Réseau 6G : détails sur fonctionnement, fréquences, usages et déploiement

La 6G est la sixième génération de réseau mobile qui succèdera à la 5G et ne sera pas standardisée avant 2030. Les études de faisabilité concernant la 6G ne seront pas publiées avant juin 2027, et la première standardisation officielle dans la Release 21 ne devrait pas survenir avant 2029.

Bien que la 6G soit encore inexistante, des opérateurs, fabricants de smartphones et groupes d’influence en Europe et à travers le monde se penchent déjà sur son développement. Cependant, la norme pour cette prochaine génération de réseau mobile n’a pas encore été établie par le 3GPP, l’organisme international qui définit les spécifications de chaque réseau mobile.

À l’heure d’écrire ces lignes, la certification de la 6G est toujours à l’étude. Néanmoins, les acteurs du secteur des télécommunications ont déjà une vision précise de ce à quoi elle ressemblera.

Qu’est-ce que la 6G ?

La 6G représente la sixième génération de réseau mobile qui viendra remplacer la 5G dans les années à venir. Tout comme la 4G et la 5G avant elle, la 6G promet d’offrir des débits plus élevés et une latence réduite pour les utilisateurs, ainsi que de meilleures capacités réseau et une efficacité énergétique à l’échelle des infrastructures. Alors que nos usages numériques continuent de croître de manière exponentielle, la 6G devrait permettre à nos réseaux de gérer le trafic de manière plus efficace.

La 6G marquera également le début d’une nouvelle ère technologique. Il ne s’agira plus uniquement de smartphones, de voitures autonomes, de cloud gaming ou de réalité virtuelle, même si ces technologies seront renforcées par le futur réseau mobile. La 6G sera également le tremplin pour des innovations pour l’instant non concrétisées : téléprésence holographique, jumeaux numériques, internet des sens grâce à des technologies haptiques de nouvelle génération…

Il ne s’agit plus simplement de rendre le réseau plus performant, mais surtout plus intelligent. Bien qu’elle ne soit pas encore définie par le 3GPP, on évoque déjà l’intégration de l’intelligence artificielle dans la 6G, permettant ainsi au réseau d’anticiper et d’agir de manière autonome. De plus, la 6G pourrait intégrer des technologies quantiques pour créer une architecture réseau plus sécurisée que la 5G tout en augmentant ses capacités de calcul.

Fonctionnement de la 6G : quelles différences avec la 5G ?

Les recherches sur la 6G sont encore en cours, ce qui signifie que les détails concernant son fonctionnement sont encore à l’état théorique. Optimisation énergétique, intégration de l’intelligence artificielle, utilisation des fréquences térahertz, sensibilité à l’environnement… Cela peut sembler relever de la science-fiction, mais c’est ce qui serait notre réalité dans la prochaine décennie.

Sur quelles fréquences sera lancée la 6G ?

La 5G utilise une gamme de fréquences allant jusqu’à 71 GHz depuis la Release 17 du 3GPP en 2022. La 6G devrait dépasser les 100 GHz et entrer dans la plage de fréquence supérieure : le térahertz (THz). Cette bande de fréquences s’étend de 0,1 à 10 THz et devrait théoriquement permettre d’atteindre des débits 100 fois supérieurs à ceux de la 5G, avec une latence de l’ordre de la microseconde.

Cependant, la bande THz est extrêmement instable au point d’être inutilisable avec les technologies de télécommunications actuelles. Elle est considérée comme une frontière technologique à franchir, un domaine encore inexploré par les acteurs des télécommunications.

Actuellement, les acteurs de l’industrie se concentrent sur les bandes de fréquences qui permettront de lancer la 6G, avec en particulier la bande supérieure des 6 GHz (6,425 – 7,125 GHz), qui a déjà été au cœur d’un conflit entre les opérateurs mobiles et l’industrie du Wi-Fi, tranché par les autorités européennes en faveur des premiers. Ces opérateurs ont également demandé aux régulateurs de trouver des canaux exploitables dans les bandes de 7 et 8 GHz, plus adaptées aux usages intensifs comme la vidéo et l’IA générative.

