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Les fréquences en France

Dernière mise à jour le 12 mai 2016

Les fréquences : les différents types d'onde et leur valeur

" Don’t mean a thing if it ain’t got that swing ". Des premiers battements de coeur à la pratique du tap dance sur ce thème de Duke Ellington, en passant par le cri primal et le premier sourire du nourrisson, la vie même est marquée par des tempos, des fréquences, des ondes. Les pulsations cardiaques, autour de 60 par minute, soit une par seconde, c’est-à-dire 1 Hertz, constituent des exemples d’ondes mécaniques. Tandis que le cri primal, diffusé par les cordes vocales à des fréquences de l’ordre du millier de Hertz (1kHz) et reçu par les tympans des personnes situées dans le proche voisinage, est un exemple d’onde acoustique.

Les différents types d’ondes

La communication du sourire du bébé à l’attention de ses parents relève, quant à elle, de l’une des catégories d’ondes électromagnétiques que sont les ondes optiques. Ainsi l’onde lumineuse (dont la fréquence est de l’ordre du million de milliards de Hertz) résultant de la réflexion de la lumière ambiante sur le visage du bébé est captée par la rétine des yeux des parents et interprétée par leur cerveau. Généralement, les parents informent alors le reste de la famille de cette heureuse nouvelle à l’aide de leur portable GSM. L’onde acoustique est transformée par le microphone du portable en une onde électromagnétique, d’abord en "mode conduit" à l’intérieur du portable pour y subir un traitement de signal, puis en " mode rayonné" par l’antenne du portable, grâce à la " modulation" d’une onde porteuse dont la fréquence est de l’ordre du milliard de Hertz (1GHz). L’onde électromagnétique qui en résulte, de type radioélectrique, est détectée par l’antenne la plus proche de l’opérateur mobile et acheminée à travers le réseau au correspondant distant. C’est ce type d’onde qui est utilisé comme support de transmission par tous les services de radiocommunications.

Pour reprendre l’exemple du GSM, on peut noter que deux types d’ondes interviennent :  

- une onde source, contenant l’information à transmettre entre deux points. Elle est ici d’origine vocale de l’ordre du kilohertz (mais pourrait être constituée d’un flux de données numériques), et de ce fait n’est pas adaptée à une transmission directe à la même fréquence par rayonnement radioélectrique;    

- une onde " porteuse ", ici de l’ordre de 1GHz, qui " porte " l’onde source à cette fréquence beaucoup plus élevée, mieux adaptée à la transmission radioélectrique. C’est l’objet de la régulation, et non pas l’information transmise, quelle soit de type vocal, vidéo ou données.    

En effet, les ondes radioélectriques sont inégales devant les lois de la propagation et la transmission directe d’une onde source (en " bande de base ") n’est pratiquement jamais possible. Il faut adapter le signal source à son support, constitué dans le cas de la radioélectricité par l’air ambiant, en faisant moduler une onde porteuse de fréquence fixe par un signal source. Des précautions devront être prises pour préserver l’intégrité du signal source.

La valeur des ondes radio

La propagation radioélectrique revêt un aspect magique, mais sa mise en oeuvre pratique nécessite d’en maîtriser le caractère capricieux et évanescent. En effet, chaque grande bande de fréquences a un mode de propagation privilégié pour des raisons physiques et se prête à des types particuliers de services. A titre d’exemple, on peut citer le mode ionosphérique des ondes courtes, autour de 10 MHz, ou la réflexion et la diffraction multi-trajets pour les mobiles autour de 1GHz. Par ailleurs, plus la fréquence est élevée, plus elle s’atténue "rapidement" avec la distance, et moins elle pénètre facilement dans les bâtiments.

En conséquence, la " valeur intrinsèque " des ondes radio varie beaucoup suivant leur fréquence. Pour ce qui intéresse les communications électroniques, on notera que les fréquences " en or " sont situées au voisinage de la bande UHF (300 MHz-3 GHz) de la télévision, du GSM et de l’UMTS. Ce sont elles qui offrent les meilleures conditions technico-économiques de déploiement de grands réseaux qui tendent vers des couvertures nationales. Mais des différences notables existent à l’intérieur de cette bande. Ainsi, l’atténuation du signal GSM est plus importante à 1800 MHz qu’à 900 MHz. Pour couvrir une zone donnée, il faut donc plus d’équipements avec la technologie 1800 qu’avec la 900. Le coût de déploiement peut être, en conséquence, significativement différent.

