La cinquième génération de réseaux mobiles augmentera-t-elle l'exposition aux rayonnements électromagnétiques ? Ces derniers mois, un groupe de recherche imec de l'université de Gand a cartographié le rayonnement des premiers réseaux 5G.
Le déploiement des réseaux mobiles de dernière (cinquième) génération (d'où le nom « 5G ») - et son impact possible sur la santé publique - agite les esprits. Sur les différents réseaux sociaux, vous êtes bombardé de théories du complot 5G. Aux Pays-Bas et en Grande-Bretagne, un certain nombre de tours de téléphonie mobile ont été incendiées ces derniers mois; et plus récemment, la même chose s'est produite à Pelt, en Belgique. Cependant, les experts internationaux s'accordent à dire :les réseaux 5G devront respecter les normes de rayonnement de l'Organisation mondiale de la santé, qui tiennent compte des effets scientifiquement prouvés des rayonnements électromagnétiques.
En pleine crise corona, il est devenu clair - encore plus que d'habitude - à quel point nos vies sont liées aux réseaux de communication (mobiles) qui nous entourent. Même en plein 'confinement', grâce à notre connexion 4G et Wi-Fi, nous avons réussi à consulter notre médecin généraliste, par exemple, ou à garder le contact avec nos collègues, famille et amis.
Dans de grandes parties du monde, une connexion mobile est désormais monnaie courante. Selon les données de la GSMA, l'organisation qui représente les intérêts des opérateurs de téléphonie mobile et de l'écosystème au sens large, plus de 3,5 milliards de personnes (plus de la moitié de la population mondiale) disposent désormais d'un abonnement à l'internet mobile.
Et pourtant, quelque chose de remarquable se produit aujourd'hui. Malgré le fait que les réseaux mobiles font confiance depuis plus de 20 ans et que différentes générations de technologies ont été passées en revue (de la 2G et 2,5G à la 3G et 4G), nombre de personnes tirent soudainement la sonnette d'alarme lorsque le déploiement du dernière génération de réseaux mobiles sont discutés. Ils sont particulièrement préoccupés par le rayonnement électromagnétique généré par les réseaux mobiles.
Nous nous sommes entretenus avec le professeur Wout Joseph de WAVES, un groupe de recherche imec de l'Université de Gand qui s'est forgé une solide réputation scientifique internationale pour le déploiement de réseaux sans fil et la mesure de leur rayonnement électromagnétique. Il explique en quoi les réseaux 5G diffèrent des générations précédentes de réseaux sans fil et comment cela affectera la quantité de rayonnement électromagnétique à laquelle les gens seront exposés à l'avenir. Il fait référence - en premier lieu - aux mesures récentes qui ont été effectuées à proximité des premiers réseaux 5G du monde et établit ainsi un lien avec les normes de rayonnement de l'Organisation mondiale de la santé.
Les réseaux 3G, 4G et 5G appartiennent à la famille des réseaux « cellulaires » qui utilisent des stations de base (connectées aux antennes omniprésentes dans nos rues) pour permettre les connexions mobiles entre les appareils. Chaque station de base couvre une zone (ou cellule) limitée – et ce patchwork de cellules constitue « le réseau ».
« Les réseaux 4G et 5G présentent donc des similitudes fondamentales. En pratique, cependant, leur fonctionnement diffère profondément », explique Wout Joseph. « Par exemple, les réseaux 4G reposent sur de grandes antennes centrales qui rayonnent dans toutes les directions et couvrent de plus grandes surfaces – ou cellules. La 5G, en revanche, fonctionne avec des cellules plus petites. Par conséquent, un réseau 5G sera composé de plusieurs antennes. De plus, les antennes 5G sont composées de dizaines de sous-éléments qui, grâce au principe dit de formation de faisceaux, peuvent diriger un faisceau de manière très spécifique. Et ils utilisent la technologie massive MIMO (entrées multiples, sorties multiples).”
Les réseaux 4G nous permettent déjà de surfer facilement sur Internet et de regarder des vidéos – où et quand nous le voulons. Théoriquement, un tel réseau 4G à évolution à long terme (LTE) – le type de réseau 4G le plus déployé dans le monde – est limité à une vitesse maximale de 1 gigabit par seconde (Gb/s). Et le retard du signal, le temps qu'il faut pour qu'un signal atteigne votre appareil, est au mieux de 10 millisecondes. Absolument pas moins - mais ce n'est quand même qu'une petite bière par rapport à ce que la 5G a à nous offrir. Avec une vitesse maximale (théorique) de 10 Gb/s et un retard du signal de moins de 1 milliseconde, la 5G obtient tout de même quelques ordres de grandeur de mieux que son prédécesseur.
