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Des plateformes en haute altitude (HAPS) pour compléter les offres de connectivité existantes

Le point 1.14 de l’ordre du jour de la CMR-19 : les plateformes de haute altitude (HAPS)

Les HAPS (High Altitude Platform Stations) sont des dispositifs aéroportés offrant des capacités de relais pour les télécommunications. Il s’agit de ballons dirigeables ou de drones qui sont déployés à très haute altitude (20 km), dans la stratosphère. Ils évoluent ainsi au-dessus de l’altitude de croisière des avions de ligne (10 km) mais très en-deçà de l’espace, où se trouvent les satellites (orbites basses de 300 à 2 000 km et satellites géostationnaires à 36 000 km). Les HAPS mettent 3 heures à 3 jours à atteindre la position qui leur est assignée, et leur endurance permet d’y rester de plusieurs jours à plusieurs mois selon la mission qui leur est dévolue.

Altitudes et atmosphère (crédits : MétéoFrance)

Ces ballons ou ces drones sont propulsés à l’énergie solaire et permettent de mettre à disposition des utilisateurs au sol de la bande passante dans une zone de 50 à 500 km de rayon, suivant le débit offert et le fonctionnement choisi (gateways ou customer premises equipments). C’est pourquoi les HAPS sont classées par l’Union Internationale des Télécommunications comme services fixes de Terre. 

Les premiers vols ont eu lieu fin 2018 et l’arrivée sur le marché est prévue entre 2020 et 2023. Ces plateformes complèteront l’éventail de solutions de connectivité radio (réseaux terrestres et satellites de communications). Une HAPS est constituée de la plateforme volante proprement dite et de stations au sol pour la télécommande ou pour bénéficier de ses services. Elle peut être isolée ou voler en réseau de plusieurs unités espacées de 500 km. Les aérostats sont de 2 types :

  • des ballons dirigeables de plus de 100 m de long comme le Stratobus  de Thales Alenia Space. Grands comme un sous-marin, ils pèsent 8 tonnes et embarquent une charge utile de 250 à 450 kg
    Voir les vidéos : présentation générale et présentation détaillée
  • des drones de grande envergure (25 à 35m) comme le Zéphyr  d’Airbus Defense and Space (ADS). Aussi longs qu’un avion de chasse mais d’une envergure comparable à un Airbus A320, ils ne pèsent que de 60 à 140 kg et embarquent une charge utile de 15 à 75 kg selon les configurations.
    Voir les vidéos : présentation générale et présentation détaillée



Stratobus (crédits : Thales Alenia Space)
Zéphyr (crédits : Airbus Defense & Space)


Les plateformes HAPS peuvent convenir pour un usage commercial ou gouvernemental, allant de l’observation de zones à grande étendue et difficiles d’accès (en cas de glissement de terrain par exemple) à la distribution de services de télécommunications sur-mesure (lors d’événements sportifs ponctuels ou pendant la construction d’infrastructures industrielles sur des sites isolés par exemple). 

L’innovation apportée par les HAPS réside dans leur souplesse et leur rapidité de déploiement. En effet, leur autonomie de déplacement rend possible la mutualisation des emplois, c’est-à-dire le partage (financier ou opérationnel) d’un même vol entre plusieurs clients. Une administration pourra par exemple louer sans préavis une HAPS pendant plusieurs semaines pour apporter une couverture temporaire de télécommunications à une zone sinistrée, puis une entreprise pourra la louer pour l’envoyer ailleurs afin d’offrir haut débit et faible latence à un site industriel en cours de construction au milieu du désert, par exemple le temps que des infrastructures au sol soient construites. Ensuite – et toujours sans retour au sol de la HAPS – une collaboration de plusieurs pays pourra louer la HAPS pour une mission de surveillance environnementale sur une autre zone lointaine (par exemple une forêt tropicale) et répartir le coût entre les administrations bénéficiant du service d’observation ou de télécommunications.  

Les 6 bandes envisagées à la CMR-19 pour l’identification des HAPS en tant que service fixe de Terre sont les suivantes : 

6 GHz6 440 - 6 520 MHz et 6 560 - 6 640 MHz
21 GHz21.4 - 22 GHz
25 GHz24.25 - 25.5 GHz et 27 - 27.5 GHz
31 GHz27.9 - 28.2 GHz et 31 - 31.3 GHz
39 GHz38 - 39.5 GHz
47 GHz47.2 - 47.5 GHz et 47.9 - 48.2 GHz

Compte tenu de l’intérêt pour les HAPS des acteurs industriels et étatiques français voire européens (2 des fabricants mondiaux de systèmes HAPS sont européens : Airbus Defense and Space à Toulouse et Farnborough, et Thales Alenia Space à Cannes), l’ANFR a apporté tout son soutien lors de la préparation de ce point de la CMR-19. D’autres pays se sont déclarés en faveur de solutions réglementaires pour permettre le développement de ces stations, notamment la Chine, les Etats-Unis et le Canada.

En particulier, les contributions coordonnées par l’Agence ont promu les études démontrant l’absence d’interférence ou l’innocuité des HAPS, selon les bandes, pour les autres services existants ou envisagés sous d’autres points à l’ordre du jour. Elles ont proposé les conditions techniques et réglementaires qui seront en discussion à la CMR-19. Ainsi, par analogie avec les autres applications du service fixe (dont les HAPS font partie), la France promeut des seuils de puissance surfacique pour la coordination aux frontières (« masques de pfd »). Un des sujets en débat, malgré son contenu technique, est l’utilisation d’un mécanisme d’ajustement automatique de puissance (« ATPC »), proposé pour préserver le débit utile en cas de fortes précipitations (pluies ou tempêtes). Les discussions se poursuivent pour aboutir à une proposition européenne commune favorable aux HAPS, en vue de la CMR.

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