L’industrie de la
télécommunication vante les mérites de la 5G : débits de données
augmentés, bien supérieurs à ceux des technologies actuelles, vitesse de
téléchargement accrue, augmentation du nombre d’utilisateurs pouvant se
connecter au même moment, dans une même portion du territoire (cellule
ou cell, en anglais)... L’objectif de la 5G est d’augmenter la puissance
de l’internet mobile.
Il s’agit de connecter non seulement les smartphones et les tablettes
mais plus généralement tous les nouveaux objets connectés de l’Internet
des Objets... Techniquement, jusqu’à un million d’objets au km 2
pourraient communiquer.
À chaque nouvelle génération de téléphonie mobile, de nouveaux
standards. Cinquième génération du standard de la technologie pour la
communication sans fil, le débit théorique validé des réseaux 5G est de 1
Tbit/s au km 2 (soit mille milliards de bits par seconde) et – en
théorie toujours – 100 Mbit/s de débit assuré pour l’utilisateur. À
titre de comparaison, la 4G offre un débit de 1 Gbit/s par cellule, et
aux alentours de 30 Mb/s par utilisateur.
Davantage encore que le débit, en augmentation constante, c’est la
réduction de la latence, passant de 30-40 millisecondes actuellement à 1
milliseconde (un millième de seconde), qui augure des perspectives
inédites de développement d’interactivité (communication de machine à
machine, sans plus d’intervention humaine, dans l’industrie) et
d’hyper-connectivité (Internet des Objets).
Que l’on ne s’y trompe pas, la 5G ne pourrait parvenir à ses fins par
une évolution douce des technologies antérieures. Elle doit donc être
« disruptive » c’est-à-dire faire appel à un ensemble de technologies
qui la différencie en profondeur des technologies de générations
antérieures (2G, 3G, 4G).
Ainsi, le réseau 5G sera assuré par une multitude de petites antennes,
couvrant un périmètre restreint, qui émettent des ondes millimétriques
(des ondes entre 1 et 10 millimètres) « focalisées » sur les terminaux
5G (smartphones, tablettes et autres appareils connectés).
Ce réseau cellulaire 5G, constitué de petites cellules (small cells),
continuera néanmoins à utiliser le réseau 4G existant. Les antennes de
la 4G, placées en hauteur, assureront une couverture dite « en
parapluie », statique et distante, sur des grandes cellules. La fibre
optique, capable d’assurer de très hauts débits, relayera elle aussi le
signal du réseau cellulaire 5G, sur certaines portions du territoire.
Ondes millimétriques
Une des clés technologiques de la 5G se situe dans l’utilisation des
fréquences porteuses plus élevées que celles affectées aux générations
actuelles 2G, 3G, 4G. En Belgique, la 4G et les technologies antérieures
ont eu recours à des bandes de fréquences en dessous de 3 GHz [1].
La 5G vise l’utilisation d’une gamme de fréquences élargie jusque dans
la gamme des ondes millimétriques (de 30 à 300 GHz). L’utilisation des
ondes millimétriques, exploitées jusqu’alors seulement dans le domaine
militaire, a été autorisée à partir de 2019 par la Conférence Mondiale
des Radiocommunications.
À Bruxelles, on nous annonce une première phase de déploiement de la 5G
utilisant notamment des fréquences autour de 3,5 GHz (dans la gamme des
ondes centimétriques) de manière à assurer la capacité du réseau en
termes de nombre d’utilisateurs et de débit. Dans une deuxième phase de
déploiement, il est prévu de recourir à des fréquences autour de 25 GHz,
proches de la gamme des ondes millimétriques.
Small cells
Le terme « cell » (pour « cellule ») est, dans le langage des
technologies mobiles, une division du territoire réalisée en fonction de
la géographie (relief) et de la population (densité). Ces cellules
peuvent être plus ou moins grandes. Pour faciliter la représentation
cartographique de la couverture, du réseau, on utilise des cellules
hexagonales (comme le dessin alvéolaire d’une ruche). Bien sûr, la
taille et la forme d’une cellule desservie par une antenne peuvent être
très différentes. De plus, les signaux émis par une antenne ne
s’arrêtent pas au bord de la cellule mais peuvent se propager au-delà.
