Tout savoir sur les fréquences de la 5G

Tout savoir sur les fréquences 5G
12 juin 2019 à 17h49
- Mis à jour le 9 octobre 2020 à 17h01 -

Les fréquences, c'est le support indispensable au fonctionnement d'un réseau mobile. Pour tenir toutes ses promesses, la 5G s'appuiera à termes sur plusieurs bandes de fréquences avec des propriétés très différentes. Explications.

3 questions sur les fréquences de la 5G

Quelles sont les fréquences utilisées par la 5G ?

Au début, la 5G va utiliser une seule bande de fréquences, celle des 3,5 GHz. À termes, utilisera au minimum deux autres bandes de fréquences, celles des 700 MHz et celle des 26 GHz.

Quelles sont les avantages des fréquences de la 5G ?

Les trois bandes de fréquences utilisées par la 5G ont toutes des propriétés différentes. La bande des 700 MHz est celle qui va assurer la meilleure couverture mobile. La bande des 26 GHz est celle qui offrira les meilleurs débits. Et, la bande des 3,5 GHz est celle qui offre le meilleur compromis entre débit et portée du signal.

Quels sont les opérateurs qui ont acheté des fréquences 5G ?

En France, quatre opérateurs ont acheté des fréquences 5G dans la bande des 3,5 GHz. Il s'agit de Orange (90 MHz), SFR (80 MHz), Bouygues Telecom (70 MHz) et Free (70 MHz). Les quatre opérateurs commercialiseront la 5G à la fin de l'année 2020.


Comment s'est passée l'attribution des fréquences 5G en France ?

En France, la commercialisation de la 5G est attendue pour la fin de l'année 2020. Auparavant, les opérateurs ont dû respecter tout un protocole. Et, cela passait par un processus d'attribution des fréquences de la 5G, qui n'est pas encore totalement terminé. Dans ce cadre, l'État, via l'Arcep, le régulateur des télécoms, a concédé aux opérateurs un spectre de fréquences de 310 MHz dans la bande des 3,5 GHz. Elles ont été attribuées aux quatre principaux opérateurs : Bouygues Telecom, Free, Orange et SFR.

Dans ce processus d'attribution des fréquences, il y a trois étapes, dont deux sont déjà terminées.

Tout d'abord, au début de l'année, chaque opérateur a acheté un  bloc de fréquences de 50 MHz, moyennant la somme de 350 millions d'euros. Puis, du 29 septembre au 1er octobre, avaient lieu les enchères 5G. Leur but était d'attribuer les 110 MHz, vendus par bloc de 10. Une étape cruciale pour les opérateurs. Car, théoriquement, plus un opérateur achète de fréquences, plus il a de bande passante, et donc meilleurs sont les débits qu'il peut proposer à ses abonnés. En fait, en toute logique, tout dépend du nombre d'abonnés.

Leader incontesté du marché de la téléphonie mobile, Orange avait tout intérêt à remporter ce petit jeu. Il n'a pas failli. À l'issue des enchères, l'opérateur historique repart donc avec quatre blocs de 10 MHz, contre 30 pour SFR et 20 pour Bouygues et Free. Une répartition qui correspond bien au rapport de force entre les opérateurs. 

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Au final, il y aura 90 MHz de fréquences en 5G pour Orange, 80 pour SFR et 70 et 70 pour Bouygues et Free. auront 70 chacun. Dans l'histoire, L'État fait également une belle opération financière. Grâce à l'attribution des fréquences 5G, Il engrange la bagatelle de 2,786 milliards d'euros de recettes, plus que les 2,17 milliards espérés. Orange a déboursé 854 millions, SFR a payé 728 millions, et Bouygues et Free ont chacun lâché 602 millions.

