La 5G ou 5ème génération de réseaux de connectivité, fraichement arrivée sur le marché français entre 2019 et 2020, va impacter de façon significative le marché de l’Internet des Objets (IoT), sur le plan technique. Déjà présente dans une dizaine de pays de l’Union Européenne notamment en Espagne, Allemagne, Italie ou encore Finlande et déjà disponible dans toute la Corée du Sud ou dans de nombreuses villes américaines, le marché de la 5G va devenir très compétitif.
Mais alors qu’est-ce que la 5G va apporter aux solutions de l’IoT ?
Tout d’abord, la 5G, qu’est-ce que c’est ?
La 5G est la technologie de la cinquième génération de réseau de connectivité de téléphonie mobile, validée par l’ITU, (International Telecommunication Union) et le consortium 3GPP (3rd Generation Partnership Project). Elle succède à la quatrième génération appelée 4G, prolongeant ainsi l’exploitation technologique LTE (Long Term Evolution).
En comparaison avec la 4G ou 4G+, la 5G va permettre de bénéficier de davantage de débits de télécommunication mobile, répondant à la croissance rapide de connectivité et de données dans nos sociétés modernes. Le réseau promet d’atteindre les 20 Gigabits par seconde. Cela surpassera de loin les rendus du réseau 4G actuel.
Télécharger un film en Full HD à partir d’une tablette ou d’un smartphone ne prendra plus que quelques secondes grâce à la 5G là où la 4G pouvait prendre plusieurs minutes voire heures.
L’objectif de la 5G est de pouvoir connecter non seulement les smartphones et les tablettes, mais plus globalement l’ensemble des objets connectés comme : des caméras, montres, lumières, enceintes…
Et l’Internet des Objet (IoT), qu’est-ce que c’est ?
La notion de l’IoT (Internet Of Things), est employée pour la première fois en 1999 par l’ingénieur anglais Kevin Ashton. Il développait alors un système permettant de connecter les objets physiques à Internet. Le but de l’invention était de développer des systèmes capables de générer et de transmettre des données, pour proposer différents services aux utilisateurs.
Conceptuellement, l’IoT fait référence aux objets connectés capables d’interagir. Il s’agit en quelque sorte de créer des ponts entre le monde connecté virtuel et le monde réel.
Techniquement, on peut le considérer comme une invention technologique permettant d’identifier, via des protocoles SMTP, HTTP, adresse IP etc., un objet physique au moyen d’un système de communication non-filaire de type RFID, Wi-Fi ou bien Bluetooth.
Comme nous l’avons déjà évoqué, l’IoT regroupe tout l’écosystème des objets connectés, même à grande échelle : téléviseurs, bâtiments, voitures, parcelles agricoles etc. Grâce à des capteurs intégrés dans ces objets, on sera capable de gérer leur fonctionnement à distance en seul un clic et en extraire les données que l’on souhaite traiter. C’est l’outil le plus puissant pour générer, manipuler et partager les données.
En 2021, 50 milliards d’objets connectés supplémentaires feront leur entrée sur le marché, selon l’Institut Gartner. Mérouane Debbah, président du laboratoire de recherche de Huawei France consacré à la 5G, expliquait déjà en 2015 que « les réseaux devront supporter plus de 100 000 objets connectés au km². C’est très difficile à concevoir parce qu’au final, les puces devront consommer beaucoup moins, tout en étant capable de faire à la fois du bas et du très haut débit. C’est pour cela qu’on présente la 5G comme une génération de réseaux pour les objets connectés. »
5 grands impacts de la 5G sur l’IoT
La 5ème génération de connectivité cellulaire, spécialement conçue et développée pour les objets connectés, va notamment les rendre plus rapides, plus performants et permettra d’en créer de nouveaux plus innovants, ayant besoin d’un débit de connexion encore plus élevé.
1) Un débit 20 fois plus efficace
Avec la 4G le débit était de 1 Gbit/s dans des conditions optimales. Avec l’arrivée de la 5G, nous allons pouvoir obtenir une vitesse de transmission des données 20 fois supérieure, soit 20 Gbit/s. Non seulement la 5G va permettre de fluidifier les usages existants, tels que la visioconférence ou encore le streaming vidéo, mais elle va aussi en permettre de nouveaux.
