Tout savoir sur les fréquences de la 5G

La 5G, comment ça marche ? Explications sur les fréquences
12 juin 2019 à 17h49
- Mis à jour le 9 mars 2020 à 14h44 -

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 meilleures 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 vont acheter des fréquences 5G ?

En France, quatre opérateurs ont déposé des dossiers pour acheter les fréquences de la 5G. Il s'agit de Bouygues Telecom, Free, Orange et SFR. Les quatre opérateurs commercialiseront la 5G à l'été 2020.


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 par un réseau mobile.

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

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 don 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 prévues pour la 5G n'ont pas les mêmes propriétés.
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 dès l'été 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 mobile 4G. Déjà bien occupée, donc, elle sera attribuée dans un second temps à la 5G.

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 que plus tard. 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.

La bande de fréquences des 3,5 GHz est celle qui offre le meilleur compromis pour la 5G

Comment se passe l'attribution des fréquences 5G en France ?

En France, la commercialisation de la 5G est attendue pour l'été 2020. Auparavant, les opérateurs doivent respecter tout un protocole. Et, cela passe par un processus d'attribution des fréquences de la 5G. L'État, via l'Arcep, le régulateur des télécoms, a prévu de concéder aux opérateurs un spectre de fréquences de 310 MHz dans la bande des 3,5 GHz. Bouygues Telecom, Free, Orange et SFR, soit les quatre principaux opérateurs, se sont manifestés pour se voir attribuer des licences 5G.

L'attribution des fréquences 5G va se faire en deux temps. Tout d'abord, chaque opérateur va pouvoir acheter un  bloc de fréquences de 50 MHz, au prix unitaire de 350 millions d'euros. Les 110 MHz restants seront vendus dans le cadre d'une vente aux enchères. Par bloc de 10 MHz, chacun au tarif de 70 millions d'euros. Seule contrainte pour les opérateurs imposée dans le cadre de ces enchères 5G : ils ne pourront pas acheter plus de 50 MHz. En effet, par souci d'équité, l'Arcep ne souhaite pas qu'un opérateur puisse acheter plus de 100 MHz de fréquences 5G pour déployer son réseau.

Au total, le processus d'attribution des fréquences 5G devrait rapporter un minimum de 2,17 milliards d'euros de recettes à l'État.

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