Les opérateurs de satellites contestent l’utilisation de la bande C par le service mobile

José Albuquerque, Intelsat UIT

José Albuquerque, Directeur principal, Ingénierie du spectre, Intelsat

La Conférence mondiale des radiocommunications (CMR-07) va examiner des questions liées à l’identification de bandes de fréquences pour les IMT-2000 et les systèmes postérieurs aux IMT-2000. (La norme «télécommunications mobiles internationales-2000», ou IMT-2000, est la norme mondiale de l’UIT pour les communications hertziennes de troisième génération, 3G). Beaucoup d’opérateurs de satellites pensent que les gammes 3 400–4 200 MHz et 4 500–4 800 MHz (appelées bande C) ne conviennent pas pour ce type d’application.

Les gammes 3 400–4 200 MHz et 4 500–4 800 MHz figurent sur la liste des bandes envisagées par le Secteur des radiocommunications de l’UIT (UIT–R) à la suite des études qu’il a menées au titre du point de l’ordre du jour pertinent de la conférence. La plupart des satellites présents dans la bande C utilisent la première de ces gammes pour leurs transmissions sur les liaisons descendantes. La bande 4 500–4 800 MHz est associée au Plan des liaisons descendantes du service fixe par satellite (SFS) et est destinée à préserver des ressources orbite/spectrale pour une utilisation future équitable par tous les pays.

Aujourd’hui, quelque 160 satellites géostationnaires utilisent des fréquences de la bande C pour leurs transmissions sur les liaisons descendantes (voir la Figure 1), soit l’équivalent de plus de 3000 répéteurs de satellite ayant une largueur de bande de 36 MHz et capables de transmettre, à tout moment, près de 180 Gbit/s. Une telle infrastructure représente un investissement de plus de 30 milliards USD pour les seuls coûts liés aux engins spatiaux et à leur lancement et c’est sans compter les investissements dans le secteur terrien réalisés par les utilisateurs et les opérateurs de satellites.

Figure 1 — Satellites géostationnaires actuellement en orbite, utilisant la bande 3 400–4 200 MHz

Le déploiement de systèmes IMT dans ces bandes réduirait considérablement les bienfaits que ces ressources ont apportés aux utilisateurs dans le monde entier, car le service fixe par satellite et les systèmes IMT ne peuvent pas partager des fréquences dans une même zone géographique.

Bande C: vecteur de services fondamentaux

Les fréquences de la bande C sont utilisées pour les transmissions par satellite sur les liaisons descendantes qui fournissent une large gamme de services dans les pays développés ou en développement, y compris des applications fondamentales telles que le téléenseignement, la télémédecine et les services fournis au titre de l’accès universel; les services de raccordement (téléphonie, Internet); les liaisons de transmission de données de microstations (VSAT), telles que les transactions bancaires ou les réseaux d’entreprises; la distribution de programmes de télévision; les liaisons de connexion du service mobile par satellite et les liaisons d’urgence, y compris les services de secours en cas de catastrophe et de prévision météorologique. Il est nécessaire, pour ces services, de pouvoir compter sur une grande fiabilité et sur une vaste couverture géographique, des exigences qui ne peuvent être satisfaites que dans la bande C.

La bande C est efficace pour les petits marchés

Les faisceaux de satellite dans la bande C couvrent de larges zones géographiques et facilitent les communications intercontinentales et mondiales. Aux fréquences supérieures, notamment aux alentours des 12 GHz (bande Ku) ou des 20 GHz (bande Ka), les faisceaux sont plus concentrés sur des régions plus petites afin de résister à l’affaiblissement marqué des signaux dû aux effets de l’atmosphère. Ce phénomène est illustré par les empreintes de la liaison descendante d’un satellite situé à 180º E, fonctionnant dans la bande C (Figure 2) et dans la bande Ku (Figure 3).

Grâce à leur grande portée géographique, les faisceaux de la bande C offrent une couverture financièrement viable des petits marchés et des régions à faible densité de population. La bande C permet de couvrir une région et d’assurer une grande disponibilité du signal, même dans les zones à fort taux de précipitation, les fréquences qui s’y trouvent n’étant quasiment pas affectées par les effets d’affaiblissement par la pluie. En revanche, les signaux émis dans les bandes Ku et Ka subissent de profonds évanouissements, ce qui oblige les opérateurs à créer des faisceaux plus étroits, visant en priorité les zones à forte densité de population où la demande est élevée, afin de maintenir la qualité de service exigée tout en veillant à la viabilité économique.

Cohabitation IMT/SFS impossible

	Figure 3 — Faisceau ponctuel d’un satellite situé à 180º E, fonctionnant dans la bande Ku

Figure 2 — Empreintes d’un satellite situé à 180º E, fonctionnant dans la bande C

Il est impossible de faire fonctionner, dans une même bande de fréquences, des stations terriennes de réception du SFS et des stations d’émission fixes ou mobiles de systèmes IMT. Des études menées par l’UIT–R ont démontré qu’une distance allant de plusieurs dizaines de kilomètres à plusieurs centaines de kilomètres devait être maintenue entre ces dispositifs pour assurer la protection des stations terriennes du SFS. Si l’on considère qu’une ville moyenne s’étend sur 15 à 30 km, on ne peut raisonnablement envisager le partage entre des systèmes IMT et des stations terriennes de réception du SFS.

