Le présent Coup de projecteur permet de passer en revue les tendances naissantes de la prochaine génération de réseaux sans fil qui façonnent l’écosystème de la connectivité. Ces tendances nous amènent à se demander comment rendre possible la commercialisation des technologies sans fil de prochaine génération et leur diffusion universelle. Le Coup de projecteur met en lumière les initiatives de recherche, l’évolution récente du marché et des progrès accomplis vers l’intégration des solutions de connectivité terrestre sans fil (5G et 6G, par exemple) et les technologies non terrestres, dont les satellites et autres plateformes aériennes. Dans ce cadre, ce Coup de projecteur identifie les défis en ce qui concerne la politique de gestion du spectre radioélectrique, la collaboration en matière réglementaire, l’interopérabilité, la durabilité environnementale, la sûreté et la sécurité numérique et la réduction des fractures numériques. Ces questions, de nature à la fois technique et réglementaire, doivent être traitées pour que l’avenir puisse se concrétiser tel qu’il a été envisagé.
Perspectives de l’économie numérique de l’OCDE 2024 (Volume 1)
Abstract
Source : Graphique créé par l’OCDE, d’après plusieurs sources dont l’Ofcom, l’Agence spatiale européenne et la GSMA.
Les réseaux de la prochaine génération suivent les progrès technologiques accomplis par l’industrie des communications, ainsi que la demande dont les réseaux de communication font l’objet aujourd’hui et celle escomptée pour l’avenir. Le volume de données transmis par l’intermédiaire de ces réseaux est en progression constante, du côté des particuliers comme de celui des entreprises, à la faveur des innovations ayant vu le jour dans le domaine des systèmes d’intelligence artificielle (IA), dans celui de l’internet des objets (IdO) ainsi qu’à d’autres technologies émergentes. Il y a tout lieu de penser que l’amélioration des communications et des interactions entre l’humain et la machine y occuperont une place importante, de même que les technologies d’augmentation des fonctions humaines appliquées à la communication sensorielle, dont l’haptique (internet des sens) qui sont susceptibles d’influencer la demande future sur les réseaux. Il faut ajouter à cela les véhicules entièrement automatisés, par exemple, qui auront eux aussi une incidence sur la demande à l’égard des réseaux sans fil.
La convergence des environnements et applications de réalité virtuelle, de réalité augmentée et de réalité étendue a une action déterminante non seulement sur les communications humaines, mais aussi sur la manière dont nous interagissons avec les machines et avec notre environnement, dans la mesure où le monde numérique, le monde humain et le monde physique tendent à se confondre (Hexa-X, 2022[1]). Ces tendances des technologies immersives, qui sont étudiées au chapitre 3 des Perspectives de l’économie numérique (Volume 1), exigeront une adaptation des réseaux haut débit existants. Qui plus est, les technologies haptiques – encore balbutiantes – progressent avec les applications de réalité augmentée et commencent à être utilisées, par exemple, pour la simulation d’opérations chirurgicales, dans le cadre de communications immersives, dans le domaine des soins, ainsi qu’au bénéfice des personnes malvoyantes ou malentendantes.
Toutes ces évolutions ont d’importantes conséquences pour les réseaux futurs : elles entraînent en effet la production de données en quantité considérable, qui exige davantage de débit et de capacités de traitement. La plupart de ces applications nécessitent par ailleurs une qualité de communication supérieure, autrement dit une vitesse plus élevée et un temps de réponse (latence) plus faible. Au-delà de ces exigences touchant à leur fonctionnement, les réseaux vont devoir acquérir une plus grande résilience, non seulement pour les applications critiques, mais aussi pour l’ensemble des cas d’usage. Surtout, les réseaux haut débit, après avoir reliées entre elles les personnes puis connecté des objets en tout genre, sont sur le point d’aborder une nouvelle étape dans leur évolution qui consistera à assurer, demain, une connectivité illimitée et intégrée en tout lieu. La question qui se pose est donc de savoir comment préparer les réseaux, en particulier les réseaux sans fil, à cette évolution technologique.
