un réseau fédérateur, que ce soit via une connexion câblée ou sans fil.

Les réseaux 5G utilisent un type de codage appelé OFDM, similaire au codage utilisé par la 4G LTE. L'interface air est conçue pour une latence bien moindre et une plus grande flexibilité que le LTE.

Avec les mêmes ondes que la 4G, le système radio 5G peut obtenir une vitesse environ 30% supérieure grâce à un codage plus efficace. Les vitesses folles en gigabits dont vous entendez parler sont dues au fait que la 5G est conçue pour utiliser des canaux beaucoup plus volumineux que la 4G. Alors que la plupart des canaux 4G mesurent 20 MHz et sont reliés en une bande allant jusqu'à 160 MHz à la fois, les canaux 5G peuvent atteindre jusqu'à 100 MHz, Verizon utilisant jusqu'à 800 MHz à la fois. C'est une autoroute beaucoup plus large, mais elle nécessite également des blocs d'ondes plus dégagés et plus dégagés que ceux disponibles pour la 4G.

C’est là que les fréquences d’ondes millimétriques les plus hautes et les plus courtes entrent en jeu. Tandis que les fréquences les plus basses sont occupées - par la 4G, les chaînes de télévision, les sociétés satellites ou l’armée -, une quantité énorme de fréquences plus hautes essentiellement inutilisées était disponible dans Aux États-Unis, les transporteurs pourraient facilement construire de larges routes pour les grandes vitesses.

D'autres pays, tels que le Canada et les pays européens, se concentrent d'abord sur des fréquences de bande moyenne légèrement supérieures aux systèmes 4G existants, mais aux États-Unis, ces fréquences sont utilisées par les sociétés de satellites et l'armée.

Les réseaux 5G doivent être beaucoup plus intelligents que les systèmes précédents, car ils en utilisent beaucoup plus, de plus petites cellules pouvant changer de taille et de forme. Mais même avec existant macro cellules Qualcomm affirme que la 5G sera en mesure de quadrupler sa capacité par rapport aux systèmes actuels en exploitant des largeurs de bande plus larges et des technologies d'antenne avancées.

L'objectif est de disposer de vitesses beaucoup plus élevées et d'une capacité bien supérieure par secteur, avec un temps de latence bien inférieur à celui de la 4G. Les organismes de normalisation concernés visent des vitesses de 20 Gbps et une latence de 1 ms. Des choses très intéressantes commencent alors à se produire.

Les différents transporteurs ont promis des déploiements 5G dans des villes à travers le pays. Cette carte montre certains des emplacements annoncés.

Qui lance la 5G quand?

Vous pouvez voir tous les lancements de villes 5G actuels sur nos cartes Course à la 5G.

AT & T a lancé la 5G dans 12 villes le 21 décembre 2018 avec un point d'accès Internet mobile, le Netgear Nighthawk 5G. Il vend également le Samsung Galaxy S10 5G et envisage de vendre le Note 10+ 5G. Il a porté son nombre de villes à 19 en avril. AT & T semble ne donner que quelques points chauds par ville et couvrir quelques quartiers de chaque ville. Seuls les clients commerciaux sélectionnés et approuvés peuvent s'inscrire à son service. La société semble vraiment vouloir attendre que la 5G soit plus répandue pour essayer de la vendre aux consommateurs.

AT & T utilise 39 GHz spectre pour son déploiement initial, suivi d’environ 28 GHz, puis de l’ancien spectre 3G à bande basse d’ici la fin de l’année.

Sprint a lancé la 5G dans quatre villes à la fin du mois de mai, ajoutant Chicago en juillet et Los Angeles, New York, Phoenix et Washington DC en août. Comme elle utilise la bande moyenne, la couverture de ses villes est beaucoup plus large que celle des autres opérateurs, du moins pour le moment. Le lancement de Sprint concernant son éventuelle fusion avec T-Mobile semble compliquer les lancements ultérieurs. Le transporteur vend le point d'accès HTC Hub, ainsi que les téléphones LG V50, OnePlus 7 Pro 5G et Samsung Galaxy S10 5G.

