Doit-on s’attendre à une couverture 5G inférieure à celle de la 4G ?

Les propriétés de propagation de la 5G dans la bande des 3,5 GHz sont telles que, pour arriver à des niveaux de couverture et de services équivalents à la 4G, une densification massive des réseaux doit être envisagée. Selon nos estimations, en zone rurale, un triplement de pylônes en 5G à 3,5 GHz pourra être nécessaire pour espérer obtenir une couverture équivalente à celle de la 4G.

Rappel sur les bandes de fréquence utilisées par la 5G

Les 3 bandes de fréquences identifiées pour la 5G :

  • La bande 700 MHz, déjà attribuée aux opérateurs, porte loin et peut pénétrer dans les bâtiments, ne permet pas, en revanche, des débits élevés du fait notamment d’un spectre attribué limité à 30 MHz duplex (5 à 10 MHz duplex par opérateur) ;
  • La bande 3,5 GHz, en cours d’attribution qui permet de délivrer du haut et très haut débit puisque pas moins de 310 MHz duplex seront attribués (entre 50 et 100 MHz duplex par opérateur), mais dont la portée et les facultés de propagation dans les bâtiments sont moindres (voir ci-après) ;
  • La bande 26 GHz, dont le calendrier d’attribution n’est pas encore arrêté, qui permettra d’accéder aux promesses de la 5G (ultra haut débit[1], très faible latence, …), mais avec une couverture limitée à de petites cellules d’une centaine de mètres de rayon environ.

 

Une mise à niveau progressive du parc de sites des opérateurs

Parmi les obligations que devront satisfaire les attributaires des bandes de fréquences à 3,5 GHz, figurent celles relatives à la couverture du territoire, qui sont, pour la première fois, exprimées en nombre de sites, et non en un taux de couverture à atteindre :

31/12/2022 31/12/2024 31/12/2025 31/12/2030
Nombre de sites ouverts en 5G (par opérateur) 3 000 8 000 10 500 100% des sites existant dans le parc de l’opérateur

De plus, en 2024 et 2025, 25% du nombre de sites 5G déployés devront se situer dans une zone « rurale », définie par l’ensemble des communes incluses dans la « zone de déploiement prioritaire » 4G et des communes des « territoires d’industrie » situées en dehors des unités urbaines de plus de 50 000 habitants, soit au global environ 26 000 communes représentant 30% de la population.

Ainsi, alors qu’au 1er janvier 2020, l’Agence Nationale des Fréquences (ANFr) dénombrait près de 50 000 sites 4G autorisés à émettre en métropole (tous opérateurs confondus), il est possible de considérer que la mise à niveau en 5G du parc de sites des opérateurs se fera très progressivement, pourrait s’étaler sur une dizaine d’années, et ne concerner le monde rural que de manière très parcimonieuse.

Une couverture bien moindre en 5G

De fait, afin d’obtenir les fréquences 3,5 GHz, les opérateurs n’auront pas l’obligation de créer de nouveaux sites.

Ainsi, dans l’optique de cette future attribution des autorisations d’utilisation de fréquences dans la bande 3,5 GHz, le cabinet de conseil Tactis s’est intéressé aux facultés de propagation dans cette bande. A cet effet, à l’aide du logiciel de simulation de réseaux radio ATOLL, nous avons simulé, sur différentes topologies du territoire, un réseau 5G en bande 3,5 GHz[2], et l’avons comparé à l’étendue de couverture au réseau 4G en bande 800 MHz simulé à partir des mêmes sites.

Ces simulations montrent une dégradation, à nombre de sites constant, de la couverture et des niveaux de service en 5G.

4G
5G

Tactis - Simulation couverture 4G Zone rurale

4G
5G

Tactis - Simulation couverture 4G secteur periurbain

Plus précisément, en extrapolant ces simulations à la France métropolitaine, nous constatons que :

  • En zone péri-urbaine, 30% de sites supplémentaires seraient nécessaires en 5G pour maintenir la couverture et un niveau de service équivalent à la 4G ;
  • Dans un environnement rural, il serait nécessaire de construire 2 fois plus de sites pour avoir une couverture équivalente, et même 3 fois plus de sites pour délivrer un service haut débit, a minima 8 Mbps.