L’extension de la connectivité est à la fois nécessaire et souhaitable, puisque la transformation numérique en dépend. Aussi est-il indispensable d’acquérir une connaissance plus fine de l’écosystème de la connectivité, pour définir en la matière des politiques fondées sur des données probantes. Prenant en compte que l’OCDE définit des normes à caractère stratégique et non des normes techniques et que l’avenir de la technologie demeure nimbé d’incertitudes dans un domaine aussi dynamique que celui de l’infrastructure et des services de communication. Le présent « Coup de projecteur » vise à mettre en lumière les évolutions possibles des réseaux sans fil de la prochaine génération au cours des cinq à dix prochaines années, et tout spécialement la possibilité d’offrir une connectivité de qualité en tout lieu et à compléter les travaux de l’OCDE sur les tendances qui façonnent les réseaux futurs, comme l’intégration du nuage informatique, l’informatique en périphérie, la virtualisation et l’automatisation des réseaux (OCDE, 2022[2]). Si l’on s’intéresse ici aux réseaux sans fil, la poursuite du déploiement de la fibre n’en demeure pas moins indispensable, quelle que soit la technologie d’accès au haut débit, pour améliorer le fonctionnement et la fiabilité des réseaux.
Le présent « Coup de projecteur » met en lumière deux grandes évolutions qui sont de nature à façonner les communications sans fil au cours de la prochaine décennie. La première se rapporte aux technologies terrestres de « l’après 5G », appelées à repousser les frontières des communications sans fil, la seconde aux réseaux non-terrestres (NTN, pour son acronyme en anglais)1, dont les constellations de satellites en orbite terrestre basse (LEO) et divers types de plateformes aériennes.
L’intégration des réseaux terrestres sans fil (TN, pour son acronyme en anglais)2 et des réseaux non-terrestres soulève de nouvelles difficultés, d’ordre tant technique que réglementaire. Des chercheurs se penchent désormais sur les modalités de cette intégration (autrement dit les topologies hybrides de connectivité). Dans l’avenir, des réseaux sans fil hybrides, satellites et terrestres, pourraient, par exemple, apporter des solutions de connectivité aux utilisateurs d’applications d’IdO, d’applications maritimes et aéronautiques (OCDE, 2022[2]).
En quoi consistent les technologies de « l’après 5G », parfois désignées comme les technologies de sixième génération (6G) ? Cela reste encore à définir. Plusieurs pays, instituts de recherche et acteurs du secteur des communications (opérateurs et équipementiers, notamment) font de la recherche et développement consacrées aux technologies mobiles qui s’inscriront dans le prolongement de la 5G, et dont le lancement commercial est envisagé vers la fin de la décennie (OCDE, 2022[2]). Des projets scientifiques sont ainsi en cours dans différents pays du monde (Allemagne, République populaire de Chine (dénommée ci-après « Chine »), Corée, États-Unis, Finlande, Japon, Royaume-Uni et Singapour, par exemple), ainsi qu’à l’échelle de l’Union européenne. Dans la zone OCDE, des initiatives publiques et/ou des alliances sectorielles axées sur la mise au point des technologies 6G ont vu le jour dans 15 pays3. Le Groupe de travail 5D de l’UIT-R a lancé son projet « Les IMT au-delà de 2030 », en 2021 (UIT, 2021[3]), et fixé un échéancier de telle sorte que la définition des spécifications des Télécommunications mobiles internationales 2030 (IMT) soit achevée d’ici la fin de l’année 2029 (UIT-R, 2022[4])4.
On trouvera dans le graphique 1.S.1 un calendrier de mise au point de la 6G, donné à titre indicatif. Si les recherches autour de la 6G sont en cours, la vision de la prochaine évolution des réseaux mobiles s’élabore à l’heure actuelle dans le contexte du déploiement des réseaux 5G. En janvier 2024, des services commerciaux 5G étaient disponibles dans 37 pays de l’OCDE sur 38, sous une forme ou une autre. Si bien la plupart des réseaux 5G commerciaux dépendent du réseau d’infrastructure 4G (réseaux 5G-NSA, pour non-standalone) et utilisent des normes spécifiques au niveau de l’interface radio (aussi appelé New Radio)5, le déploiement de réseaux autonomes (5G-SA, pour standalone) s’accélère.
Notes : B5G = Beyond 5G (Au-delà de la 5G).
*Calendrier descriptif à titre indicatif établi à des fins d’illustration. Le développement et la mise en service commercial de la 6G sont subordonnés à divers facteurs, dont la date à laquelle les pays en commenceront le déploiement.