Verizon propose actuellement un nombre limité de déploiements de la 5G mobile dans neuf villes et un déploiement limité d'Internet à domicile dans quatre. Il vend un module complémentaire 5G qui convient aux téléphones Moto Z2 Force, Z3 et Z4, ainsi qu'aux téléphones LG V50, Samsung Galaxy S10 5G et Galaxy Note 10+, ainsi qu'au point d'accès Inseego M1000.

Les forfaits de services 5G de Verizon coûtent 10 dollars de plus que ses forfaits 4G illimités (bien que cela ait été annulé jusqu'à présent), pour des données 5G vraiment illimitées sans aucune suppression de priorisation. Le transporteur utilise principalement 28 GHz spectre.

T-Mobile a lancé un réseau 5G à ondes millimétriques dans six villes en juin, avec le téléphone Galaxy S10 5G. Cela inclut une couverture étonnamment complète à Manhattan et des petites choses dans d'autres villes. Contrairement à AT & T et Verizon, il propose des cartes de couverture. La société a annoncé qu'elle lancerait un réseau national 5G utilisant son spectre à bande basse de 600 MHz plus tard cette année, mais comme dans le cas de Sprint, une grande partie de sa stratégie est liée à la réussite ou non de la fusion. Ce réseau à bande basse, mais pas le réseau à ondes millimétriques, sera pris en charge par le prochain Galaxy Note10 + 5G.

La vitesse d'un réseau sans fil est liée à la quantité de spectre que vous pouvez utiliser pour celui-ci. Parce que T-Mobile n’utilise en moyenne que 31 MHz de spectre à 600 MHz, contrairement aux centaines de MHz utilisés par les réseaux à ondes millimétriques, son réseau 5G à bande basse sera un peu plus rapide que la 4G, mais pas à des vitesses rapides de plusieurs gigabits. Il aura toujours le bas Les aspects de latence et de nombreuses connexions de la 5G, ce qui la rend utilisable pour les jeux, les voitures autonomes et les villes intelligentes, par exemple. Dans les villes, le réseau à ondes millimétriques sera très rapide.

"Allons-nous voir des vitesses moyennes commencer à augmenter de plusieurs dizaines de mégabits par seconde? Bien sûr", a déclaré Neville Ray, CTO de T-Mobile. "Nous aimerions voir les vitesses moyennes tripler ou passer à 100 Mbit / s, mais c'est un voyage qui va prendre du temps dans l'industrie."

Quels téléphones 5G sortent?

La première série de téléphones 5G ne prend en charge que certains des systèmes 5G utilisés aux États-Unis - et différents modèles prennent en charge différentes bandes! Donc, si vous voulez un mélange complet de couverture et de vitesse 5G, vous devrez attendre jusqu'au printemps prochain, lorsque les premiers téléphones 5G toutes bandes seront disponibles.

Actuellement, les Samsung Galaxy S10 5G et Note 10+ 5G (sur les quatre opérateurs), le LG V50 (sur Sprint et Verizon) et un Moto Mod pour les Moto Z3 et Z4 (sur Verizon) sont tout ce qui existe actuellement..

La plupart de ces téléphones se concentrent sur les bandes à courte portée et à haute vitesse. La note 10+ 5G pour AT & T et T-Mobile fonctionnera sur la bande large couverture basse vitesse, mais pas sur la bande haute vitesse rapide. C'est déroutant déroutant. Voici un diagramme de Venn:

De nombreuses autres sociétés, notamment Huawei, OnePlus, ZTE, Oppo, Vivo et Xiaomi, fabriquent des téléphones 5G en 2019. Mais aucun de ces téléphones ne semble être destiné aux États-Unis, et aucun d'entre eux ne sera compatible avec les réseaux américains. C'est un grand monde là-bas.

Nous pensons qu’il y aura un iPhone 5G en 2020, mais pas avant.

Qu'est-ce que la 5G?

La plupart des démos 5G du monde réel que nous avons vues impliquent simplement des personnes qui téléchargent Netflix très rapidement sur leur téléphone. Ce type d'utilisation n'est qu'un enjeu de table, il s'agit simplement de construire les réseaux de manière à ce que des applications plus intéressantes puissent se développer à l'avenir.