Ce sera le cas par exemple des caméras de vidéosurveillance postées dans les rues. Jusqu’ici, les images rendues n’étaient pas très nettes, parfois en noir et blanc, pixélisées, sur lesquelles il est très difficile de reconnaitre une personne ou de distinguer quoi que ce soit. Avec une caméra connectée à la 5G, les images vidéos seront automatiquement en haute définition ou 4K. Cette meilleure qualité d’image va permettre d’obtenir des images extrêmement nettes, précises, même en activant un zoom.
La 5G semble être la seule technologie offrant la vitesse requise de transmission des données, pour les nouveaux objets connectés de ce type. La 5G sera 10 fois plus rapide que les réseaux LTE.
Au-delà des tablettes, smartphones ou autres objets connectés des maisons intelligentes, la 5G va pouvoir améliorer la rapidité de transmission des données des objets connectés dans des domaines tels que le bien-être, la santé, l’agriculture : un détecteur de gluten connecté pour le contrôle alimentaire ; des lunettes de réalité virtuelle permettant aux étudiants en médecine à distance de suivre les opérations chirurgicales comme s’ils y étaient ; un système d’irrigation intelligent dans l’agriculture… et bien plus encore.
2) Un temps de latence inférieur à une milliseconde
Par latence on entend la durée du « voyage » entre l’émission d’une donnée et sa réception pour l’utilisateur. Avec la 5G, on estime que cette durée est divisée par 10 (voire 20), c’est-à-dire qu’il suffira de moins d’une milliseconde, imperceptible à l’œil humain, pour recevoir la data.
Cette rapidité et cette fluidité va permettre à l’homme de procéder à des expériences encore impossibles aujourd’hui. On peut facilement imaginer un chirurgien opérer grâce à des commandes de pilotage à distance et faisant confiance à 100% à son homologues robot sur place, ou encore assister à un concert de plusieurs personnes dans des pays ou villes différentes, en simultané, sans aucun moment de latence.
Cela nécessite aussi une excellente stabilité de connexion, que nous apporte la 5G. Indispensable pour les tâches que nous venons de citer, notamment en médecine où aucunes coupures ne seraient tolérées.
3) Beaucoup plus de terminaux par antenne
« Le réseau est saturé ». Cette phrase est devenue banale lors d’un événement, un match, un concert. Effectivement lorsqu’un très grand nombre de personnes sont rassemblées au même endroit, en même temps, connectées aux mêmes antennes, le débit se retrouve parfois saturé, ne pouvant plus offrir le service prévu. Une antenne 4G peut gérer un nombre limité de terminaux, la 5G quant à elle peut multiplier ce nombre par 100.
Comment cela est-il possible ? Cela est dû principalement à deux avancées technologiques :
- Le massive MIMO : intégrer plusieurs antennes sur le même pylône.
- Le beamforming : la mise en place d’un lien particulier entre une antenne et un terminal précis. Cela rend le signal plus puissant et plus stable, notamment grâce à une sélection automatique du signal le plus performant par l’antenne.
Ce type de technologie est idéal dans des environnements où les objets connectés sont démultipliés et nécessitent donc une connexion de qualité, sans coupure.
4) Des bandes passantes 10 fois plus large
Plus les besoins en débit sont élevés (plus de rapidité, moins de latence, stabilité forte) et plus la taille de la bande passante doit l’être également. En effet, l’un ne va pas sans l’autre. Pour prendre un cas concret, c’est comme si vous n’adaptiez pas le tuyau au débit de l’eau y circulant.
Pour pallier à cette explosion de la data, la bande passante de la 5G sera de 1000 mhz contre 100 mhz pour la 4G. La 5G va permettre à ses utilisateurs de bénéficier jusqu’à 200 Go contre 9 aujourd’hui (selon Ericsson, prévisions 2025).
5) Des économies d’énergie
Les antennes 5G consomment en moyenne 2 à 3 fois moins d’énergie que les antennes classiques 4G. En effet, une seule antenne 5G couvre plus de personne et gère plus de données que plusieurs antennes 4G. L’impact énergétique est donc moins fort. Dans la même logique, les technologies MIMO et beamforming réduisent elles aussi la consommation énergétique.
Pour faire un comparatif de cette économie réalisée, dans notre maison, cela reviendrait à faire des économies d’électricité en remplaçant l’allumage automatique de toute une pièce par l’alimentation de chaque lampe au cas par cas.
Risques de l’usage de la 5G pour l’IoT
Les éventuels risques annoncés que présente l’arrivée de la 5G, aussi étonnant que cela puisse paraitre, sont nombreux.
Le premier et le plus polémique est d’ordre sanitaire.
