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Des fréquences pour les mini-LEO: l’approche de Final Analysis

par Mary Kay Williams
Directrice, Relations commerciales
Final Analysis Inc. (Lanham, MD, Etats-Unis)

Cet été, le monde entier a pu contempler avec émerveillement les fantastiques images de Mars réalisées par la National Aeronautics and Space Administration (NASA) des Etats-Unis dans le cadre de sa mission Pathfinder. Pour Final Analysis, que je représente, Pathfinder fait pour ainsi dire «partie de la famille», puisque nous utilisons dans notre mini-LEO FAISAT-2v les mêmes processeurs embarqués que la NASA.

Le système informatique qui a guidé Pathfinder vers son rendez-vous avec Mars va également rendre possible un rendez-vous entre Final Analysis et les pays participant à notre programme de «familiarisation directe» avec ces nouvelles techniques numériques, pays au nombre desquels figurent notamment l’Allemagne, le Brésil, la Colombie, les Etats-Unis, l’Indonésie, la Mongolie, la Pologne, le Sénégal et l’Uruguay.

Les adaptations commerciales de notre technologie procureront de nombreux avantages aussi bien aux pays développés qu’aux pays en développement dans le monde entier. C’est ainsi que les 48 pays les moins avancés (PMA) devraient grandement profiter de la technologie des mini-LEO sur le plan socio-économique. Considérons, par exemple, les «communications rurales», l’une des principales priorités du Plan d’action de Buenos Aires (PABA) pour ces pays: les mini-LEO offrent une solution optimale pour répondre à cette priorité puisqu’ils permettent de mettre en place, en milieu rural, des systèmes de communication financièrement abordables, robustes qui complètent (et ne menacent pas) les infrastructures de Terre.

Par exemple, avec nos satellites d’information FAISAT, on peut installer en milieu rural des systèmes de messagerie personnelle bidirectionnelle (radiorecherche et courrier électronique) et des systèmes de courrier électronique peu onéreux et instantanément accessibles. Cette technologie numérique permet également, toujours en milieu rural, de relier les centres sanitaires et les centres de formation, les services de police, les coopératives agricoles des petits villages et les postes avancés des missions qui n’ont pas toujours accès à un réseau électrique ou à un service téléphonique.

Avec nos satellites FAISAT, il est possible de mettre en place des infrastructures de communication rurale assurant la transmission quasi instantanée des données requises dans le cadre des programmes de collecte, d’analyse et de diffusion d’informations vitales sur les maladies infectieuses. De tels programmes procurent de nombreux avantages: ils facilitent le diagnostic médical dans des cas complexes lorsque l’on est éloigné d’un centre de soins, ils permettent de disposer de systèmes de sécurité et d’alerte réagissant pour ainsi dire en temps réel dans des régions qui, par ailleurs, ne disposent d’aucune infrastructure de télécommunication, ils offrent la possibilité de donner rapidement l’alerte en cas d’ouragan, de séisme, d’éruption volcanique et plus généralement dans toutes les situations de catastrophe naturelle ou climatique, ils assurent enfin la formation des enfants d’âge scolaire dans les régions isolées.

Les systèmes articulés sur les mini-LEO ne sont pas des services téléphoniques de base, mais plutôt des services de transmission numérique de données qui améliorent, sans les remplacer, les services existants et ne posent donc aucun problème de «contournement». Pour reprendre notre exemple des communications en milieu rural, ils permettent d’accroître la couverture des services publics bien au-delà des régions desservies par les systèmes de Terre, pour un coût unitaire de quelques centimes par minute, de sorte que les fournisseurs régionaux ou nationaux conservent une importante partie des recettes générées par le trafic.

Pour accélérer la mise en place de ces services mini-LEO dans les PMA, il faudrait disposer de fréquences additionnelles qui permettraient de combler en partie le fossé qui existe, dans le domaine des télécommunications, entre les pays nantis et les pays démunis. Les délégués des 48 PMA et des autres pays qui seront représentés à la Conférence mondiale des radiocommunications de 1997 (CMR-97) auront la possibilité de se faire entendre à Genève. Le message qu’il conviendrait de faire passer clairement et sans ambiguïté est que les services mini-LEO peuvent stimuler le développement économique et que les PMA et d’autres pays ne devraient pas être maintenus à l’écart, en quelque sorte, pour des raisons d’intérêts spécifiques dans les infrastructures de Terre, notamment en Europe de l’Ouest, généralement peu favorable à toute attribution additionnelle pour les mini-LEO.