Plus les fréquences porteuses sont basses, plus la portée du signal
est grande, comme pour la bande 700 MHz, attribuée anciennement à la
télé et radio-diffusion par signal analogique. Des radiofréquences
basses permettent de transporter le signal sur de longues distances,
plusieurs centaines de mètres, voire de kilomètres.
Le territoire est alors couvert en macro-cellules. C’est le cas pour
les technologies 2G, 3G, 4G. En revanche, l’utilisation de fréquences
porteuses élevées, de plusieurs GHz, dans la partie haute du spectre des
radiofréquences (dites micro-ondes) pose un défi technologique majeur
car les pertes de propagation du signal sont importantes. Ces ondes
franchissent difficilement les obstacles et sont facilement perturbées
même par les feuilles des arbres et la pluie.
Conséquence de cette particularité, la 5G exigera le déploiement d’un nouveau réseau d’antennes.
Des antennes beaucoup plus petites (micro-antennes) couvrant des
zones réduites (small cells) et donc un réseau beaucoup plus dense : une
antenne en moyenne tous les 150 m. Ces nombreuses nouvelles
micro-antennes constitueront de nouvelles sources de rayonnements
proches des habitations, des lieux accessibles au public et exposeront
la plus grande partie de la population partout et en tout temps.
Il sera impossible de s’y soustraire. L’éclairage public, les
panneaux de signalisation, le mobilier urbain, les bouches d’égout par
exemple, pourraient ainsi devenir les supports privilégiés d’un tel
réseau de petites antennes. Cette infirmité technique des ondes
millimétriques pousse d’ailleurs le génie industriel à chercher de
nouveaux supports d’antennes comme le développement d’antennes
invisibles dans les vitrages [2].
Beamforming et mimo
La 5G fait par ailleurs appel à des techniques de beamforming
(focalisation) et de massive MIMO (Multiple Input Multiple Output).
Pour comprendre en quoi le beamforming se distingue des technologies
actuelles, imaginons une ampoule qui éclaire une zone, de manière
statique. En technologie 2G, 3G et 4G, tant que l’on se trouve dans la
zone éclairée par l’ampoule, on capte le signal, on a du réseau. Avec la
5G, il faut s’imaginer plutôt des faisceaux concentrés, dirigés de
manière dynamique sur les terminaux (les utilisateurs). Cette
spécificité s’appelle le beamforming. Plutôt que d’émettre dans toutes
les directions pour couvrir une zone statique (sur un angle de 120° [3]), l’antenne 5G focalise le signal en direction des utilisateurs et vice-versa.
La formation des faisceaux focalisés sera réalisée à partir d’un
réseau d’émetteurs à commande de phase (phased array). Les antennes 5G,
les smartphones et autres terminaux 5G seront équipés d’un grand nombre
d’éléments rayonnants qui travailleront ensemble. En agissant
électroniquement sur les déphasages (décalages temporels) entre les
éléments, ces réseaux phasés permettront d’obtenir des faisceaux
étroitement focalisés et orientables en direction de l’utilisateur et
vice versa. Développée à l’origine pour un usage militaire, cette
technologie s’apparente à la technologie radar.
Le MIMO quant à lui est une technique qui permet d’optimiser la
connectivité entre l’antenne et l’utilisateur réseau. Un smartphone 5G
ou une antenne 5G travailleront de telle sorte que parmi tous les
chemins (faisceaux) possibles qu’un signal pourra utiliser pour
transmettre les données, c’est le chemin le plus optimal qui sera
utilisé.
La concentration de la puissance électromagnétique dans des faisceaux
modifie le type d’exposition que nous allons subir. Les intensités
pourront atteindre des valeurs locales et instantanées largement
supérieures aux valeurs qui ressortent des simulations et des mesures
effectuées aujourd’hui pour contrôler le respect des normes d’exposition
électromagnétique.