Conformément aux règles fixées par l'Arcep, qui souhaitait éviter de trop grandes disparités entre les réseaux 5G Bouygues, 5G Free, 5G Orange et 5G SFR, opérateur n'est reparti avec un spectre de fréquences de plus de 100 MHz. L'autorité de régulation des télécoms a atteint son objectif. Car, si on rapporte le nombre d'abonnés mobiles de chaque opérateur au spectre de fréquences que chacun d'eux a obtenu, c'est Bouygues qui disposerait de la meilleure bande passante par utilisateur.

Dernière étape du processus d'attribution des fréquences 5G : l'enchère de positionnement à la fin du mois d'octobre. Elle a pour but de déterminer le positionnement des fréquences achetées par chaque opérateur dans la bande des 3,5 GHz. Ils auront deux semaines pour proposer à l'Arcep différentes simulations, avec pour chacune le montant qu'ils sont prêts à payer. L'Arcep choisira ensuite la meilleure offre. Cette étape est également importante pour les opérateurs car cela va déterminer où leurs fréquences 5G seront positionnées sur la bande : au centre de la bande, ou bien alors aux extrémités, plus propices aux interférences avec d'autres services.

Une fois achevé ce long processus, l'Arcep pourra délivrer des autorisations d'utilisation des fréquences 5G. L'exploitation commerciale de la 5G pourra alors commencer. À noter que les licences 5G délivrées aux opérateurs sont valables pendant 15 ans.

Les enchères 5G sont une étape décisive dans le processus d'attribution des fréquences 5G

5G : pourquoi les fréquences sont-elles si importantes ?

Pour fonctionner, un réseau mobile s'appuie sur des fréquences et des antennes pour les utiliser. Sans fréquences, donc, pas de 5G. En effet, les communications numériques utilisent des bandes de fréquence pour transmettre les données.

Pour tenir toutes ces promesses et répondre à tous les besoins, le futur réseau mobile 5G aura besoin d’utiliser plusieurs bandes de fréquences. Et, c'est encore plus vrai avec la 5G que ça ne l'est avec la 4G. En effet, chaque bande de fréquences a des propriétés bien distinctes.

  • Dans les fréquences basses, on trouve une bonne portée du signal, mais des débits moindres.
  • À l'inverse, dans les fréquences hautes, on trouve des débits élevés mais une portée du signal plus faible.

L'une des promesses du réseau mobile 5G, c'est de garantir des débits élevés, jusqu'à 10 fois plus rapides que ceux de la 4G. C'est notamment pourquoi la 5G va devoir explorer des bandes de fréquences encore jamais utilisées dans les télécommunications civiles.

Trois bandes de fréquences ont été retenues pour la 5G.

                                                                                                                                                         Source : Arcep

À termes, trois bandes de fréquences 5G seront utilisées par le réseau mobile. Et, c'est l'agrégation de ces trois bandes de fréquences qui permettra à la 5G d'offrir autant de possibilités d'usages.

Les fréquences 5G en France :

  • La bande des 3,5 GHz est celle qui sera utilisée dans un premier temps par la 5G
  • La bande des 700 MHz est celle qui est actuellement utilisée par la 4G
  • La bande des 26 GHz est celle qui permettra à la 5G d'exprimer tout son potentiel

L'un des objectifs du réseau mobile 5G, c'est aussi de répondre à l'explosion de notre consommation de données. D'ici 2025, selon l'équipementier Ericsson, un abonné mobile sur cinq devrait utiliser 200 Go par mois d'Internet. Pour vous donner un ordre idée, il faut savoir qu'aujourd'hui, en France, la consommation mensuelle moyenne de données en 4G est de 9 Go par utilisateur. Il va donc falloir falloir répondre à cette demande. Cela nécessite d'avoir la bande passante la plus grande possible et donc d'avoir un spectre de fréquences le plus large possible. D'où l'intérêt d'aller explorer des bandes de fréquences jamais utilisées par un réseau mobile.