L’Internet à domicile 5G présente un avantage majeur par rapport à la 4G: une capacité énorme. Les opérateurs ne peuvent pas offrir l'accès Internet 4G à domicile à des prix concurrentiels, car la capacité des sites de cellules 4G pour les 190 Go d'utilisation mensuelle de la plupart des foyers est actuellement insuffisante. Cela pourrait vraiment accroître la concurrence de l'internet à domicile aux États-Unis, où, selon un rapport de 2016 de la FCC, 51% des Américains ne disposent que d'une option pour les services Internet à domicile de 25 Mbps ou plus. Pour sa part, Verizon affirme que son service 5G sera véritablement illimité.

L’internet à domicile 5G est également beaucoup plus facile à déployer pour les opérateurs que les lignes à fibres optiques maison par maison. Au lieu de creuser dans toutes les rues, les opérateurs doivent simplement installer la fibre optique sur un site cellulaire tous les quelques blocs, puis donner aux clients des modems sans fil. La directrice du réseau Verizon, Nicki Palmer, a déclaré que le service Internet à domicile serait éventuellement offert partout où Verizon disposerait de la technologie sans fil 5G, ce qui lui donnerait une couverture beaucoup plus étendue que le service FiOS à fibre optique de l'opérateur.

Lors d'un voyage à Oulu, en Finlande, où se trouve un centre de développement 5G, nous avons assisté à un hackathon 5G. Les principales idées incluaient un service de streaming de jeux; une façon de faire la rééducation par AVC par VR; des bandages intelligents qui suivent votre guérison; et un moyen pour les parents d'interagir avec les bébés coincés dans des incubateurs. Toutes ces idées ont besoin de la 5G comme étant une bande passante élevée, une faible latence ou une faible consommation d’énergie.

L'année dernière, nous avons interrogé les startups 5G que Verizon développe à New York. Au laboratoire Open Innovation du transporteur, nous avons assisté à des caméras de surveillance sans fil haute résolution, à la diffusion de jeux en continu et à la thérapie physique en réalité virtuelle.

Notre chroniqueur, Michael Miller, pense que la 5G sera la plus importante pour les utilisations industrielles, comme l’automatisation des robots dans les ports de mer et les robots industriels.

La voiture 5G peut avoir besoin de la 5G pour entrer vraiment en action, explique notre éditeur Oliver Rist. La première génération de voitures sans conducteur sera autonome, mais les générations futures interagiront avec d'autres voitures et routes intelligentes pour améliorer la sécurité et gérer le trafic. Fondamentalement, tout sur la route parlera à tout le reste.

Pour ce faire, vous avez besoin de 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 jouer, quand un paquet de données tire directement entre deux voitures, ou rebondit d'une voiture à une petite cellule sur un lampadaire à une autre voiture. (Une milliseconde par lumière correspond à environ 186 milles, donc la majeure partie de cette latence de 1 ms correspond toujours au temps de traitement.)

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Un autre aspect de la 5G est qu’elle connectera beaucoup plus de périphériques. À l'heure actuelle, les modules 4G coûtent cher, consomment de l'énergie et nécessitent des plans de service complexes. Une grande partie de l'Internet des objets est donc restée bloquée sur le Wi-Fi et d'autres technologies domestiques pour les consommateurs, ou 2G pour les entreprises. La 5G accepte les petits appareils peu coûteux et à faible consommation d'énergie, de sorte qu'elle connecte de nombreux objets plus petits et différents types de capteurs ambiants à Internet.

Qu'en est-il des téléphones? Le plus grand changement que la 5G puisse apporter est dans la réalité virtuelle et augmentée. À mesure que les téléphones se transforment en appareils destinés à être utilisés avec les casques de réalité virtuelle, la très faible latence et les vitesses constantes de la 5G vous donneront un monde enrichi par Internet, si et quand vous le souhaitez. Les petites cellules de la 5G peuvent également contribuer à la couverture dans les bâtiments, car elles encouragent chaque routeur domestique à devenir un site cellulaire.

Nous sommes impatients de tester les premières implémentations de la 5G dès leur mise en production. Nous continuons à suivre tous les déploiements, à les tester ville par ville, sur notre page Course à la 5G.