En effet, les simulations et les mesures ne considèrent que des
valeurs moyennes, occultant de ce fait une partie de la réalité exprimée
dans les valeurs locales et instantanées.
Déploiement spatial
En 2017, quelques grandes entreprise du secteur (Airbus Defence and
Space, Echostar, Eutelsat, Hispasat, SES, Thales Alenia Space,
Viasat...), associées à l’Agence spatiale européenne, ont créé
l’association « Satellite for 5G », dont le but avoué est de démontrer
l’utilité de l’intégration des satellites dans le dispositif de la 5G.
« L’objectif internet » est désormais un enjeu majeur pour les
opérateurs de satellites qui ont perdu leur principale source de
revenus : la diffusion de chaînes de télévision en mode broadcast
(transmission d’un même signal TV à une multitude d’abonnés). Un modèle
laminé par la télévision à la demande en ligne.
Fabricants et opérateurs de satellites avaient donc tout intérêt à
unir leur force face à la baisse de leur chiffre d’affaires. Une
nouvelle vague de concepteurs, de fabricants et de milliardaires, le
« new space », persuadée que le satellite a un rôle à jouer dans
l’internet mobile à haut débit, s’est donc activée. Leur idée ? Lancer
en orbite autour de la terre, à basse altitude [4].
Cette proximité permet un temps de latence très court et une moindre
énergie au lancement. Elle est utilisée notamment pour les systèmes de
télécommunication, d’imagerie terrestre ou la météorologie. 27 % des
satellites (554) naviguent sur une orbite géostationnaire, à 36 000
kilomètres d’altitude, qui sert notamment pour les services de
communication comme la télévision, le satellite restant à tout moment
au-dessus du même point. L’orbite moyenne, située entre 2 000 et 36 000
kilomètres, sert quant à elle aux satellites de navigation tels que le
GPS. Source : « Combien de satellites tournent autour de la terre », C.
DELUZARCHE, Futurasciences, 1 er avril 2019.]] (entre 500 km et 2 000
km), des « constellations » de centaines de mini-satellites. Ces
nouveaux engins sont parfois aussi petits qu’une boîte à chaussures et
pèsent entre 1 et 100 kilogrammes, ce qui permet de limiter les coûts de
lancement.
Plutôt que de couvrir une large zone avec un seul faisceau, ils
émettent une multitude de faisceaux dont chacun a une cible bien
précise. Nous revoilà dans le beamforming et le MIMO, expliqués plus
haut, mais dans l’espace cette fois et avec des puissances nettement
supérieures à celles pratiquées sur terre. Les objectifs en revanche
sont communs : réduire le temps de latence et garantir des hauts
débits... en tout point du globe terrestre. La 5G transmise par
satellite promet en effet de supprimer le problème des zones blanches où
l’accès à internet est aujourd’hui impossible : en pleine montagne ou
en pleine mer.
Plusieurs projets sont en cours. Le projet OneWeb, soutenu par le
milliardaire Richard Branson, patron de Virgin, devrait atteindre une
latence de 25 millisecondes. Il s’agit d’une constellation de 650
nanosatellites orbitant aux environs de 1 500 km. Les premiers ont été
lancés en février 2019. Elon Musk (Tesla, SpaceX), autre milliardaire,
prévoit le lancement de 12 000 satellites en orbite. Jeff Bezos, patron
d’Amazon, caresse lui aussi un projet similaire : le projet Kuiper avec
ses 3 200 satellites « fournira une connectivité à large bande à haut
débit et à faible latence aux communautés non desservies et mal
desservies du monde entier » [5].
Quel impact sur les systèmes vivants ?
Un tel déploiement sur terre et dans l’espace d’une technologie non éprouvée par des études d’impact biologique [6]
pose des questions environnementales, éthiques et sanitaires. La 5G
pourrait bien présenter une toxicité accrue par rapport aux technologies
antérieures. Son déploiement dans l’espace pourrait en outre altérer
fortement l’ionosphère, cette couche supérieure ionisée de l’atmosphère
appelée ainsi en référence à son état de conductibilité électrique dû à
une ionisation partielle des gaz.
