Le déploiement de la 5G a été un désastre aux États-Unis. Voici pourquoi

Après plusieurs semaines de faux départs et de terribles avertissements de la part de l'industrie aéronautique , aujourd'hui marque le jour oùAT&T et Verizon lancent leur nouveau spectre 5G en bande C.

Le déploiement d'aujourd'hui marque l'aboutissement de plus d'un an de travail de la Federal Communications Commission (FCC) et des opérateurs pour allouer et mettre aux enchères le nouveau spectre, après qu'AT&T et Verizon ont remporté des offres record pour en sécuriser de grandes parties.

Cependant, cela a également été une année de querelles entre la Federal Aviation Administration (FAA), le département américain des Transports et des responsables de l'industrie aéronautique, dont beaucoup ont prédit des conséquences quasi catastrophiques pour les voyages en avion si le nouveau spectre était mis en service.

L'histoire jusqu'ici

Si cela avait été la décision de la FAA et du Département américain des transports, il n'y aurait jamais eu d'enchères du spectre en bande C. Dès décembre 2020, les experts de l'aviation tant du côté civil que militaire mettaient en garde contre les conséquences « catastrophiques » dues aux interférences potentielles entre les nouvelles fréquences 5G et les instruments d'avion courants comme les altimètres radar.

Un rapport de décembre 2020 de Defence News a été le premier à mettre en lumière des discussions internes entre le chef de la FAA et le numéro deux du ministère des Transports. Ces deux hauts fonctionnaires ont envoyé une note conjointe au président de la FCC de l'époque, Ajit Pai, appelant la FCC à suspendre la vente du nouveau spectre en bande C afin que la question puisse être étudiée de plus près.

La FCC a répondu en disant qu'elle avait mené ses propres études techniques montrant qu'il y avait peu ou pas de risque. Il a refusé de retarder la vente aux enchères du spectre, déclarant qu'il avait l'intention de continuer à avancer comme prévu.

Suite à la décision de la FCC, le département américain de la Défense et le département de la Sécurité intérieure ont commencé à se démener pour s'assurer que le spectre proposé n'aurait aucun effet négatif sur les avions militaires. À l'époque, Defence News a noté que le Pentagone n'avait pas étudié les effets et n'avait donc pas établi de position formelle sur la vente.

Le meilleur scénario, selon les responsables, était que le département devrait "dépenser des millions de dollars et des milliers d'heures de travail pour concevoir, acheter et installer de nouveaux altimètres radar sur la flotte de systèmes aéroportés de l'armée".

Le pire des cas, comme l'a dit un haut responsable du gouvernement, c'est qu'« il y aura des accidents, des biens seront détruits et des gens vont mourir ».

Une affaire civile

Fait intéressant, même si l'industrie de l'aviation civile tire la sonnette d'alarme depuis quelques mois, le côté militaire est remarquablement silencieux. Bien que l'interprétation la plus charitable serait que le Pentagone ait étudié la question et déterminé que ce n'était pas grave, il est également possible que le ministère de la Défense ait simplement puisé dans ses poches relativement profondes et mis à jour discrètement son matériel dans les coulisses.

L'industrie du transport aérien n'a pas nécessairement la même option. D'une part, il est responsable de la sécurité des passagers civils, et d'autre part, ce sont des entreprises à but lucratif qui ont des budgets considérablement plus limités et des flottes d'avions sans doute plus importantes et plus diversifiées.

Il y a eu des discussions entre les compagnies aériennes, la FAA et le département américain des Transports sur l'allocation de ressources pour aider à mettre à niveau ou à remplacer les équipements potentiellement affectés, mais cela reste une entreprise colossale, tant sur le plan logistique que politique.

À ce jour, les compagnies aériennes ont plutôt réclamé qu'AT&T et Verizon retardent le déploiement du nouveau spectre. En novembre, les deux transporteurs ont convenu de reporter leurs déploiements du 5 décembre 2021 au 5 janvier 2022, afin de donner à la FAA et à d'autres experts plus de temps pour étudier les effets.

En décembre, les transporteurs ont également convenu de limiter les niveaux de puissance 5G en bande C autour des aéroports pendant les six premiers mois pour aider à éviter les interférences, et à la nouvelle année, ils étaient allés plus loin, acceptant de mettre en place des zones d'exclusion où le nouveau C -les fréquences de la bande ne seraient pas déployées du tout pendant au moins six mois.