Mais qu'est-ce que cela signifie concrètement ? Eh bien, à cette vitesse, vous pouvez télécharger un film de deux heures en trois secondes environ. En comparaison :lorsque vous utilisez la 4G, c'est six minutes – et pas moins de 26 heures lorsque vous disposez d'un réseau 3G. Pourtant, le professeur Joseph fait quelques mises en garde sur ces chiffres (que les technophiles aiment déballer). "De telles vitesses ne sont pas du tout réalistes pour le moment", note-t-il. « Par exemple, les premiers réseaux massifs MIMO 5G – qui sont déployés entre autres en Allemagne – n'utilisent pas encore le principe du beamforming. On y voit déjà que la 5G est effectivement intrinsèquement plus rapide que sa devancière, mais on est encore loin d'atteindre les débits maxi qui sont proposés par certains. La technologie doit être encore développée pour cela. »
« Mais la 5G est bien plus que ces vitesses plus rapides. Plus important encore, les réseaux 5G permettent des connexions mobiles meilleures et plus stables ; pour une communication encore plus fluide, quelles que soient les circonstances. Cela changera vraiment la donne pour de nombreuses personnes », ajoute-t-il.
Wout Joseph et ses collègues ont été l'un des premiers chercheurs à soumettre la technologie massive MIMO 5G à des tests approfondis. Leur objectif :mieux comprendre le fonctionnement de la 5G et étudier son impact sur la qualité des connexions mobiles.
Au cours de leurs tests, ils ont supposé des scénarios très difficiles. Par exemple, un environnement d'usine intérieur (un paramètre populaire pour la 5G) a été simulé - bourré d'objets métalliques qui réfléchissent les ondes radio (et affectent grandement la qualité de la connexion). De plus, des obstacles supplémentaires étaient prévus entre l'antenne 5G et les dix-neuf utilisateurs (virtuels) dans le hall de l'usine.
"Contrairement aux générations précédentes de réseaux mobiles - où le signal devient simplement plus fort à mesure que vous vous rapprochez de l'antenne, et le signal est fortement gêné par des objets entre l'utilisateur et cette antenne - les principes de formation de faisceaux et MIMO massifs dont l'utilisation de la 5G nous permet de jouer avec les faisceaux radio », explique Wout Joseph.
« Nos tests montrent que de cette manière, un faisceau radio séparé – ou hotspot – peut être créé pour chaque utilisateur individuel, ce qui permet une bonne connexion mobile même dans les circonstances les plus difficiles; même dans des environnements avec beaucoup de réflexion, des obstacles entre l'antenne et l'utilisateur, et lorsque les utilisateurs interfèrent sans le savoir avec les signaux des autres.
Les faisceaux radio contrôlables que les réseaux 5G peuvent utiliser ont donc un effet positif sur la qualité de la connexion mobile. Mais en même temps, cela rend le calcul des valeurs d'exposition électromagnétique encore plus complexe.
Wout Joseph :« En fait, il faut même faire la distinction entre utilisateurs et non-utilisateurs. Imaginez le scénario où deux personnes sont assises sur un canapé. Une antenne 4G les irradiera en continu - et complètement - avec le niveau de rayonnement dépendant principalement de la distance de l'antenne 4G et de la direction sous laquelle cette antenne est vue. Dans le cas de la 5G, cependant, l'utilisateur lui-même est également impliqué :que vous travailliez ou non avec votre smartphone devient alors un facteur important (que vous apparteniez ou non à un forfait radio). En d'autres termes, à l'avenir, il est parfaitement possible qu'un non-utilisateur assis juste à côté d'un utilisateur ne soit pratiquement pas exposé aux rayonnements en raison de l'action ciblée des antennes 5G.
"Le principal défi auquel sont confrontés les chercheurs comme nous est qu'il n'existe actuellement pratiquement aucun réseau 5G commercial disponible pour calculer cet impact exact. Jusqu'à récemment, même les bonnes procédures et équipements de mesure faisaient défaut. Notre groupe de recherche a donc fait un travail de rupture dans ce domaine ces derniers mois, en étant le premier à développer de nouveaux modèles et moyens d'estimer au plus juste l'exposition.
Ces derniers mois, le groupe du professeur Joseph a eu l'opportunité - en tant que l'une des premières équipes de recherche au monde - de cartographier, d'évaluer et de comparer le rayonnement électromagnétique des premiers réseaux massifs MIMO 5G au monde par rapport aux normes de rayonnement locales, régionales et internationales.
Wout Joseph :« D'un point de vue purement scientifique, il existe une norme de référence :la norme de l'Organisation mondiale de la santé – basée sur les directives de l'ICNIRP (Commission internationale de protection contre les rayonnements non ionisants). Cela prend en compte les effets scientifiquement démontrables du rayonnement électromagnétique généré par les réseaux mobiles, à savoir le réchauffement du cerveau si vous gardez votre téléphone près de votre tête pendant longtemps.
