(source Wikipedia ) -L’Agence nationale des fréquences (ANFR) est, en France, un établissement public à caractère administratif créé le 1^er janvier 1997¹, avec pour mission d’assurer la planification, la gestion et le contrôle de l’utilisation, y compris privative, du domaine public des fréquences radioélectriques sous réserve de l’application de l’article L. 41 du Code des postes et des communications électroniques, ainsi que des compétences des administrations et autorités affectataires de fréquences radioélectriques. Son budget est imputé sur le programme budgétaire 134 « Développement des entreprises et du tourisme », du ministère chargé de l’Économie et des Finances.

Elle coordonne l’implantation sur le territoire national des stations radioélectriques de toute nature afin d’assurer la meilleure utilisation des sites disponibles et veille au respect des valeurs limites d’exposition du public aux champs électromagnétiques

le conseil d’administration

l’organigramme

rapport Joëlle Toledano , professeure d’économie à Supelec -31 mars 2014

cartoriado

carte des antennes et des mesures radioélectriques 

Evaluation de l’exposition du public aux ondes  électromagnétiques 5G

juillet 2019 : présentation générale de la 5G

synthèse : 

Les réseaux 5G s’articulent autour de trois axes de développement :
– Les débits : dans la continuité de réseaux actuels et pour faire face à la demande croissante
de trafic, les réseaux 5G devront permettre d’atteindre des débits jusqu’à dix fois plus grands
qu’en 4G.
– La latence : le temps de réponse des réseaux 5G sera divisé par 10 pour permettre le
développement de nouveaux usages comme la voiture autonome ou la télémédecine.
– La densité : la 5G embarque l’internet des objets (IoT pour Internet of Things) et devra donc
gérer des millions de connexion.

La construction d’un réseau 5G repose sur un certain nombre d’éléments dont :
– Des fréquences : les fréquences déjà attribuées à la téléphonie mobile pourront être
réutilisées pour la 5G mais de nouvelles fréquences seront également attribuées notamment
dans des bandes de fréquences plus hautes.

– Des antennes : le recours à des bandes de fréquence plus hautes permet de construire des
antennes avec des composants élémentaires de plus petites tailles et donc en plus grands
nombres (64, 128, 256 composants élémentaires contre moins de 20 actuellement). Ces
antennes permettent de générer des faisceaux orientables qui permettent d’optimiser la
ressource fréquentielle.

– Un type de duplexage : c’est le mode de circulation choisi pour gérer les transmissions des
données dans les deux sens antenne vers utilisateur et utilisateur vers antenne. Jusqu’à
présent, en France, un mode FDD « frequency domain duplexing » était utilisé, c’est-à-dire un
mode de circulation à double sens, chaque voie ayant sa bande de fréquence dédiée. Dans
les bandes de fréquences hautes de la 5G, le mode TDD pour « time division duplexing » a été
retenu, c’est-à-dire un mode de circulation alternée, les deux voies descendantes et
montantes utilisent la même bande de fréquence mais de façon alternée dans le temps.

– Une architecture de réseau : les réseaux de téléphonie mobile actuels sont des réseaux
cellulaires organisés en nid d’abeilles. Ces réseaux dits « macro » seront complétés par
l’installation de petites antennes ou « small cells ». Ces petites antennes pourront par
exemple être déployées sur du mobilier urbain.

les conséquences attendues sont :
– un niveau d’exposition moindre en dehors des faisceaux ;
– un niveau d’exposition plus grand dans le faisceau ;
– une durée d’exposition plus faible.

Ce rapport est une présentation générale de la 5G abordée sous l’angle de l’exposition. Il s’inscrit
dans le cadre d’une réflexion générale sur l’évaluation de l’exposition du public aux ondes
électromagnétiques des réseaux 5G. Un deuxième volet porte sur les déploiements pilotes menés en
France pour tester en grandeur nature les modalités d’un déploiement d’antennes 5G. 

2. Services et cahier des charges de la 5G

Les cas d’usage de la 5G se définissent selon les trois catégories suivantes :

L’eMBB pour enhanced Mobile Broad Band, c’est-à-dire des communications mobiles ultra
haut débit. 

Le mMTC pour massive Machine Time Communication, c’est-à-dire les communications entre
objets. L’internet des objets rentre dans cette catégorie. Il s’agit dans cette catégorie de
pouvoir gérer un nombre très important de connexions (jusqu’à un million par kilomètre
carré). Un domaine d’application typique est la ville intelligente avec des réseaux de capteurs pour gérer différents services.

L’uRLLC pour ultra Reliable Low latency Communication, c’est-à-dire les communications
dites critiques, pour lesquelles la fiabilité et le temps de réponse sont primordiaux.

