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RÉPUBLIQUE FRANÇAISE

LES ENJEUX DE LA 5G

Mars 2017

Autorité de régulation des communications électroniques et des postes 2/43

Les enjeudž de la 5G

prendre la relève de la 4G, qui est en cours de déploiement actuellement. De nombreux travaux sont

donc en cours pour préparer ces nouvelles technologies, dites " 5G ».

Afin de prĠparer l'arriǀĠe de cette nouǀelle gĠnĠration de technologies, l'Arcep a souhaitĠ procĠder ă

est le fruit des auditions et recherches menées par les services de l'Arcep au fil de l'annĠe 2016.

L'Arcep a souhaitĠ le publier afin de contribuer au dĠbat public sur le sujet. Son objectif est de fournir une vision aussi objective et exhaustive que possible, avec un effort de vulgarisation, des travaux en cours autour de la future génération de téléphonie mobile.

Ce rapport retranscrit les points de vue des acteurs auditionnés mais ne représente en rien des

positions ou une feuille de route de l'Arcep sur la 5G. L'Arcep a procĠdĠ en 2015 ă l'attribution de la

bande 700 MHz et travaille actuellement à celle de la bande 3,5 GHz, bandes toutes deux identifiées

pour la 5G. L'Autorité est par ailleurs associée aux travaux de la Direction générale des entreprises et

L'Arcep remercie les entitĠs (listées en dernière page) qui ont accepté de participer à cette démarche

et ont bien voulu abonder la réflexion du régulateur sur le développement du successeur de la 4G.

Elle reste ă l'Ġcoute du marché et invite toute personne intéressée à lui fournir des informations en

la matière ou à réagir sur le contenu du présent rapport, en contactant la direction Mobile et

Innoǀation de l'Arcep ă l'adresse 5GΛarcep.fr. Autorité de régulation des communications électroniques et des postes 3/43

Sommaire

INTRODUCTION : LA VISION DE LA 5G, L'ULTRA CONNECTIVITE DE LA SOCIETE ............................... 4

1 LES OBJECTIFS DE LA 5G .......................................................................................................... 7

1.1 LES SPECIFICATIONS TECHNIQUES DE LA 5G ..................................................................................... 8

1.2 LES FAMILLES D'USAGE 5G ....................................................................................................... 10

1.3 UN SAUT DE PERFORMANCE PAR RAPPORT AUX RESEAUX 4G ............................................................ 12

1.4 NETWORK SLICING ET RESEAUX LOGICIELS .................................................................................... 14

1.5 LES BRIQUES TECHNOLOGIQUES POUR ATTEINDRE LES OBJECTIFS ........................................................ 15

LIEN RADIO - AIR INTERFACE ............................................................................................................ 15 1.5.1

ARCHITECTURE RESEAU ................................................................................................................... 18 1.5.2

LA 5G : UNE GENERATION MULTI-TECHNOLOGIES QUI COHABITE AVEC LES RESEAUX EXISTANTS ................... 19 1.5.3

2 LES INITIATIVES EN COURS POUR DEVELOPPER LA 5G ............................................................ 21

2.1 INITIATIVES PUBLIQUES ............................................................................................................ 21

AU NIVEAU EUROPEEN .................................................................................................................... 21 2.1.1

AU NIVEAU MONDIAL (EXEMPLES AUX USA, COREE, JAPON, CHINE) ...................................................... 23 2.1.2

2.2 DE NOMBREUSES INITIATIVES PRIVEES - QUELQUES EXEMPLES ........................................................... 24

3 LES DEFIS DE LA 5G ............................................................................................................... 27

3.1 DE NOUVEAUX MODELES ECONOMIQUES CENTRES SUR LES MARCHES VERTICAUX ................................... 27

SECTEUR AUTOMOBILE .................................................................................................................... 27 3.1.1

NUMERISATION DE L'INDUSTRIE ....................................................................................................... 29 3.1.2

3.2 L'HARMONISATION DU SPECTRE ................................................................................................. 29

BANDES MILLIMETRIQUES ................................................................................................................ 29 3.2.1

LES BANDES EN DESSOUS DE 6 GHZ................................................................................................... 30 3.2.2

3.3 DES CELLULES DE PLUS EN PLUS PETITES ........................................................................................ 32

TAXATION ..................................................................................................................................... 32 3.3.1

ACCES AUX POINTS HAUTS ET " SEMI-HAUTS ». .................................................................................. 33 3.3.2

CONNEXION DES TERRITOIRES ET COLLECTE DES RESEAUX 5G................................................................. 33 3.3.3

3.4 ENJEUX DE LA NEUTRALITE DE L'INTERNET ..................................................................................... 34

