Comment fonctionne un système mobile sans fil ?
Pour que nos fichiers ou SMS puissent parvenir jusqu’à leur destinataire, l’information est codée en langage binaire (combinaisons de zéro et un) puis présentée en entrée de la carte électronique de l’émetteur du système de communication sans fil, par exemple un téléphone.
Ensuite, le signal numérique correspondant au message binaire est transformé en signal analogique à haute fréquence (fréquences radio). Ce dernier est envoyé à une antenne, qui se met alors à rayonner une onde électromagnétique se propageant dans l’air pour atteindre l’antenne relais la plus proche. L’onde est ensuite encore transformée en signal électrique, pour être transmise via des câbles ou des fibres optiques sur de très grandes distances, jusqu’à enfin atteindre l’antenne relais la plus proche du destinataire. Le processus de réception est le même que celui d’envoi, en inversé. La carte électronique du système de communication du récepteur décode le langage binaire pour afficher le SMS, l’image ou bien la vidéo.
Qu’est-ce que la 5G ?
La 5G est la cinquième génération des standards en matière de téléphonie mobile. Elle succédera à la 4G toujours en cours de déploiement en France en 2021. Cette norme apportera des débits plus importants et un temps de latence bien plus faible qu’aujourd’hui, et pourra supporter énormément de connexions en simultané.
La différence entre 4G et 5G
Le réseau 5G aura un débit 50 fois plus important que la 4G et le temps d’acheminement des données sera beaucoup plus court qu’actuellement (jusqu’à 1ms, contre 10ms). La 5G pourra occuper des bandes de fréquence entre 800MHz et 56GHz. Les fréquences les plus hautes appartiennent au domaine des ondes millimétriques (allant de 30 à 300 GHz).
A ces fréquences-ci, l’atténuation des ondes avec la distance parcourue est plus importante mais les antennes sont plus petites que celles utilisées pour la 4G. Dans un même espace, il sera donc possible d’en associer beaucoup plus pour augmenter la puissance reçue (ou émise) dans certaines directions et ainsi, suivre plusieurs utilisateurs mobiles tout en limitant les interférences.
La 5G, technologie de rupture
Cependant la 5G n’est pas une simple évolution de la 4G. C’est une technologie de rupture. Pour comprendre la 5G, il faut savoir qu’elle se distingue des générations précédentes pour son intégration d’usages inédits,
La 5G relève de l’Agence nationale des fréquences, et son employabilité pourrait servir dans des secteurs variés, notamment industriels.
Schéma des trois familles d’usages de la 5G
La 5G se décline en deux grandes bandes de fréquences, une bande « standard » de 700 MHz à 3.8 GHz, et une bande dite millimétrique dans les 28 GHz.
GHz = mesure de fréquence du Système international (SI) valant 109 hertz. De savoir qu’un cycle ondulatoire de 1 seconde est égal à 1 hertz.
Que sont les ondes millimétriques ?
Les ondes millimétriques ont une longueur d’onde très resserrée : l’écart entre deux crêtes va d’un centimètre à un millimètre. Cette appellation concerne les ondes dont les fréquences vont de 24 à 86 GHz. En-dessous de 24 GHz, on parle d’ondes centimétriques.
Ces fréquences hautes offrent un débit beaucoup plus important, jusqu’à 10 Gbit/s soit 500 fois une connexion ADSL.
En dehors des usages militaires, ces ondes n’étaient pas vraiment exploitées parce que l’on croyait le signal trop instable, mais aussi parce que l’on ignore leurs effets sur la santé. Plus les fréquences sont élevées et moins la portée du signal est importante.
Les ondes millimétriques ont la réputation de mal supporter la pluie, de ne pas bien traverser les murs et d’avoir une portée plus courte. Elles couvriront des superficies réduites, mais fortement fréquentées.
Plus la longueur d’onde s’étale, plus la fréquence est basse
L’utilisation du spectre en téléphonie mobile
Niveau d’exposition
L’ANFR (Agence nationale des fréquences) est chargée de veiller au respect des valeurs limites d’exposition du public aux champs électromagnétiques, comprises entre 28 V/m et 87 V/m, selon les fréquences.
normes et recommandations des niveaux d’exposition
- de 41 à 61 V/m – une valeur trop permissive largement contestée
Ce sont les valeurs limites autorisées pour l’exposition aux antennes relais par Décret du 2002-775 du 3 mai 2002 malheureusement trop permissives en France, ces niveaux sont différents selon les pays. Ces limites très élevées au vu du risque sanitaire sont fonction du type d’émission: 41V/m (GSM900), 58V/m (GSM1800) et 61V/m (UMTS). Aujourd’hui de nombreuses voix s’élèvent pour remettre en question cette norme qui ne prend pas en compte les effets athermiques sur la santé.
