5G sur les 26 GHz : le casse-tête de la libération et de l’attribution des fréquences

La 5G passera aussi par la bande des 26 GHz, mais celle-ci est déjà bien encombrée avec l'armée, les satellites et les faisceaux hertziens. L'Arcep publie le bilan de sa consultation publique, dont le but est de préparer la libération des fréquences pour l'arrivée de la 5G. 

Le cœur de la 5G à son lancement sera sans aucun doute la bande de 3,5 GHz, dans les zones denses pour commencer. Avec les améliorations liées à cette technologie, les antennes proposeront une couverture équivalente à la bande des 1 800 MHz nous affirmait récemment Bouygues Telecom, tout en permettant d'avoir des largeurs de spectre bien plus importantes, et donc plus de bande passante avec des débits plus élevés.

Avis d'encombrement sur les 26 GHz en France

En plus des 3,5 GHz, la 5G sera également déployée sur les bandes actuelles de la 4G – avec un intérêt « assez limité » pour le grand public – mais aussi sur des fréquences millimétriques. Par abus de langage, il s'agit généralement des bandes au-dessus des 24 GHz (au lieu de 30 GHz au sens strict du terme).

La bande des 26 GHz a été choisie au niveau européen, mais elle est déjà bien utilisée par plusieurs acteurs du numérique : opérateurs de satellites, opérateurs de réseau avec les faisceaux hertziens pour relier des stations fixes, CNES, ministère des armées, etc.

L'occupation des 26 GHz... sans tenir compte de la 5G qui va arriver

Des initiatives ont déjà été mises en place sur le vieux continent, notamment par les régulateurs suédois, roumains et anglais. En France, l'Arcep ne veut pas se laisser distancer et « souhaite engager dès à présent les travaux préparatoires pour faciliter l’introduction de la 5G dans la bande 26 GHz ».

Entre fin mai et début juin, l'Arcep a lancé une consultation publique sur « les perspectives de la 5G dans la bande des 26 GHz » afin d'avoir les retours des nombreux acteurs concernés. L'objectif étant de préparer la libération des 26 GHz pour la 5G et « d'évaluer les enjeux et conditions possibles de coexistence des futurs réseaux 5G avec des stations terriennes des services scientifiques et du service fixe par satellite ».

La consultation est désormais terminée et l'heure du bilan a sonné. Treize contributions ont été faites, parmi lesquelles nous retrouvons les quatre opérateurs de réseau nationaux (Bouygues Telecom, Iliad, Orange et SFR), l'Avicca, l'Afnum, Qualcomm, Airbus, Eutelsat, etc.

L'intérêt et les enjeux de cette bande de fréquences

Pour commencer, le gendarme des télécoms souhaitait connaitre les usages envisagés pour la 5G sur les 26 GHz. Pour plus de la moitié des contributeurs, « le premier usage pertinent dans la bande 26 GHz est l’apport capacitif extrêmement localisé pour les réseaux mobiles très haut débit dans les zones très denses, essentiellement en zones urbaines ou suburbaines, dans des lieux spécifiques (ports, usines…) ou à l’intérieur des bâtiments ».

Selon plusieurs retours, les déploiements 5G en Europe seront d'abord limités aux fréquences de 26,5 à 27,5 GHz, alors que la bande des 26 GHz, telle que pensée pour la 5G, s'étale de 24,25 à 27,5 GHz. Sur un peu plus de 3 GHz disponibles, seul le dernier GHz serait utilisé dans un premier temps.

Europe VS Amérique et Asie : des choix différents

La raison avancée est simple : l'Amérique et l'Asie ont misé sur les 28 GHz, allant de 26,5 à 29,5 GHz. Les deux continents rejoignent donc l'Europe sur les fréquences allant de 26,5 à 27,5 GHz. Comme la plupart des équipementiers sont américains ou asiatiques et que ces deux régions semblent pour le moment être les plus actives sur la 5G, les produits disponibles seront principalement pensés pour les 28 GHz, avec une compatibilité limitée sur les 26 GHz.