De plus, les émetteurs IMT peuvent également causer des brouillages aux stations terriennes du SFS fonctionnant dans les bandes adjacentes. Les rayonnements non désirés produits par des émetteurs IMT affectant le signal utile du SFS ne peuvent pas être filtrés, d’où l’existence de brouillages. En outre, les signaux produits par un émetteur IMT peuvent être assez puissants pour saturer l’amplificateur à faible bruit (AFB) du récepteur SFS. Compte tenu de la différence considérable qui existe entre le niveau du signal utile (produit par un émetteur satellite situé à environ 36 000 km) et celui du signal brouilleur (provenant d’un émetteur IMT situé à quelques kilomètres seulement), il paraît impossible de filtrer le signal IMT pour le ramener à un niveau acceptable.

Les effets des brouillages dans les bandes adjacentes décrits ci-dessus montrent clairement que l’approche visant à identifier des fréquences de la bande C pour les systèmes IMT, en maintenant des fréquences adjacentes pour le SFS, n’est pas dépourvue de risques de brouillage et n’est donc pas souhaitable.

Dans ce contexte, des techniques de réduction des brouillages ont été proposées. Toutefois, compte tenu de l’ordre de grandeur des distances nécessaires entre les dispositifs pour ramener les brouillages à des niveaux acceptables et de l’emplacement des stations terriennes dans les zones à forte densité, l’application desdites techniques ne peut être envisagée.

En particulier, les techniques de gestion du spectre ne sont pas réalisables parce que le faible signal provenant du satellite ne peut pas être détecté par l’émetteur IMT et qu’il n’est pas réaliste d’élaborer une base de données contenant des informations sur les signaux reçus par les stations terriennes du SFS. L’effet d’écran du terrain est également impossible pour les mêmes raisons. Les stations terriennes concernées sont trop nombreuses et une telle solution, même si elle pouvait être mise en œuvre, serait trop coûteuse.

Nombre de stations terriennes

Il est très difficile de faire une estimation précise du nombre de stations terriennes dans le monde qui fonctionnent dans la bande C. Très peu de stations en service font l’objet d’une notification individuelle à l’UIT. Les données sont généralement incomplètes au niveau national, notamment parce que, dans la plupart des cas, les stations terriennes destinées uniquement à la réception ne sont pas soumises à un enregistrement obligatoire (et elles ne sont d’ailleurs pas effectivement enregistrées) auprès des autorités des télécommunications de chaque pays.

Figure 4 — Stations terriennes dans la bande C: représentation incomplète du nombre de stations d’un seul opérateur de satellite

A titre d’exemple, en août 2006, la base de données de la Commission fédérale des communications (FCC, Federal Communications Commission) des Etats-Unis contenait environ 6 500 stations terriennes déployées dans le pays alors qu’on savait que plus de 11 000 stations terriennes destinées uniquement à la réception y fonctionnaient comme têtes de réseaux câblés.

La Figure 4 donne un autre exemple. Elle présente la carte des emplacements de stations terriennes d’un seul opérateur de satellite. Encore une fois, même pour cet opérateur unique, la carte contient beaucoup moins de stations que le nombre de stations effectivement déployées.

La bande C n’est pas adaptée aux systèmes IMT

Il est à noter que les fréquences de la bande C ne sont pas les mieux adaptées aux systèmes IMT. Dans les zones à forte densité de population, le diamètre des cellules est fonction des besoins d’utilisation. En revanche, dans les zones à faible densité de population, le diamètre des cellules dépend de la portée des signaux. De par les caractéristiques de la bande C, les coûts seront considérablement plus élevés que pour un déploiement dans des bandes de fréquences inférieures, du fait que le signal ne pénètre pas dans les bâtiments et la perte d’énergie liée à la distance est plus grande que celle observée dans les bandes de fréquences inférieures. Cela signifie que le déploiement des IMT dans les zones rurales serait beaucoup plus onéreux avec la bande C.

En outre, il existe d’autres bandes pour les IMT. La Conférence administrative mondiale des radiocommunications (CAMR) de 1992 et la Conférence mondiale des radiocommunications de 2000 ont identifié une bande pour les systèmes IMT, autour de 750 MHz. D’autres bandes possibles pour les IMT seront examinées par la CMR-07, notamment au-dessous de 3 GHz.

Compte tenu de ce qui précède, les opérateurs de satellite estiment que les bandes 3 400–4 200 MHz et 4 500–4 800 MHz (bande C) ne devraient pas être retenues pour une utilisation par les systèmes IMT, que ce soit à l’échelle mondiale ou à l’échelle régionale.