Une demande mondiale

Les systèmes mini-LEO servent avant tout à assurer des services de transmission numérique de données, de type messagerie, peu onéreux, ciblés sur les marchés les moins bien desservis, et permettent d’envisager, à peu de frais, diverses applications de surveillance des équipements et des données. Avec des attributions de fréquences suffisantes, ces nouveaux services pourraient être rapidement mis à la disposition des pouvoirs publics et des entreprises dans le monde entier. Au reste, l’un des «points forts» des mini-LEO est leur capacité à desservir dans d’excellentes conditions de rentabilité les régions les moins développées et les plus isolées du monde tout en offrant aux fournisseurs de services régionaux ou nationaux prêts à participer des marges bénéficiaires intéressantes.

De fait, le marché des mini-LEO est un marché mondial en pleine croissance. Les études effectuées ces dernières années montrent qu’avec la multiplication des nouvelles applications, ce marché est en constante expansion. L’une de ces études, effectuée pour le compte de Final Analysis par une société d’étude de marché bien connue, fait apparaître que le marché potentiel des systèmes mini-LEO pourrait se chiffrer à 5,5 milliards USD en 2002. Un tel marché comprendrait simplement cinq composantes principales, notamment:

Messagerie personnelle et courrier vocal — Nos satellites d’information FAISAT permettent de proposer divers services bidirectionnels de radiorecherche et de messagerie (appareils à clavier alphanumérique et dispositif d’affichage), offrant des longueurs de messages supérieures aux possibilités des systèmes de radiorecherche actuels. Notre système de courrier vocal (microphone, haut-parleur et synthétiseur de voix) représente une solution idéale pour les personnes se trouvant dans l’incapacité de lire ou d’écrire puisque le service assure la transmission de la voix enregistrée après numérisation.

Gestion des flottes et des équipements — Les stations au sol (équipées de récepteurs GPS) d’un système FAISAT permettent d’obtenir rapidement et de façon peu onéreuse des informations de positionnement précises dans toutes sortes d’applications: transport de marchandises et de conteneurs, trafic ferroviaire, fluvial et routier. Il est facile d’obtenir toutes les informations requises avec le même équipement. Des dispositifs antivol signalent la position d’un véhicule volé en tout point du pays ou de la région considérée, et il est possible d’immobiliser le véhicule par télécommande via satellite. Dans le cas des transports routiers, des capteurs installés à bord des containers permettent aux services de douane de vérifier que les containers n’ont pas été ouverts. Tout véhicule peut être suivi dans ses déplacements et donc protégé.

Collecte et gestion de données — Les stations au sol d’un système FAISAT (équipées de microprocesseurs) sont dotées de mémoire et de systèmes d’exploitation rendant possible une grande diversité d’applications: surveillance des cultures et contrôle des stocks de semences des grandes exploitations agricoles, surveillance météorologique, surveillance de la qualité de l’eau, état des stocks de matériel pour distributeurs et photocopieuses, surveillance de la consommation électrique et de la consommation d’eau chez les particuliers ou dans les entreprises, état des ventes des magasins de détail, gestion des stocks, etc. Les satellites mini-LEO peuvent «lire» les données rassemblées par plusieurs dizaines de milliers de systèmes au sol en une dizaine de minutes à peine, de sorte que leur efficacité est très supérieure à celle de toutes les autres méthodes de collecte de données existantes, tandis que leur coût est très inférieur.

Systèmes mini-LEO

L’expression «mini-LEO» a été forgée initialement pour établir une distinction entre les systèmes exploités au-dessous de 1 GHz et les «super LEO» qui fonctionnent au-dessus de cette valeur. Le terme «mini» évoque des satellites peu encombrants et des systèmes d’application relativement peu onéreux. Le sigle «LEO» (low Earth orbit — orbite terrienne basse) rappelle que tous ces satellites, aussi bien «mini» que «super», sont placés en orbite basse dans des configurations dénommées «constellations».

