Bande L, 2300 et 2600 MHz TDD : voici les futures bandes de fréquences 4G et 5G

Actuellement, les opérateurs mobiles français disposent de cinq bandes toutes technologies (2G, 3G et 4G) confondues : 800, 900, 1800, 2100 et 2600 MHz. Ils disposeront chacun d’ici peu d’une partie de la bande 700 MHz qui pourra être utilisée pour la 4G mais aussi pour la 5G. D’ailleurs, certains acteurs des télécoms pensent que les opérateurs mobiles l’utiliseront exclusivement pour la 5G, à part peut-être Free Mobile qui l’utilisera pour densifier son réseau 4G en l’absence de la bande 800 MHz, contrairement aux autres opérateurs.

Une consultation publique pleine d’informations

Malgré ces cinq bandes de fréquences, les opérateurs manquent clairement de patrimoine spectral, afin d’augmenter les débits de leur réseau, mais aussi pour désaturer les cellules et héberger de plus en plus d’appareils connectés. C’est pourquoi, dès le début des discussions pour la mise aux enchères de la bande 700 MHz, l’ARCEP a défriché le terrain des futures bandes de fréquences par l’intermédiaire d’une consultation publique dont la synthèse regorge d’avis et de conseils de la part des opérateurs et des équipementiers réseau comme Qualcomm, Ericsson ou Huawei par exemple.

Les plus curieux peuvent donc consulter ces longs – mais intéressants – documents qui abordent une petite dizaine de bandes de fréquences qui sont susceptibles d’être utilisées pour les réseaux mobiles. Nous avons décidé de traiter principalement de la bande L (aussi appelée bande 32) qui a le plus de chance d’être utilisée pour avant les autres. Nous aborderons également les bandes 2,6 GHz TDD et 2,3 GHz TDD qui sont de bonnes candidates pour la 5G.

Bande L : 1,4 GHz, pour la liaison descendante

La bande L, aussi appelée bande 38, est très intéressante. En effet, la bande L est comprise entre 1452 et 1492 MHz, ce qui en fait donc une bande haute. Les bandes hautes dans le spectre sont habituellement réputées pour avoir du mal à pénétrer au sein des bâtiments et à couvrir une large zone. Toutefois, la bande L a l’autorisation d’être émise à une puissance supérieure, permettant ainsi de bénéficier de caractéristiques (débits et couverture) assez similaires aux bandes basses.

La Puissance Isotropique Rayonnée Equivalente (ou PIRE – EIRP en anglais) autorisée par la CEPT pour la bande L peut atteindre jusqu’à 64dBm/5 MHz soit facilement 3 dB de plus que celle autorisée en moyenne en Europe pour la bande 800 MHz.   Laurent Fournier, Qualcomm

Mais la bande L peut uniquement réaliser des liaisons descendantes (« download ») et il faut donc l’agréger avec une autre bande (par exemple la 800 MHz) pour les liaisons montantes (« upload »). De cette manière, la bande 800 MHz s’occupe des liaisons montantes et descendantes et l’agrégation bande L permet d’ajouter de la capacité et du débit pour les liaisons descendantes. Les industriels pensent qu’il sera aussi possible d’agréger la bande L avec la bande 700 MHz.

La bande L déjà utilisée par la RNT

Pour le moment, la bande L ne peut pas être utilisée par les opérateurs puisqu’elle est utilisée par la radio numérique terrestre (RNT) par l’intermédiaire d’Onde Numérique avec une autorisation du CSA. L’ARCEP est donc prioritaire sur une partie de la bande : sur une largeur d’environ 25 MHz seulement. Mais Orange utilise une partie de ces 25 MHz pour des liaisons spéciales (IRT) pour le service de téléphonie filaire en zone rurale. Il faudra donc attendre qu’Orange libère cette partie de la bande, au plus tard au 31 décembre 2017, pour pouvoir l’utiliser sur les réseaux de téléphonie mobile.

Comme le souligne Laurent Fournier de Qualcomm, en Europe « la Bande L a déjà été affectée en Allemagne (Deutsche Telekom et Vodafone), en Italie (Telecom Italia et Vodafone) et au Royaume-Uni (H3G et Vodafone) ». Malheureusement, la France est le seul pays où la bande L n’est pas disponible en totalité pour les réseaux mobiles, à cause de la RNT qui peine à trouver ses utilisateurs comme le prouve l’article de nos confrères du site Next Inpact. La bande L pourrait donc arriver en France pour la 5G, d’ici quelques années.

La bande 2,6 GHz TDD (bande 38)

TDD vs FDD :

TDD désigne une méthode permettant d’utiliser une seule fréquence pour les liaisons montantes et descendantes. En FDD, les liaisons montantes utilisent une fréquence différente que les liaisons descendantes.