En effet, les détracteurs du réseau annoncent des effets sanitaires dangereux qui seraient causés par les ondes radio à 26 GHz, provoquant : nausées, altération du rythme cardiaque, mais aussi à long terme des cancers, des maladies chroniques et un affaiblissement du système immunitaire.
Cependant, la majorité des scientifiques rejette ces hypothèses en expliquant que ces ondes ne sont pas puissantes au point d’attaquer les cellules du corps ou l’ADN. Les ondes radio ne sont pas à confondre avec les rayons X ou les ultraviolets possédant une puissance et une énergie bien plus élevées.
Le deuxième risque concerne la sécurité d’accès aux objets connectés et de nos données.
D’après ce que l’on nous annonce, la 5G sera conçue pour apporter un niveau de sécurité supérieur à celui de la 4G, mais on sait qu’en réalité, la multiplication des objets connectés va d’une manière ou d’une autre compromettre la sécurité de nos données.
D’après Sylvain Chevallier, Maître de conférences aux départements Réseaux & Télécommunications Informatiques à l’IUT de Vélizy, « le réseau 5G sera permissif, comme tous les réseaux […] ça peut être assez glaçant d’imaginer que quelqu’un puisse prendre le contrôle de votre véhicule à distance et vous faire faire n’importe quoi ».
C’est la raison pour laquelle certains pays estiment qu’il serait bien trop risqué de confier au réseau le déploiement des infrastructures stratégiques, puisque les failles sécuritaires seront encore plus nombreuses avec l’inter connectivité et nos objets connectés : les véhicules autonomes, les accessoires, les matériels médicaux etc.
Lancer d’emblée la 5G dans les secteurs sensibles avant de mettre en œuvre un plan sécuritaire à la hauteur, ce serait ouvrir naïvement une grande fenêtre de tir pour les cybercriminels.
Le troisième risque proviendrait de la structure même du futur réseau.
Tous les réseaux mobiles, jusqu’à la 4G, demandent une sécurisation au niveau des équipements installés chez les opérateurs pour faire transiter les données. La 5G est conçue comme un réseau capable de s’adapter aux besoins selon les zones ou les usages précis, ce qui impliquera une multiplication des équipements dits « cœur de réseau ». Les antennes et installations radios associées représenteront donc autant de points d’entrée possibles pour compromettre la sécurité du réseau.
Mais il faut rappeler que les risques présentés par la 5G, seraient en grande partie hérités de la 3G et la 4G. Syed Rafiul Hussain, chercheur à l’Université de Purdue, souligne que « de nombreuses failles de sécurité de la 4G et de la 3G ont été adoptées par la 5G, il est également probable que les vulnérabilités des générations précédentes soient également héritées par la 5G. Les nouvelles fonctionnalités de la 5G n’ont pas encore fait l’objet d’une évaluation de sécurité assez rigoureuse ».
L’industrie quant à elle, se frotte les mains devant l’arrivée de la 5G qui jouera un rôle crucial dans l’accélération de la numérisation des usines, des infrastructures de transport et in fine dans l’amélioration du suivi des produits et des processus de fabrication.
Le réseau va être capable de gérer des millions d’objets connectés au moyen d’une seule antenne. Les nouvelles applications seront à la fois innovantes et totalement inédites, notamment dans le domaine des « villes intelligentes » grâce aux capteurs qui mesurent la pollution de l’air, la température, la consommation d’eau, etc. Le réseau promet aussi des avancées avec les voitures autonomes : les données envoyées par la voiture (identification des signaux routiers, virages, stationnement, freinage…) seront reçues en temps réel par les voitures environnantes.
Vous l’aurez compris, avec l’alliance de l’IoT et de la 5G nous assistons à une véritable révolution technologique.
Dans le marché de l’IoT, la 5G renforcera également le développement d’autres technologies, telles que l’Intelligence Artificielle, la réalité augmentée et la réalité virtuelle. Les dispositifs IoT compatibles à la 5G vont stimuler l’innovation dans le paysage industriel.
Au moment où l’IoT gagne de la confiance auprès des particuliers et des entreprises en raison de ses avantages pour la rationalisation des opérations, la 5G surgit comme un nouvel ingrédient technologique permettant à Internet de renforcer sa connectivité et sa vitesse.
Mais parallèlement, la technologie fera certainement face à de nombreux défis liés principalement à la sécurité, à la santé, à la vie privée et à la cohérence des données lors de la communication entre objets connectés.