ANNEXE 1 TRAVAUX DE DEFINITION ET NORMALISATION ......................................................... 37

ANNEXE 2 ENTITES RENCONTREES ........................................................................................... 42

ANNEXE 3 LISTE DES FIGURES ................................................................................................... 43

Autorité de régulation des communications électroniques et des postes 4/43 Introduction : la vision de la 5G, l'ultra connectiǀitĠ de la sociĠtĠ uniquement au monde des opérateurs de téléphonie mobile et des communications grand public, mais qui ouvre de nouvelles perspectives et permet la cohabitation d'applications et usages

extrêmement diversifiés, unifiés au sein d'une même technologie. La 5G se pose en enabler de la

numĠrisation de la sociĠtĠ et de l'économie.

simple augmentation des débits, comme cela a été le cas pour les précédentes générations.

Les communications mobiles grand public, le téléchargement de vidéos et l'utilisation d'applications

grandement élargis.

cette technologie, mais qui sont des piliers importants d'une société ͗ l'Ġnergie, la santĠ, les mĠdias,

Figure 1. La 5G moteur du changement industriel et sociétal1

Le secteur de l'Ġnergie a par exemple connu un grand nombre d'Ġǀolutions et de mutations pendant

ces dernières années, en termes de production, stockage et transport de l'Ġnergie. L'augmentation

nouveaux acteurs, compagnies indépendantes ou simples citoyens, sur la scène énergétique.

L'objectif de la 5G serait donc de permettre une meilleure gestion de tous ces réseaux (smart grids,

15G Empowering vertical industries. White Paper, 2016, https://5g-ppp.eu/wp-

Autorité de régulation des communications électroniques et des postes 5/43 smart agriculture, industrie du futur) et de leurs interconnexions en ǀue d'une distribution plus efficace et plus réactive.

La santé, les transports et les médias sont des secteurs très " proches » du quotidien de nos

concitoyens : les améliorations dans ces secteurs ont donc un impact directement visible sur notre

vie quotidienne. L'introduction, dans le domaine médical, de robots pour l'edžĠcution d'opĠrations

chirurgicales spécialisées, la vidéo à la demande ou encore l'arriǀĠe de nouvelles fonctionnalités

connectées dans la voiture ont déjà amélioré notre vie de tous les jours. La 5G promet d'aller au-delà

dans ces domaines : elle pourrait permettre des diagnostics et des opérations à distance en temps

réel, démocratiserait le streaming de vidéo 3D à 360 degrés, donnerait accès aux utilisateurs à une

énorme quantité de contenus vidéo avec une qualité qui ira au-delà de la très haute définition (4K,

non seulement de prendre des décisions sans intervention humaine, mais aussi de communiquer

entre eux (cette réalité est déjà possible, par exemple, avec la première flotte expérimentale de taxi

100% autonome mise en service à Singapour par les sociétés nuTonomy et Grab2), avec des temps de

rĠaction compatibles aǀec les edžigences d'un dĠplacement ă haute ǀitesse.

En ce qui concerne l'industrie du futur, les amĠliorations amenĠes par la 5G visent principalement

l'introduction de nouvelles générations de robots connectés, l'interconnedžion des sites de production

et la multiplication des capteurs connectés pour l'amĠlioration des processus industriels. Plus

gĠnĠralement, il s'agit donc de gĠnĠraliser la communication entre machines, qui se développe déjà

fortement actuellement.

du réseau et les fonctionnalités demandées ne seront pas les mêmes. Les fournisseurs de service

le réseau à la demande, parfois en temps réel. La 5G ne serait donc pas tant une technologie

2 http://nutonomy.com/

Autorité de régulation des communications électroniques et des postes 6/43 Figure 2. Performances requises pour les secteurs verticaux3

3 5G Empowering vertical industries. White Paper, 2016, https://5g-ppp.eu/wp-

Autorité de régulation des communications électroniques et des postes 7/43

1 Les objectifs de la 5G

Depuis le vrai premier appel téléphonique mobile, il y a 44 ans4, les technologies mobiles ont évolué

de manière continue et leurs performances de manière exponentielle : le service voix, puis la

caractérisé, comme indiqué dans le paragraphe prĠcğdent, l'Ġǀolution des réseaux mobiles et le

passage d'une gĠnĠration ă l'autre. La naissance de la technologie LTE et de la quatrième génération,

couplée à la démocratisation des smartphones et tablettes, a mené à une augmentation très forte

des volumes de données échangés en mobilité.

L'utilisation d'un mobile et de ses applications est désormais fermement ancrée dans le quotidien de

nos concitoyens : les appareils portables connectés sont de plus en plus performants : ils remplacent

bien souvent le tĠlĠphone fidže, l'appareil photo, voire l'ordinateur et mġme le tĠlĠǀiseur.

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