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.

Brouillage LTE – TNT (3ème article)

En septembre 2011, une première expérimentation avait été mise en place aux environs de LAVAL pour tester le brouillage de la TNT par le LTE.

Dans un précédent article, je vous expliquais les origines e ce brouillage et les canaux concernés : Après l’attribution des fréquences par l’ARCEP, l’opérateur ayant misé la plus petite somme a hérité du lot conflictuelle, il s’agit donc de Bouygues.

Une nouvelle campagne de mesure va se dérouler à Saint Etienne, mais que peut on attendre comme résultat?

On sait déjà que les canaux de la TNT de 53 à 60 peuvent être perturbés. Le signal LTE  reçu au niveau des récepteurs TNT ramenés dans la bande des 36 MHz est un signal d’interférence, il s’agit de bruit pour la TNT. Par comparaison, c’est comme si deux conférenciers parlent en même temps dans une même salle. Plus le haut parleur du conférencier LTE est élévé et plus il perturbe le conférencier TNT. La même approche a été réalisée à Laval ou la puissance d’émission du LTE a été portée au maximum (64 dBm).

Supposons deux chaînes radios qui re-diffusent la conférence TNT. La première est proche du Haut parleur TNT, le signal reçu est très fort et est restitué ainsi.

La seconde radio est éloignée des deux haut-parleur. Le signal reçu est trop faible, ils doivent l’amplifier pour pouvoir ré-emettre la conférence. Or, le signal reçu est déjà très bruité, ils amplifient dont le bruit.

La conclusion des expérimentation de Laval étaient les suivantes :

  • le mode de brouillage le plus souvent rencontré à Laval est la saturation des chaînes de réception par des stations de base LTE de forte puissance (64 dBm);
  • des installations de réception TV comportant des éléments actifs (amplificateurs) peuvent être brouillées à plus d’un kilomètre de la station LTE. Or, il a été constaté une présence élevée d’éléments actifs dans les installations ;
  • les brouillages ne concernaient pas uniquement le canal 60 mais ont été perceptibles jusqu’au canal 57, voire, pour des installations comportant des éléments actifs, dans des canaux inférieurs ;
  • La puissance des stations de base est un facteur déterminant du risque de brouillage

Un autre élément intéressant a été constaté. Cela provient de la saturation des amplificateurs de réception (amplificateur de puissance faible bruit). La saturation provoque un écrétage du signal (un signal sinusoidal se rapprochera d’un signal carré).

Les amplificateurs sont définies par des paramètres de Puissance maximale, de gain, de point d’inteception d’ordre 3 et d’ordre 5. Cela vient du fait qu’un amplificateur n’est pas linéaire, le signal de sortie est certes proportionnel au signal d’entrée dans la zone linéaire mais au delà, le signal de sortie est aussi l’image du signal d’entrée élevée à la puissance 3, la puissance 5, …

Ainsi, à cause de cette puissance 3, on va constater qu’une baisse du signal LTE de 3 dB se traduit ainsi par une réduction du brouillage de 9 dB.

Pour éviter ou réduire le brouillage, il est nécessaire de placer un filtre avant l’amplificateur faible bruit, et en amont de la première démodulation autour de la fréquence FI. Un cout moyen de 130 euros par foyer a été estimé.

Qu’attend on des tests à venir sur St Etienne? Je ne le sais pas pour l’instant.

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?

 

LTE et brouillage TNT – article 2

Explication du brouillage de la TNT par le LTE sur la bande des 800 MHz

 Au cours de l’article précédent, nous avons présenté la bande de fréquence utilisée par la TNT et commune avec celle de la 4G. Seule la bande de 800 MHz est affecté et les deux bandes TNT et 4G 800 MHz  actuellement (le 30 septembre 2011) se chevauchent : La TNT utilise la bande de 430 MHz à 862 MHz et le LTE utilisera la bande de 790 MHz à 862 MHz (canaux 60 à 68).

Cependant, nous avons conclu sur le fait que les fréquences utilisées par la TNT serait réaménagées pour libérer le spectre de 790MHz à 862 MHz. Donc, aucun problème de recouvrement de spectre de la 4G sur la TNT pour les années à venir.

Alors pourquoi parle t’on de brouillage? La réponse est certainement dans le principe de démodulation de la TNT.