Les équipementiers et fournisseurs de services ont aussi identifié la bande centimétrique des 7-15 GHz comme zone de fréquences exclusivement dédiée à la 6G. Pour des entreprises telles que Nokia et Ericsson, cette bande est cruciale pour gérer des usages exigeants comme le métavers ou d’autres technologies de communication immersives. La bande sub-THz est quant à elle considérée comme complémentaire, étant donné que les débits atteignant le Tbit/s ne seront utiles que pour des applications spécifiques avec une couverture très restreinte.

Les nouvelles technologies de la 6G

La simple existence de bandes de fréquences ne suffit pas ; il est également nécessaire de développer les technologies qui feront fonctionner la 6G. Certaines technologies seront des évolutions d’outils de la 5G, tandis que d’autres constitueront de véritables ruptures technologiques.

• GIGA MIMO (ou Ultra-Massive MIMO) : une avancée du Massive MIMO de la 5G. Alors qu’un émetteur 5G peut accueillir jusqu’à 256 antennes, un site à 13 GHz pourrait en posséder 4 096 selon Qualcomm. En termes de performance, cela reviendrait à passer d’un écran cathodique à un écran 4K. Le GIGA MIMO contribuera à une amélioration des débits et de la latence, mais surtout à une gestion d’une plus grande densité de réseau (nombre d’appareils sur une surface donnée).

• Réseau Cell-Free : une zone couverte par une ou plusieurs antennes s’appelle une cellule, d’où le terme de réseau cellulaire. Toutefois, la 6G pourrait abolir cette structure avec le paradigme Cell-Free. Il s’agirait d’imaginer les 4 096 antennes d’un même émetteur disséminées sur une zone plutôt que regroupées en une seule antenne. Cela permettrait de réduire l’effet « bord de cellule », d’optimiser la couverture et de diminuer les interférences.
• Beamforming hybride : la 5G a introduit le beamforming, une technologie de traitement de signal qui connecte directement un appareil à l’antenne. Avec des milliers d’antennes réunies dans un même émetteur, une nouvelle approche est nécessaire pour éviter une consommation électrique excessive. Le beamforming hybride combinera analogique et numérique pour fournir une solution aussi efficace qu’efficiente sur le plan énergétique. La problématique de pointer autant de faisceaux en même temps reste cependant un défi technologique qu’une intégration de l’IA pourrait aider à résoudre.

• RIS (Surfaces Intelligentes Reconfigurables) : dans les zones urbaines, les bâtiments représentent des obstacles à la transmission du réseau mobile. Les RIS pourraient changer cela en agissant comme des miroirs intelligents capables de rediriger le signal. Bien que cette technologie soit encore à l’essai, elle présente de nombreuses promesses.

• ISAC (Communication et détection intégrées) : les antennes 6G ne servent pas uniquement à transmettre des données ; elles feront également office de radar. En étudiant le comportement de leurs ondes, ces antennes auront la capacité d’analyser leur environnement, semblable à la manière dont les chauves-souris utilisent les ultrasons. Cette détection environnementale pourrait être particulièrement bénéfique pour les véhicules autonomes.
• SAGSIN (Space-Air-Ground-Sea Integrated Network) : il s’agit du schéma de couverture du réseau 6G. Alors que la 5G se concentre principalement sur la surface terrestre, la 6G vise une couverture globale en trois dimensions. Cela signifierait la fin des zones blanches à l’échelle mondiale. En plus des antennes terrestres, la 6G serait effectivement disponible en mer via des stations sous-marines ou des bouées connectées, dans l’air par le biais de drones ou de ballons, et dans l’espace par un réseau de satellites en orbite basse. Cet objectif est l’un des plus ambitieux de la 6G, et il est encore incertain s’il sera réalisé un jour.

Ces technologies semblent tout droit sorties d’un film de science-fiction. Elles ouvriraient la voie à des hologrammes, à une plus large adoption des véhicules autonomes et à des technologies de reconnaissance gestuelle dans les espaces publics. Toutefois, le fait que la 6G soit mise en place ne signifie pas que ces innovations sera disponible dès son lancement ; il peut être nécessaire d’attendre cinq, dix ans, voire plus…

Dans le cadre de la décennie de la 5G, des applications comme la téléchirurgie, les véhicules connectés, la réalité virtuelle et la gestion urbaine intelligente n’ont vu le jour que plusieurs années après l’activation des premières antennes. Actuellement encore, ces technologies peinent à se généraliser.

Quels seront les avantages de la 6G ?

