Les bandes de fréquences 5G : choix stratégique des opérateurs.

Les opérateurs proposent la 5G sur la bande de 3,5 GHz et sur la bande 2,1 GHz.

A partir de 2022, la bande de 26 GHz devrait également être utilisée.

La bande 3,5 GHz est déployée pour répondre à la croissance du trafic de données (ARPU 50 % par an) ce qui à terme va générer des congestions au niveau des stations de base dans les zones urbaines denses. Les opérateurs interrogés évoquent un manque de ressources attendu vers 2022 en France, avec un risque de baisse de la qualité de service pour l’utilisateur.

La bande de 2,1 GHz permet d’avoir une meilleure couverture par rapport à la bande de 3,5 GHz.

La bande 26 GHz, caractérisée par une faible propagation et une mauvaise pénétration à l’intérieur des locaux, sera déployée dans un second temps pour couvrir des zones limitées à fort trafic (hot spot)
probablement majoritairement pour les entreprises (usines 4.0, …) et marginalement pour le grand public (par exemple stades ou terminaux de transport).

Carte de déploiement de la 5G 

SFR est le premier opérateur à avoir commercialisé son réseau 5G avec plus de 120 communes couvertes dont la liste est communiquée par communiqué de presse.

La couverture de SFR en temps réel est affiché sur son site.

Le 3 décembre 2020, Orange a lancé son réseau 5G dans une quinzaine d’agglomérations regroupant plus de 160 communes. La liste des villes est accessible sur le lien d’Orange.

Le 10 décembre 2020, Bouygues Telecom annonçait plus de 1000 communes couvertes dont 67 villes de plus de 50 000 habitants. L’opérateur propose une carte du déploiement de la 5G sur son site.

Quant à Free, le lancement est prévu pour le 15 décembre et propose d’ouvrir plus de 12000 sites en 5G, soit deux fois plus que les autres opérateurs.

Le choix des fréquences des opérateurs  

Les bandes de fréquences acquises par les opérateurs sont présentées dans l‘article précédent.

Free dispose de 12000 site dans la bande de la 5G. Free s’appuie donc sur les sites actuellement 4G pour partager le spectre entre 4G et 5G. Cela signifie donc que la couverture 5G de Free sera la plus importante, mais les débits seront identiques à ceux de la 4G.

On trouve parfois le terme de fausse 5G lorsque l’opérateur utilise les bandes de la 4G pour faire de la 5G (700 MHz, 800 MHz, 900 MHz, 1,8 GHz, 2,1 GHz, 2,6 GHz).

Les attributions sont neutres technologiquement cela veut dire que Les bandes de fréquences déjà utilisées par les réseaux mobiles ouverts au public pourraient aussi être utilisées pour l’introduction de la 5G puisque ces bandes de fréquences ont été définies par les instances de standardisation et que les autorisations d’utilisation de fréquences délivrées sont donc neutres technologiquement.

Les autres opérateurs ont déployés des sites à 3,5 GHz et proposent de la vraie 5G. On dénombre plus de 1000 sites 5G à 3,5 GHz

Néanmoins SFR et Bouygues ont de plus commencé à utiliser la bande de 2.1 GHz car celle-ci offre un bon compromis entre couverture et débit. Il faut savoir que SFR et Bouygues ont également un accord de RAN Sharing (Le partage de réseau d’accès radioélectrique : accord CROZON). Au 1er décembre SFR et Bouygues ont l’autorisation d’activer la 5G sur plus de 5000 sites.

Le partage de la bande 4G et 5G est réalisé de manière dynamique par la station de base via la technique DSS (Dynamic Spectrum Sharing).

La 5G NSA s’appuie sur une station de base 4G couplée avec une station de base 5G. La 4G est la station de base maitresse. Les opérateurs ont choisi la bande à 700 MHz pour les sites 4G/5G. La bande de 700 MHz peut également être utilisée pour partager l’interface 4G/5G.

Dans le principe, la bande à 3,5 GHz est utilisée comme la bande 5G pour le trafic bidirectionnel et la bande de 700 MHz ou 2100 MHz est utilisée comme un lien Uplink (SUL : Supplementary UpLink).

Dans les faits, la bande à 3,5 GHz ou 700 MHz peut être utilisée comme noeud secondaire.

Ainsi la carte de déploiement est la suivante (cf site ANFR) :

Entre les différents opérateurs :

Sur les bandes de fréquences 5G

La Bande des 700 MHz

Je vous avais soumis l’an dernier des prévisions de consommation de volumes de données jusqu’en 2018, nous allons maintenant nous appuyer sur les chiffres de volumes consommés par les clients sur leur téléphone mobile entre le 2ème trimestre 2011 et le 2ème trimestre 2014. Au regard de la courbe, le volume est en croissance exponentielle (environ 70% d’augmentation chaque année) et on note une multiplication par 5 par rapport à 2011.

Consommation_data

Cette augmentation de données se justifie aussi par une augmentation de débits sur l’interface radio, mais la problématique se pose sur le partage d’accès et l’évolution à terme de la 4G+ vers la 4G++.

Les prochains smartphones pourront se connecter sur 3 bandes du réseau LTE permettant ainsi de profiter d’une bande de 10 MHz autour de 1800 MHz, 20 MHz autour de 2600 MHz et 10 MHz autour de 800 MHz. Cependant, le LTE-Advanced suggère l’agrégation de 5 canaux de 20 MHz. Or, le partage actuel du spectre ne rend pas cette solution envisageable à ce jour, comme le montre les tableaux de répartition de fréquence ci-dessous :

Spectre_900

*Le spectre 900 MHz est utilisé pour la 3G (re-farming) mais pas pour la 4G

1800_erreur

 

Modification du 26/10/2015 (afin de comprendre les remarques de cet article, j’ai laissé la figure précédente même fausse, la correction étant néanmoins apportée. Merci au lecteur d’avoir notifié cette erreur).