Toutes les bandes de fréquences 5G n'ont pas les mêmes propriétés.                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  Source : Arcep

C'est quoi une fréquence ?
Une fréquence fait référence à un courant alternatif qui, lorsqu'il est introduit dans une antenne, génère un champ électromagnétique qui se propage dans l'air et permet la communication sans fil. On appelle aussi ce champ électromagnétique une onde radio. 
Aujourd'hui, beaucoup d'interfaces utilisent des ondes radios, comme les chaînes de télévision, les stations radio, le WiFi ou encore les systèmes de communication par satellite.


La 5G en 2020 grâce à la bande des 3,5 GHz

La bande de fréquences des 3,5 GHz (3,4 - 3,8 GHz) est celle qui sera utilisée dans un premier par le réseau mobile 5G. Sur les 400 MHz de largeur de spectre, 310 MHZ sont disponibles et sont concernés par le processus d'attribution des fréquences 5G qui est en cours. Cela devrait malgré tout suffire aux opérateurs pour proposer à leurs abonnés une bonne qualité de services en 5G. Les équipementiers télécoms considèrent en effet qu'un opérateur a besoin d'environ 80 MHz pour avoir un  réseau 5G de qualité.

En outre, de toutes les fréquences utilisées par la 5G, la bande des 3,5 GHz est celle qui offre le meilleur compromis. Tout d'abord, elle offre une largeur de bande suffisante. C'est pourquoi la 5G, dans un premier temps,  devrait apporter de l'oxygène au réseau et empêcher les effets de saturation. En outre, cette bande de fréquences permet aussi une montée en débit significative tout en ayant une bonne longueur d'ondes, ce qui permettra aussi à la 5G de répondre aux enjeux de couverture mobile.

Les 700 MHz : une bande de fréquences qui voit loin

La bande des 700 MHz (694 - 790 MHz) appartient à ceux qu'on appelle les fréquences basses. Le moins que l'on puisse dire c'est qu'on la connaît. Et pour cause : elle était occupée par la TNT et maintenant, elle est dévolue au réseau 4G. Elle est déjà bien occupée et les opérateurs ne pourront faire la 5G dans la bande des 700 MHz à la seule condition d'avoir du spectre disponible.

La bande de fréquences des 700 MHz est intéressante à bien des égards. Tout d'abord, les fréquences basses sont celles qui ont la plus grande longueur d'ondes. Comme elles ont une grande portée, elles permettront d'assurer une meilleure couverture en 5G du territoire, y compris en zone rurale. Autre avantage : une bonne pénétration à l'intérieur des bâtiments.

Les fréquences basses présentent néanmoins un inconvénient : elles n'autorisent pas des débits très élevés.

À termes, il y aura trois bandes de fréquences utilisées par la 5G.

La bande des 26 GHz : un terrain qui reste à explorer

On l'a dit un peu plus haut : l'un des objectifs majeurs de la 5G est de répondre à l'explosion de la consommation de data. En 2019, on estimait à 22 milliards le nombre d'objets connectés dans le monde. Il y en aura plus de 38 milliards en 2025 et 50 milliards en 2030, selon différentes estimations. Une problématique qui nécessite d'aller chercher de la bande passante là où elle est, c'est à dire là où il y a de la place, à savoir dans les fréquences hautes qui sont dans la bande des 26 GHz (24,25 - 27,5 GHz), jusque là inexploitées dans les télécommunications civiles. Elles permettent non seulement d'avoir un très large spectre mais aussi d'avoir des débits comparables à ceux de la fibre.

Mais, les fréquences basses ont aussi leur lot d'inconvénients. D'abord, elles ont une faible pénétration dans les bâtiments. Ensuite, elles ont une portée limitée à quelques centaines de mètres. D'où le nom qu'on leur a donné : les ondes millimétriques.

Dans un premier temps, la bande des 26 GHz ne sera pas attribuée à la 5G. Elle ne le sera pas avant 2023. Pour le moment, elle est fait simplement l'objet d'expérimentations. Dommage. Car, ce sont les ondes millimétriques qui permettront à la 5G d'entraîner une révolution des usages.

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