3. Les solutions envisagées pour la 5G

Pour répondre au besoin de capacité, il s’agira notamment d’accroître la variété des bandes de
fréquences utilisées, en montant en fréquences pour disposer de largeurs de bandes plus grandes.
Cet aspect est traité à la section 3.1.
L’utilisation de bandes de fréquences de plus en plus hautes impose alors de revoir l’architecture des
réseaux, on parle de densification et de réseau hétérogène. Pour compléter le réseau d’antennes
actuelles de type « macro » à longue portée, des petites antennes de plus faibles portées seront
installées pour densifier le réseau là où la demande sera la plus forte. Cet aspect est traité à la
section 3.2.
La montée en fréquences permet d’envisager l’emploi d’antennes complexes, constituées de
multiples antennes élémentaires de plus petites dimensions. Pilotées par logiciel, ces plaques
formées d’un nombre de plus en plus grand d’antennes élémentaires permettent de focaliser
instantanément la puissance émise en n’importe quel point du secteur couvert. C’est le mMIMO
(massive Multiple Input Multiple Output) qui permet notamment de cibler une zone plus étroite pour
interagir avec un seul utilisateur pendant un court laps de temps grâce aux techniques de formation
de faisceaux (beam forming). Cet aspect est traité à la section 3.3
Il existe deux façons de déployer la 5G : en mode non autonome NSA (« Non StandAlone ») ou en
mode autonome SA (« StandAlone »). En mode non autonome NSA, le réseau d’accès radio (RAN
« Radio access network ») c’est-à-dire l’ensemble des antennes relais du réseau, est relié au réseau
cœur 4G (cf. Figure 5). Cette architecture a été la première à être standardisée par le 3GPP et à être testée par les exploitants de réseau. Ce type de déploiement permet de s’appuyer sur le réseau cœur
existant. 

La 5G doit répondre à des usages très variés et devra donc être flexible et adaptative. Cette flexibilité
sera rendue possible en mode autonome SA notamment par des techniques de virtualisation (NFV
Network Function Virtualisation) et de radio-logiciel (SDN, Sofware Defined Network) au niveau des
cœurs de réseau c’est-à-dire en amont du réseau d’antennes relais, pour assurer le lien avec les
serveurs d’application.
L’exposition aux ondes générée par un réseau ne dépendant pas directement de son cœur de réseau,
la problématique du cœur de réseau 5G ne sera pas abordée dans ce rapport.

3.1. Les fréquences utilisées

Le choix d’une bande de fréquence représente toujours un compromis entre couverture (définie par
la taille de la zone où le service est accessible) et capacité (caractérisée par exemple par le débit
obtenu)

Pour assurer une bonne couverture, les fréquences basses sont privilégiées car elles
permettent d’avoir de bonnes conditions de propagation. Pour augmenter la capacité, les fréquences
hautes sont préférables car les largeurs de bandes disponibles y sont plus importantes, ce qui permet
d’écouler plus de trafic. Cependant, les conditions de propagation sont plus difficiles à haute
fréquence car l’environnement perturbe alors beaucoup la propagation, notamment à l’intérieur des
bâtiments du fait d’une forte atténuation par les murs, ce qui limite la couverture.

Les réseaux de téléphonie mobile recherchent donc un équilibre entre bandes basses pour bien
couvrir l’ensemble des populations et bandes hautes pour assurer une bonne capacité dans les zones
où les demandes de trafic sont les plus importantes.

des bandes « basses fréquences » déjà attribuées aux mobiles et qui pourraient être réutilisées en 5G : ce sont des secteurs de bandes compris entre 694MHz et 2,69GHz.

des bandes « fréquences hautes  » : Pour l’instant deux plages de bandes :

  -celle de 3,4 à 3,8 GHz

 – celle de 24,25 à 27,5 GHz

• sont à l’étude des secteurs de bandes compris entre 31,8GHz et 86GHz

Du point de vue de l’exposition aux ondes radiofréquences, le recours à des largeurs de bandes plus
grandes induira des puissances globales plus importantes. En effet, à densité spectrale de puissance
égale (c’est-à-dire avec la même puissance par unité fréquentielle), si la 4G utilise typiquement 40
watts distribuée sur 20 MHz, la 5G avec un ordre de grandeur typique de 100 MHz de largeur de
bande dans les nouvelles bandes de fréquences, émettra 200 watts.

