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5G : face à la Chine, les États-Unis sont-ils KO ?

2019-11-13 LE 9 Sacha Halter

Grâce à Huawei, la Chine est très en avance sur les États-Unis dans la 5G. La prochaine génération de communication sans fil est beaucoup plus qu’un nouveau gadget. Comment les États-Unis, pourtant première puissance technologique du monde, ont-ils pu rater le coche ? Comment la Chine a-t-elle pu se hisser si rapidement du statut « d’usine du monde » à celui de prochain leader des télécommunications ?

Le Département de la Défense des États-Unis (DOD) s’inquiète depuis plusieurs mois du retard des États-Unis face à la Chine dans le déploiement des stations de base 5G. Dans un rapport publié en avril 2019, la Commission fédérale des Communications (FCC), placée sous la direction du Département de la Défense, prévient que les États-Unis n’ont installé que 35 000 antennes diffusant un signal en 5G sur leur territoire. La Chine en a déjà installé plus de 300 000. Ce rapport a conduit l’administration de Donald Trump à réagir : il faut rattraper la Chine à tout prix. C’est en partie pour cette raison que le président américain a signé en mai 2019 un décret interdisant à Huawei, entreprise chinoise et leader mondial des télécommunications, de vendre des équipements 5G aux États-Unis. Le patron de la Maison Blanche a fait de la course à la 5G un enjeu de sécurité nationale. Le PDG de Qualcomm, fournisseur américain d’équipements de réseau, a même comparé ce défi à une nouvelle conquête spatiale.

Le pays qui sera leader dans la 5G deviendra un leader mondial des nouvelles technologies pour les prochaines décennies

Gadget ou révolution du numérique ?

Si la 5G préoccupe les plus grands dirigeants de la planète, c’est parce qu’elle est beaucoup plus qu’un nouveau gadget. Contrairement à la 2G, 3G ou à la 4G qui amélioraient des fonctionnalités mobiles, la 5G va sortir de notre téléphone pour propager « l’Internet des objets ». Prévue pour 2020, la 5G sera 100 fois plus rapide que la 4G. Elle va diffuser la conduite autonome, la réalité virtuelle, la traduction simultanée ou encore la robotisation de la médecine. Elle pourrait aussi favoriser le stockage systématique de nos données en ligne, avec le « cloud computing ». La 5G va également franchir un nouveau pas dans l’automatisation des usines, ou encore améliorer les technologies de l’armement. Finalement, le pays qui sera leader dans la 5G deviendra le leader mondial des nouvelles technologies pour les prochaines décennies. Une science-fiction dans le style de Black Mirror pour les uns, une grande amélioration de nos vies quotidiennes pour les autres, la 5G fait en tout cas déjà beaucoup parler d’elle.

Comment fonctionne la 5G ?

Quand nous établissons une communication sans fil, notre message est d’abord codé en un signal électrique sous forme « binaire », un ensemble de 0 et de 1, que l’on mesure en octet. Ce signal électrique est ensuite transformé en une onde électromagnétique, qui circule depuis l’antenne de notre appareil vers celle d’un autre appareil. Entre les deux, il peut y avoir beaucoup de distance et d’obstacles. Il faut donc installer des antennes relais, qui captent ou envoient le signal des appareils. Il y a ensuite les stations de base, qui reçoivent le signal des antennes relais, et qui sont à leur tour reliées entre elles par câbles, comme la « fibre optique ».

Chaque signal électromagnétique circule sur une onde électromagnétique bien spécifique, qu’on appelle plus simplement une fréquence, ou un réseau. La fréquence se mesure en hertz, qui désigne le nombre d’oscillations par seconde. Par exemple, le signal émis par radio FM, ne peut circuler que sur des ondes dont la fréquence est comprise entre 30 et 300 mégahertz (MHz). Pour la 2G, c’est entre 300 MHz et 3 gigahertz (GHz). Pour la 5G, ce sont de hautes fréquences, comprises entre 3 GHz et 30 GHz, voire même entre 30 et 300 GHz. Plus le volume de données transmis dans le signal de départ est élevé (plusieurs gigaoctets par seconde pour la 5G), plus il faut monter dans les fréquences.

