La semaine dernière, plusieurs nouveautés ont été annoncées dans le petit monde du Direct-to-Cell, c’est-à-dire des communications directes entre des satellites et des smartphones non modifiés. Ça marche : c’est déjà une réalité dans plusieurs pays avec Starlink et des opérateurs locaux.

SMS et appels par des satellites sont déjà une réalité

Chez T-Mobile, les iPhone sont pris en charge depuis peu, en plus de smartphones Samsung sous Android. En Europe, un accord a été signé entre l’Agence spatiale européenne et Viasat afin de déployer du Direct-to-Device. Dans la foulée, l’opérateur britannique Vodafone passait un appel vidéo avec AST SpaceMobile.

Mais, comme l’ont soulevé des lecteurs dans les commentaires, comment se passent les communications avec un satellite à plusieurs centaines de kilomètres d’altitude et qu’en est-il du niveau d’exposition aux ondes (DAS) des utilisateurs ? Nous avons posé la question à l’Agence nationale des fréquences (ANFR).

« Il ne devrait donc pas y avoir d’impact sur le DAS »

Pour commencer, elle nous rappelle que l’objectif du Direct-to-Cell « est d’utiliser le même smartphone que pour les communications terrestres, avec la même puissance maximale que celle qu’il utilise pour ses communications habituelles ». Cela a une conséquence directe sur le niveau d’exposition aux ondes : « Il ne devrait donc pas y avoir d’impact sur le DAS, toujours évalué avec la puissance maximale ».

Il y a aussi une autre possibilité : les services par satellites n’utilisent pas les fréquences terrestres, « mais les fréquences plus élevées du service mobile par satellite ». Dans cette situation, « le DAS ne s’appliquerait pas puisque cette notion ne convient pas pour les hautes fréquences, il faut alors calculer la densité de puissance ».

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Quid de la « densité de puissance » ?

Sur cette page, l’ANFR rappelle que « la mesure de référence est le débit d’absorption spécifique (DAS), pour toutes les ondes comprises entre 100 kHz et 10 GHz ». Au-delà, on passe sur la densité de puissance. Cette mesure intéresse l’Agence qui s’est équipée début 2023 d’un nouveau banc de test pour mesurer l’exposition du public aux ondes électromagnétiques.

L’ANFR explique qu’avec des hautes fréquences (il était question de la 5G à 26 GHz dans son article), « l’énergie captée dans les tissus reste localisée à la surface de la peau. Dans ce cas, l’exposition se caractérise […] en densité de puissance absorbée (DPA) dans les tissus biologiques et s’exprime en Watt par mètre carré (W/m²) ».

Comme nous le rappelions dans notre antisèche sur la 5G, la bande des 26 GHz va permettre aux opérateurs de proposer des débits très importants (en liaison terrestre), mais cette fréquence haute souffre d’une limitation importante : elle ne passe pas à travers les murs, les obstacles et même à travers la main.

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Puissance vs autonomie du smartphone

L’ANFR ajoute que les fréquences élevées du service mobile par satellite sont « peu susceptibles de produire une "explosion" des puissances, ne serait-ce que parce que l’autonomie du smartphone demeure prioritaire pour les opérateurs et les utilisateurs ». Augmenter la puissance entraine mathématiquement une consommation plus importante et donc une baisse de l’autonomie.

L’Agence nationale des fréquences restera évidemment « vigilante pour assurer la conformité des terminaux avec les limites de DAS ou de densité de puissance ».

Les antennes des satellites sont beaucoup plus performantes

Nous avons ensuite demandé comment un smartphone pouvait joindre un satellite à plusieurs centaines de kilomètres alors qu’il est parfois difficile d’accrocher des antennes à quelques (dizaines de) kilomètres. L’explication de l’ANFR est assez simple :

« Contrairement aux réseaux terrestres, la liaison montante vers le satellite bénéficie d’une propagation sans obstacle : la puissance transmise n’est donc pas atténuée par les constructions ou les mouvements de terrain.

Bien sûr, elle s’atténue du fait de la grande distance, mais les antennes sur les satellites sont beaucoup plus performantes que les antennes-relais terrestres et elles autorisent des amplifications sans commune mesure : une fois dépliées, elles sont de très grande taille, comme celle du système AST Space Mobile ».

AST Space Mobile, nous en parlions la semaine dernière avec un premier appel vidéo par satellite en partenariat avec l’opérateur Vodafone. Le fabricant explique que chaque satellite « dispose d’une antenne réseau à commande de phase mesurant 64 m² ». Elle est déployée (on peut voir le résultat ci+dessous dans les laboratoires de l’entreprise) une fois le satellite dans l’espace.

Starlink reste assez discret sur le détail technique de sa solution. La société utilise des antennes réseau à commande de phase de « 2,7 x 2,3 m avec des récepteurs radio extrêmement sensibles et des émetteurs haute puissance afin de communiquer avec les smartphones depuis l'espace ».

Avec déjà plus de 6 000 satellites en orbite et une constellation prévue de 12 000 en phase 1, la flotte de Starlink sera bien plus importante que celle d’AST Space Mobile avec « seulement » 243 satellites. Mais les antennes de ces derniers sont plus grandes.

Améliorer les antennes des satellites pour le haut débit

« Ces antennes peuvent capter un signal montant très faible, ce qui autorise d’ores et déjà des services à bas débit (service de type messagerie) », précise l’ANFR.

Pour la suite, le gros du travail sera à faire du côté des satellites : « Pour des services plus élaborés, comme la navigation sur internet et les appels vidéos, les efforts de développement se concentrent également sur les antennes des satellites, puisque le principe du D2D reste de préserver les conditions d’usage et l’autonomie des smartphones ».

Dernière précision et pas des moindres : « bien sûr, ces services ne fonctionneront correctement que lorsque l’utilisateur se trouve en extérieur ».

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