Insistant sur le fait que ces concessions devraient être plus que suffisantes pour apaiser les craintes des responsables de l'aviation, les PDG d'AT&T et de Verizon ont initialement rejeté une demande plus tôt ce mois-ci pour une autre prolongation de deux semaines, ne cédant qu'après une journée d'intenses pourparlers entre la Maison Blanche, la FAA, la FCC , et d'autres intervenants de l'industrie.

En fin de compte, les transporteurs ont accepté à contrecœur de donner à la FAA ses deux semaines, en échange de ce qui semblait être une déclaration ferme du président Joe Biden lui-même selon laquelle le déploiement se poursuivrait comme prévu le 19 janvier.

Pollution de la bande passante

Il semble cependant que cette concession n'ait pas apaisé l'industrie du transport aérien. Les responsables et les dirigeants continuent de mettre en garde contre les conséquences catastrophiques si le nouveau spectre devait être mis en ligne comme prévu – même si AT&T et Verizon ont convenu de laisser une large place aux aéroports pour le moment.

À l'origine de l'inquiétude se trouve la proximité des fréquences du nouveau spectre 5G en bande C avec celles utilisées par les instruments critiques des avions.

Le spectre controversé de la bande C, situé dans la gamme 3,7–3,98 GHz, se situe juste en dessous des fréquences 4,2–4,4 GHz utilisées par les altimètres radar. Les avions militaires, commerciaux et civils modernes, et même de nombreux systèmes aériens sans pilote et drones haut de gamme, utilisent tous ces instruments. Ils sont cruciaux pour mesurer à quelle distance un avion se trouve au-dessus du sol lorsqu'il s'agit de conditions météorologiques défavorables qui empêchent les altimètres barométriques traditionnels de fonctionner correctement.

C'est ce qui fait des altimètres radar un équipement de sécurité si important. Dans des conditions météorologiques idéales, les pilotes peuvent se fier à d'autres instruments, et même à leurs propres yeux, pour évaluer les distances lors de l'atterrissage à un aéroport. Par mauvaise visibilité, cependant, l'altimètre radar est tout ce qu'ils ont, et s'il ne fonctionne pas ou indique une altitude trop élevée, le pilote n'a aucun moyen de savoir quand il est sur le point de toucher le sol.

Techniquement parlant, 4,2 GHz, qui est l'extrémité inférieure des fréquences de l'altimètre radar, est toujours à plus de 200 MHz des fréquences du spectre de la bande C les plus élevées, qui culminent à 3,98 GHz. Donc, vous pourriez penser que c'est une marge de sécurité saine pour éviter les interférences, et c'est précisément le point que la FCC et les transporteurs font valoir.

Malheureusement, d'autres experts ne sont pas d'accord, citant un phénomène connu sous le nom de pollution de la bande passante. Comme l' explique Interesting Engineering , il est possible qu'une forte concentration de signaux dans une gamme de fréquences donnée "traverse" dans des fréquences plus élevées, provoquant au moins quelques interférences.

Ceci est analogue au problème de la pollution lumineuse qui rend difficile de voir les étoiles la nuit lorsque vous êtes à proximité d'une ville. Vous pourriez être à 20 milles à l'extérieur d'une grande ville, mais la concentration de millions de lumières qui en émanent rendra toujours difficile de voir quoi que ce soit dans le ciel nocturne.

Alors que la FCC insiste sur le fait qu'elle a étudié la question et déterminé que cela ne se produira pas, l'industrie aéronautique a ses propres études qui sont devenues une source de préoccupation. Un document de recherche de 2020 de la Radio Technical Commission for Aeronautics ( RTCA ), un groupe indépendant de normalisation technologique qui représente l'industrie du transport aérien, a montré que les télécommunications 5G dans le spectre de la bande C ont le potentiel de causer des « interférences nuisibles » au radar altimètres.

Bien qu'AT&T et Verizon continuent d'insister sur le fait qu'il n'y a pas de problème, ils ont également convenu de créer une zone d'exclusion autour d'une liste d'aéroports conçue par la FAA, similaire à ce qui se fait dans d'autres pays comme la France. Cependant, ils ne se sont également engagés à le faire que pendant six mois, après quoi tous les paris sont ouverts.

Compagnies aériennes clouées au sol

Il est difficile de dire ce que les responsables de l'aviation espéraient lorsque toutes les parties ont semblé convenir d'un délai de deux semaines. Selon tous les rapports, les choses semblaient agréables il y a deux semaines, mais peut-être que certains ont simplement supposé que les choses finiraient par s'étendre davantage.