Avec toutes ces avancées, que nous apportera la 6G ? Comme pour chaque nouvelle génération de réseau mobile, on s’attend à des débits record et à une latence encore plus faible. Cela pourrait se traduire par une expérience proche de celle de la fibre optique, mais sans câbles. Cela améliorerait les usages mobiles actuels et introduirait de nouvelles applications encore plus exigeantes en ressources.

On évoque notamment des réalités virtuelles plus immersives faisant appel à des sens autres que la vue, de la téléprésence holographique, d’industries entièrement autonomes, du cloud gaming sans latence, accessible partout, ou encore des jumeaux numériques.

Surtout, la 6G promet la disparition des zones blanches. Une fois entièrement déployée, il devrait être possible d’y accéder partout et à tout moment, même en randonnée dans des endroits reculés, en pleine mer ou au sommet de montagnes. Néanmoins, tout cela reste actuellement théorique, la réalité viendra plus tard.

La 6G sera-t-elle vraiment nécessaire ?

Il est vrai qu’en tant qu’utilisateurs, nous ne percevrons pas immédiatement les bénéfices de la 6G par rapport à la 5G. Il est même conseillé d’attendre avant de souscrire aux premiers forfaits mobiles 6G qui devraient être commercialisés aux alentours de 2030. Les appareils compatibles ne seront probablement pas nombreux, la couverture sera très limitée et la 6G demeurera sans killer app. De plus, il est fort probable que ces forfaits soient très coûteux, à l’instar des premiers forfaits 5G.

Cependant, sur le plan du réseau mobile, la 6G se présente comme une évolution indispensable : plus sécurisée, plus économe en énergie et apte à gérer un nombre encore plus élevé d’objets connectés. Même si elle ne respecte pas toutes ses promises, elle sera inévitable à court ou moyen terme.

Car, tout comme la 5G, la 6G permettra au réseau mobile de mieux gérer le trafic Internet qui ne cesse d’augmenter avec l’évolution des technologies et de nos usages. Grâce à la 6G, les réseaux 4G et 5G seront moins encombrés. Sans elle, notre réseau mobile risque de subir une congestion permanente, limitant ainsi nos débits et multipliant les échecs de connexion, en particulier dans les zones à forte densité de population.

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Quand sera déployé le réseau 6G ?

La Release 20 du 3GPP fournira les bases théoriques de la 6G, mais les études de faisabilité ne seront pas disponibles avant juin 2027. Étant donné qu’une Release du 3GPP est publiée tous les 18 à 24 mois, la Release 21, qui devrait contenir une première normalisation officielle de la 6G, ne sera probablement pas publiée avant 2029. Par la suite, il sera nécessaire de concevoir les infrastructures 6G et de lancer les premiers réseaux commerciaux, vraisemblablement vers 2030.

Il reste maintenant à déterminer quel pays sera le premier à déployer un réseau 6G. La compétition pour les fréquences a déjà débuté, mais c’est surtout la bataille des brevets concernant les technologies 6G qui façonnera la tendance. Avec près de 3 000 brevets déposés par Samsung et un peu moins de 2 500 par LG, la Corée du Sud a été le premier pays à lancer un réseau 5G en 2019. La Chine a rapidement suivi grâce aux plus de 3 300 brevets détenus par Huawei.

Une compétition commerciale et diplomatique pour la 6G ?

À l’instar du déploiement de la 5G il y a quelques années, le lancement de la 6G est soumis à des enjeux commerciaux et technologiques sur fond de rivalités géopolitiques. Parallèlement, la question de la souveraineté numérique est en jeu, chaque gouvernement cherchant à réduire sa dépendance technologique. Le monde n’est plus uniquement divisé en trois blocs : États-Unis, Chine et Europe. À l’occasion du lancement de la 6G, des pays comme le Japon et l’Inde cherchent également à s’affirmer.

Lors du précédent lancement de la 5G, la question de la dépendance à l’égard des équipementiers chinois a soulevé des préoccupations en matière de sécurité nationale. Ce fut notamment la raison pour laquelle Huawei a été interdit de marché en 5G aux États-Unis, au Japon et dans d’autres pays. Pour la 6G, l’Europe a intégré les équipementiers Nokia et Ericsson dans le projet Hexa-X pour établir les bases techniques nécessaires au développement du réseau mobile et préparer les éléments requis pour un déploiement commercial.