Par ailleurs, la disponibilité et le coût des technologies radio sont très sensibles aux bandes de fréquences. En particulier il n’existe pas d’offre industrielle de technologies au-delà de quelques dizaines de GHz.

Canaux et largeur de bande

Les attributions de fréquences radioélectriques pour les applications de télécommunications ne portent pas sur des fréquences pures mais sur des canaux constitués de portions de spectre dont la largeur dépend du service concerné. Pour un service donné, cette largeur est déterminée par la "richesse " de l’information véhiculée : plus elle est riche, plus le canal doit être large. Et cela est vrai aussi bien en transmission analogique qu’en transmission numérique. Pour les transmissions numériques utilisant un canal d’une largeur donnée, un compromis doit toujours être recherché entre robustesse du signal et débit utile disponible. Ainsi par exemple dans le cas de la TNT (Télévision Numérique Terrestre), chaque canal de 8 MHz des bandes de télévision VHF et UHF peut être exploité pour diffuser jusqu’à 6 programmes simultanés en réception fixe, mais seulement un ou deux en réception mobile du fait de la plus grande robustesse requise dans ce mode de réception.

L’estimation du besoin en fréquences d’un utilisateur est complexe car elle dépend d’un nombre important de paramètres. Les besoins sont d’abord fonction du type de service offert (voix, vidéo, données), du degré de mobilité (fixe, nomade, mobile). Ils sont également déterminés par des paramètres techniques (technologie privilégiée et largeur de canal, capacité de la technologie déterminée par les caractéristiques d’interface radio comme l’accès multiple, le codage de source, etc). Enfin, les besoins sont fonction de paramètres géographiques (niveaux de couverture, zones rurales/zones urbaines).

Faire face à la croissance des besoins

La concurrence accroît rapidement les besoins dans le secteur des communications électroniques. De plus en plus d’opérateurs veulent déployer rapidement leur réseau et choisissent des solutions hertziennes. Dans le domaine audiovisuel, l’arrivée de la TNT va exiger un grand nombre de fréquences de diffusion (CSA) et par voie de conséquence, plus de liaisons de transports vers les émetteurs et de liaisons de reportage (ARCEP). On voit par ailleurs fleurir toujours plus d’applications grand public utilisatrices de fréquences : Bluetooth, télécommandes radio, etc.

Ce phénomène conduit à la rareté de la ressource spectrale qui, si elle est mal prise en compte, peut conduire à des risques de brouillages.

On peut tenter de remédier au plan technique à cette rareté par deux moyens. Tout d’abord on peut identifier de nouvelles bandes de fréquences. Le mouvement général conduit à monter de plus en plus haut en fréquences, au rythme des évolutions technologiques. Ensuite, on peut privilégier une meilleure utilisation des ressources en veillant à une gestion plus efficace du spectre entre les divers utilisateurs et en les incitant au partage d’une bande de fréquences (notamment en simulant les risques d’interférence entre les services concernés). Par ailleurs, on peut privilégier les technologies qui offrent la meilleure efficacité spectrale.

C’est d’ailleurs l’une des missions que le législateur français a fixée à l’ARCEP, avec l’article L32-1, II du CPCE.

Les solutions réglementaires à la rareté

Les solutions à la rareté dépendent aussi d’un cadre réglementaire adapté. Ce cadre comporte nécessairement une composante internationale car les ondes radioélectriques ne s’arrêtent pas aux frontières. Il y a donc nécessité d’une coordination internationale.

Au niveau mondial, le Règlement des Radiocommunications (RR) de l’UIT (Union internationale des télécommunications) affecte des bandes de fréquences à des " services ", définis par grande catégorie. Quand plusieurs services partagent la même bande, il faut alors définir des priorités chez les utilisateurs et les conditions techniques et réglementaires du partage.

