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Wifi 5GHz

Etude d'une nouvelle bande

Chacun sait l’importance du WiFi dans nos vies quotidiennes : la plupart des équipements connectés à domicile, ordinateurs, tablettes, portables, l’utilisent. Les fréquences du WiFi sont les bandes 2,45 GHz (2 400-2 483,5 MHz) et 5 GHz (5 150-5 350 MHz et 5 470-5 725 MHz). Dans la bande 2,45 GHz, le WiFi est en partage avec d’autres technologies pour les appareils de faible portée (par exemple, le Bluetooth). Dans la bande 5 GHz, le WiFi doit cohabiter avec des utilisateurs primaires, qui imposent des contraintes de partage. En particulier, les radars exploités dans ces bandes doivent être protégés par le mécanisme de Dynamic Frequency Selection (DFS) qui oblige l’équipement WiFi à écouter la bande avant d’émettre et à changer de canal lorsqu’il détecte un signal radar. Ce type de partage du spectre ne va pas toujours de soi : la newsletter du mois dernier décrivait les brouillages des radars de la météorologie du fait de difficultés dans la mise en œuvre du DFS. 

 

Ces 500 MHz de spectre disponibles pour le WiFi apparaissent néanmoins insuffisants au regard des débits apportés par la fibre et pouvant atteindre 1 Gbit/s. En effet, la ressource est partagée entre tous les utilisateurs WiFi. Or, dans une zone dense, cela peut atteindre plusieurs dizaines de réseaux, chacun avec plusieurs utilisateurs ! En outre, pour atteindre des débits suffisants, il est nécessaire d’élargir les canaux WiFi, en passant de 20 à 80 MHz, voire 160 MHz. De ce fait, le découpage actuel des fréquences WiFi en trois sous-bandes devient peu optimal. 

Des travaux ont été engagés depuis cinq ans pour élargir le spectre WiFi 5 GHz, en visant la bande 5 350-5 470 MHz et les fréquences au-dessus de 5 725 MHz. Ce sujet est inscrit à l’ordre du jour de la CMR -19. Mais les études concernant la bande 5 350-5 470 MHz ont montré que l’introduction du WiFi brouillerait des satellites d’exploration de la Terre, dont ceux du programme européen Copernicus. La situation au-dessus de 5 725 MHz n’est guère plus favorable : pour protéger les radars à saut de fréquences exploités dans cette bande en France, il faudrait renforcer le DFS, ce qui ne permettrait pas le bon fonctionnement du WiFi.

Face à ces difficultés, une autre piste est à l’étude : l’usage de la bande des 6 GHz. Le feu vert pour lancer des « études de faisabilité » a été donné lors d’une réunion de la CEPT en mars 2017. La Commission européenne a souhaité encadrer ces études par un mandat à la CEPT, se réservant ainsi la possibilité d’une future harmonisation de cette bande à partir de 2020. 

Ces études visent à évaluer les possibilités de partage avec les deux principaux utilisateurs de la bande, les liaisons montantes du service fixe par satellite et les faisceaux hertziens. Comme cela se fait déjà pour d’autres bandes, le partage avec les satellites conduira à limiter la puissance et la nature du déploiement du WiFi de façon à éviter que le satellite ne soit brouillé par le cumul des milliers d’équipements WiFi qu’il pourra « voir » dans son faisceau. Le partage avec les faisceaux hertziens sera plus complexe, nécessitant la mise en œuvre de solutions actives, par exemple en utilisant géolocalisation et bases de données pour empêcher qu’un émetteur WiFi n’utilise un canal pouvant brouiller un faisceau hertzien. Par ailleurs, dans le bas de la bande 6 GHz, des systèmes de communication pour le contrôle et la commande des réseaux ferroviaires urbains devront, eux aussi, être protégés. 

Un débat difficile, à la CEPT, à l’ETSI et dans les instances communautaires, a porté sur le choix précis de la bande : 5 925-6 425 MHz, 5 925-6 725 MHz ou bien 5 925-7 125 MHz. Bien que les situations de partage soient similaires dans ces trois bandes, l’ouverture de l’ensemble de la bande 5 925-7 125 MHz présentait l’inconvénient d’organiser un partage avec le service fixe dans deux sous-bandes : 5 925-6 425 MHz et 6 425-7 125 MHz. Or, l’expérience des radars dans la bande 5 GHz a montré que des solutions théoriques n’étaient pas toujours aussi efficaces qu’anticipé dans les conditions réelles d’utilisation. Les Etats membres ont souhaité dans un premier temps limiter les études dans la bande 6 GHz à un bloc de 500 MHz, ce qui doublerait les bandes attribuées au Wifi. Une extension éventuelle ultérieure vers le haut dépendra du succès de la mise en œuvre du partage.

A l’issue des études, une ouverture de la bande 6 GHz ne pourra se faire, comme pour les autres bandes Wifi, que dans le respect du principe de neutralité technologique. Les technologies LTE développées pour la bande 5 GHz (LTE-LAA) pourront ainsi utiliser cette bande si les équipements se conforment aux conditions techniques de partage. 

 

Etudes de partage

Concernant les travaux de la CEPT en réponse au mandat 5 GHz de la Commission Européenne, les études sur la coexistence avec les satellites d’exploration de la Terre dans la bande 5350-5470 MHz ont conclu qu’aucun des mécanismes de partage proposés à ce stade n’était satisfaisant. Les études se concentrent donc désormais essentiellement sur la bande haute, 5725-5925 MHz, en visant une conclusion sur leur utilisation éventuelle par le WiFi dans le rapport final qui devrait faire l’objet d’une consultation publique en mars 2016. 

 

Les études de coexistence suivantes sont en cours :

  • Le risque de brouillage du service fixe par satellite (montant), notamment pour la bande 5850-5925 MHz utilisée assez largement en Europe et dans le monde
  • Les équipements de télépéage (DSRC) dans la bande 5795-5815 MHz pour lequel aucune solution satisfaisante n’a encore été trouvée.
  • Le cas des ITS (Intelligent Transport System) pour lesquelles la bande 5850-5925 MHz avait été réservée par le cadre communautaire. Une solution de type DFS est à l’étude.
  • Certaines applications nationales, comme les « systèmes de télécommande » de métro en France,  sont également à l’étude.

 

Le premier rapport transmis à la Commission dans le cadre de ce mandat, rapport CEPT 57 , dresse l’état des lieux des études. 

 

ETSI normalisation

Par ailleurs, des travaux sont également engagés au niveau de la normalisation afin de préciser les solutions techniques qui pourraient mises en œuvre dans les futurs équipements Wifi afin de faciliter le partage des bandes à l’étude avec les applications existantes.

Enfin, depuis un an, un sujet d’étude est ouvert au 3GPP visant à analyser l’opportunité d’introduire une technologie basée sur le LTE dans les bandes 5150-5350 MHz et 5470-5725 MHz pour des usages actuellement couverts par la technologie WiFi. Cette nouvelle technologie est en cours de spécification par le 3GPP et fait également l’objet de discussions à l’ETSI sur les aspects de coexistence avec le WiFi. Elle sera prise en considération dans les études de la CEPT.

 

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