"De toute évidence, nous comprenons parfaitement que les gens se demandent si les réseaux 5G ont des niveaux de rayonnement électromagnétique plus élevés que les réseaux 4G actuels. Mais, comme on l'a dit, il faut en fait examiner les choses scénario par scénario", explique Wout Joseph.
'L'introduction des réseaux 5G est l'occasion de repenser nos réseaux télécoms et de réduire le rayonnement de certaines antennes' Wout Joseph, expert dans la mesure des champs électromagnétiques autour des stations de base pour les communications mobiles
« Nos premières mesures semblent indiquer que les personnes qui travaillent avec leur smartphone – et utilisent un faisceau radio 5G individuel – peuvent en effet ressentir localement des niveaux de rayonnement plus élevés. Mais d'un autre côté, il semble également que les non-utilisateurs subiront en moyenne moins de rayonnement électromagnétique que ce n'est le cas aujourd'hui. Par ailleurs, la mise en place des réseaux 5G est l'occasion de repenser et d'optimiser nos réseaux télécoms, et de réduire le rayonnement de certaines antennes. Par exemple, nous avons déjà des indications concrètes qu'en travaillant avec des faisceaux radio 5G individuels, l'exposition globale aux rayonnements électromagnétiques peut être réduite sur l'ensemble du réseau. »
Ces indications sont basées sur des expériences dans des sites d'essai à Düsseldorf, en Allemagne et à Lille en France. Différents scénarios – allant d'un appel téléphonique et d'un chat vidéo à une charge maximale théorique sur le réseau – ont été évalués par les chercheurs gantois. A une distance de 60 à 70 mètres de la station de base 5G, ces tests ont abouti à l'enregistrement des valeurs de rayonnement électromagnétique suivantes :
« En tout cas, beaucoup de recherches supplémentaires sont nécessaires dans ce domaine. Par exemple, des tests passés ont été menés sur des réseaux pilotes utilisant les premières versions de la 5G; avec un petit nombre d'utilisateurs et un trafic de données limité. Cependant, dès que les déplacements seront à nouveau autorisés, nous effectuerons également des mesures en Australie et en Suisse – où les premiers réseaux 5G commerciaux ont entre-temps été déployés. Cela fournira des données encore plus précises, car il est encore beaucoup trop tôt pour des chiffres et des conclusions définitifs."
« Cette observation s'applique également aux personnes qui prétendent que les réseaux 5G entraîneront une augmentation spectaculaire de l'exposition aux rayonnements électromagnétiques. De plus, on peut se demander s'ils considèrent l'ensemble du problème sous le bon angle. Après tout, beaucoup de gens pensent que les stations de base et les antennes d'un réseau mobile sont responsables de la majeure partie du rayonnement électromagnétique. Mais en réalité ce sont nos smartphones qui, du fait de la faible distance avec notre corps, provoquent un réchauffement à hauteur de tête", nuance Wout Joseph.
Ce qui rend toute la discussion encore plus complexe, soit dit en passant, c'est que l'histoire des normes de rayonnement est l'une des nombreuses tailles et poids - avec des normes et réglementations internationales, régionales et locales (qui peuvent différer énormément).
La norme scientifique internationale de rayonnement électromagnétique utilisée par l'OMS est fixée à 41 V/m (pour la fréquence 900 MHz) - ce qui correspond à une valeur de 61 V/m pour la fréquence 3,5 GHz dont la 5G est initialement utilisée fera. Il est important de savoir que cette norme inclut une marge de sécurité d'un facteur 50. La norme de l'OMS est utilisée aux Pays-Bas, mais aussi dans de nombreux autres pays. La Flandre, en revanche, a opté pour une norme de rayonnement de 3 V/m par antenne (à 900 MHz) – tandis que Bruxelles, par exemple, utilise une autre métrique, à savoir 6 V/m (mais toutes technologies confondues).
« Ces normes locales, et souvent spécifiques à une technologie, sont en fait des décisions régionales. Il s'agit simplement de créer une marge de sécurité supplémentaire en raison des incertitudes auxquelles nous sommes confrontés. Vous pouvez en fait comparer cela avec la mesure corona de "distanciation sociale" de 1,5 mètre - qui est plus stricte à certains endroits et moins stricte ailleurs", conclut Wout Joseph. « En ce qui concerne la Flandre, la métrique actuelle de V/m par antenne est de toute façon obsolète. Une nouvelle métrique et une nouvelle norme – adaptées aux nouvelles technologies telles que le MIMO massif et prenant en compte les fréquences plus élevées que la 5G utilisera – sont donc en préparation. On ne sait pas encore à quoi ressemblera cette norme. Mais une chose est sûre :la 5G devra répondre aux mêmes standards scientifiques – locaux et internationaux – que ses prédécesseurs.
