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La 5G risque de vider les batteries

à cause de ses techniques de modulation et d'accès au canal : les solutions existent, mais seront probablement rejetées

Le 2019-08-13 02:54:24, par dourouc05, Responsable Qt & Livres
Le développement de la 5G s’approche de son terme, notamment grâce à un accord intervenu en 2017 : le groupe de travail 3GPP a décidé d’aborder plusieurs points en parallèle, afin que les réseaux 5G soient plus vite déployés, quitte à retarder des décisions jugées moins importantes. Parmi celles qui ont été mises de côté, on retrouve l’encodage des signaux : pour transporter de l’information binaire à travers l’air, la séquence de bits à transférer doit être transformée en une onde électromagnétique. Selon la manière de le faire, on peut garantir un débit plus ou moins bon, selon les circonstances (notamment le ratio signal sur bruit).

La Release 15 du 3GPP a décidé de garder la même modulation que la 4G, c’est-à-dire l’OFDM (orthogonal frequency-division multiplexing). Ce système fonctionne en découpant le signal binaire en une série de blocs, chacun étant envoyé sur une fréquence orthogonale (sans interférence sur les autres fréquences utilisées). En d’autres termes, avec cette technique, on envoie énormément d’informations très vite, mais aussi énormément d’énergie : chaque bloc est en interférence constructive avec les autres blocs, leur énergie se somme (plutôt que de se soustraire, s’ils étaient en interférence destructive).

L’émetteur doit donc être capable d’émettre une grande quantité d’énergie d’un coup, même s’il émet en général assez peu d’énergie : le ratio de puissance maximale par rapport à la puissance moyenne (PAPR) est très élevé. La conséquence arrive rapidement : l’opérateur télécom chinois China Mobile estime qu’une station de base 5G consommera trois fois plus qu’une station de base 4G… tout en couvrant une surface bien plus petite. La même situation se retrouve dans les téléphones portables, avec une autonomie qui descend. Que se passe-t-il avec les petits objets connectés ?

Un dérivé d’OFDM est utilisé pour répartir les utilisateurs sur la même bande de fréquence (OFDMA : orthogonal frequency-division multiple access). Ainsi, chaque utilisateur utilise une série de fréquences orthogonales aux autres utilisateurs : c’est très bien pour limiter les interférences, mais la station de base doit émettre encore plus de puissance. À nouveau, avec les objets connectés, s’ils se mettent tous à émettre en même temps, on risque d’avoir très peu de bande passante disponible pour chacun… donc des débits très faibles.

C’est pourquoi d’autres techniques de modulation et de gestion d’accès sont étudiées pour la 5G, notamment NOMA : cette approche est très similaire à OFDMA, mais sans la partie orthogonale. Plusieurs utilisateurs pourraient ainsi se superposer dans une même bande de fréquences tout en gardant les avantages d’OFDMA pour l’utilisateur.

Le seul problème est que le matériel pour la 5G commence à être déployé et il risque d’être coûteux de l’adapter à NOMA ou une autre technique d’accès. Au mieux, il suffirait d’une mise à jour logicielle, si tout le matériel est suffisamment flexible ; sinon, il faudrait peut-être disposer de processeurs plus rapides pour traiter le signal, par exemple. Il semble donc peu probable que le consortium 3GPP s’oriente vers une autre technique d’accès qu’OFDMA, au détriment de la consommation d’énergie…

Source : 5G’s Waveform Is a Battery Vampire.

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  Discussion forum
16 commentaires
  • 6rill2000
    Membre régulier
    "China Mobile estime qu’une station de base 5G consommera trois fois plus qu’une station de base 4G… tout en couvrant une surface bien plus petite. La même situation se retrouve dans les téléphones portables, avec une autonomie qui descend."