L'Europe devra donc probablement se contenter de la partie commune avec les 28 GHz pour commencer. L'Arcep indique que SFR et le finlandais Nokia « mentionnent la disponibilité d’équipements 5G à 26 GHz d’ici la fin 2018, permettant de mener des expérimentations dans le haut de la bande 26 GHz ». Ils seront donc également compatibles avec la partie basse de la bande des 28 GHz.

De son côté, Huawei confirme la disponibilité commerciale de stations de base et chipsets avant fin 2018 pour la bande des 28 GHz et donc la partie commune avec les 26 GHz. Le fabricant précise « pouvoir développer des produits plus spécifiques pour la bande 26 GHz en fonction de la demande du marché ».

Chez Qualcomm, les premiers terminaux 5G en 26,5/29,5 GHz (soit la bande des 28 GHz) seront disponibles en 2019. Ils couvriront le reste de la bande des 26 GHz « dans un second temps », sans plus de précision.

Le casse-tête de l'attribution

De son côté, Orange prévient qu'une disponibilité des équipements en deux temps « pourrait générer des coûts prohibitifs lors du remplacement massif des équipements de "première génération" et une fragmentation de la bande 26 GHz ». L'opérateur souhaite donc que la procédure d'attribution se fasse sur la totalité de la bande des 26 GHz et pas sur une partie pour commencer, et il n'est pas le seul.

Bouygues Telecom, Qualcomm et la GSA surenchérissent : « seul 1GHz en haut de bande (26,5 - 27,5 GHz) pourrait être réellement exploitable à court terme notamment en raison des usages existants dans la bande et en bandes adjacentes ». Les faisceaux hertziens se trouvent en effet juste en dessous, un point sur lequel nous reviendrons.

L'Arcep ajoute que les trois acteurs « souhaitent une attribution de la bande quand elle sera exploitable dans sa totalité pour permettre une attribution de blocs suffisamment larges – de 400 MHz à plus de 800 – pour fournir un service suffisamment différenciant de celui des bandes de fréquences plus basses ». Si un seul GHz est en effet disponible pour commencer, il sera bien difficile d'allouer des blocs de 400 ou 800 MHz à plusieurs opérateurs.

De manière plus générale, les opérateurs s'accordent pour privilégier les bandes en dessous des 6 GHz pour la 5G, notamment celles sur les 3,5 et 1,4 GHz. Bouygues Telecom par exemple « insiste sur la nécessité d’avoir une meilleure visibilité sur les évolutions réglementaires à venir et sur les calendriers d’attribution ».

Pour Orange, la première étape de développement repose sur les 3,5 GHz « en raison des incertitudes sur le calendrier de la disponibilité des équipements dans la bande 26 GHz ». L'opérateur confirme néanmoins l’intérêt des 26 GHz pour le long terme.

Le cas délicat des faisceaux hertziens des opérateurs de réseau

La bande des 26 GHz (24,25 à 27,5 GHz pour rappel), souffre d'un autre problème en France : une partie de la bande (de 24,5 à 26,5 GHz) est déjà attribuée à l'Arcep pour l'établissement de liaisons hertziennes point à point entre deux stations fixes ; on parle de faisceaux hertziens (ou FH).

En janvier 2018, un peu moins de 5 000 liaisons étaient autorisées par l'Arcep sur la métropole, ces autorisations s'étalant jusqu'en 2027. 36 seulement se terminent en 2020 ou avant, alors qu'un peu plus de 3 000 prendront fin entre 2022 et 2024, soit plusieurs années après le lancement commercial de la 5G en France, prévu pour 2020 pour rappel.

Le régulateur souhaitait donc prendre la température des opérateurs sur un changement au niveau des GHz. Nous passerons rapidement sur la réponse du groupe Iliad (Free et Free Mobile) : il « n’est pas affectataire de faisceaux hertziens en bande 26 GHz » indique-t-il dans sa réponse. 

