Fréquences 5G : l’Arcep face aux choix techniques, un acteur unique envisageable

La procédure d'attribution des fréquences de la 5G sera ouverte à tous, pas seulement aux opérateurs ; une posture parfaitement assumée. Sébastien Soriano et Pierre-Jean Benghozi de l'Arcep nous expliquent pourquoi. Ils nous détaillent aussi les choix techniques que le régulateur devra trancher.

Les questions liées aux obligations et à l'ouverture des fréquences ne sont qu'une (petite) partie de celles adressées par l'Arcep aux acteurs du marché. Le gendarme des télécoms fait également face à des impératifs techniques : « La contrainte de spectre va amener à faire un arbitrage ou des choix », nous dit Sébastien Soriano. 

Notre dossier sur l'ultime consultation 5G de l'Arcep :

• L'Arcep nous détaille sa consultation sur l'attribution des nouvelles fréquences 5G
• Fréquences 5G : l'Arcep face aux choix techniques, un acteur unique envisageable

La disponibilité des fréquences dans la bande des 3,5 GHz

Pour rappel, trois bandes de fréquences sont identifiées : 1,4 GHz, 3,5 GHz et 26 GHz. Sur les 26 GHz (fréquences millimétriques), les calendriers sont longs et la disponibilité assez bonne. À ses débuts, la bande des 1,4 GHz va surtout être appairée avec les 800, 900 et/ou 1 800 MHz. Cette bande capacitaire servira uniquement pour du téléchargement (du réseau de l'opérateur vers l'utilisateur) afin d'augmenter les débits et la capacité des opérateurs. 

Elle a aussi un autre avantage : « En téléchargement, la portée des fréquences est plus large qu'en upload, car elle ne dépend pas de la puissance du terminal. Du téléchargement en 1,4 GHz, c'est quasiment une bande basse ». Les fréquences dans les 1,4 GHz combinent donc une bonne portée et permettent de soulager des réseaux à assez court terme, mais elles ne revêtent pas un gros intérêt stratégique.

Le principal sujet en termes d'attributions se trouve donc sur les 3,5 GHz, d'autant plus que le spectre disponible est limité. « On a 400 MHz et, suivant les scénarios, environ un tiers sur lequel des technologies alternatives existent. Elles empêcheront de donner cette bande à la 5G dans un délai rapide ».

Nous pouvons citer le WiMax lancé dans les années 2000 sur les 3,5 GHz, avec une hétérogénéité en fonction des départements en prime. De plus, l'Arcep a attribué des fréquences aux collectivités locales l'année dernière pour le très haut débit fixe (THD radio). Point commun : toutes les autorisations déjà délivrées s'achèvent en 2026. 

La situation n'est pas simple pour l'Arcep, avec une phase transitoire de six ans : « Il va falloir jongler avec une temporalité différente entre des fréquences disponibles tout de suite et d'autres seulement en 2026 » nous résume son président. Des solutions existent, mais elles nécessitent de faire des concessions. 

Deux choix techniques : synchronisation ou sacrifice 

Deux techniques de cohabitation sont donc à l'étude. Commençons par la synchronisation : « Les signaux entre tous les émetteurs dans la bande de fréquences sont synchronisés pour partir exactement au même moment, à la milliseconde près ». Cette technique limite les brouillages, mais impose un défi technologique : réussir à synchroniser tout le monde.

Avec cette solution, le spectre disponible sera de 340 MHz environ sur les 400 MHz de la totalité de la bande des 3,5 GHz. Il s'agit d'une moyenne, qui peut évidemment varier dans certains départements.

L'autre option est plus directe et facile à mettre en place : sacrifier des blocs de fréquences, on parle alors de bandes de garde : « On interdit l'émission de tout le monde sur certaines bandes, une sorte de no man's land pour éviter les brouillages. La conséquence étant une réduction de la quantité de spectre disponible. Au lieu d'être autour de 340 MHz on serait à 260 MHz ».