    J'espère que c'est une estimation très pessimiste parce que : plus de stations en 5G, des stations qui consommes 3 fois plus, des portables qui consomment plus et voient leur autonomie fondre (et on se cache bien de nous parler du coût des nouveaux abonnements 5G pour l'instant)..
    Sans compter tout le matériel qu'il faut fabriquer, déployer, les mobiles à changer, les matériaux rares utilisés..
    Tout ça pour aller plus vite qu'une 4G(+++) qui bien implantée va déjà bien (trop?) vite pour l'usage que l'on en a..
    La course à la technologie se fait si vite qu'on ne prend jamais vraiment le temps de passer à la suivante lorsque c'est vraiment nécessaire et réfléchit, la planète va encore en prendre un coup, mais comme d'habitude, il faut faire marcher l'économie..
    le 13/08/2019 à 10:41
  • Jipété
    Expert éminent sénior
    Envoyé par Madmac
    On a juste à mettre un téléphone à côté de nids de fourmis pour voir que ce n'est pas amical pour la nature.
    Source ?
    le 16/08/2019 à 12:35
  • Leruas
    Membre éclairé
    Envoyé par 6rill2000
    "China Mobile estime qu’une station de base 5G consommera trois fois plus qu’une station de base 4G… tout en couvrant une surface bien plus petite. La même situation se retrouve dans les téléphones portables, avec une autonomie qui descend."

    J'espère que c'est une estimation très pessimiste parce que : plus de stations en 5G, des stations qui consommes 3 fois plus, des portables qui consomment plus et voient leur autonomie fondre (et on se cache bien de nous parler du coût des nouveaux abonnements 5G pour l'instant)..
    Sans compter tout le matériel qu'il faut fabriquer, déployer, les mobiles à changer, les matériaux rares utilisés..
    Tout ça pour aller plus vite qu'une 4G(+++) qui bien implantée va déjà bien (trop?) vite pour l'usage que l'on en a..
    La course à la technologie se fait si vite qu'on ne prend jamais vraiment le temps de passer à la suivante lorsque c'est vraiment nécessaire et réfléchit, la planète va encore en prendre un coup, mais comme d'habitude, il faut faire marcher l'économie..
    Je vois plus la 5G pour une utilisation en remplacement de l'ADSL et de la Fibre dans les zones mal couvertes (donc sur une box, un ordinateur, des drones, etc...).
    Sur un smartphone, par rapport à la 4G+ je ne vois pas trop l'usage que ça apporte en plus, télécharger un gros fichier en 3 secondes ou 1 secondes en 5G, ça change pas trop.
    le 14/08/2019 à 10:33
  • adamsson
    Membre à l'essai
    C'est quand même surprenant qu'ils n'aient pas pensé à ces questions lors de la conception...
    bon ok je suis pas un ingénieur mais quand même la question de la consommation d'énergie et des interférence entre appareils, surtout pour de l'IoT c'est quand même basique non ?
    le 14/08/2019 à 10:50
  • Kapeutini
    Membre actif
    la tech chinoise ne semble pas encore au point, et si on faisait notre propre système en adaptant l'existant dans le respect de l'environnement.
    le 13/08/2019 à 18:50
  • Dgamax
    Membre averti
    Envoyé par Madmac
    L'environnement est déjà baiser par l'usage de micro-onde. Parce que à ces fréquences, les téléphones deviennent des four micro-ondes portables. Si les abeilles réduisent encore en nombre, on n'aura pas à chercher très loin pour en connaître la cause. On a juste à mettre un téléphones à coté de nids de fourmis pour voir que ce n'est pas amical pour la nature.
    Oui enfin il faut comparer ce qui est comparable, c'est pas parce que la 5G va utiliser une bande de fréquence proche ou équivalente aux four à micro-ondes que c'est pareil, un smartphone ça n'a rien à voir à un four à micro-onde... des ondes électromagnétique y en a toujours eu, le soleil nous bombarde de lumière & co, on a juste appris à les maîtriser.

    Tu as déjà eu des ampoules ou halogène de plusieurs dizaines voir centaines de watt chez toi ? C'est entre 400 et 700Thz qu'une ampoule bombarde dans toute ta maison.
    Un four à micro-onde c'est entre 600 et 1000W de puissance en général et c'est une cage de faraday qui amplifie le tout et le magnetron est proche, essaye de sortir une telle puissance avec un smartphone.