SFR affirme que la partie faisceaux hertziens de la bande des 26 GHz « n’est aujourd’hui que partiellement utilisée par les liaisons fixes. Composés de 6 canaux (dans une découpe de canalisation à 112 MHz), seuls les trois canaux du haut sont utilisés (à l’exception de 5 liaisons pour SFR, situées sur les canaux du bas) ». Ainsi, 672 MHz de spectre sont quasiment inutilisés ajoute l'opérateur, « permettant un déploiement en canal adjacent de la 5G par rapport aux faisceaux hertziens ».

De son côté, Bouygues Telecom ne compte pas laisser filer ces fréquences pour les FH si facilement. L'opérateur rappelle qu'il « détient une large partie de ces autorisations et, pour nombre d’entre elles, entend exploiter les fréquences jusqu’à leur date d’expiration ».

Dans les zones très denses le raccordement des sites à la fibre permet de réduire le nombre de faisceaux reconnait néanmoins l'opérateur. Il est ainsi favorable à un partage géographique des fréquences dans ces cas. Orange n'est pas sur la même longueur d'onde et préférerait un plan de migration des faisceaux hertziens sur d'autres fréquences.

Migrer les faisceaux hertziens vers une autre bande ? Pourquoi pas... mais où ?

Si SFR met en avant des solutions pour faire cohabiter la 5G avec les usages fixes dans les 26 GHz, Huawei n'est pas du même avis. Le fabricant cite les études menées par la Conférence européenne des administrations des postes et des télécommunications (CEPT). Elles « montrent que la coexistence entre des stations de bases 5G et des faisceaux hertziens déployés dans une même ville ou dans un même environnement urbanisé n’apparait pas réaliste d’un point de vue opérationnel et que la solution cible est la libération totale de la bande 26 GHz des faisceaux hertziens ».

Une solution envisagée serait de migrer les faisceaux hertziens vers d'autres bandes de fréquences : « La plupart des contributeurs, à l’exception de SFR, estiment que la bande 32 GHz peut répondre en grande partie aux besoins de migration », résume l'Arcep. Pour la marque d'Altice, les 32 et 38 GHz sont déjà fortement utilisées. Le groupe ajoute que la bande des 18 GHz « imposerait un doublement de la taille des antennes et nécessiterait le renforcement des pylônes ». Bref, SFR n'a pas de bonnes solutions à mettre en avant.

De son côté, Iliad (qui ne possède pas de FH en 26 GHz) est « favorable à une migration rapide vers d’autres bandes », notamment sur les 18 GHz et 32 GHz. Deux pistes sont évoquées par Iliad pour mettre en place ce changement : « éviter d’accorder de nouvelles autorisations ou de prolonger des autorisations existantes » sur les 26 GHz et prévoir « un critère incitatif dans les futurs appels à candidatures 5G ».

Par exemple, « un opérateur vertueux libérant rapidement la bande 26 GHz pourrait avoir davantage de fréquence 26 GHz 5G qu’un opérateur exploitant ses licences FH jusqu’au dernier jour autorisé ». Bouygues Telecom ne devrait pas être du même avis...

Pour Huawei, Orange, la GSA et Qualcomm, « seul un plan de migration des faisceaux hertziens dans d’autres bandes, notamment vers la bande 32 GHz, permettrait une utilisation fiable de la bande 26 GHz pour la 5G ». De son côté, Bouygues Telecom prévient « qu’une migration forcée et prématurée vers une autre bande de fréquences serait coûteuse et que les coûts de migration devraient être répartis de manière équitable entre les futures titulaires d’autorisation 5G dans la bande 26 GHz ».

