L’Arcep veut chambouler l’usage de nombreuses fréquences et préparer la 5G

Dans une consultation publique, l'Arcep propose de répartir nombre de bandes de fréquences entre les réseaux mobiles, l'accès Internet fixe, les réseaux privés d'entreprises et l'Internet des objets. En ligne de mire : une réorganisation des très convoitées bandes 2,6 GHz et 3,5 GHz pour cette année.

Les travaux sur le nouveau paysage des fréquences hertziennes avance. Il y a quelques jours, l'Arcep a (enfin) mis en ligne sa consultation publique sur le sujet, proposant de réaménager plusieurs bandes, des très basses (400 MHz) aux très hautes (26 GHz). L'un des buts affichés est de préparer l'arrivée de la 5G, un des objectifs industriels européens, qui doit être standardisée vers 2018 et déployée commercialement à partir de 2020.

Le but de cette consultation, ouverte jusqu'au 6 mars, est de permettre aux acteurs d'exprimer formellement leurs besoins à court et long terme. Et pas seulement des opérateurs mobiles : des organismes publics et acteurs émergents du secteur, comme les concepteurs de réseaux très bas débit (LPWAN) dédiés à l'Internet des objets.

Dans le détail, le régulateur propose de revoir l'usage des fréquences 400 MHz, 700 MHz (partie SDL), 1,4 GHz, 2,3 GHz, 2,6 GHz TDD (duplex temporel), 3,5 GHz et 26 GHz. Rien de moins. À court terme, il s'agit notamment de permettre l'émergence de l'accès Internet fixe par radio via de nouvelles entrées (comme l'expérimentent certains opérateurs), et des services mobiles professionnels à très haut débit.

L'Arcep propose donc un plan pour chaque bande de fréquences, même si l'accent est mis sur les 2,6 GHz et 3,5 GHz, les deux seules que l'Arcep pense pouvoir réattribuer en 2017. C'est un euphémisme de dire que cette consultation publique était attendue, l'Agence du numérique (Bercy) exprimant même publiquement son impatience (voir notre actualité). Techniquement, le LTE semble être la voie à suivre pour de nombreux usages, malgré leur diversité.

Un LTE polyvalent et des fréquences aux finalités multiples

Tout au long de la consultation, l'Arcep semble convaincue que le LTE répond à une grande part des défis du secteur, notamment la virtualisation et la densification des réseaux. La technologie s'adapterait même à certains besoins régaliens : « priorisation ponctuelle des communications de certains utilisateurs voire préemption des ressources radio en cas de crise majeure, redondance, qualité de service élevée, etc ». Tout un programme.

La technologie doit aussi aider à gérer certaines contraintes et l'asymétrie du trafic. Cela via des technologies comme le TDD LTE, qui répartit l'envoi et la réception de données sur des bandes de temps, au lieu de fréquences (voir notre analyse). Très utile dans un spectre limité. La méthode est encore minoritaire dans l'Hexagone.

Pour le moment, l'Arcep compte attribuer des fréquences en 2,6 GHz TDD (une bande de 50 MHz) et pourquoi pas en dédier dans les 3,5 GHz à cette technologie. Sur cette dernière, « partiellement attribuée », le régulateur se voit réserver des parties encore inutilisées et réaménager celles déjà employées. Il est ainsi question de fournir 40 MHz en zone rurale pour l'accès Internet fixe, même si les scénarios sont nombreux.

Autant d'usages que de fréquences, le casse-tête aérien

Concernant les 400 MHz, utilisés par des réseaux d'entreprises bas débit de manière « intensive » dans les grandes villes et sur grands sites industriels, l'institution semble convaincue qu'il est difficile de trouver des fréquences libres. Il faudrait donc « dégager du spectre » avant de réattribuer le moindre Hz.

Pour les 700 MHz, récemment passés de la TNT aux opérateurs mobiles, un petit espace de 15 MHz (dit « SDL ») pourrait servir à d'autres usages que les réseaux grand public. Pourtant, le gendarme estime que l'écosystème n'est pas assez mature sur ces fréquences précises. « L’Arcep n’envisage donc pas de procéder à son attribution avant le 1er juillet 2019. »

Sur le 1,4 GHz, plusieurs solutions sont étudiées pour les 91 MHz attribuables (dont 40 MHz libres). D'un côté, il est envisagé de distribuer les fréquences disponibles à court terme (harmonisés mondialement pour un usage mobile), en laissant à plus tard les 51 MHz utilisés. De l'autre, il pourrait être plus sage de répartir l'ensemble de la bande quand les 91 MHz seront disponibles, à une échéance encore inconnue.

