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La 5G, plus qu’une simple génération de téléphonie ?

Pierre-Jean Benghozi
Pierre-Jean Benghozi
directeur de recherche au CNRS au sein de I³-CRG* et professeur d'économie numérique à l’École polytechnique (IP Paris) et à l’Université de Genève

Les généra­tions de télé­phonie mobile se renou­vel­lent env­i­ron tous les 10 ans. Pour­tant, plus qu’aucune autre, le déploiement de la 5G a enflam­mé le débat pub­lic12. La rai­son tient, pour une large part, à la dif­fi­culté de pos­er les enjeux d’une tech­nolo­gie qui, au-delà de ses inno­va­tions tech­niques et des ser­vices asso­ciés, représente à bien des égards une rup­ture majeure. Certes, les pre­miers usages con­sis­tent surtout à den­si­fi­er les réseaux actuels, voire, dans cer­tains pays, à com­pléter les cou­ver­tures très haut débit. Mais, par ses inno­va­tions, sa flex­i­bil­ité et ses per­for­mances, la 5G sera une révo­lu­tion pour l’industrie : son enjeu n’est pas de voir des films sur « Net­flix » plus rapi­de­ment. Con­traire­ment aux généra­tions précé­dentes, son marché est prin­ci­pale­ment celui des fil­ières indus­trielles à qui elle offre, tout comme la fibre, une for­mi­da­ble oppor­tu­nité de numérisation.

Un système technique bénéfique à de nouveaux services

Tech­nique­ment, la 5G est un sys­tème por­teur de poten­tial­ités com­plé­men­taires répon­dant de manière spé­ci­fique à dif­férents besoins. La 5G vise d’abord à éviter la con­ges­tion de la 4G en répon­dant au dou­ble­ment annuel des don­nées échangées sur les réseaux de télé­com­mu­ni­ca­tions. Mais la 5G améliore surtout la qual­ité des ser­vices de télé­com­mu­ni­ca­tions mobile : pour les usages grand pub­lic (débit, mobil­ité) et, dans une plus large mesure, pour les besoins spé­ci­fiques de mul­ti­ples secteurs (san­té, énergie, auto­mo­bile, col­lec­tiv­ités locales, médias, agriculture).

Les inno­va­tions à la base de ces poten­tial­ités sont de plusieurs ordres. Il s’agit d’abord de la capac­ité3 à con­necter mas­sive­ment de très nom­breux objets (les dizaines de mil­liers de con­teneurs d’un port par exem­ple). C’est ensuite la pos­si­bil­ité d’assurer des com­mu­ni­ca­tions cri­tiques et à faible latence, notam­ment avec l’arrivée des véhicules autonomes con­nec­tés sup­posant une qua­si-instan­ta­néité des réac­tions. Enfin, c’est la fac­ulté de mod­uler, de manière dynamique, la con­fig­u­ra­tion d’un réseau de télé­com­mu­ni­ca­tions4 pour opti­miser son util­i­sa­tion simul­tanée par des appli­ca­tions aux con­traintes dif­férentes (vol­ume des don­nées, sécu­rité, instan­ta­néité, haut débit) : pen­sons par exem­ple à la mul­ti­plic­ité des util­i­sa­tions dans les enceintes publiques telles que les gares.

La 5G s’appuie aus­si sur l’utilisation local­isée de nou­velles gammes de fréquences dites mil­limétriques, à l’intérieur ou à l’extérieur, ouvrant des ban­des pas­santes et des débits par­ti­c­ulière­ment impor­tants : imag­i­nons l’utilité pour le pilotage et la con­duite à dis­tance d’engins ou robots indus­triels. La 5G vise égale­ment à l’amélioration de la per­for­mance énergé­tique des réseaux mobiles en agrégeant plusieurs fréquences, en mobil­isant des antennes actives « intel­li­gentes » (ne se déclen­chant que si néces­saire5) ou au con­traire des toutes petites6. Enfin, la 5G repose sur des archi­tec­tures d’infrastructure flex­i­bles grâce à la vir­tu­al­i­sa­tion des fonc­tions de réseau7 et la con­cen­tra­tion des sta­tions de base en mode coopératif8.