Des raisons économiques plaident également en faveur d’une coopération internationale. Le marché des équipements de réseaux et des terminaux peut de moins en moins se développer sur un plan strictement national pour des raisons d’économies d’échelle. Par ailleurs, l’utilisation de terminaux lors des déplacements hors des frontières nationales doit être pris en compte. La pertinence de ces objectifs, en partie de nature économique fait aujourd’hui débat dans le cadre d’une recherche accrue de " flexibilité ".

Au niveau européen, la Conférence Européenne des Postes et Télécommunications (CEPT) offre à ses 47 pays le cadre pour coordonner, harmoniser et normaliser l’utilisation des radiocommunications en Europe. Elle prépare en amont des Conférences Mondiales des Radiocommunications, qui ont lieu tous les 4 ans environ, les décisions de niveau mondial, et décline en aval leurs conditions d’application, dans les limites des droits nationaux. La Commission européenne s’implique par ailleurs de plus en plus dans les débats sur les fréquences qui représentent un enjeu majeur avec le Radio Spectrum Policy Group (RSPG) et le Radio Spectrum Committee (RSC) qui contribuent à l’harmonisation des choix communautaires.

Comment gère-t-on le spectre en France ?

La répartition des tâches

En France, l’Agence Nationale des Fréquences (ANFr), " grossiste " des fréquences, coordonne les positions françaises à l’international. A ce titre, elle dirige les délégations nationales lors des négociations internationales. Mais l’ANFr n’agit pas seule car elle est la " Maison des affectataires " que sont les départements ministériels ayant des besoins propres (Défense, Intérieur, Aviation civile, Météo, Espace, etc.) et les " détaillants " de fréquences (CSA pour la diffusion audiovisuelle, ARCEP pour les communications électroniques). Un Tableau National de Répartition des Bandes de Fréquences est élaboré. Il constitue la déclinaison française du Règlement des Radiocommunications de l’UIT. Il est revu et corrigé au rythme des Conférences Mondiales, sous la houlette de l’ANFr, avec les affectataires.

Les fréquences peuvent être échangées entre utilisateurs. De nombreux exemples d’échanges réussis en France ont permis le développement de nouveaux services dans des bandes harmonisées dans des délais courts. Ces échanges ont été parfois stimulés par des décisions européennes dans les cas du GSM et des bandes coeur UMTS. Mais cela n’est pas toujours le cas. La négociation avec d’autres utilisateurs est souvent nécessaire. Pour la BLR par exemple, les négociations menées avec les chaînes de télévision ont permis de dégager des ressources. Les utilisateurs qui libèrent ces fréquences peuvent être indemnisés par le Fonds de réaménagement du spectre, l’ANFr évaluant les frais nécessaires au réaménagement du spectre demandé par l’administration ou les affectataires.

L’attribution des fréquences

Les fréquences peuvent être attribuées " au fil de l’eau ", au fur et à mesure des demandes. Ce type d’attribution est permis en cas de disponibilité de capacités spectrales. On peut citer l’exemple des services fixe point à point, comme les faisceaux hertziens (FH) utilisés pour des liaisons d’infrastructures.

Toutefois, la rareté des fréquences pose aux autorités concernées la difficile question de l’optimisation du spectre et donc du choix d’une méthode d’attribution. Dans tous les cas, l’autorité affectataire accordera une grande importance à l’efficacité de l’usage du spectre. De nombreux travaux théoriques ont été réalisés sur les modes de sélection, dont une partie exploite les acquis de théories plus générales comme celle des enchères.

En cas de rareté particulière des fréquences, des procédures de sélection doivent être mises en oeuvre. L’article L33-1 V du CPCE précise que "le nombre des autorisations peut être limité en raison des contraintes techniques inhérentes à la disponibilité des fréquences. (…) L’allocation des fréquences doit dans tous les cas permettre d’assurer des conditions de concurrence effective." On distingue deux grandes catégories de procédures de sélection : la soumission comparative et la mise aux enchères. Les montants financiers qui en résultent dépendent moins du principe qui est adopté que des conditions précises dans lesquelles le principe est mis en oeuvre : une soumission comparative avec un montant fixé " élevé " peut conduire à un résultat supérieur au montant atteint à la fin d’enchères.