- 3V/m – une valeur dite de « compatibilité électromagnétique » pour garantir le bon fonctionnement des appareils
L’ensemble des textes de la Directive européenne 2004/108/CE du 15/12/2004 transcrite en droit français ayant valeur légale par décret N°2006-1278 du 18 octobre 2006 et normes NF-EN 61000 prévoit une valeur limite de 3V/m en milieu résidentiel pour éviter tout risque de dysfonctionnement de différents appareils électriques ou électroniques. Divers appareils d’assistance médicale dont certains pace makers et lecteurs de glycémie n’étant blindés que jusqu’à 3V/m leur fonctionnement n’est pas garanti et non couvert par les assurances.
- 0,6V/m – une valeur recommandée pour protéger la population
C’est la valeur retenue par un groupe de chercheurs indépendants, pour protéger la population. Cette fameuse limite à 0,6V/m réclamée de manière pressante et récurrente par de nombreux scientifiques mérite une attention particulière. La Résolution 1815 de mai 2011 du Conseil de L’Europe fixe le seuil de prévention à 0,6V/m pour l’exposition à long terme. A lire : Valeur 0,6V/m un cours détaillé par Electrosmog.
Résultat des travaux réalisés par l’ANFR et publiés en 2016, en milieu urbain (84%) et en milieu extérieur (60%). « L’analyse montre que les mesures sont toutes nettement inférieures aux valeurs limites réglementaires (28-87 V/m). Moins de 1% dépassent la valeur dite « d’attention » de 6 V/m. Plus de huit mesures sur 10 se sont avérées inférieures à 1 V/m. La téléphonie mobile est le contributeur le plus important dans près de 60% des cas. En milieu rural, cette tendance est moins marquée, avec seulement 40% des cas pour lesquels la téléphonie mobile domine ».
La résolution 1815 du conseil de l’Europe de 2011 a pourtant dénoncé les graves manquements du décret 2002-775 qui ne tient pas compte des effets à long terme dits athermiques et a préconisé un seuil de 0,6V/m à tendre à 0,2V/m à l’intérieur (habitats, lieux de travail..).
Il conviendrait que l’ANFR réalise de nouveaux travaux d’analyses de la 5G en intégrant : les antennes relais, cumulées à celles du trafic des réseaux d’antennes dites intelligentes (small cells), et les données transitées qui procureront de grands volumes de radiations hautes fréquences de tous les azimuts sur la population.
Le positionnement
La puissance rayonnée par une antenne est fonction de la puissance électrique appliquée et du gain de l’antenne. Une antenne relais n’est pas faite pour « éclairer » le ciel, le rayonnement est concentré vers la zone à couvrir (cellule). On évalue le gain d’une antenne dans la direction ou son efficacité est maximale, par rapport à une antenne isotrope (omnidirectionnelle).
Les principales caractéristiques des antennes sont donc : le gain maxi en dBi (dans l’axe) et les angles d’ouverture (horizontal et vertical). L’angle d’ouverture définit l’angle pour lequel le gain est supérieur au maxi – 3dB (moitié). Sur le plan vertical l’angle d’ouverture est de l’ordre de 10°. Au niveau du positionnement des antennes les données importantes sont l’azimut (direction), le tilt (inclinaison) qui peut être électrique ou mécanique et la hauteur.
Les limites maximales d’exposition en Europe sont principalement fixées pour protéger le public des effets thermiques (élévation de température) des ondes électromagnétiques.
Plus D’antennes
La 5G à ondes millimétriques exigera dans un futur proche la mise en place de beaucoup plus d’antennes que pour les réseaux 3G et 4G. On parle d’antennes placées tous les 50 à 100 m, les small cells, cela dépendra des fréquences utilisées. Les plus hautes fréquences ayant de la peine à entrer dans les bâtiments, étant aussi plus facilement arrêtées par tous genres d’obstacles, il faudra des puissances plus importantes. Les performances de la 5G millimétrique s’effondrent en cas de pluie, de brouillard et naturellement de mur ou vitres. La portée maximale est estimée à quelques centaines de mètres. Il y aura donc des dizaines de milliers de nouvelles antennes à déployer. Ce qui ne manque pas de soulever des polémiques notamment en terme de santé publique et de consommation énergétique.