Les applications de la 5G 

La 5G cou­ple ain­si la mise en œuvre de tech­nolo­gies dis­rup­tives (antennes actives, ondes mil­limétriques, smart cells) avec la pos­si­bil­ité d’innover, de manière plus pro­gres­sive, sur des ser­vices appli­cat­ifs, à par­tir d’initiatives, d’acteurs et d’investissements effec­tués à dif­férents niveaux. Il ne faut donc pas voir la 5G dans une per­spec­tive tech­no push, c’est-à-dire une tech­nolo­gie qui s’imposerait et défini­rait des impacts de manière uni­voque. Mais dans une vision demand pull, c’est un ensem­ble de ressources tech­nologiques faisant sys­tème, ouvrant la pos­si­bil­ité d’innovations et d’applications nou­velles, dont les entre­pris­es peu­vent se saisir.

Le con­stat des déploiements réal­isé aujourd’hui reflète cette per­cep­tion para­doxale. D’une part, la plu­part des experts, opéra­teurs com­pris, insis­tent sur le fait que la 5G (et son mod­èle économique) répond surtout aux besoins des grands secteurs d’activités et fil­ières indus­trielles. Les expéri­men­ta­tions ouvertes par l’Arcep depuis 2018 comme les développe­ments déjà à l’œuvre à l’étranger four­nissent ain­si une bonne vision des dif­férents cas d’usage sur lesquels la 5G est atten­due. Ce sont : l’équipement des grandes enceintes sportives, les espaces publics tels que gares, ports, aéro­ports où se con­juguent activ­ité indus­trielle et pub­lic de masse, la numéri­sa­tion de fil­ières indus­trielles telle celle de l’automobile élec­trique et con­nec­tée, l’amélioration des ser­vices de san­té (de la télé­con­sul­ta­tion aux inter­ven­tions à dis­tance), le sup­port à l’automatisation des usages indus­triels spé­ci­fiques notam­ment dans les envi­ron­nements à risque.

Pour autant, la super­vi­sion des déploiements assurée par des acteurs publics tels que l’Arcep9 ou l’ANFR10 con­tin­ue de se con­cen­tr­er, comme tra­di­tion­nelle­ment, sur les usages grand pub­lic. Ils ren­dent ain­si régulière­ment compte, mois après mois, des déploiements des sites de 5G (30 092 autorisés en novem­bre 2021, dont 19 824 opéra­tionnels). Ils analy­sent la cou­ver­ture et com­par­ent la qual­ité de ser­vice offerte aux usagers du quo­ti­di­en par cha­cun des opéra­teurs (débit et cou­ver­ture). Ces mesures sont impor­tantes, car elles per­me­t­tent de relever une rapid­ité du développe­ment bien plus forte que ce qu’avait con­nu la 3G ou la 4G. Pour autant, rien n’est fait pour cal­i­br­er le développe­ment des usages industriels.

Les modèles économiques de la 5G

La 5G représente, glob­ale­ment, un véri­ta­ble mur d’investissements. Rien d’étonnant, dès lors, à ce que son intérêt socié­tal soit source de débat. D’une part, la mise en avant des besoins grand pub­lic occulte ceux des entre­pris­es. D’autre part, les mod­èles économiques des opéra­teurs de télé­com­mu­ni­ca­tions, des équipemen­tiers, des plate­formes ou four­nisseurs d’applications, et des entre­pris­es util­isatri­ces s’intriquent : ils appel­lent une large interopéra­bil­ité des don­nées, des appli­cat­ifs et des réseaux, mais créent aus­si des formes inédites de con­cur­rence ver­ti­cale entre infra­struc­tures, opéra­teurs, nou­veaux inter­mé­di­aires, acteurs des fil­ières industrielles.

Se dessi­nent ain­si plusieurs manières d’envisager la mon­tée en puis­sance de la 5G, selon que l’on envis­age celle-ci comme sim­ple pro­longe­ment de la 4G, comme sup­port de réseaux privés locaux, comme par­tie inté­grante des offres « busi­ness » des opéra­teurs, ou encore comme base de la numéri­sa­tion des entre­pris­es et des chaînes d’approvisionnement. Loin de redéfinir seule­ment l’équilibre entre usages grand pub­lic et entre­prise, les fonc­tion­nal­ités de la 5G se traduisent par de nou­velles artic­u­la­tions entre éch­e­lon nation­al et ter­ri­to­r­i­al (quartiers de ville, zones d’activité, entre­pris­es, stades ou hôpitaux).