La Chine s'est très vite équipée en antennes afin de couvrir tout le territoire. Ici, à 4 300 m d'altitude, à 300 km de Lhassa au Tibet, une antenne 4G trône au milieu de yacks. © Kavian Royai / Le 9

Les fréquences : une ressource rare et stratégique

Tout dépend des conditions de la concurrence et de l’environnement réglementaire en place. C’est précisément sur ces aspects que la Chine a depuis longtemps dépassé les États-Unis.

Si la 5G a besoin de hautes fréquences, il ne faut pas non plus que celles-ci soient trop élevées. Car plus la fréquence est haute, plus il y a d’oscillations, donc plus la distance réelle à parcourir pour le signal est longue. En clair, si elle est installée sur de trop hautes fréquences, la 5G peut perdre en efficacité. Ce serait le cas dans les zones rurales, dont les antennes relais sont souvent éloignées des stations de base proches, elles, des villes. Pour que la 5G puisse porter loin, il faut utiliser des fréquences en dessous de 6 GHz. Le problème est que celles-ci sont pour la plupart déjà utilisées. Depuis que les hommes ont établi les premières communications sans fil, ils ont colonisé l’espace disponible pour les ondes électromagnétiques. Il faut donc se partager les fréquences disponibles. Car aux côtés de la 5G, il y a les autres générations du « sans fil » (4G et 3G notamment), les signaux aéronautiques, marins, wifi, radars, télévisions et autres. Et puisque les fréquences disponibles sont rares et stratégiques, elles sont le plus souvent la propriété de l’État qui les loue à des opérateurs.

Les opérateurs de télécommunication

Les opérateurs, qu’ils soient publics ou privés, sont les grandes entreprises de télécommunication. Parmi les plus importantes dans le monde, on trouve par exemple Orange, China Mobile, Vodafone ou AT&T. En France, il s’agissait pendant longtemps du trio Bouygues Telecom, SFR et Orange. Les pouvoirs publics leur louent des fréquences, en général sous la forme d’une licence d’utilisation acquise aux enchères. Les opérateurs fournissent ensuite des forfaits internet et téléphone à leurs clients, particuliers et entreprises.

Il ne reste donc que deux possibilités pour faire fonctionner la 5G de manière efficace et sur de longues distances. Se battre pour acquérir les rares fréquences disponibles en dessous de 6 GHz, ou bien se résigner à utiliser des fréquences plus hautes, ce qui nécessite d’installer plus d’antennes relais. Ces deux options sont coûteuses et compliquées. Tout dépend de la manière dont l’État alloue des bandes de fréquences aux opérateurs. Tout dépend des conditions de la concurrence et de l’environnement réglementaire en place. C’est précisément sur tous ces aspects que la Chine a depuis longtemps dépassé les États-Unis.

L’avantage de la Chine sur les États-Unis : ses opérateurs de télécommunications

Les opérateurs chinois, qui sont des entités entièrement ou partiellement publiques, sont exonérés de frais pendant les trois premières années d’attribution de la licence

Pour qu’une technologie inventée par les fournisseurs d’équipements et de terminaux se diffuse rapidement, il faut que leurs clients, les opérateurs de télécommunication, aient les capacités d’acheter ces technologies. Ce principe, la Chine l’a compris depuis longtemps. Les opérateurs chinois ont donc bénéficié de nombreux avantages de la part de l’État. En revanche, aux États-Unis, les opérateurs n’ont pas été suffisamment soutenus par l’État. Ils n’ont donc pas les moyens de passer des commandes en équipements et terminaux 5G auprès des fournisseurs.