Les 2,3 GHz, pour le moment surtout attribués au ministère de la Défense, sont l'objet de travaux européens sur leur usage. Le document évoque la possibilité de les ouvrir aux réseaux mobiles, qui cohabiteraient avec ceux de la Défense. Enfin, les 26 GHz, une des « bandes millimétriques » qui permettent du très haut débit à courte portée, seraient idéales pour développer la 4G et la 5G.

Services mobiles et accès Internet fixe

La répartition des bandes entre usages risque d'ailleurs de ressembler à un méli-mélo. Les occupants les plus connus du spectre sont les réseaux mobiles ouverts au public, qui doivent faire face à la croissance constante de la consommation de données. Ils doivent aussi encaisser l'adoption massive des réseaux les plus gourmands (40 % de clients mobiles étaient en 4G fin 2016, contre 26 % fin 2015). En métropole, plus de 600 MHz leurs sont déjà consacrés, remarque l'Arcep. 

Face à eux, une utilisation émergente en zone rurale risque de les concurrencer sur leur terrain : l'accès Internet fixe via les réseaux hertziens. L'Arcep rappelle avoir déjà procédé à des attributions de fréquences en 2000 (3,5 GHz et 26 GHz) et 2006 (3,5 GHz) « avec des bilans mitigés ». Les raisons : le développement des usages sur cuivre (ADSL) et le manque d'écosystème industriel autour du WiMAX, la technologie qui exploitait cette part du spectre.

Aujourd'hui, le WiMAX est encore exploité dans certaines zones reculées, une partie continuant d'évoluer quand les collectivités sont prêtes à cet investissement. Pourtant, les principaux opérateurs liés à cette technologie, comme Altitude Infrastructures, ont dû fermer certains réseaux et se tournent vers la fibre. Difficile de ne pas parler de constat d'échec en France, compte-tenu des promesses initiales en termes commerciaux et d'aménagement numérique.

Des fréquences en 2,6 GHz et 3,5 GHz doivent donc servir à moderniser ces réseaux en les passant au LTE, des expérimentations étant en cours depuis début 2016. Elles ont notamment été lancées après un lobbying de la Fédération des industriels des réseaux d'initiative publique (FIRIP) auprès de Bercy (voir notre actualité). Cela en plus de l'usage direct des réseaux mobiles pour l'accès fixe, via l'expérimentation « Villages connectés » en 2014. Orange compte d'ailleurs lancer des offres commerciales ce début d'années.

Dans les faits, 40 MHz dans les 3,5 GHz pourraient être dédiés à l'accès Internet fixe en zone rurale. Le reste servirait à développer la 5G sur les réseaux mobiles. L'accès fixe pourrait tout de même disposer de spectre supplémentaire, en lorgnant sur celui des réseaux mobiles professionnels.

Réseaux mobiles professionnels et Internet des objets

En France, 25 000 réseaux mobiles professionnels (PMR) sont autorisés par l'Arcep, sur les fréquences en 40 MHz, en 70 MHz, en 150 MHz et en 400 MHz ; les deux dernières bandes étant les plus utilisées. Il s'agit en partie de réseaux locaux, qui proposent des fonctions spécifiques, permettent de couvrir des lieux isolés ou indisponibles au public, et offrent la maîtrise du réseau à leurs propriétaires, notamment pour des raisons de sécurité.

Ces réseaux vivent une transition vers le haut débit, avec un besoin croissant de spectre. L'Arcep envisage donc le passage des vieux réseaux TETRA au LTE, avec plusieurs expérimentations déjà lancées en 2015. C'est là qu'entrent en jeu les 2,6 GHz TDD, une bande spécifique qui pourrait à la fois servir à ces réseaux fermés et à l'accès Internet fixe.

L'astuce ? Puisque les réseaux professionnels privés sont surtout utilisés dans des zones denses ou éloignées des habitations rurales, l'Arcep songe à les répartir géographiquement. D'un côté, en zone dense, elles seraient réservées aux réseaux privés des entreprises, quand elles serviraient à l'Internet fixe en zone rurale. Une approche qu'il reste à valider.

Enfin, l'Internet des objets (IoT), qui a fait l'objet d'un rapport en novembre, dispose déjà de nombreuses technologies pour répondre aux besoins locaux, et voit les réseaux très bas débit (LPWAN) se multiplier. L'institution pense ouvrir de nouvelles fréquences à ces derniers, via des autorisations soit générales, soit individuelles.

Des réseaux dédiés aux communications entre machines (MtoM) « pourraient être déployés dans les bandes de fréquences déjà utilisées par les opérateurs mobiles ouverts au public (700 MHz, 800 MHz, 900 MHz, 1 800 MHz, 2,1 GHz, 2,6 GHz) » écrit l'Arcep. Une ouverture importante pour des bandes jusqu'ici plutôt considérées comme la chasse gardée des opérateurs mobiles grand public.