Il existe enfin pour les systèmes de faible puissance, un régime d’autorisation générale, dans lequel les utilisateurs peuvent utiliser librement les fréquences (par exemple pour le WiFi), mais sans garantie contre d’éventuels brouillages.

Smiley L'Agence Nationale des Fréquences (ANFr) Smiley 

Smiley L'UIT-R (radiocommunications) Smiley

La mise en oeuvre d'une régulation plus efficace des fréquences

La liberté offerte par les technologies sans fil repose sur la disponibilité de ressources en fréquences, dont le périmètre est physiquement borné. La croissance de la demande confronte donc le régulateur de cette ressource à une situation de rareté qu’il doit prendre en compte lorsqu’il fixe les conditions techniques et économiques d’accès au spectre radioélectrique.

C’est dans un esprit de transparence, d’objectivité et de non discrimination, et avec le souci de la meilleure efficacité spectrale possible que l’ARCEP s’attache à délivrer les autorisations précaires et révocables pour utiliser cette partie du domaine inaliénable de l’Etat. Cette volonté est illustrée par la démarche qualité ISO 9001 de l’équipe de l’ARCEP concernée par ces tâches qui consistent à fixer les conditions techniques d’utilisation des fréquences, assurer leur protection par des calculs d’interférences et des déclarations dans des fichiers officiels. De plus, l’information des utilisateurs est assurée grâce à la " base fréquences " e-spectre via le site Internet de l’Autorité.

Parmi les questions stratégiques – dont la nécessité de disposer de nouvelles ressources notamment dans les bandes VHF-UHF – émerge aujourd’hui celle de l’introduction d’une plus grande flexibilité dans la gestion du spectre. En France, on ne part pas de zéro du fait notamment de l’existence d’un Fonds de Réaménagement du Spectre géré par l’Agence nationale des fréquences. Au niveau européen, l’identification par chaque Etat membre de bandes de fréquences soumises à un "marché secondaire" des fréquences est une des solutions. Au niveau mondial, européen et national, l’ARCEP contribue aux travaux visant à moyen et long terme à favoriser la réactivité à l’innovation technologique, avec des problématiques nouvelles telles que les UWB (Ultra Wide Band), et à prendre en compte la convergence croissante des services (télécom-audiovisuel, RLAN-BLR, mobilité/nomadisme). En la matière, l’ARCEP a une approche pragmatique et examine la question de la flexibilité au cas par cas en considérant qu’une harmonisation résolue peut être essentielle comme l’a montré le succès du GSM. En revanche une certaine flexibilité, par exemple sous forme de neutralité technologique vis à vis des équipements radio mis en oeuvre, est souhaitable pour de nombreuses autres applications telles que le Wi-Fi par exemple.

Les grandes dates du dossier

2012

31 mars 2012 : la première partie (législative) de la transposition des directives communautaires de 2009, formant le troisième " paquet télécom ", a été transposée par l'ordonnance du 24 août 2011. Un des décrets d'application (communications électroniques. - Obligations pesant sur les opérateurs. - Protection des données personnelles. - Sécurité des moyens d'interceptions) a été publié le 31 mars au Journal officiel. / Le décret n° 2012-436 Smiley

2011

10 janvier 2011 : lors d'un discours prononcé à l’occasion des vœux de l’Agence nationale des fréquences (ANFr), le ministre chargé de l'industrie et de l’économie numérique a indiqué, qu'avec 7 millions de Français disposant d’un smartphone et un trafic internet mobile qui devrait être multiplié par 10 dans les deux ans, "la disponibilité en fréquences de qualité va devenir l’un des éléments clefs pour assurer le développement de l’économie numérique" / Le discours du ministre Smiley

2010

- 13 décembre 2010 : le président de l'ARCEP visite les installations de diffusion audiovisuelle de la tour Eiffel le 10 décembre 2010 / Communiqué de presse Smiley