Cependant, alors que le déploiement d'aujourd'hui se profilait à l'horizon, les compagnies aériennes sont devenues beaucoup plus agitées. Une lettre conjointe envoyée plus tôt cette semaine par les PDG de toutes les grandes compagnies aériennes et compagnies de fret aérien américaines a averti que l'activation des nouvelles fréquences radio en bande C "pourrait potentiellement bloquer des dizaines de milliers d'Américains à l'étranger" et provoquer le "chaos" pour les vols intérieurs. vols à l'intérieur des États-Unis "Le commerce de la nation va s'arrêter", prévenait la lettre.

Plusieurs compagnies aériennes étrangères ont annoncé le 18 janvier qu'elles annuleraient des vols vers les États-Unis à la suite du nouveau déploiement du spectre. Citant explicitement le nouveau déploiement de la 5G, Emirates a suspendu indéfiniment tous les vols vers Boston, Chicago, Dallas-Fort Worth, Houston, Miami, San Francisco et Seattle, ainsi que Newark, New Jersey et Orlando, Floride.

Pendant ce temps, Japan Airlines (JAL) a annulé les vols américains des Boeing 777 vers Chicago, Los Angeles et l'aéroport JFK de New York, invoquant des interférences potentielles avec les radioaltimètres du déploiement de la 5G sur ces avions spécifiques. La compagnie aérienne japonaise Air Nippon Airlines (ANA) a également fait une annonce similaire, tout comme Air India.

Les compagnies aériennes en question ont ensuite cédé, au moins partiellement, probablement parce que la Maison Blanche a précisé que la 5G serait retardée à proximité des «aéroports clés». Une déclaration de Biden tard hier a remercié Verizon et AT&T d'avoir "accepté de retarder le déploiement de la 5G autour des principaux aéroports et de continuer à travailler avec le ministère des Transports sur un déploiement sûr de la 5G dans cet ensemble limité d'emplacements".

JUST IN: Le président d'Emirates a déclaré à CNN que la compagnie aérienne n'était pas au courant de certains des problèmes potentiels de déploiement de la 5G jusqu'à hier matin, la qualifiant de "l'une des plus délinquantes, totalement irresponsable". situations qu'il a vues dans sa carrière dans l'aviation https://t.co/Z3a4gTQ6Fo

— CNN (@CNN) 19 janvier 2022

Suite à cette déclaration, les compagnies japonaises JAL et ANA ont toutes deux annoncé qu'elles rétabliraient leurs horaires américains normaux à partir du 20 janvier, tandis qu'Emirates a accepté de reprendre certains vols vers Boston, Houston et San Francisco, bien que les autres restent suspendus pour l'instant, malgré ces aéroports également. étant sur la liste d'exclusion de la FAA.

"Cet accord protège la sécurité des vols et permet aux opérations aériennes de se poursuivre sans interruption significative et apportera davantage d'options Internet à haut débit à des millions d'Américains", a déclaré Biden.

Comment nous sommes arrivés ici

Il y a des facteurs politiques clairs à l'œuvre ici, en particulier la pression exercée sur la FCC par l'administration actuelle et l'ancienne administration pour étendre rapidement la technologie 5G à travers les États-Unis. Cependant, le déploiement de la 5G par la plupart des opérateurs américains a été un gâchis depuis le début, et la FCC ne peut certainement pas en assumer toute la responsabilité.

Contrairement aux technologies cellulaires qui l'ont précédée, la 5G utilise une gamme de fréquences beaucoup plus large et il existe des compromis sur l'ensemble du spectre.

À une extrémité, vous avez le spectre mmWave ultra-haute fréquence, qui s'étend sur le bord inférieur de la gamme des fréquences extrêmement élevées (EHF) : 26 GHz et plus. C'est bien en dehors de la plage de toutes les fréquences utilisées par l'aviation civile, ou à peu près tout ce qui préoccupe les gens normaux.

L'une des raisons en est que les fréquences du spectre EHF sont extrêmement courtes. Les autres équipements qui fonctionnent dans cette gamme comprennent les systèmes de télécommunication haut de gamme, les systèmes de surveillance atmosphérique par satellite, les radars d'armes militaires, les systèmes d'écran de sécurité aux points de contrôle des aéroports, les radars de vitesse de la police et certaines applications médicales.

À l'autre extrémité du spectre se trouvent les déploiements 5G à 600 MHz, qui ont une grande portée, mais n'offrent pas des vitesses qui sont tellement améliorées par rapport aux technologies 4G/LTE actuelles.