Les bandes convenant aux systèmes LEO, donc à nos satellites d’information FAISAT (voir la figure 1), sont les bandes d’ondes décimétriques et métriques situées au-dessous de 1 GHz, que l’on cherche à partager avec d’autres utilisateurs: les conditions de partage ayant été définies, vérifiées et appliquées dans ces bandes de fréquences depuis les années 70, la technologie est désormais connue — et peu onéreuse. Par ailleurs, un système mini-LEO permet d’assurer des services commerciaux avec un seul satellite en orbite et donc d’envisager une rapide application de la nouvelle technologie.

Le revers de la médaille, comme chacun le sait, est que les bandes de fréquences situées au-dessous de 1 GHz sont déjà fortement utilisées, notamment en Europe de l’Ouest. Les groupes d’utilisateurs existants ne souhaitent pas partager leurs fréquences avec les mini-LEO — alors que la conception de ces systèmes est précisément articulée sur le principe du partage des fréquences. Un certain nombre d’études effectuées par les commissions d’études du Secteur des radiocommunications (UIT–R) montrent que des systèmes mini-LEO faisant intervenir diverses techniques de prévention des brouillages peuvent parfaitement fonctionner dans des conditions de partage (les utilisateurs existants sont donc protégés, tandis que l’efficacité d’utilisation du spectre augmente).

Pour résoudre un problème qui, jusqu’ici, est un simple problème d’attribution, on peut envisager trois approches:

1. Etudier les techniques de prévention des brouillages dans les systèmes mini-LEO. Les études déjà publiées et les démonstrations effectuées peuvent donner les éléments de base en vue d’un tel examen.
2. Revoir les procédures d’attribution et de coordination des fréquences qui donnent aux instances nationales de réglementation les moyens et la marge de manoeuvre nécessaires pour traiter les besoins en fréquences des systèmes mini-LEO.
3. Envisager des attributions plus larges à l’échelle internationale pour donner davantage de souplesse aux organes nationaux de réglementation.

Techniques de partage des fréquences

Un grand nombre d’études effectuées depuis la CMR-95 établissent les possibilités de partage des fréquences avec les utilisateurs actuels des services de radiocommunication au-dessous de 1 GHz. Les systèmes mini-LEO font intervenir de multiples techniques de prévention des brouillages conférant une protection optimale aux services de radiocommunication existants:

• commutation dynamique des canaux (évitement);
• technique de modulation à déplacement minimal à filtre gaussien (MDMG);
• possibilité de réglage de la puissance d’émission (puissance surfacique);
• possibilité de réglage de la durée de transmission;
• agilité en fréquence des systèmes embarqués;
• capacité de calcul embarquée.

Procédure d’attribution des fréquences

Les attributions de la Conférence administrative mondiale des radiocommunications de 1992 (CAMR-92) et de la CMR-95 concernant les systèmes à satellites mobiles non téléphoniques de type mini-LEO sont inadéquates. Dans la gamme de fréquences 137–960 MHz, ces deux conférences ont attribué aux systèmes mini-LEO commerciaux, au total, à peine 0,7% des fréquences disponibles (voir la figure 2). Pire encore, dans ces 0,7%, 2 MHz ne sont attribués que pour l’hémisphère occidental.

Les modestes attributions faites aux systèmes à satellites mobiles commerciaux de type mini-LEO doivent par ailleurs être partagées avec les utilisateurs existants qui absorbent 100% des fréquences disponibles dans cette gamme. Pour l’essentiel, il découle de ces attributions que les systèmes mini-LEO doivent assurer la protection des systèmes de Terre. Certains opérateurs envisagent déjà de rechercher d’éventuelles fréquences disponibles pour des liaisons de connexion au-delà de 1 GHz (dans des bandes limitées au voisinage de 1,4 GHz).

Figure 1 — Satellites d’information «FAISAT»

Toutefois, la caractéristique la plus intéressante de l’actuelle procédure d’attribution des fréquences est le fait que cette procédure peut en fait permettre de prendre en compte les nouvelles technologies tout en protégeant les utilisateurs existants. Les systèmes mobiles à satellites mini-LEO étant par nature des systèmes universels, toute décision d’attribution de fréquences prise à l’occasion d’une CMR ne représente qu’une première phase d’un long processus de négociations pays par pays. Ainsi, la procédure permet aux instances nationales de réglementation, à chaque phase du processus, de disposer d’une souplesse et d’un contrôle optimaux des attributions nationales et des assignations faites aux utilisateurs.