Enfin, plus les fréquences utilisées sont hautes, plus les longueurs d’onde sont courtes et plus
l’exposition devient superficielle. Au-delà de 10 GHz, la propagation dans le corps humain est ainsi
limitée aux premières couches de la peau et l’exposition ne se quantifie plus par le débit d’absorption
spécifique (exprimé en Watt par kilogramme) mais par une densité surfacique de puissance
(exprimée en Watt par mètre carré).

3.2. Les technologies utilisées

3.2.1. Duplexage

Le « duplexage » est le mode de circulation utilisé pour transmettre les données à la fois dans le sens
descendant « downlink » donc de l’antenne relais vers l’utilisateur et dans le sens montant « uplink »
donc dans le sens de l’utilisateur vers la station de base.

Pour la 2G, 3G et 4G en France, un duplexage fréquentiel, dit FDD (Frequency Division Duplexing), est
utilisé, il s’agit d’un mode de circulation à double sens, chaque voie à sa bande de fréquences
réservée. Des blocs de fréquences sont ainsi réservés pour les transmissions downlink et d’autres
pour les transmissions uplink (cf. Figure 8). Dans les bandes de fréquences déjà allouées à la
téléphonie mobile, la 5G continuera d’utiliser ce duplexage FDD, fondé sur une séparation en
fréquences.

Cependant, les échanges de données entre les antennes d’un réseau de téléphonie mobile et les
mobiles apparaissent aujourd’hui très largement déséquilibrés dans le sens descendant (des
antennes vers les mobiles). 

En 5G, pour les nouvelles bandes de fréquences ouvertes, un duplexage temporel, dit TDD (Time
Division Duplexing), a ainsi été retenu.

3.2.2. Modulation

La transmission des données entre le réseau et l’utilisateur est assurée en modulant le signal, c’est-àdire en codant l’information avant de l’envoyer sur le canal de propagation. Le multiplexage permet
de faire passer plusieurs informations sur un même canal de transmission.

Depuis le début de la téléphonie mobile, différents types de modulation multiplexée ont été utilisés
(cf. Figure 9) :
• FDMA « Frequency Division Multiple Access »: chaque utilisateur utilise une fréquence qui lui
est dédiée. Le FDMA a été utilisé au début de la téléphonie mobile
• TDMA « Time Division Multiple Access »: les utilisateurs utilisent tous la même bande de
fréquences mais à des moments différents. La répartition se fait dans le temps. En France, la
2G utilise une modulation TDMA, ainsi les mobiles n’émettent qu’un huitième du temps en
2G.
• CDMA « Code Division Multiple Access »: les utilisateurs utilisent tous la même bande de
fréquence de façon simultanée mais avec des codes différents qui permet de les distinguer.
En France, la 3G utilise une modulation CDMA.
• OFMDA « orthogonal frequency division multiple access»: la matrice temps/fréquence est
découpée en ressources élémentaires qui sont répartis entre les utilisateurs. Cette
modulation est utilisée en 4G en France.

La 5G utilisera comme la 4G de l’OFDMA mais avec beaucoup plus de flexibilité et de souplesse dans
le découpage en temps et en fréquence pour permettre de servir des utilisateurs aux contraintes très
variées 

3.2.3. Antennes

Les antennes couramment utilisées pour les réseaux 2G, 3G et 4G sont des empilements verticaux de
dipôles élémentaires ( ex : en 900MHz tille d’environ 15cm. Un empilement de 10 dipôles permet de couvrir une zone d’environ 65^° d’ouverture horizontale  et 10^° d’ouverture verticale.

Les antennes 5G seront généralement semblables mais dipôles de 5cm dans la bande 3400-3800MHz et de 0,5cm dans la bande 26GHz.  Une antenne 5G peut être constituée de 192 éléments rayonnants organisés sur 8
colonnes, 12 lignes et 2 polarisations croisées pour former 64 émetteurs/récepteurs (64T64R) en
regroupant verticalement par trois les éléments rayonnants.

Ce grand nombre d’émetteurs/récepteurs permet d’utiliser des techniques de massive MIMO
« Multiple Input Multiple Output » (cf. Figure 14) et un contrôle beaucoup plus fin du rayonnement
global de l’antenne. L’effet MIMO permet de profiter de la diversité spatiale du canal de propagation
en envoyant plusieurs flux simultanés. 

Les antennes massive MIMO permettent également de focaliser le rayonnement de façon beaucoup
plus efficace dans une direction donnée.

Le rayonnement est concentré dans un faisceau beaucoup plus fin qu’actuellement, c’est
ce que l’on appelle le beamforming ou antenne à formation de faisceaux. L’antenne pourra gérer
indépendamment plusieurs faisceaux et les orienter dans la direction des utilisateurs (cf. Figure 14).
Deux techniques de beamforming existent : le GoB (« Grid of Beams ») pour lequel l’ensemble des
faisceaux possibles est pré-codé dans un « codebook » et l’EBB (« eigen-value based beamforming »)
pour lequel les faisceaux se définissent dynamiquement dans le temps.