Lorsque les opérateurs américains ont commencé à déployer la 5G il y a quelques années, ils ont tous adopté des approches radicalement différentes. Verizon a opté pour la vitesse sur la couverture, en déployant des émetteurs-récepteurs mmWave dans les principaux centres urbains du pays. Cela leur a permis de se vanter de vitesses allant de 500 Mbps à 2 Gbps, mais le problème est que 99 % des clients de Verizon n'obtiennent pas du tout la 5G.

T-Mobile a adopté l'approche inverse, dans le but de déployer une large couverture, permettant à ses clients d'obtenir l'indicateur "5G" sur leurs appareils même si les améliorations de vitesse n'étaient que marginales. T-Mobile a principalement utilisé le spectre de 600 MHz pour y parvenir, de sorte qu'il pourrait rapidement étendre la couverture 5G sans construire trop de tours supplémentaires. Le résultat a été que T-Mobile est devenu le premier opérateur américain à se vanter d'une couverture 5G dans les 50 États.

AT&T a pris le juste milieu, choisissant de ne s'engager dans aucune des deux approches. Tirant peut-être la leçon de la débâcle de la 5G Evolution, il a décidé de rester plus silencieux sur la promotion de la 5G, en adoptant une approche lente et régulière pour déployer les choses à l'échelle nationale, en utilisant un mélange de technologies mmWave et sub-6GHz.

Pourquoi la bande C est importante

Le plus grand défi pour obtenir la 5G correctement déployée aux États-Unis est que la FCC réglemente la plupart des fréquences sans fil aux États-Unis. Nous n'avons pas besoin de regarder beaucoup plus loin que la controverse actuelle avec l'industrie aéronautique pour voir pourquoi cela est nécessaire.

Le point idéal pour la technologie 5G – la solution qui offre le meilleur équilibre entre performances et couverture – se situe dans ce que l'on appelle communément le spectre de la bande médiane. Alors que mmWave offre d'excellentes performances qui ne s'étendent que sur une distance d'environ un pâté de maisons, 600 MHz va loin, mais ne peut pas gérer beaucoup plus de données que la 4G/LTE.

En plein milieu de cette soupe de fréquences se trouvent les fréquences de 2 GHz à 4 GHz. Celles-ci fournissent suffisamment de bande passante pour offrir les vitesses que les utilisateurs attendent de la 5G, tout en garantissant que les opérateurs n'ont pas à mettre en place des millions de tours cellulaires juste pour obtenir la 5G à tous leurs clients.

Malheureusement, de nombreuses autres technologies et appareils utilisent également ce spectre de bande médiane. Par exemple, vous savez probablement déjà que 2,4 GHz est généralement utilisé par les routeurs Wi-Fi, les téléphones sans fil, les moniteurs pour bébé et les ouvre-portes de garage. Même les fours à micro-ondes émettent des signaux dans cette gamme de fréquences. C'est dans une zone connue sous le nom de "bande S".

Les technologies cellulaires pré-5G vivent principalement en dessous de la bande S, généralement dans la plage de 600 MHz à environ 2,3 GHz, la plupart étant concentrées autour de 800 MHz et 1,9 GHz.

Au-dessus se trouve le spectre de la bande C, couramment utilisé par les services de radio amateur, les services fixes par satellite, la radio maritime et les services de localisation radio.

En 2018, cependant, la FCC a trouvé un moyen de libérer une petite partie du spectre de la bande C de 500 MHz, dans la gamme de 3,7 GHz à 4,2 GHz, pour une utilisation par les «services sans fil de nouvelle génération». Bien qu'il y ait eu des services par satellite opérant dans cette bande, la commission a révisé toutes les licences pour libérer autant d'espace que possible pour une utilisation par de nouveaux déploiements 5G.

Deux ans plus tard, une fois la poussière retombée, la FCC a mis aux enchères 280 MHz de ce spectre aux opérateurs de téléphonie mobile. Il s'agit de la gamme 3,7 à 3,98 GHz où de nouveaux services 5G sont déployés aujourd'hui.

Le nouveau spectre promet de changer la donne pour la technologie 5G aux États-Unis, en particulier de Verizon et AT&T. Verizon s'est déjà vanté de la façon dont il lui permettra d'atteindre des millions de clients supplémentaires avec "des vitesses jusqu'à 10 fois plus rapides que la 4G LTE". Le nouveau spectre fera partie du réseau 5G Ultra Wideband de Verizon, qui était auparavant limité à ses fréquences mmWave de 28 GHz et 39 GHz.

Dans le même ordre d'idées, AT&T a annoncé ses nouveaux déploiements en bande C dans huit zones métropolitaines, promettant de couvrir 200 millions de personnes d'ici la fin de 2023.

Qu'en est-il de T-Mobile ?