La bande 2,6 GHz (2600 MHz ou bande 38) est déjà utilisée en France pour la 4G, en mode FDD, comme toutes les autres fréquences mobiles en France. Ce qui signifie que les opérateurs utilisent une fréquence pour le sens montant et une autre pour le sens descendant. En mode TDD (comme en Chine), les opérateurs utilisent une seule et même fréquence pour les deux sens, en découpant les flux montant et descendant avec des techniques de séparation temporelle. Ce qui permet d’utiliser deux fois plus de fréquences sur une bande et donc d’attribuer deux fois plus de patrimoine spectral aux opérateurs.

En France, une partie de la bande 2,6 GHz pourrait être utilisée en mode TDD avec, dans le meilleur des cas, une largeur totale de 40 MHz à se partager entre les différents opérateurs. Cette bande pourrait être adoptée rapidement en mode TDD puisqu’une partie de la bande est déjà réservée à ce type d’usages. Qualcomm recommande d’ailleurs de l’attribuer immédiatement. Huawei et Bolloré Telecom recommandent quant à eux d’attribuer l’intégralité du bloc 40 MHz à un seul opérateur. L’un des contributeurs de la consultation publique de l’ARCEP recommande d’appliquer une obligation d’itinérance pour l’opérateur qui disposera de cette bande.

Le grand intérêt de cette bande est le nombre d’appareils déjà compatibles avec plus de 422 terminaux disponibles sur le marché selon le GSA et 12 réseaux commerciaux existant à travers le monde dont trois en Europe avec Hutchison 3G en Suède, Megafon en Russie pour la seule région de Moscou et Sferia en Pologne.

Du fait de sa position dans le spectre, la bande 2,6 GHz est davantage pensée pour les débits, avec une faible pénétration dans les bâtiments et une portée moins élevée que les bandes en bas du spectre. Elle est donc plutôt pensée pour être utilisée en agrégation avec une autre bande, pour augmenter les débits ou alors sur des petites cellules, dans des bâtiments où lors d’évènements sportifs, par exemple.

La bande 2,3 GHz TDD (bande 40)

La bande 2,3 GHz pourrait être utilisée en mode TDD en France – contrairement au mode FDD des bandes actuelles. Cette bande est actuellement utilisée par l’ARCEP (pour les radios amateurs ou les liaisons vidéo mobiles) ainsi que le ministère de la Défense. Selon les différents acteurs, cette bande n’est pas celle qui a le plus de chance d’être attribuée rapidement parmi les trois bandes de ce dossier.

Pourtant, déjà plus de 427 terminaux (sont 171 smartphones) sont compatibles avec la bande 2,3 GHz qui est utilisée dans 13 pays à travers 20 réseaux, notamment en Chine, Russie, Inde et Afrique du Sud. En Europe, plusieurs pays ont annoncé qu’ils attribueraient la bande 2,3 GHz à des opérateurs comme au Royaume-Uni ou au Danemark par exemple.

Comme pour la bande 2,6 GHz, la bande 2,3 GHz (bande 40 ou 2300 MHz) est davantage pensée pour des utilisations en agrégation pour apporter du débit supplémentaire. Les acteurs pensent également à une utilisation sous forme de micro cellules pour couvrir certains lieux (stade de foot, intérieur des bâtiments, etc.). Au total, en France, les opérateurs pourraient disposer de 90 MHz sur la bande 2,3 GHz à se partager entre eux. De quoi augmenter sérieusement les débits puisqu’avec une modulation QAM256 (4G catégorie 9 ou 10), une largeur de 10 MHz correspond à 75 Mbps (ou environ 50 Mbps en modulation standard pour la 4G de catégorie 4 ou 6).

Des fréquences pour la 4G et la 5G

Ces trois fréquences devraient être attribuées aux opérateurs mobiles dans les années à venir. Toutefois, le processus peut prendre du temps, beaucoup de temps. Il y a donc fort à parier que ces fréquences seront plutôt utilisées dans le cadre de la 5G dont les premiers réseaux commerciaux sont attendus d’ici 2020. D’ailleurs, certains acteurs des télécoms pensent que les opérateurs français utiliseront la bande 700 MHz exclusivement pour la 5G. Le cas de Free Mobile est plus délicat puisque l’opérateur mobile ne dispose pas de spectre bas, et il pourrait donc utiliser la bande 700 MHz pour couvrir plus rapidement le territoire français. À moins que le futur hypothétique rachat de Bouygues Telecom par Orange ne libère des fréquences basses pour Free Mobile.