Une réflexion générale a été menée en 2017-2018 sur le déploiement de réseaux de petites antennes
à faible puissance venant compléter les réseaux mobiles actuels, essentiellement constitués
d’antennes longue portée dites « macro ». Les villes d’Annecy, de Montreuil et du Kremlin-Bicêtre ont alors accueilli des déploiements pilotes de petites antennes 4G sur du mobilier urbain. L’analyse a montré que le déploiement de ces petites antennes permet d’améliorer les débits dans le sens descendant (antenne relais vers mobile)

En fonction de la couverture initiale du réseau macro et des charges des réseaux, le déploiement des
petites antennes permet soit de diminuer la puissance d’émission du mobile (en gardant des débits
comparables à ceux obtenus sur le réseau macro), soit d’augmenter le débit (en gardant des
puissances d’émission comparables à celles obtenues sur le réseau macro).

Enfin, la mesure de l’exposition aux ondes émises par les petites antennes a montré que, localement,
à proximité immédiate des petites antennes, le niveau d’exposition reste du même ordre de
grandeur que celui que peut créer un réseau macro (de l’ordre de 1 à 3 V/m). Dans une zone plus
large de 100 mètres autour des petites antennes, le niveau d’exposition moyen n’est pas modifié par
la mise en service des petites antennes. Il apparaît comparable au niveau d’exposition moyen
observé au niveau national (de l’ordre de 0,7 V/m)

4. Les impacts sur l’évaluation de l’exposition

Dans le cadre de ses missions, l’Agence nationale des fréquences veille également au respect des
valeurs limites d’exposition du public aux champs électromagnétiques qui sont fixées par le décret
n° 2002-775 du 3 mai 2002. 

A cette fin, elle élabore différentes procédures :
– un guide informatique qui établit des règles pratiques d’installation des sites radioélectriques
visant notamment à délimiter les périmètres de sécurité autour des stations radioélectriques
à l’extérieur desquels le niveau d’exposition du public aux champs électromagnétiques émis
par les installations radioélectriques est inférieur aux valeurs limites ;

– un protocole de mesure de l’exposition, référencé au Journal Officiel, qui constitue le texte
de référence des laboratoires accrédités qui réalisent des mesures sur le terrain Le protocole
de mesure répond à un double objectif : vérifier le respect des valeurs limites d’exposition du
public et fournir des informations sur les niveaux d’exposition généralement observés.

– des lignes directrices nationales sur la présentation des résultats de simulation de
l’exposition aux ondes émises par les nouvelles installations radioélectriques. Sur demande
du maire, lors de l’implantation d’une installation radioélectrique, l’exploitant doit joindre au
dossier d’information-mairie (DIM) une simulation de l’exposition. Les lignes directrices
fixent les éléments de base à fournir pour une bonne compréhension du dossier par les élus
et nos concitoyens.

L’ANFR actualisera ces procédures pour prendre en compte les évolutions technologiques de la 5G.
Du point de vue de l’exposition, les éléments clés de la 5G dans les nouvelles bandes de fréquences
sont :
– les antennes à faisceaux orientables vers les utilisateurs ;
– des bandes de fréquences plus larges ;
– des faisceaux plus fins ;
– une exposition alternée (mode TDD).
Et les conséquences attendues sont :
– un niveau d’exposition moindre en dehors des faisceaux ;
– un niveau d’exposition plus grand dans le faisceau ;
– une durée d’exposition plus faible. 

20 juin 2019-Etude préliminaire sur la protection des systèmes du service fixe par satellite au-dessus de 3,8GHz vis-à-vis de l’IMT 5G opérant dans la bande de fréquence 3,4 – 3,8 GHz

Une première série de mesures a été réalisée sans trafic puisqu’à la date de leur réalisation, les sites n’étaient pas ouverts à des abonnés. Ces résultats montrent que, sur 43 sites, le niveau moyen d’exposition s’établissait à 0,06 V/m, avec un niveau maximal de 0,36 V/m. Sous des sites 5G allumés mais sans trafic, les niveaux d’exposition sont donc très faibles. Ils sont très inférieurs à la valeur limite réglementaire, fixée à 61 V/m dans la bande de fréquences 3,5 GHz.

Pour plus d’information :

• Rapport de mesures 5G
• Présentation générale de la 5G
• En savoir plus sur la 5G