Selon un article du Quotidien du Peuple publié le 16 mai 2018 et intitulé « Le prix des fréquences 5G est-il élevé ? », la distribution des fréquences par le ministère chinois de l'Industrie et des Technologies de l'information aux opérateurs de télécommunications fonctionne avec des politiques préférentielles. Les opérateurs chinois, qui sont des entités entièrement ou partiellement publiques, sont exonérés de frais pendant les trois premières années d’attribution de la licence. Cela permet aux opérateurs de réaliser des économies de plusieurs centaines de millions de yuans. Aux États-Unis, les opérateurs sont privés et doivent payer les licences au prix fort dans le cadre d’une vente aux enchères. En 2015, les opérateurs américains avaient par exemple déboursé 4,4 milliards de dollars pour acquérir les fréquences Advanced Wireless Services (AWS-3). En 2017, ils avaient payé environ 2 milliards de dollars pour les fréquences de 600 MHz. Pour les fréquences pouvant inclure la 5G, les montants peuvent atteindre 10 milliards de dollars. De tels coûts se répercutent directement sur les prix des forfaits américains. De plus, les bandes de fréquence de moins de 6 GHz sont pour beaucoup déjà utilisées par le gouvernement et l’armée. Elles ne peuvent pas actuellement être utilisées pour la 5G.

De son côté, l’État chinois subventionne l’équipement des fréquences dans les zones rurales. En 1998, le ministère chinois de l’Industrie et des Technologies avait par exemple lancé le plan « connecter les campagnes » (村村通 cun cun tong). Un investissement de 100 milliards de yuans à l’époque, avec pour objectif de couvrir tous les villages de la Chine en radio et télévision, en électricité, en téléphone et internet. Le plan s’est terminé en janvier 2018. Grâce à ces subventions, les opérateurs chinois font de nombreuses économies.

Enfin, les terrains chinois appartiennent aux collectivités et à l’État. Ceux-ci peuvent accorder des droits d’usage aux opérateurs pour les antennes relais et les stations de base 5G. Aux États-Unis, les terrains appartiennent aux particuliers, (la propriété privée s’applique sur 58 % des terrains américains). Les procédures juridiques américaines sont aussi rendues complexes par l’échelon juridique fédéral.

Toutes ces conditions expliquent le volume élevé des commandes d’équipement et de terminaux par les opérateurs chinois depuis 20 ans. Leur vitalité avait d’ailleurs attiré des fournisseurs étrangers d’équipements et de terminaux comme Apple, Qualcomm, Samsung, Nokia et Ericsson. Et au fur et à mesure des années, par le jeu de la concurrence, de nouveaux fournisseurs d’équipements et de terminaux, chinois cette fois-ci, ont fait leur apparition.

Les maîtres-mots de Huawei pour conquérir le marché de la 5G : pragmatisme et patience

L’avance de la Chine dans la 5G s’explique également par la stratégie de Huawei. Fondée en 1987 par Ren Zhengfei, qui a d’abord effectué une carrière dans l’armée, Huawei est aujourd’hui l’un des plus importants équipementiers réseau au monde. Huawei fabrique des rooters, des clés 3G ou encore des antennes relais. Ses clients sont les opérateurs Internet, allant du fournisseur de wifi d’un petit hôtel ou d’un taxi jusqu’aux plus grands opérateurs du monde comme Orange ou AT&T. Comme beaucoup de fournisseurs d’envergure internationale, Huawei fournit ses équipements et téléphones hors de ses frontières, en Afrique, en Europe et aux États-Unis.

En 2014, l’entreprise de Ren Zhengfei a fait la première expérimentation de la 5G à Chengdu, la capitale de la province du Sichuan. Huawei est depuis rattrapée dans ce domaine par de nouveaux fournisseurs chinois comme OPPO, Vivo, ZTE, Lenovo, ou encore Xiaomi. Pourtant, jusqu’à récemment, Huawei n’était pas la mieux placée en Chine sur le marché des fournisseurs d’équipements et de terminaux. Les opérateurs chinois préféraient passer par les géants mondiaux comme Nokia, Ericsson, Samsung, Qualcomm ou Apple. Ils étaient prêts à payer plus cher pour le matériel occidental, réputé de bonne qualité, et qui brevetait les meilleures inventions. La technologie GSM avait même été introduite en Chine par l’Union européenne. Et si la Chine possédait sa propre norme TD-SCMA1 pour la 3G, elle n’en était pas moins dépendante des technologies américaines dans le domaine des équipements fréquences et des terminaux.

