4G, 5G : connaissez-vous vraiment la différence ?

« le modèle économique justifiant le déploiement de la 5G repose sur l’internet des objets »

Pour faire écho à notre article sur le positionnement de la municipalité de Saint-Hilaire-de-Riez à propos des projets de nouvelles antennes relais sur cette commune, le CPNS vous propose un article synthétisant le fonctionnement de la téléphonie mobile.

Nous retiendrons que le modèle économique justifiant le déploiement de la 5G repose sur l’internet des objets. La technologie est différente entre la 4G et la 5G ; il faudra plus d’antennes dédiées à la 5G et le déploiement d’antennes à domicile pour l’utiliser chez soi. Changement de téléphone portable d’où gaspillage des ressources (car les anciens téléphones sont très peu recyclés) et installation de Data Centers énergivores. Est-ce vraiment utile ?

« Tous ces nouveaux objets connectés augmenteront notre exposition aux champs électromagnétiques de l’ordre de 30% » insiste l’association Agir pour l’environnement qui appelle au boycott citoyen de la 5G. Rappelons à ce propos les effets des ondes électromagnétiques sur le corps humain:

effets thermiques, ils sont dus au comportement diélectrique des tissus (indice de réfraction) et à la pénétration des ondes (effet de résonance ) . Ils dépendent du DAS (débit d’absorption spécifique) exprimé en W/kg.
effets de brulure (à proximité immédiate d’antenne à très fortes puissance (RADAR..) ) ils sont dus aux courants induits lorsqu’on touche une structure métallique.
effets de stimulation électrique des tissus humains ;
effets sur le système nerveux central et sur le système cardio vasculaire pour les très haut niveau d’émission (fréquence, puissance)

LE FONCTIONNEMENT DE LA TÉLÉPHONIE MOBLE

La 4G

Lorsqu’un appel est émis, les signaux composant la voix (fréquence, amplitude…) sont transformés en signal électrique. Ce signal est numérisé , transformé en suite de 0 et de 1, et vient moduler une porteuse qui est émise par l’antenne du téléphone vers une antenne relais (liaison montante).

Les antenne relais maillent le territoire en cellules , environ 40 000 sur le territoire français, elles sont chacune reliées à un centre de commutation mobile qui sont interconnectés entre eux. Toutes ces liaisons se font par câbles, fibre optique ou faisceau hertzien. Le rôle des centres de commutation mobile est de permettre entre autre la localisation (position géographique ) des téléphones mobiles.

Pour la réception d’un appel, la procédure est inversée, liaison descendante.

La 5G

Principe de fonctionnement

L’évolution est liée aux caractéristiques de la modulation de la porteuse, de la fréquence de la porteuse et à la technologie des antennes.

La 4G est émise par une antenne sous forme de cône qui arrose l’ensemble des personnes qui se trouvent à proximité. La 5G focalise son faisceau uniquement vers les utilisateurs de la 5G (technologie antenne dite MIMO entrées multiples sorties multiples). Il y aura donc plus d’antennes dédiées à la 5G, leur portée étant plus restreinte (la portée est dépendante des fréquences et des niveaux d’émission)

Il est à noter que le réel déploiement de la 5G pour les particuliers se fera grâce au déploiement d’antenne à domicile, à l’instar du WIFI. Ces antennes (femtoantenne)à faible puissance seront intégrées dans certains équipements (Box internet par exemple).

La 5G (réelle) pour les particuliers exigera un équipement spécifique (nouvelle génération de portable), ceci étant dû dans un premier temps au changement de protocole de modulation, et dans un autre temps au changement des gammes de fréquences de la porteuse.

Les gammes de fréquences attribuées à la 5G sont dans un premier temps celles déjà attribuées, pour la 4G ou générations précédentes, puis des fréquences situées dans la gamme des 3, 5 GHz (cœur de fonctionnement de la 5G). La bande de fréquence des 26 GHz pourrait être mise à disposition de la 5G, cela permettrait d’augmenter le débit (nombre d’usagers ou quantité d’informations par antenne), mais cela diminuerait la portée des émissions (quelques centaines de mètres contre quelques kilomètres auparavant ).