Pour la cou­ver­ture d’ordre nation­al et ter­ri­to­r­i­al, ce sont les opéra­teurs qui sup­por­t­ent les coûts (achats de fréquence, con­struc­tion des sites et déploiement des infra­struc­tures)11. Les util­isa­teurs dis­posent ain­si d’une tech­nolo­gie dont seul le coût d’utilisation leur est imputé (sur des modal­ités restant néan­moins à sta­bilis­er). Mais ils doivent assur­er des coûts non nég­lige­ables d’appropriation, de numéri­sa­tion desprocédés, de développe­ment des ser­vices et de ges­tion du change­ment. Pour les déploiements locaux et d’ordre privé, ce sont les entre­pris­es qui investis­sent dans la con­struc­tion et la main­te­nance de leur pro­pre infra­struc­ture. Les acteurs indus­triels puis­sants béné­fi­cient de ce fait d’un avan­tage, mais le mur des investisse­ments con­stitue aus­si une inci­ta­tion à des straté­gies de mutu­al­i­sa­tion comme on le voit dans les zones aéro­por­tu­aires ou dans de grands pro­jets tels que les Jeux Olympiques ou les smart cities.

1Cet arti­cle est inspiré d’une con­tri­bu­tion à l’ouvrage « Qua­tre champs de bataille iconomiques, coor­don­né par L. Bloch, H. Cheva­lier, J‑P. Corniou et M. Volle, Insti­tut de l’Iconomie edi­tions, 158 p.
2Cf. le récent rap­port de l’Académie des sci­ences (https://​www​.acad​e​mie​-sci​ences​.fr/​f​r​/​R​a​p​p​o​r​t​s​-​o​u​v​r​a​g​e​s​-​a​v​i​s​-​e​t​-​r​e​c​o​m​m​a​n​d​a​t​i​o​n​s​-​d​e​-​l​-​A​c​a​d​e​m​i​e​/​5​g​-​r​e​s​e​a​u​x​-​c​o​m​m​u​n​i​c​a​t​i​o​n​s​-​m​o​b​i​l​e​s​.html), celui de l’ANSES (https://​www​.ans​es​.fr/​f​r​/​s​y​s​t​e​m​/​f​i​l​e​s​/​A​P​2​0​1​9​S​A​0​0​0​6​_​A​v​i​s​_​5​G​_​c​o​n​s​u​l​t​a​t​i​o​n.pdf) ou de l’ANFR, ain­si que le très com­plet dossier réu­ni par l’Arcep (https://​www​.arcep​.fr/​l​a​-​r​e​g​u​l​a​t​i​o​n​/​g​r​a​n​d​s​-​d​o​s​s​i​e​r​s​-​r​e​s​e​a​u​x​-​m​o​b​i​l​e​s​/​l​a​-​5​g​.html)
3Appelée MIMO (mul­ti­ple-input and mul­ti­ple-out­put)
4On par­le de net­work slic­ing
5On par­le alors de beam­form­ing
6small cells
7NFV (net­work func­tion vir­tu­al­iza­tion)
8Cloud Ran
9Autorité de régu­la­tion des Com­mu­ni­ca­tions élec­tron­iques, des postes et de la dis­tri­b­u­tion de la pesse
10Agence nationale des fréquences
11Les opéra­teurs français con­sacrent ain­si 10 Mds et près d’un quart de leur CA en France aux investisse­ments dans les réseaux fixe et mobile

Auteurs

Pierre-Jean Benghozi

Pierre-Jean Benghozi

directeur de recherche au CNRS au sein de I³-CRG* et professeur d'économie numérique à l’École polytechnique (IP Paris) et à l’Université de Genève

Pierre-Jean Benghozi est spécialiste de l’économie du numérique. De 2013 à 2019, il a siégé au Collège de l’Autorité de Régulation des Communications Électroniques et des Postes (Arcep). Il préside actuellement une mission d’évaluation du Plan France Très Haut Débit.
*I³-CRG : une unité mixte de recherche CNRS, École polytechnique - Institut Polytechnique de Paris, Télécom Paris, Mines ParisTech