    Une antenne 5G MIMO c'est entre 40 et 100w, généralement on est loin de ces antennes et avec les fréquences choisies pour la 5G, elles pénètrent très mal voir pas du tout dans les bâtiments.
    le 16/08/2019 à 10:32
  • Madmac
    Membre extrêmement actif
    Envoyé par chrtophe
    Je pense qu'il y a au moins un risque pour l'oreille interne. Celle-ci contenant du liquide dans la cochlée. Un téléphone mobile utilise les mêmes fréquences qu'un micro-onde dans lequel ces ondes déclenchent de la chaleur par les molécules d'eau contenus dans la nourriture. Et surtout on ne sait pas les impacts à long terme. Mais apparemment le nombre de cancers du cerveau n'a pas augmenté significativement depuis l'apparition des téléphones portables.

    Pour l'exemple des fourmis, il faut mettre à l'échelle pour faire une comparaison réaliste, une fourmi a une taille d’environ 0,5 cm soit 360 fois plus petite qu'un homme de taille moyenne de 1,8m. Je pense que si on augmente la puissance émise d'un téléphone par 360, on sera aussi mal que les fourmis de l'expérience.
    Je ne dirais pas quel puissance est secondaire. mais ce qui me préoccupe est que nous entrons dans des longueurs d'ondes de 1 à 10mm. On parle de valeur comparable à leur exosquelettes. C'est peut-être que pour les insectes, la même chose que nous lorsque nous écoutons du rap avec des super-woofers de 1000 watts. Mais une étude sérieuse sur le sujet, ne serait pas un luxe.

    Envoyé par transgohan
    Autant je trouvais le message intéressant, autant là j'ai l'impression qu'au final tu ne sais pas ce que tu dis, ce qui te décrédibilise totalement.
    Une cage de Faraday n'est pas un amplificateur, c'est au contraire fait pour empêcher les ondes de passer.
    Et j'ai pas compris ce que venais faire le magnetron après du coup.

    Le boîtier du four agit comme une cage de faraday. Il filtre les ondes, mais sans cette cage de faraday, les types avec les lunettes avec de monture avec du métal, auraient de sacré choc en regardant dans le four en marche.

    Je ne suggérais*pas que cela amplifiait, mais au contraire cela réduisait le passage de haute fréquence.
    le 20/08/2019 à 4:34
  • Leruas
    Membre éclairé
    Si 3 fois plus d'énergie dépensé, ça veut dire que ça émet 3 fois plus d'ondes du coup ?
    Si oui, les anti-ondes vont encore trouver de quoi s'amuser après Linky, ça va être le parcours du combattant pour installer des antennes 5G
    le 14/08/2019 à 10:28
  • Dgamax
    Membre averti
    Envoyé par Leruas
    Si 3 fois plus d'énergie dépensé, ça veut dire que ça émet 3 fois plus d'ondes du coup ?
    Si oui, les anti-ondes vont encore trouver de quoi s'amuser après Linky, ça va être le parcours du combattant pour installer des antennes 5G
    Par forcément, de plus avec les nouvelles antennes 5G, elles vont pouvoir focaliser une direction au lieu de canarder un peu partout au hasard en espérant que ton smartphone accroche quelques choses.

    On va beaucoup trop vite, la 4G se démocratise enfin qu'on la remplace déjà par une techno qui porte moins loin, qui pénètre moins bien (donc oubliez la 5G en intérieur/couvert), tout ça pour gagner en vitesse et pouvoir connecter plus de monde par antenne. (ah oui, réduire la latence aussi)
    Si en plus ça consomme plus on est pas sortie, comme le dit adamsson, la 5G a été prévu pour l'IoT, dans la plus part des cas la consommation électrique est très importante dans ce domaine.
    le 14/08/2019 à 18:48
  • Gaboras
    Membre à l'essai
    J'espere qu'ils ne dégraderont pas la 4G pour obliger les gens à passer en 5G.
    Franchement, je regarde Youtube en 4G (peut être même que ça marche en 3G je ne sais pas), je ne vois pas l'intérêt d'avoir une connexion plus rapide.
    le 15/08/2019 à 6:48
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