La 5G transporte des informations sans fil via le spectre électromagnétique, plus précisément le spectre radioélectrique. Le spectre radioélectrique comprend différents niveaux de bandes de fréquences, dont certaines sont utilisées pour cette technologie de nouvelle génération.
La 5G n’en étant qu’à ses débuts et n’étant pas encore disponible dans tous les pays, vous entendez peut-être parler de spectre de bande passante 5G, de ventes aux enchères de fréquences, de mmWave 5G, etc.
Ne vous inquiétez pas si cela peut prêter à confusion. Tout ce que vous devez vraiment savoir sur les bandes de fréquences 5G est que différentes entreprises utilisent différentes parties du spectre pour transmettre des données. L’utilisation d’une partie du spectre plutôt qu’une autre a un impact à la fois sur la vitesse de la connexion et sur la distance qu’elle peut couvrir. Plus d’informations à ce sujet ci-dessous.
QU’EST-CE QUE LA 5G ET QUELLE EST SA VITESSE ?
Sommaire
Définition du spectre de la 5G
Les fréquences des ondes radio vont de 3 kilohertz (kHz) à 300 gigahertz (GHz). Chaque partie du spectre possède une gamme de fréquences, appelée bande, qui porte un nom spécifique.
Parmi les exemples de bandes du spectre radioélectrique, citons la fréquence extrêmement basse (ELF), la fréquence ultra basse (ULF), la basse fréquence (LF), la fréquence moyenne (MF), la fréquence ultra haute (UHF) et la fréquence extrêmement haute (EHF).
Une partie du spectre radioélectrique présente une gamme de hautes fréquences entre 30 GHz et 300 GHz (partie de la bande EHF), et est souvent appelée la bande millimétrique (car ses longueurs d’onde vont de 1 à 10 mm). Les longueurs d’onde à l’intérieur et autour de cette bande sont donc appelées ondes millimétriques (mmWaves). Les mmWaves sont un choix populaire pour la 5G, mais ont également des applications dans des domaines tels que la radioastronomie, les télécommunications et les canons radar.
Une autre partie du spectre radioélectrique utilisée pour la 5G est la bande UHF, qui se situe plus bas dans le spectre que la bande EHF. La bande UHF a une plage de fréquences allant de 300 MHz à 3 GHz et est utilisée pour tout, de la télédiffusion et du GPS au Wi-Fi, aux téléphones sans fil et au Bluetooth.
Les fréquences de 1 GHz et plus sont également appelées micro-ondes, et on dit souvent que les fréquences comprises entre 1 et 6 GHz font partie du spectre « sub-6 GHz ».
La fréquence détermine la vitesse et la puissance de la 5G
Toutes les ondes radio se déplacent à la vitesse de la lumière, mais toutes les ondes ne réagissent pas à l’environnement de la même manière ou ne se comportent pas de la même façon que les autres ondes. C’est la longueur d’onde d’une fréquence particulière utilisée par une tour 5G qui a un impact direct sur la vitesse et la distance de ses transmissions.
La longueur d’onde est inversement proportionnelle à la fréquence (c’est-à-dire que les hautes fréquences ont des longueurs d’onde plus courtes). Par exemple, 30 Hz (basse fréquence) a une longueur d’onde de 10 000 km (plus de 6 000 miles) alors que 300 GHz (haute fréquence) ne fait que 1 mm.
Lorsqu’une longueur d’onde est vraiment courte (comme c’est le cas pour les fréquences les plus élevées du spectre), la forme d’onde est si petite qu’elle peut facilement être déformée. C’est pourquoi les très hautes fréquences ne peuvent pas voyager aussi loin que les plus basses.
La vitesse est un autre facteur. La largeur de bande est mesurée par la différence entre la fréquence la plus élevée et la plus basse du signal. Lorsque vous vous déplacez sur le spectre radioélectrique pour atteindre des bandes plus élevées, la gamme de fréquences est plus élevée, et donc le débit augmente (c’est-à-dire que vous obtenez des vitesses de téléchargement plus rapides).
Pourquoi le spectre de la 5G est important
Puisque la fréquence utilisée par une cellule 5G détermine la vitesse et la distance, il est important pour un fournisseur de services (comme Verizon ou AT&T) d’utiliser une partie du spectre qui comprend des fréquences bénéfiques pour le travail à accomplir.
Par exemple, les ondes millimétriques, qui se trouvent dans le spectre à bande élevée, ont l’avantage de pouvoir transporter beaucoup de données. Cependant, les ondes radio dans les bandes supérieures sont également absorbées plus facilement par les gaz présents dans l’air, les arbres et les bâtiments proches. Les ondes millimétriques sont donc utiles dans les réseaux à forte densité, mais moins utiles pour transporter des données sur de longues distances (en raison de l’atténuation).
Pour ces raisons, il n’existe pas vraiment de « spectre 5G » en noir et blanc : différentes parties du spectre peuvent être utilisées. Un fournisseur 5G veut maximiser la distance, minimiser les problèmes et obtenir le plus grand débit possible. Une façon de contourner les limites des ondes millimétriques est de se diversifier et d’utiliser des bandes plus basses.
Une fréquence de 600 MHz, par exemple, a une bande passante plus faible, mais comme elle n’est pas affectée aussi facilement par des choses comme l’humidité dans l’air, elle ne perd pas sa puissance aussi rapidement et est capable d’atteindre les téléphones et autres appareils 5G plus loin, ainsi que de mieux traverser les murs pour fournir une réception en intérieur.
À titre de comparaison, les transmissions basse fréquence (BF), comprises entre 30 kHz et 300 kHz, sont excellentes pour les communications longue distance, car elles subissent une faible atténuation et n’ont donc pas besoin d’être amplifiées aussi souvent que les fréquences plus élevées. Elles sont utilisées pour des choses comme la radiodiffusion AM.
Un fournisseur de services pourrait utiliser des fréquences 5G plus élevées dans les zones qui demandent plus de données, comme dans une ville populaire où de nombreux appareils sont utilisés. Cependant, les fréquences à faible bande sont utiles pour fournir un accès 5G à un plus grand nombre d’appareils à partir d’une seule tour et aux zones qui n’ont pas de ligne de visée directe vers une cellule 5G, comme les communautés rurales.
Voici d’autres gammes de fréquences 5G (appelées spectre multicouche) :
- Bande C : 2-6 GHz pour la couverture et la capacité.
- Couche Super Data : Plus de 6 GHz (par exemple, 24-29 GHz et 37-43 GHz) pour les zones à large bande passante.
- Zone de couverture : En dessous de 2 GHz (comme 700 MHz) pour les zones intérieures et les zones de couverture plus larges.
Utilisation du spectre 5G par opérateur
Tous les fournisseurs de services n’utilisent pas la même bande de fréquences pour la 5G. Comme nous l’avons mentionné plus haut, il y a des avantages et des inconvénients à utiliser n’importe quelle partie du spectre 5G.
T-Mobile : Utilise le spectre à faible bande (600 MHz) ainsi que le spectre 2,5 GHz. Sprint a fusionné avec T-Mobile et affirme avoir plus de spectre que tout autre opérateur aux États-Unis, avec trois bandes de spectre : 800 MHz, 1,9 GHz et 2,5 GHz.
Verizon : Leur réseau 5G Ultra Wideband utilise des ondes millimétriques, plus précisément 28 GHz et 39 GHz.
AT&T : Utilise le spectre des ondes millimétriques pour les zones denses et les spectres moyens et bas pour les emplacements ruraux et suburbains.