28 avril 2010 :
l’Autorité publie les conclusions de la consultation publique sur l’utilisation des bandes hautes pour les liaisons point-à-point du service fixe. Plus de vingt réponses ont été reçues, qui confirment l’intérêt du marché pour une ouverture rapide de ces bandes de fréquences, en particulier dans les gammes 71-76 GHz et 81-86 GHz.
Communiqué de presse Smiley

25 janvier 2010 : l'ARCEP lance une consultation publique sur l'utilisation des bandes hautes au profit des liaisons point-à-point du service fixe. L’intérêt des acteurs pour le déploiement de réseaux fixes point-à-point à très haut débit sur des distances courtes (pour relier des bâtiments en zones urbanisées par exemple) ou bien comme alternative à la fibre là où elle n'est pas économiquement viable, conduit l’Autorité à consulter le marché sur l’usage de bandes de fréquences " plus hautes " en vue d’une future ouverture. La consultation porte sur les fréquences 57-66 GHz, 71-76 GHz et 81-86 GHz dans la bande E, qui représente une nouvelle approche de la technologie radiofréquence - la solution du " dernier km " reliant l’usager au coeur de réseau - permettant une grande capacité (fort débit) sur de petites distances (quelques centaines de mètres) pour un support multiservices (voix, données, visio,…) à un coût faible (quelques milliers d’euros) / La consultation publique Smiley

2008

- 20 février 2008 : l’Autorité refont, dans une nouvelle base de données, l’ensemble des informations relatives à l’utilisation des fréquences dont la gestion lui est confiée / le communiqué de presse / la base de données fréquences Smiley 

- 10 septembre 2008 : l’Autorité lance une consultation publique sur la mise en œuvre du dispositif européen visant à permettre l’utilisation des téléphones mobiles à bord des avions / Communiqué de presse Smiley

- 16 septembre 2008 : parution au Journal Officiel des décisions n° 08-0516 attribuant des fréquences aux systèmes de radiocommandes de modèles réduits (aéromodélisme) et n° 08-0517 fixant les conditions techniques d'utilisation de ces fréquences. Elles autorisent l'utilisation des deux premiers canaux de 10 MHz centrés sur 35,000 et 35,010 MHz à l'intérieur de la bande 34,995-35,225 identifiée par la décision ERC/DEC(01)11 pour ce type d'usage / Décisions n° 08-0516 et 08-0517 Smiley

2007

- 4 mai 2007 : l’Autorité lance une consultation publique sur l’introduction de l'UMTS dans les bandes de fréquences 900 à 1800 MHz en France métropolitaine / le communiqué Smiley

- Avril 2007 : consultation publique de la Commission européenne sur les modalités de mise en œuvre d’un processus européen de sélection et d’autorisation de systèmes mobiles par satellite dans la bande S à 2 GHz :
- 6 avril 2007 : la consultation publique de la Commission / Communiqué de presse Smiley
- 26 avril 2007 : la consultation traduite en Français par l'Arcep (pdf) Smiley

- 19 mars 2007 : l'Autorité publie la synthèse de la consultation publique sur le service fixe par satellite et se prononce sur l’organisation de la bande 3,4-4,2 GHz / Communiqué de presse Smiley

2006

- Juillet 2006 : l'ARCEP publie une FAQ répondant aux questions les plus fréquentes sur les mobiles, l'environnement et la santé et rappelant les conseils de l'Agence nationale de sécurité sanitaire (ANSES Smiley) sur l'utilisation des téléphones portables / La FAQ sur le site consommateurs de l'ARCEP Smiley

En savoir plus

Smiley Base de données fréquences :

Radiofréquences, santé et environnement :
Smiley Le portail gouvernemental sur les radiofréquences, la santé et l'environnement : http://www.radiofrequences.gouv.fr Smiley

Smiley La FAQ de l'ARCEP sur les mobiles, l'environnement et la santé et les conseils de l'Agence nationale de sécurité sanitaire (ANSES Smiley) sur l'utilisation des téléphones portables / La FAQ sur le site consommateurs de l'ARCEP Smiley


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