Les données transmises par la 5G transiteront par des DATA CENTER, le contrôle de ces équipements est primordial, ils sont en outre énergivores (refroidissement , alimentation électrique..)

But de la 5G

– Diminuer le temps de latence, c’est le temps passé entre l’émission d’un signal et la réception de celui-ci, très utile pour connecter des systèmes ou des objets.

– Augmenter la capacité générale des réseaux téléphoniques.

L’historique

1G : émission d’un signal analogique, émetteurs de très forte puissance, signal facilement altérable, appel voix uniquement.

2G : numérisation du signal, nouveau protocole de modulation (GSM) permettant entre autre l’envoi de SMS, accès à internet grâce aux réseau GPRS et EDGE.

3G : augmentation de la vitesse et des bandes passantes, permet la transmission vidéo et le développement du GPS.

4G : augmentation du débit (X5) permet la transmission haute résolution

5G : migration vers des ondes millimétriques, diminution du temps de latence pour la connexion des systèmes, augmentation du volume des télécommunications.

Les ondes électromagnétiques OEM

Lorsqu’un signal périodique électrique est créé (courant alternatif par exemple), il génère un champ magnétique. Au-delà de certaines fréquences, cette onde électromagnétique formée peut s’affranchir de tout support matériel et se propager dans l’air à la vitesse de la lumière (vitesse de la lumière ou célérité= 300 000 Km/s). Elle peut alors servir de signal porteur (porteuse) pour des informations, c’est la modulation.

Ces ondes sont caractérisées par :

leur fréquence F, c’est le nombre d’oscillations par seconde du signal , elle est exprimée en Hertz (Htz)
leur longueur d’onde ʎ (landa), inversement proportionnelle à la fréquence, cette caractéristique fixe la taille des antennes et détermine quels éléments peuvent entrer en résonance (qui absorbent le maximum de puissance) , elle est exprimée en mètres (ou ses multiples, mm cm …)
leur vitesse V , dans l’air cette vitesse est égale à la célérité, dans un autre milieu cela dépend de l’indice de réfraction de ce milieu (EX : vide 1, eau 1,333, verre 1,52 )
leur portée , dépend de la fréquence émise, de la forme du signal émission, du milieu … (plus F augmente, plus portée diminue)

Ces ondes peuvent agir sur les milieux qu’elles traversent. Elles sont dites ionisantes quand elles peuvent modifier la structure moléculaire du milieu (rayon X, rayon GAMMA, rayons cosmiques). Elles sont dites non ionisante dans les autres cas. Les signaux radio peuvent provoquer des échauffements au niveau des atomes ( par exemple le principe de fonctionnement du four à micro ondes et l’excitation des électrons d’atomes d’hydrogène contenus dans les aliments).Ces effets sont toutefois non cumulatifs.

Le DAS (débit d’absorption spécifique)

Une partie de l’énergie transportée par l’ OEM ,lors d’un appel téléphonique , est absorbée par les parties du corps humain se trouvant à proximité de l’antenne du portable. Pour quantifier cet effet, la mesure est le débit d’absorption spécifique DAS exprimé en W/kg.

Les niveaux de DAS admis pour les téléphones portables sont définis par la réglementation européenne 1999/519/CE et sont repris par la réglementation française .

Il existe trois types de DAS :

-DAS tête : reflète l’usage du téléphone à l’oreille, valeur max 2w/kg

-DAS tronc : si le téléphone est porté près du tronc ( poche de veste, sac..), valeur max 2w/kg

-DAS membre : si le téléphone est plaqué contre un membre (ou tenu à la main), valeur max 4 w/kg

Les fréquences utilisées en téléphonie mobile