Vous avez peut-être remarqué que T-Mobile a été remarquablement absent de toute cette mêlée, même s'il a perdu 9,3 milliards de dollars lors des enchères en bande C l'année dernière.

C'est probablement parce que T-Mobile n'a montré aucune intention de commencer à utiliser son nouveau spectre en bande C de la même manière que ses rivaux.

Depuis le début, T-Mobile a un atout dans sa manche. Il possédait déjà des licences pour une partie importante du spectre de la bande S de 2,5 GHz issue de sa fusion avec Sprint il y a quelques années.

Sprint utilisait à l'origine ces fréquences de 2,5 GHz pour le service 4G/LTE, mais après la fusion, le nouveau T-Mobile a commencé à fermer ces anciennes tours Sprint, ouvrant la voie à la réutilisation de ces fréquences pour les nouveaux déploiements 5G.

Lorsque T-Mobile a également acquis un nouveau spectre en bande C l'année dernière, il a annoncé qu'il s'agissait d'un "investissement stratégique" destiné à "compléter son empreinte beaucoup plus large de 2,5 GHz dans certaines zones urbaines et suburbaines où il dispose déjà d'un réseau dense". Le résultat, a déclaré le transporteur, serait une "amélioration des performances plus significative pour les clients".

Le spectre à basse fréquence offre également une meilleure portée que la nouvelle bande C, tout en offrant des performances 5G impressionnantes, de sorte que T-Mobile n'a vraiment aucune motivation pour commencer à déployer le spectre de la bande C comme le sont AT&T et Verizon. Il a son spectre de bande médiane, et il l'a déployé dans le cadre de son service Ultra Capacity 5G, qui couvre déjà plus de 200 millions de clients.

Où allons-nous d'ici?

Maintenant qu'AT&T et Verizon ont commencé à concrétiser leurs visions de la bande C, il sera intéressant de voir ce qui se passera ensuite. Alors que les deux opérateurs s'efforcent de rattraper T-Mobile avec cette nouvelle bande C, il peut y avoir une limite à la distance et à la vitesse à laquelle ils peuvent réellement s'y rendre.

Comme le souligne Sascha Segan de PCMag, Verizon a peut-être commis une erreur tactique en pariant trop lourdement sur la bande C. Il en a certainement acheté la plus grosse partie l'année dernière, dépensant 45 milliards de dollars pour l'acquérir.

Alors, voici pourquoi @ATT et @TMobile pourraient vouloir suspendre @Verizon pour sécher sur C-Band : Verizon (1) a des problèmes de congestion et (2) a mis beaucoup d'œufs dans le panier C-Band. Avec le nouveau résultat de l'enchère 110, d'ici la fin de cette année, @ATT disposera de 40 MHz de

— Sascha Segan (@saschasegan) 18 janvier 2022

Le problème est que Verizon a dépensé une fortune pour investir dans le spectre le plus controversé, et il est probable que cette controverse ne s'éteindra pas de sitôt. Il est possible que Verizon ne soit jamais en mesure de déployer son nouveau spectre à proximité des aéroports, laissant ses clients coincés avec le service 4G/LTE, ou une offre 5G qui n'est vraiment pas meilleure que la 4G/LTE.

D'un autre côté, AT&T a légèrement couvert ses paris. Plus récemment, il a choisi 40 MHz de spectre dont les compagnies aériennes ne se soucieront pas, ce qui pourrait expliquer pourquoi il adopte une approche beaucoup plus réservée face à l'ensemble de la situation. Comme le suggère Segan, AT&T pourrait très bien jouer les deux côtés contre le milieu, en adoptant des retards plus longs et des zones d'excursion plus larges pour lui donner un avantage concurrentiel sur Verizon, qui serait beaucoup plus gêné par de tels mouvements.

Pendant ce temps, T-Mobile est assis joli, n'ayant aucune part dans la controverse actuelle, tout en détenant un morceau incontesté de 100 MHz de spectre de 2,5 GHz qu'il déployait déjà aux clients des mois avant même que la nouvelle bande C ne soit mise aux enchères.

Une chose qui reste claire est que T-Mobile a une avance considérable dans le jeu 5G, obtenant systématiquement les scores les plus élevés de tous les opérateurs américains en termes de vitesse, de couverture et de fiabilité – une avance qui ne semble qu'augmenter. Nous ne pouvons pas encore compter Verizon et AT&T, mais il est clair que les deux opérateurs ont du pain sur la planche pour créer suffisamment de bande C pour faire de la véritable 5G une réalité pour leurs clients.