LPWAN et contrôle du spectre

Le contexte

Les réseaux à bas débit (LPWAN, Low Power Wide Area Network) pour l’internet des objets s’appuient sur des fréquences à autorisation générale (aussi appelée bande ISM) dans les bandes 870 – 876 MHz, 915 – 921 MHz, 863 – 870 MHz, sans protection contre les brouillages. Elles s’appuient sur des conditions d’utilisation qui permettent le partage de ces fréquences. Néanmoins, ces conditions de partage ne fonctionnent que dans certaines limites : elles présupposent de ne pas dépasser un niveau de densité (nombre d’appareils par unité de volume, temps de communication de chaque appareil) qui avait été jugé plausible lors de l’ouverture de la bande. Ces limites pourraient être dépassées si le succès de ces applications dépasse ces prévisions, ce qui semble devoir se produire dans un futur proche.
Les investissements économiques vont aller croissant dans ces réseaux bas-débit, et il importe que la régulation mise en place protège leur fonctionnement. Deux phénomènes liés à l’usage des fréquences à autorisation générale peuvent entrainer des risques pour ces réseaux.
C’est tout d’abord le non-respect des règles d’utilisation ou les brouillages générés par d’autres utilisateurs. Afin de protéger ces réseaux, l’ANFR devrait être amenée à contrôler que les règles d’utilisation sont respectées et à traiter les cas de brouillages. Il est envisageable d’agir soit de manière préventive, soit de manière curative. De manière préventive, un levier existe au niveau de la surveillance du marché, pour vérifier la conformité des équipements offerts à la vente. Il s’agirait de vérifier en laboratoire la conformité de ces équipements dans leurs conditions normales d’utilisation. Pour que cela devienne possible, des évolutions des protocoles de test seront probablement nécessaires. De manière curative, il s’agit de contrôler le fonctionnement de ces équipements in situ en cas de brouillage.
Le deuxième risque pour ces réseaux est le dépassement, en cas de déploiement d’un grand nombre de ces appareils, des limites de densité qui avaient servi à établir les règles d’utilisation consignées dans les standards. En effet, le partage ne fonctionne bien que si la même fréquence reste exploitable sans coordination entre les différents utilisateurs, ce qui suppose une sollicitation faible par chacun pour que les effets statistiques soient favorables. Comme tout autre système (internet, réseau local, informatique ou réseaux routiers), si le taux d’usage croît au-delà des prévisions, l’accès à la ressource se dégrade. Au-delà d’un seuil, le taux effectif d’usage global par chaque appareil va fortement diminuer voire s’écrouler, car le taux de collision augmentera plus vite que le taux d’usage demandé. Ce phénomène semble inéluctable si ces réseaux bas-débit connaissent les développements qu’ils envisagent, probablement par plaque géographique, en commençant par les plus sensibles, avec, à ce stade de leur déploiement, des conséquences économiques importantes.
Afin d’éviter ce risque, l’ANFR propose de contribuer, en liaison avec l’ARCEP, à l’observation de l’usage des fréquences à autorisation générale, afin de pouvoir agir en amont du seuil de saturation. Cela permettra ensuite de définir les actions nécessaires au bon fonctionnement global des fréquences à autorisation générale, soit en améliorant les règles d’utilisation permettant un taux d’utilisation des fréquences plus élevé, soit en augmentant les bandes de fréquences disponibles tout en assurant une bonne répartition de leurs usages par les différents utilisateurs.

Proposition 1

L’Agence suivra l’évolution des usages de bandes à autorisation générale pour assurer le développement économique des réseaux à bas débit utilisés pour l’internet des objets, afin de faire évoluer les ressources et les règles de partage (optimisation de l’usage des fréquences) ;

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