Mais même pour la 5G standard non millimétrique (en-dessous de 3.8GHz), les opérateurs comme les fabricants d’antennes réclament une augmentation des valeurs limites à au moins 20 V/m (volt par mètre), ce qui signifie davantage d’irradiation de la population.
4G / 5G Quelles Différences ?
Contrairement aux antennes 2G/3G/4G qui idéalement doivent être placées le plus haut possible pour couvrir une surface maximale, les antennes 5G 28 GHz devront être placées proches du sol et avec des puissances suffisantes pour pénétrer à l’intérieur des bâtiments et traverser aussi les éventuels obstacles à l’extérieur. Ceci augmentera fortement l’irradiation des passants comme des personnes habitant les lieux. Cette 5G à 28 GHz ne va pas être installée immédiatement en France, mais le sera très certainement dans un deuxième temps, et assez rapidement.
Pour la 5G dans la bande 700 à 3800 MHz, il faudra aussi rajouter beaucoup d’antennes, pour ne pas dépasser les limites de l’ORNI (Ordonnance sur la protection contre le rayonnement non ionisant). Celle-ci sera en plus modifiée pour que la limite soit fixée par une moyenne sur une période de temps assez longue, la 5G étant très peu stable dans son émission, celle-ci dépendant fortement de l’utilisation. Mais de toute manière, une augmentation de la puissance est nécessaire pour pouvoir autoriser un débit supérieur.
À noter que les émissions de la bande de 700 à 1000 MHz passent plus facilement à travers les murs. Les antennes adaptatives multicanaux (MIMO) peuvent aussi être utilisées pour cette gamme de fréquences, mais guère le système de focalisation (beamforming), la directivité des ondes n’étant pas suffisante dans cette bande. En revanche, ce système de beamforming peut tout à fait être utilisé dans la gamme 3.5 GHz à 3.8 GHz de façon à augmenter la puissance du signal envoyé sur l’appareil connecté (et aussi sur l’utilisateur, ainsi que tout ce qui se trouve entre deux).
Les milieux officiels et les opérateurs mettent en avant que l’on pourrait raisonnablement l’augmenter. Ils omettent de dire qu’il ne s’agit là que de la norme d’émissions et que si on est placé sous le feu de plusieurs antennes, c’est la norme d’immiscions qui s’applique, et c’est aussi 60 V/m. Ces même milieux voudraient augmenter la limite de 6 V/m à au moins 20 V/m, ce qui est clairement encore davantage dans la zone de danger en prenant en compte les recherches scientifiques indépendantes basées sur les effets biologiques, ainsi que la Résolution n°1815 du Conseil de l’Europe, qui recommande une limite en-dessous de 0.2 V/m dans les maisons. À noter également que l’ANFR identifie tout dépassement de la valeur de 6 V/m comme un point atypique qui exige alors une diminution de puissance des antennes concernées.
Voir rapport ANFR 2019
Il faut savoir apprécier les risques. Plus le rayonnement est fort, plus le risque est élevé.
Echelle de graduation des risques
Les satellites 5G vont remplir le ciel étoilé
Il est prévu d’ici à 2022 l’envoi et la mise en orbite de 45 000 satellites dédiés 5G.
Les sociétés ayant les plus grands projets de déploiement de satellites sont :
SpaceX : 12 000 satellites – OneWeb : 4 560 satellites – Boeing : 2 956 satellites – Spire Global : 972 satellites.
Seulement les astronomes sont affolés, les rayons solaires se reflètent sur les satellites et cela détériore tant les images des télescopes que leurs observations deviennent impossibles.
De plus, le ciel étoilé est une richesse de l’humanité que des sociétés privées vont souiller, sans compter les risques de collision et la rapide obsolescence des satellites.
La conquête de l’espace est à peine commencée (1961) que déjà nous avons encombré notre exosphère de poubelles en orbite.
Conclusion
Comme vous l’aurez lu, comprendre la 5G n’est pas chose aisée ! Il y a fort à parier que le bras de fer entre experts de tout horizon commence à peine à se dessiner et dynamisera le débat autour des pour et contre la 5G.
Et si nous abordions la santé
La 5G Et la santé
Comprendre la 5G
Comprendre la 5G