Réduire la durée des autorisations ? Oui pour certains, non pour d'autres

Dans sa consultation, l'Arcep émettait l'idée de réduire la durée des autorisations pour les FH. Alors qu'elles sont habituellement de 10 ans, toutes les nouvelles autorisations pourraient par exemple avoir une date butoir fixée au 31 décembre 2023. Le but étant évidemment de libérer aussi rapidement que possible les fréquences pour la 5G. 

Sur cette question, « les contributeurs ont des positions contrastées » note l'Arcep. Pour Bouygues Telecom, une telle mesure permettra en effet de réduire progressivement le nombre de faisceaux hertziens, mais l'opérateur ne souhaite pas que cette règle s'applique pour une demande d'augmentation de capacité pour un faisceau déjà autorisé.

L'Avicca n'est pas contre, mais voudrait retarder l'échéance d'un an, au 31 décembre 2024, en laissant la possibilité de mettre en place des dérogations pour des besoins précis.

De son côté, SFR n'est pas favorable à une telle réduction et estime qu'une cohabitation est possible sur la base d’un partage géographique et fréquentiel. La marque au carré rouge souhaite donc maintenir le cadre actuel. Pour rappel, la GSA et Qualcomm ne sont pas du même avis : « cette coexistence [NDLR : 5G et FH] n’est pas réalisable dans une même zone géographique ». Ils proposent donc de ne plus autoriser de nouveaux faisceaux hertziens dans les 26 GHz.

Enfin, Huawei et Orange « proposent que toute nouvelle demande d’utilisation de fréquences pour des faisceaux hertziens dans cette bande soit autorisée dans une autre bande de fréquences ».

Des stations au sol pour Copernicus pourraient voir le jour

Les quatre opérateurs nationaux affirment en cœur « ne pas avoir de projets d’implantation de stations terriennes dans la bande 26 GHz », mais ce n'est pas le cas de l’AFNUM, d'Airbus Defence and Space, et de l’ESOA. En effet, le Système de relais de données par satellite européen (ERDS) de l'Agence spatiale européenne (notamment utilisé pour Copernicus) exploite des fréquences dans les 25,5 à 27 GHz. 

À l'heure actuelle, aucune station terrienne n’est exploitée en France pour ce système, mais les acteurs n'excluent pas d'en déployer dans le futur, avec un nombre toutefois limité. Eutelsat et l’ESOA précisent que des opérateurs de satellites prévoient d'installer des stations terrestres en France, en dehors des zones urbaines, sur les bandes de 24,65 à 25,25 GHz. L'Arcep précise que Bouygues Telecom souhaite évaluer « la crédibilité » des projets avant de délivrer des autorisations.

Dans le cas où des stations de bases (existantes et futures) devraient coexister avec la 5G sur les 26 GHz, la majorité des contributeurs estiment qu'il faudra mettre en place des zones de coordination et/ou d’exclusion.

Des consultations avec l'armée arrivent, le travail sur les 1,5 GHz commence

Maintenant que les retours ont été récupérés et analysés, le gendarme des télécoms va « engager des consultations avec le ministère des armées » qui utilise la bande des 26,5 à 27,5 GHz. Il proposera au Premier ministre des modifications du TNBRF pour que cette bande de fréquence soit attribuée à l'Arcep. 

Afin de préparer l'arrivée de la 5G dans le reste de la bande (de 24,25 à 26,5 GHz), le régulateur « va étudier avec les acteurs les conditions de migration des faisceaux hertziens et prévoit de limiter la durée des nouvelles autorisations au maximum jusqu'au 31 décembre 2023 ». La demande de l'Avicca de repousser cette limite d'un an ne semble donc pas suivie.

Dans le même temps, le régulateur lance une consultation publique sur la bande de 1,5 GHz, citée dans les contributions. L'Arcep veut connaitre « l'intérêt de cette bande de fréquences, les usages possibles et les perspectives de disponibilités d'équipements », mais aussi revenir sur les FH et les satellites donc certains existent aussi sur cette bande. 

Cette nouvelle consultation publique est ouverte jusqu'au 30 septembre.