Un des objectifs visé avec la 5G, rappelons-le, est de soutenir l’Internet des Objets (IoT) [7].
Plus il y a de data à transmettre, plus on cherche à élever les débits.
Pour ce faire, on recourt à des fréquences porteuses élevées qui
offrent davantage de possibilités de modulation par des fréquences plus
basses et donc de possibilités de transmission de données.
Seulement, du point de vue des systèmes biologiques, de tels
rayonnements électromagnétiques fortement modulés (par ailleurs
également pulsés et polarisés) sont totalement inédits. Ils diffèrent
significativement des rayonnements naturels dans lesquels les êtres
vivants ont évolué depuis des millions d’années. Les rayonnements
d’origine technologique représentent pour les systèmes vivants des
perturbations anarchiques qui peuvent entraver leur fonctionnement
normal.
Quant aux ondes millimétriques, ingénieurs et industriels des
télécoms argumentent volontiers qu’il n’y a pas lieu de s’inquiéter car
leur énergie électromagnétique sera principalement absorbée en
périphérie du corps.
Ils invoquent pour cela l’« effet de peau » selon lequel plus la
fréquence du rayonnement est élevée, plus faible est la profondeur de
pénétration du rayonnement. Autrement dit, l’essentiel de l’absorption
électromagnétique (et donc de l’échauffement) se ferait de manière
concentrée sur les quelques premiers millimètres en surface du corps.
Conclure, sur cette base, à l’innocuité de ces rayonnements serait aller
un peu vite en besogne dans la mesure où la périphérie extérieure de
notre organisme n’est pas une coque inerte constituant une barrière
inébranlable et impénétrable.
D’une part, les effets de surface peuvent être importants au niveau
des cellules et tissus externes (la peau, les yeux par exemple). Le
phénomène est d’ailleurs bien connu puisqu’il est utilisé comme moyen de
dispersion des foules en induisant des réactions désagréables au niveau
de la peau, des sensations de brûlure par exemple. Il y a matière à
suspecter que le déploiement de la 5G s’accompagne, chez les êtres
humains, d’une augmentation des troubles dermatologiques, mélanomes et
autres cancers de la peau, et des troubles oculaires. Sont davantage
encore concernés par la 5G tous les êtres vivants de rapport surface /
volume élevé, à savoir ceux de petite taille (par exemple les insectes,
dont les abeilles) et tous les
végétaux qui, pour maximiser leur interaction avec l’environnement, ont évolué principalement
sous la forme de surface plutôt que de volume.
D’autre part, il y a aussi de fortes suspicions que l’impact des
rayonnements de la 5G (comme d’ailleurs ceux des générations
antérieures) puisse se manifester bien au-delà des couches
périphériques/externes de l’organisme. Les matériaux vivants ne sont pas
de simples matériaux conducteurs homogènes et inertes. Dans le sujet
qui nous occupe, c’est une grave erreur d’omettre toute la complexité
des systèmes biologiques capables de répondre à des stimuli
électromagnétiques extérieurs autrement que par le seul phénomène
d’échauffement en surface. Des perturbations électromagnétiques et des
médiateurs chimiques (médiateurs de l’inflammation par exemple) peuvent
être propagés dans tout le corps et induire des effets biologiques (non
thermiques) jusqu’en profondeur.
Les ingénieurs n’ont pour la plupart que peu de connaissances en
biologie. Sur le sujet qui nous occupe, ils ne réfléchissent pour
beaucoup qu’en termes de dose de rayonnement absorbée et d’intensités
moyennes. Ils assimilent la matière vivante à un matériau inerte. Ce
faisant, ils passent à côté de la spécificité toute particulière des
êtres vivants qui est d’être... vivant. En continuant à se conformer à
des méthodologies et des normes établies par des ingénieurs sans tenir
compte de considérations biologiques, on risque d’endommager gravement –
peut-être même irréversiblement – les systèmes biologiques. [8]
Stéphanie D’Haenens &
Wendy de Hemptine
Article publié par IEB le 4-09-19
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