1800

*Le spectre 1800 MHz a été ré-attribué pour permettre à Free d’avoir une bande pour réaliser du re-farming 4G. Voici en effet l’évolution des bandes 1800 MHz (Chaque opérateur fournit 5 MHz de bande à Free à 1800 MHz lorsqu’il active le Re-farming sur cette bande). La figure ci-dessous était une projection de l’évolution de l’attribution des fréquences. Je rappelle que

*Orange et SFR conservent la possibilité de demander à tout moment une levée anticipée des restrictions technologiques dans la bande 1800 MHz, s’ils souhaitent utiliser la 4G dans cette bande avant la date du 25 mai 2016.

Spectre_1800

Pour répondre au lecteur (cf. remarques en fin de l’article), effectivement seul Bouygues a fait une demande anticipée de re-farming. Cette demande a été acceptée par l’ARCEP le 14 mars 2013. Par conséquent, en 2012, Free ne disposait pas encore de 5 MHz de Bande, et la libération des bandes par Bouygues pour SFR sur le territoire en France était planifiée entre Octobre 2013 et Juillet 2015).

Spectre_2100

*Le spectre 2100 MHz n’est réservé à ce jour que pour la 3G

Spectre_2600

Le spectre 2600 MHz a été vendu en septembre 2014 pour la 4G en complément du spectre 800 MHz vendu en décembre 2014 pour la 4G (Free n’a pas acquis de licence dans la bande de 800 MHz – leur enchère n’était pas assez élevée pour avoir un lot).

Spectre_800

Bande des 700 MHZ

A ce jour non, mais une 4ème bande sera bientôt exploitée pour la 4G permettant ainsi aux opérateurs d’envisager l’agrégation de 4 bandes et atteindre 70 MHz de bande.

La bande envisagée est le 700 MHz car elle déjà exploitée par des opérateurs sur d’autres continents. Les UE (smartphone) sont donc déjà équipés de modules à 700 MHz.

Cependant, la bande de 700 MHz (694 MHz à 790 MHz)  est actuellement attribuée à la TNT en France. A la date du 10 décembre 2014, par communiqué de presse, le Premier ministre a précisé les modalités de mise en oeuvre des modalités de réallocation des fréquences de la bande 700 MHz aux opérateurs mobiles.

En terme de date, le gouvernement souhaite attribuer des autorisations d’utilisation de bloc de 5 MHz dans la bande 700 MHz aux opérateurs mobiles en décembre 2015. Au total 30 MHz de bande. Les bandes 703-733 MHz et 758-788 MHz sont utilisées en mode de duplexage fréquentiel (mode FDD), la transmission de la station terminale (liaison montante) étant située sur les fréquences 703-733 MHz, et la transmission de la station de base (liaison descendante) étant située sur les fréquences 758-788 MHz.

Toutefois, ces bandes ne seront libérées qu’entre le 1er octobre 2017 et le 30 juin 2019, à l’exception de quelques zones où ces derniers pourraient les utiliser dès avril 2016.

Le jeudi 18 juin, L’ARCEP a transmis pour avis aux membres de la commission consultative des communications électroniques (CCCE) les projets de décisions qu’elle a élaborés en vue de l’attribution de la bande 700 MHz.

Que deviendra la TNT?

La TNT est donc affectée par cette réallocation de fréquence. Or, avec le nombre de chaînes qui diffusent sur la TNT (en prenant en compte les chaînes HD), il est nécessaire d’optimiser le type de codage utilisé actuellement pour les chaînes non HD. Ainsi, la technique Mpeg2 va disparaître et les transmissions se feront en Mpeg4. Cela va nécessiter le remplacement de certains décodeurs et de télévision, pour savoir s’il faut remplacer votre télévision, il suffit de regarder si votre télévision peut décoder les chaînes HD. Si oui, vous avez un décodeur Mp4.

Une nouvelle bande de fréquence pour l’Angleterre?

Le régulateur Britannique OFCOM (homologue de l’ARCEP en France) a demandé l’utilisation de la bande de 700 MHz pour la 4G (en libérant une bande TNT Supplémentaire). Le réseau Anglais serait alors compatible avec celui des Américains (qui utilise déjà la bande des 700 MHz). Cependant, cette demande d’augmenter la bande n’a pas été faite dans l’idée d’avoir un réseau compatible mais pour anticiper le problème de saturation du réseau déjà prévu pour les années 2030. La consommation (trafic) serait si important qu’il serait nécessaire d’utiliser une bande supplémentaire. Ce n’est pas tant une augmentation du nombre d’abonnements mais une augmentation des services utilisés par les abonnés.

Hormis l’augmentation de la bande, pour éviter la saturation du réseau, il faudrait augmenter le nombre de eNb, favoriser le Femtocell et la mise en place de la FTTH

Cependant, une telle décision doit avoir l’aval de l’Europe, ce qui ne devrait pas arriver avant 2018. Actuellement la bande des 700 MHz est déjà utilisée par la TNT, il serait alors prévue de descendre le spectre de la TNT à 600 MHz. Aucune notion n’est faite quant à l’interférence de la 4G sur la TNT.

Est ce que la France va suivre cette démarche?