Des avantages et des inconvénients dans les deux cas

En plus d'un défi technologique, la synchronisation entrainera certainement un ralentissement des plus rapides : « La 5G promet des latences de l'ordre de 2 ms permettant des usages temps réel, de la voiture connectée, etc. D’après les premières informations, cette synchronisation pourrait augmenter cette latence, potentiellement jusqu'à 5 ms ».

Dans sa consultation, l'Arcep pose donc la question aux acteurs pour avoir confirmation de ce chiffre. Le gendarme souhaite aussi savoir si une période transitoire avec de la synchronisation serait possible à mettre en place, avant de revenir à une situation classique après 2026. Date à laquelle les fréquences des 3,5 GHz seront entièrement disponibles. Dans ce cas, « pendant une première période, la 5G ne pourrait pas aller au bout de ses promesses en termes de latence, un choix pas évident ».

« On sait qu'au début la 5G ça va quand même beaucoup ressembler à de la 4G+. Les vrais usages critiques à latence faible ne vont pas apparaitre tout de suite. On pourrait peut-être vivre avec cette situation transitoire », mais elle ne doit pas durer ad vitam, ce dont l'Arcep veut s'assurer au travers de sa consultation.

Pour résumer : la synchronisation permet d'avoir plus de spectre dès le début de la 5G (en 2020), mais avec une latence plus grande que prévue. L'autre solution, les bandes de garde, ne touche pas aux promesses de la 5G et ne nécessite pas d'adaptation technique trop lourde. La largeur de spectre est par contre plus limitée jusqu'en 2026.

L'heure des choix approche

« Le compromis entre latence et quantité de spectre est important, car il renvoie à la manière dont la 5G va se développer », explique Pierre-Jean Benghozi, membre du collège de l'Arcep. D'un côté il y a le marché résidentiel avec les quatre grands opérateurs qui voudront certainement un spectre le plus large possible pour absorber la masse de données circulant sur le mobile. De l'autre, les professionnels dont les usages pourraient tirer parti d'une très faible latence.

« Cet arbitrage est à la fois un problème technique dans notre réorganisation et mis à disposition des fréquences, mais aussi une anticipation des besoins que peuvent avoir les différentes parties prenantes [...] la contrainte de spectre va amener à faire un arbitrage ou des choix ». Le but de cette consultation est donc d'estimer les nécessités de chacun. 

Sébastien Soriano est sur la même longueur d'onde : « il y a bien un arbitrage entre grand public et entreprise. On espère quand même combiner les deux, mais on a besoin d'entendre les acteurs s'exprimer ». Interrogé sur une éventuelle préférence pour l'une ou l'autre des solutions (synchronisation ou bandes de garde), le président de l'Arcep nous affirme qu'il ne privilégie pour le moment aucune piste.

Être à l'écoute de l'ensemble des acteurs concernés

La situation n'est d'ailleurs pas la même dans d'autres pays européens : « En Allemagne, Siemens et BMW font le siège devant notre homologue pour vite avoir les fréquences 5G pour des véhicules et usines connectées, de la smart city. On va dire que moi je n'ai pas franchement Alstom et Renault qui font le pied de grue en bas de l'Arcep. Pour autant on ne veut pas préjuger, à eux de se mobiliser pendant la consultation publique ». 

Cette consultation est une main tendue aux acteurs autres que les opérateurs. L'autorité espère une large gamme de retours sur les usages et ambitions autour de la 5G : « Nous on écoutera tout le monde, on n'a pas le parti pris d'écouter les quatre grands opérateurs. On veut vraiment ouvrir le jeu au maximum. C'est un enjeu sur lequel les grands acteurs ne sont pas d'accord avec nous, mais on assume ce désaccord. À ce stade, on ne veut pas fermer les portes ».