 

Au-delà de ces préoccupations de couverture, comme on le voit déjà dans la 4G, des densifications de réseaux amenant la création de sites supplémentaires sont nécessaires pour absorber les demandes en capacité croissante.

Ces nouveaux sites potentiels auront également besoin d'un raccordement en fibre optique pour permettre d’accéder aux performances attendues de la 5G. Aussi, sur les zones d'initiative publique, les collectivités doivent prendre en compte dès maintenant ce besoin, en envisageant le raccordement de ces antennes supplémentaires.

En conclusion :

On l’a vu, la bande 3,5 GHz est nécessaire pour pouvoir accéder au haut débit promis par la 5G : les déploiements effectués dans la bande 700 MHz apporteront la couverture 5G, mais pas le débit nécessaire à avoir une « bonne » 5G.

Or, les déploiements dans la bande 3,5 GHz se concentreront tout d’abord plutôt en zones denses, délaissant les zones les plus rurales du territoire.

De plus, les propriétés de propagation dans cette bande sont telles que, pour arriver à des niveaux de couverture et de services équivalents, une densification massive des réseaux sera nécessaire, quel que soit la typologie du territoire étudié, et, moins l’environnement est dense, plus ce besoin est nécessaire, avec un triplement de pylônes pour espérer fournir un service « haut débit » (8 Mbps) sur une étendue de couverture équivalente à celle fournie en 4G à 800 MHz.

Si les territoires ne s’emparent pas dès maintenant de cette question, notamment par l’intermédiaire du dispositif de couverture ciblé du New Deal Mobile, qui leur permet d’orienter les déploiements des opérateurs, les espoirs nés de la mise en œuvre de ce même New Deal pour réduire la fracture numérique pourraient dès lors rester vains.

TACTIS accompagne un quart des départements dans le cadre du New Deal Mobile ainsi que deux plateformes d’expérimentation 5G dans la bande des 26 GHz[3]. Ces expériences nous permettent d’ores et déjà d’accompagner les collectivités dans les démarches visant à préparer et favoriser le déploiement de la 5G sur leurs territoires.

De plus, en tant que leader de l’assistance à maîtrise d’ouvrage des collectivités sur leurs réseaux d’initiative publique, TACTIS sera en mesure de les conseiller en matière de raccordement à la fibre des futurs pylônes sur leurs territoires.

A lire aussi :  Comment tirer parti du New Deal Mobile ?
Coup d'accélérateur sur les Réseaux d'Initiative Publique 

[1] A titre d’illustration, dans le cadre de la plateforme d’expérimentation 26 GHz lancée par l’ARCEP, la largeur du spectre attribué est comprise entre 200 MHz et 1 GHz.
[2] Les antennes 5G utilisées pour faire ces simulations sont des antennes MIMO permettant de faire du beamforming, similaires à celles qui seront déployées par les opérateurs.
[3] Bordeaux Métropole : éclairage public intelligent
Paris La Défense : modèle d’opérateur neutre

JulienR

Julien Renard

Expert radio
Julien Renard dispose de 20 ans d’expérience en matière d’ingénierie radio, de déploiement de réseaux mobiles, de réglementation en matière de fréquences et de couverture mobile, puis plus récemment dans le conseil aux collectivités en matière d’accompagnement sur les projets liés aux technologies hertziennes fixes (THD Radio) et mobile en tant que chef de projet.


ME CONTACTER

Contactez Julien Renard

Une question sur la couverture 5G et les réseaux mobiles ? Envoyez un email à Julien Renard, expert radio Tactis.

JulienR

Julien Renard

Expert radio
Julien Renard dispose de 20 ans d’expérience en matière d’ingénierie radio, de déploiement de réseaux mobiles, de réglementation en matière de fréquences et de couverture mobile, puis plus récemment dans le conseil aux collectivités en matière d’accompagnement sur les projets liés aux technologies hertziennes fixes (THD Radio) et mobile en tant que chef de projet.