Tout a changé lorsque Huawei a développé ses propres brevets, dont la qualité et les tarifs avantageux ont immédiatement séduit les opérateurs chinois. Huawei s’approvisionnait de plus en plus en matériel chinois : en composants électroniques, circuits électroniques, terminaux et même en logiciels. Au moment où Huawei a développé la 5G, elle a aussitôt été capable de fournir des équipements adaptés à des fréquences de moins de 6 GHz. Des fréquences de la radio et de la télévision ont été délivrées pour la 5G. En Chine, il sera même bientôt possible d’intégrer la 5G sur des bandes de fréquences de 700 MHz. Selon l’agence allemande de consulting en innovation IPlytics, en mars 2019, la Chine est finalement devenue le plus important émetteur de brevets 5G au monde, avec 34 % des parts de marché à l’échelle globale. Elle est suivie par la Corée du Sud, qui concentre 25 %, puis les États-Unis et la Finlande, qui se partagent 14 %. En juin 2019, le ministère chinois de l’Industrie et des Technologies a distribué des fréquences pour la 5G de 3,5 GHz à China Telecom et China Unicom, et de 2,6 GHz et 4,9 GHz pour China Mobile.

Si la Corée est vite parvenue à remonter la pente, les entreprises américaines sont en bas du classement pour les brevets 5G

En 2018, lorsque Nokia, Apple et Samsung prennent conscience de leur retard sur Huawei, c’est la douche froide. Si la Corée est vite parvenue à remonter la pente, les entreprises américaines sont en bas du classement pour les brevets 5G et leurs prix sont trop élevés. Dans le même temps, les commandes des opérateurs chinois pour Huawei se sont envolées. Selon l’Institut chinois de recherche sur le développement de l'industrie de l'information électronique, la Chine devrait construire plus de 11,4 millions de stations de base 5G au cours des 5 prochaines années sur son territoire. En ce qui concerne l’exportation des équipements, Huawei a obtenu 46 contrats commerciaux 5G dans 30 pays du monde.

Les fournisseurs d’équipements et de terminaux

Les opérateurs, qui ne fournissent que des portions de fréquence, font appel à des fournisseurs qui équipent leurs réseaux, (antennes relais, câbles…). Ils les fournissent aussi en terminaux : téléphones, tablettes, ordinateurs. Parmi ces fournisseurs, on trouve par exemple Qualcomm, Siemens, Apple, Ericsson, Nokia, Samsung ou Huawei. Ce sont les fournisseurs qui inventent les différentes générations de télécommunication sans fil et le matériel qui y correspond. Ils les attribuent aux opérateurs de télécommunication les plus offrants.

Tous ces éléments expliquent le faible nombre de fréquences 5G aux États-Unis, et du même coup la raison pour laquelle aucun fournisseur américain d’équipements ou de terminaux n’a les moyens de se lancer dans la course à la 5G. Sur ce point, les seuls disposés à installer des équipements 5G aux États-Unis sont bien souvent les leaders historiques et étrangers du secteur : Nokia, Erickson, Samsung… et surtout Huawei, très populaire auprès des petits opérateurs américains qui interviennent dans les zones rurales. C’est dans ce contexte que les États-Unis2 ont multiplié les restrictions d’accès au marché américain à Huawei.

1Chaque zone géographique possède sa norme. La Chine a créé la norme TD-SCMA en 2001 pour réduire sa dépendance aux brevets occidentaux de la 3G.

2La Loi sur la « neutralité du Net » votée aux États-Unis en 2015 protégeait les consommateurs contre les dérives des opérateurs. Elle sanctionnait un opérateur si celui-ci, dans un souci commercial, garantissait une bonne connexion Internet à certains clients et une mauvaise connexion à d’autres.

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