Au final, l'Arcep rappelle qu'elle n'est pas la seule à décider : « Tout se fait en codécision avec le gouvernement. Les modalités d'attribution des fréquences c'est un système à double clé. L'Arcep propose et le ministre approuve. C'est l’équilibre de la terreur : si on propose des idées que personne n'accepte jamais on est dans l'impasse et si le gouvernement veut faire des choses qu'on ne propose pas ils sont dans l'impasse. Nous sommes donc obligés de nous mettre d'accord ».

Une procédure qui sera ouverte à tous... pas seulement aux opérateurs

Des verticaux comme le port du Havre ou la SNCF pourraient ainsi être eux-mêmes attributaire des fréquences s'ils le souhaitent. L'Allemagne va même plus loin : sur les 400 MHz du spectre, 100 MHz sont réservés aux verticaux.

Sébastien Soriano précise qu'ils n'ont que trois opérateurs mobiles... avec 400 MHz disponibles. L'Allemagne pouvait donc donner à chacun 100 MHz en gardant encore 100 MHz de côté. La question d'ouvrir ou réserver des blocs aux acteurs du marché se pose aussi dans d'autres pays européens.

En France, « notre idée a priori n'est pas de réserver des fréquences aux verticaux. Compte tenu de leur rareté, ça ne nous semble pas la meilleure approche. En revanche, on pourrait imaginer des attributions des fréquences locales et pas forcément uniquement nationales ». 

Un acteur unique exploitant fréquences et réseau envisagé

Une autre possibilité étant l'arrivée d'acteurs mutualisateurs, comme TDF par exemple, « qui candidateraient sur des fréquences pour revendre ensuite de la capacité à tout le monde, y compris aux opérateurs, dans une logique proche de l'itinérance ». Pas sûr par contre que les opérateurs voient cette solution d'un bon œil.

Le président de l'Arcep insiste, comme s'il voulait passer un message : « On peut imaginer un acteur neutre qui ne soit aucun des quatre grands opérateurs qui exploitent le réseau et les fréquences et qui ensuite revend de la capacité à tout le monde. Ce n'est pas impossible. On ouvre totalement cette possibilité ».

Par contre, Sébastien Soriano ne voit pas une société comme Google se lancer en France. Avec Fiber, « ils ont arrêté, car pour eux mettre 1 euro dans l'intelligence artificielle vaut dix fois plus que mettre 1 euro dans une tranchée pour faire un réseau télécom. Bien évidemment, l'appel d'offres leur sera ouvert, personne n'est exclu par principe, mais je n’y crois pas ».

Des acteurs du cloud pourraient débarquer

Qu'en est-il d'une éventuelle obligation d'ouverture des réseaux par les attributaires des fréquences. Avec le slicing de la 5G, il est virtuellement possible de découper un réseau en plusieurs tranches, avec des caractéristiques différentes. La virtualisation aidant, l'intégration d'applications développées par ou pour tiers sera également largement simplifiée.

• À lire : Avec la virtualisation, Orange promet de révolutionner ses réseaux fixes et mobiles

« On ne peut pas exclure qu'il y ait des acteurs, notamment du cloud, qui puissent se lancer dans cette couche-là. Il y a des mutualisations évidentes, on est dans une couche réseau qui ressemble beaucoup à celle du cloud, on utilise des infrastructures télécom et on gère l'algorithmique, le stockage et la data. C'est beaucoup plus du service informatique que des télécoms en fin de compte ».

L'Arcep ne peut ainsi « pas exclure qu'il y ait des Amazon, Cozy Cloud, Microsoft ou OVH qui se lancent sur cette partie de la chaine de valeur ». Là encore, la porte est grande ouverte. La situation n'est pas du tout la même qu'avec la 4G ajoute Pierre-Jean Benghozi : « On est sur des schémas plus compliqués et sur lesquels on n'a pas forcement de claire visibilité de ce que sera le futur modèle économique des acteurs, et donc des investissements et moyens qu'ils sont prêts à mettre dans l'infrastructure et l'achat de fréquences ».

La question est complexe, même pour l'Arcep, qui a donc décidé de lancer un comité des réseaux de demain regroupant des scientifiques, des industriels et des acteurs économiques (10 personnes, avec une parfaite parité femmes/hommes). Les discussions ne concernent pas uniquement la 5G. 

