DAS des téléphones 5G : que retenir des premiers contrôles réalisés par l’ANFR ?

L’ANFR est chargée de surveiller le marché des téléphones portables en application de l’article L. 43 du code des postes et des communications électroniques, conformément au cadre fixé par la directive européenne Radio Equipement Directive (2014/53/UE). En 2021, l’ANFR doit réaliser le contrôle du Débit Absorption Spécifique (DAS) de 140 terminaux. Elle s’est également dotée de son propre laboratoire de mesure de DAS à des fins d’expertises, notamment des téléphones 5G qui mettent en œuvre de nouvelles fonctionnalités.

Figure 1: laboratoire DAS de l'ANFR basé à Rambouillet.

Les premiers travaux réalisés au sein de ce laboratoire ont permis de mettre en évidence l’existence de plusieurs facteurs ayant une influence sur les niveaux de DAS mesurés sur un téléphone 5G, dont :

• la puissance maximale d’émission du téléphone : celle-ci est définie par la norme 3GPP qui précise notamment que les niveaux de puissance en 4G et 5G sont identiques ;
• le duplexage (mode d’envoi des données) des liaisons montantes et descendantes entre le téléphone et le site accueillant les antennes-relais. On distingue deux types de duplexages. Le duplexage par séparation fréquentielle (FDD) est utilisé en 4G mais également en 5G dans les bandes dites « basses » par opposition aux nouvelles bandes 3,5 GHz et, demain, 26 GHz. Il permet au téléphone d’émettre en permanence sur une plage de fréquence et de recevoir sur une autre plage de fréquence. L’autre type est le duplexage par séparation temporelle (TDD) utilisé dans la bande spécifiquement dédiée à la 5G en France, la bande 3,5 GHz, et plus tard dans la bande 26 GHz. En TDD, le téléphone fonctionne en alternat : il émet ou reçoit tour à tour, sur la même plage de fréquence. Mais les services internet sont plus souvent utilisés en réception qu’en émission : dans la bande 3,5 GHz, le téléphone n’émet ainsi pas plus de 20 % du temps, conformément à la décision N°2019-0862 de l’Autorité de Régulation des Communications Electroniques et des Postes (Arcep) ;
• la coexistence 4G / 5G : contrairement aux réseaux 4G, 3G et 2G (où le téléphone n’utilise qu’une seule technologie à chaque instant), la 5G actuelle impose au téléphone d’utiliser simultanément la 4G et la 5G. Ce mode dit « Non-Standalone » (NSA), est indispensable sur toutes les bandes 5G actuellement déployées en France. Un smartphone utilise plusieurs antennes réparties à l’intérieur du téléphone. Il se peut que l’antenne 5G ne soit pas la même que l’antenne 4G et en soit séparée de plusieurs centimètres.

Ces premières observations permettent également de constater l’absence de différence significative entre le DAS d’un téléphone 5G fonctionnant en fréquences « basses » et celui d’un téléphone 4G dans les mêmes bandes. Deux bandes basses émettent alors de façon simultanée en 4G et en 5G avec les mêmes puissances, ce qui, en termes de DAS, s’apparente au mode « agrégation de porteuses » existant en 4G et qui permet d’activer deux bandes de fréquence différentes pour augmenter les débits.

Le DAS combiné de la 5G (à 3,5 GHz) avec la 4G (en bande basse) est contrôlé sur l’ensemble des téléphones 5G testés dans le cadre de la surveillance du marché. Comme l’antenne 4G émet en permanence (FDD) et l’antenne 5G par intermittence (TDD), le DAS maximal sera principalement induit par l’antenne 4G. Et, si les antennes 4G et 5G sont co-localisées, le DAS maximal sera supérieur en mode 5G. Les premiers résultats des contrôles effectués par l’ANFR ont montré que, dans ce cas, cette augmentation reste faible, du fait que le téléphone n’émet pas plus de 20 % du temps en TDD dans la bande 3,5 GHz.

La Figure 2 ci-dessous montre un exemple de mesure de DAS combiné 4G/5G mettant en œuvre la nouvelle bande 3,5 GHz réalisée au sein du laboratoire de l’ANFR. Le carré rouge indique la position du DAS 10g maximum dans le rectangle vert qui représente la zone de mesure.. Dans le cas étudié, les antennes 4G et 5G sont distinctes et séparées d’un peu plus d’une demi-largeur de terminal.

Figure 2: exemple de mesure du DAS combiné dans les bandes 5G 3,5 GHz et 4G 1,75 GHz. Dans chaque image n’apparaissent que les mesures de DAS les plus élevées

La recherche d’une éventuelle non-conformité est réalisée selon les normes européennes harmonisées de mesure du DAS. Dans un premier temps, chacune des contributions DAS 4G et 5G est ajoutée, pour chaque face du téléphone. Cette procédure fait l’hypothèse que les deux antennes 4G et 5G sont co-localisées, permettant ainsi d’obtenir un majorant. Dans le cas où ce majorant dépasserait la valeur limite réglementaire, une mesure par balayage volumétrique plus précise, prenant en compte la position réelle des antennes, est alors effectuée pour confirmer ou non la non-conformité.  

L’intégralité des rapports de mesures sont disponibles sur https://data.anfr.fr/, rubrique DAS.