Lorsque le Tableau d’attribution des bandes de fréquences de l’Union internationale des télécommunications (UIT) est modifié compte tenu d’une décision d’attribution internationale faite à l’occasion d’une CMR, les instances nationales de réglementation ont toujours la possibilité d’adopter ou de ne pas adopter cette décision dans leur pays. Lorsque l’organe national de réglementation décide d’adopter telle ou telle attribution du Tableau de l’UIT, il faut tout d’abord modifier le tableau d’attribution du pays considéré.

Au cours de la phase suivante, les instances chargées de la réglementation dans le pays considéré peuvent décider d’assigner telle ou telle fréquence du tableau d’attribution du pays à un opérateur de système ou à un utilisateur. Mais, ici encore, les instances nationales conservent l’option de ne pas assigner de fréquence à un opérateur même lorsque l’attribution de fréquences est déjà prévue dans le tableau national. En d’autres termes, l’assignation peut n’être jamais concédée, de sorte que l’attribution de fréquences peut ne jamais être utilisée.

Toutefois, lorsque les instances nationales décident d’assigner une fréquence à un utilisateur, les paramètres techniques et d’exploitation du système sont notifiés à l’UIT, ce qui donne aux autres pays la possibilité d’évaluer les risques de brouillage. Il s’ensuit une coordination bilatérale ou multilatérale entre pouvoirs publics ou représentants du secteur. Cette coordination peut en fait avoir pour résultat de modifier ou de restreindre l’exploitation du satellite considéré lorsque ce satellite survole le territoire d’un pays, comme cela s’est produit, par exemple, dans le cadre d’une coordination entre les Etats-Unis et la France portant sur des fréquences utilisées par des mini-LEO.

Attributions internationales «générales»

En raison des différences d’attribution et d’utilisation des fréquences dans les bandes inférieures à 1 GHz d’un pays à l’autre, il est impossible de dégager un même ensemble d’attributions suffisant pour l’exploitation des systèmes en question. Il est peu probable que cette situation évolue, mais il existe une solution. En prévoyant de plus larges attributions de fréquences à l’échelle internationale, on pourrait assigner aux systèmes mobiles par satellite mini-LEO des portions différentes du même ensemble selon la région du monde considérée. Ainsi, utilisées conjointement, les différentes portions constitueraient une capacité mondiale pour les mini-LEO.

Ce concept d’attribution internationale générale serait d’ailleurs facile à mettre en oeuvre avec les techniques d’agilité en fréquence qui permettent aux satellites du type mini-LEO de «sauter» d’une fréquence à l’autre pendant le survol d’une région géographique.

Un système d’attribution de fréquences générales à l’échelle internationale constituerait donc une excellente solution pour les satellites mini-LEO et présenterait par ailleurs l’avantage de conférer aux instances nationales de réglementation des pays développés ou des pays en développement une large marge de manoeuvre pour d’éventuelles attributions et assignations spécifiques à l’échelle nationale.

Pendant la CMR-97, on pourra envisager diverses solutions pour résoudre de façon satisfaisante le problème que pose l’attribution de bandes de fréquences additionnelles aux systèmes mini-LEO. Pour les instances nationales de réglementation, les solutions envisageables pourront faire intervenir par exemple l’actuelle méthode d’attribution des fréquences, le concept d’attributions internationales générales, les techniques de partage des fréquences entre systèmes mini-LEO et enfin les diverses études de partage.

De telles solutions permettraient d’atteindre plus facilement les objectifs du Programme spécial pour les pays les moins avancés (PMA). Parallèlement, elles donneraient aux pays industrialisés, d’Europe de l’Ouest par exemple, l’assurance que les utilisateurs actuels des systèmes de radiocommunication seraient intégralement protégés. Entre autres avantages, ces solutions accéléreraient l’introduction d’un nouveau système de communication en milieu rural, résultat qui, à lui seul, serait aussi extraordinaire que ces magnifiques photos de Mars!

Ce texte est extrait du numéro 8/97 des Nouvelles de l’UIT