Quelle largeur de bloc faut-il pour de la bonne 5G ?

L'Arcep se pose également une autre question importante : les conditions d'attribution des blocs de fréquence. « Là-dessus on aimerait entendre les acteurs sur la quantité de fréquence nécessaire. Il y a un discours qu'on entend souvent des équipementiers télécoms qui est de dire que pour faire de la bonne 5G il faudrait une largeur de spectre de 80 MHz par opérateur » sur la bande des 3,5 GHz. Avec quatre grands opérateurs, le total monterait à 320 MHz. Or, dans le cas du choix des bandes de garde, cette limite n'est pas atteinte, alors qu'elle l'est tout juste avec la synchronisation.

Dans sa consultation, l'Arcep veut essayer de comprendre si ce seuil de 80 MHz est vraiment critique, ou s'il est quand même possible d'avoir une « bonne » 5G avec des blocs de fréquences plus restreints. Dans le cas ou 40/60 MHz seraient suffisant, le régulateur veut néanmoins savoir si avec 80 MHz les opérateurs ou les équipementiers pourraient développer un ou plusieurs services critiques.

Si oui, à quelle échéance ? Si ces usages ne sont en effet pas prévus avant 2025, autant attendre la libération des fréquences en 2026. Par contre, ce n'est pas du tout la même chose si la disponibilité est pour début 2020. 

Pourquoi la procédure en outremer arrivera-t-elle après celle en métropole ?

Dans l'avant-propos de sa consultation, l'Arcep dit se « concentrer sur les attributions pour le territoire métropolitain ». Une autre arrivera plus tard pour les départements d'outremer. Nous demandons à Sébastien Soriano pourquoi il existe toujours cette double temporalité et si une procédure simultanée ne permettra pas aux DOM de rattraper un peu de leur retard. 

Le président de l'autorité nous explique que « la pratique actuelle de l'Arcep est d'essuyer les plâtres en métropole et de généraliser aux DOM. Elle a des avantages et des inconvénients ». Il ajoute que cette situation n'a pas été un problème jusqu'à présent et rappelle qu'il faut prendre en compte la maturité des enjeux et des acteurs locaux : « le lancement de la 4G dans les DOM on a l'impression qu'il est arrivé au bon moment et qu'il n'y a pas eu une frustration excessive sur le sujet. Mais je suis ouvert à la critique » ajoute Sébastien Soriano. 

La France et de ses territoires d'outre-mer sont un cas particulier en Europe, nécessitant des procédures d'attribution distinctes. En effet, « on ne pourrait pas s'amuser à faire une obligation nationale sur l'ensemble du territoire ». Dans tous les cas, il y a bien un décalage, reconnait le président de l'Arcep, avant d'ajouter qu'il ne trouve pas la situation discriminante.

Consultation ouverte jusqu'au 19 décembre, le bilan en 2019

Quoi qu'il en soit, cette consultation est ouverte jusqu'au 19 décembre et, comme toujours, l’intégralité des réponses sera publiée, parfois caviardées au titre du secret des affaires. Elles seront intéressantes à analyser, ne serait-ce que pour voir si les acteurs et industriels (hors opérateurs) ont entendu l'appel du régulateur et répondu en nombre à ses questions.

Dans tous les cas, la balle sera ensuite dans le camp de l'Arcep, qui devra préparer les modalités de la procédure d'attribution des fréquences, en lien avec le gouvernement. Les étapes devraient maintenant être rapidement franchies puisque la procédure devrait être lancée l'été prochain et terminée avant fin 2019.

Pour rappel, deux ans et demi s'étaient écoulés entre la première consultation sur les modalités en matière d’attribution des fréquences 4G (800 MHz et 2,6 GHz en mars 2009) et l’attribution effective des fréquences aux opérateurs (octobre 2011). Avec la 5G, le régulateur veut boucler l'ensemble en un peu plus d'un an.