Je vais vous expliquer cela dans cet article, d’abord par le principe utilisé pour transmettre la TNT mais comme le principe n’est pas facile à comprendre, je ferais une présentation du phénomène par un représentation amusante (enfin je l’espère…)

 Démodulation TNT

Un multiplex TNT est un signal contenu dans un bande de 8MHz et qui contient plusieurs chaînes. Pour être transmis par une antenne, le signal est modulé c’est à dire transmis à une fréquence élevée (la fréquence est contenue dans la bande dite UHF pour laTNT).

Supposons par exemple un signal transmis autour de 730 MHz (canal 53), la seule information qui nous intéresse est la bande de 8MHz transmise autour de 730 MHz.. Dans une autre region de France, le même signal de 8 MHz pourrait être transmis autour de 754 MHz, le récepteur se cale sur la fréquence et ne récupère que le signal autour de cette fréquence.

Par analogie, les radios FM que vous écoutez sont transmises sur des fréquences FM. Vous règlez le tuner sur la fréquence d’émission de la radio, par exemple le 96.8 MHz pour RMC à Chatellerault, mais une autre fréquence est utilisée à Strasbourg. La démodulation consiste à récupérer le signal autour de la fréquence émise, c’est ce signal qui porte l’information, c’est lui qui nous intéresse.

Pour la TNT, le principe est le même, voici par exemple un multiplex transmis sur le canal 53.

http://laii.univ-poitiers.fr/launay/Blog_LTE/spectre_TNT.jpg

 Pour recevoir l’émission, il faut que le récepteur puisse ramener le signal du canal 53 autrement dit à 730 MHz autour de 0 (Hz). Cela se fait en deux étapes, dans un premier temps le signal sera ramené autour d’une fréquence intermédaire nommée FI de 36,125 MHz.

Pour descendre la fréquence de 730 MHz à 36 MHz on utilise un mélangeur RF et un oscillateur local. Dans notre exemple, l’oscillateur local est à 766 MHz. Le mélangeur permet de récupérer en sortie de celui-ci la différence entre le signal modulé à 730 MHz et l’oscillateur local à 766 MHz. La différence entre les deux est de 36 MHz. Voila, comment on arrive à descendre la fréquence de 730 MHz à 36 MHz, simple non?

Démodulation TNT par une image…

Prenons un autre exemple, vous prenez le train de l’imagination pour voyager. Vous êtes dans la voiture 730, le contrôleur est dans la cabine de pilotage, il est donc à 730 voitures de vous,  le train comporte 860 voitures. Arrivé à la gare TNT, le contrôleur se positionne à la voiture 766 et annonce au micro :

« En étant à la voiture 766, le passager de la voiture 730 n’est plus qu’à 36 voitures de moi »

A ce moment là, un autre voyageur, positionné lui à la voiture 802 s’écrit : « Si le contrôleur est à la voiture 766, je suis moi aussi à 36 voitures de lui ».

Voila donc le problème, il y a deux passagers qui sont à 36 voitures du contrôleur.

Pour la TNT, on a le même problème à la sortie du mélangeur, on aura en fait deux multiplex, le multiplex à 730 MHz (canal 53) et le multiplex à 802 MHz (canal 62). Ah, s’il n’y avait pas de passager dans la voiture 802, cela aurait résolu le problème… La TNT résoud son problème par le même principe : Si le canal 53 est utilisé pour transmettre un multiplex sur Chatellerault alors le canal 62 n’est pas attribué à l’émetteur de Chatellerault pour éviter le brouillage. Ce principe est connu sous le nom de Fréquence Image. Vous pouvez vérifier sur le site du CSA, dans une ville où l’on trouve un émetteur TNT, il n’y a jamais deux multiplex séparés de 9 canaux (1 canal = 8 MHz, 9 canaux = 72 MHz soit 2 * 36 Mhz)

Le brouillage de la 4G par la TNT?

Le problème est maintenant le suivant : Le canal 62 utilise le LTE, on ne peut pas interdire la transmission. Le LTE à 802 MHz vient donc polluer le canal 53, et ainsi de suite une tranmission à 810 MHz vient polluer le canal 54. Donc tous les canaux de 53 à 59 seront pollués par la 4G.

Pour résoudre ce problème, le gouvernement propose la réception par satellite. Ainsi le signal TNT reçu est à 10 GHz … sinon il faudrait avoir une FI à 500 kHz. La solution serait donc de ramener le signal TNT directement  à 0 Hz mais pour cela il faut remplacer tous les récepteurs….

Il y a certainement d’autres raison, comme le bruit ramené par la 4G sur la TNT (regarder le RSB qui est un indicateur du TEB après filtrage …), mais je ne vais pas m’étendre sur ce sujet.