Source : OCDE à partir de diverses sources bibliographiques. Parmi ces sources : les présentations de différentes parties prenantes lors de l’atelier UIT-R de juin 2022 sur le thème « Les IMT pour 2030 et au-delà » (UIT-R, 2022[7]) [Wireless World Research Forum, Samsung Research, HAPS Alliance, European 6G Flagship Hexa X, NextG Alliance (États-Unis) ; Beyond 5G Promotion Consortium (Japon), one6G Association (Grèce) ; « 6G: Building Metaverse ready Mobile Networks » et « Use cases » (plusieurs universités), Agence finlandaise des transports et des communications ; Telecommunications Standards Development Society (Inde), p. ex.] ; (Ahokangas, Matinmikko-Blue et Yrjölä, 2023[8]), « Envisioning a Future-Proof Global 6G from Business, Regulation, and Technology Perspectives » ; Qualcomm (2022[9]), « Vision, market drivers, and research directions on the path to 6G », https://www.qualcomm.com/content/dam/qcomm-martech/dm-assets/documents/Qualcomm-Whitepaper-Vision-market-drivers-and-research-directions-on-the-path-to-6G.pdf ; Ericsson (2022[10]), « 6G: Connecting a cyber-physical world », https://www.ericsson.com/4927de/assets/local/reports-papers/white-papers/6g--connecting-a-cyber-physical-world.pdf ; et 3GPP (2023[11]), « Releases », https://www.3gpp.org/specifications-technologies/releases.
La plupart des aspects révolutionnaires attendus de la 5G prendront sans doute corps avec la mise en place des réseaux 5G-SA qui reposent à la fois sur les normes 3GPP (3rd Generation Partnership Project)6 relatives à l’architecture du réseau d’infrastructure 5G (5GC, ou 5G-Core) et sur la nouvelle technologie d’accès radio 5G (i.e. NR, Nouvelle Radio) (OCDE, 2022[2]). De ce fait, les normes 5G vont continuer à évoluer, le 3GPP ayant d’ailleurs annoncé l’arrivée de la « 5G avancée » (avec la parution des versions 18 à 20 de ces normes), qui préparera l’avènement de la 6G.
La vision des IMT au-delà de 2030, que le Groupe de travail 5D de l’UIT-R a publié à la fin de l’année 2023, comprends les principales spécifications des technologies appelées à voir le jour après la 5G. Les organismes de normalisation pourront ensuite retranscrire les grandes valeurs et spécifications énoncées dans ce document, sous la forme de normes techniques. Le processus de normalisation de la 6G débutera sans doute après 2025 et il n’est pas exclu que les premières mises en service commerciales n’interviennent qu’après 2030. À propos de l’allocation du spectre, les travaux préparatoires visant à définir les éventuels besoins de fréquences additionnelles pour la 6G (« Le cadre IMT 2030 ») sont en cours (UIT-R, 2023[5]). Cela a fait partie des discussions lors de la Conférence mondiale des radiocommunications (CMR) organisée par l’UIT en 2023, en vue de leur éventuelle inscription à l’ordre du jour de la CMR-27. Lors de la CMR-23 de novembre 2023, les discussions ont porté sur la question des fréquences adéquates et sur la nécessité d’un badge IMT (graphique 1.S.1). La CMR-23 s’est conclue par un accord sur l’analyse de la bande de 7 à 8,5 GHz pour les services 6G lors de la prochaine conférence CMR qui aura lieu en 2027 (LightReading, 2023[6]).
Les débats sur la 6G, qui n’en sont qu’à leurs débuts, porteront à la fois sur des aspects qui procèdent d’une évolution, celle des réseaux 5G sans fil, et sur d’autres aspects qui ont un caractère plus révolutionnaire, ainsi que les applications sans fil associant communication et détection et l’utilisation croissante de bandes de fréquences plus élevées, comme celle des térahertz (OCDE, 2022[2]). Les chercheurs estiment que l’intégration des données de capteurs et de la synchronisation du temps pourrait ouvrir la voie à de nouvelles applications de connectivité interactive et multipartite, au sein des mondes virtuel et réel, et à l’interface de l’un et de l’autre (UIT-R, 2022[7]).
Tout comme dans le cas des générations précédentes de réseaux mobiles, plusieurs facteurs imbriqués façonneront sans doute l’avenir des réseaux mobiles sans fil et leur incidence sur l’évolution de l’écosystème de la connectivité. Cette évolution donnera probablement lieu à l’intégration de diverses solutions de connectivité sans fil autres que la connectivité mobile (les réseaux locaux sans fil [Wireless Local Area Networks, WLAN], comme le Wi-Fi et les réseaux non terrestres, par exemple) ainsi que des solutions de connectivité terrestre, telles que les câbles sous-marins, et une attention accrue portée à la connectivité à l’intérieur des immeubles. Au fur et à mesure que les réseaux deviennent plus sophistiqués, la constitution progressive d’un « réseau de réseaux » (également appelés « réseaux multicouches ») n’ira pas dans soulever de nouvelles difficultés. Les facteurs qui influent sur les réseaux mobiles de demain sont, entre autres, les suivants : i) les grands objectifs de l’action publique ou valeurs cardinales pris en considération pour créer la prochaine génération de ces réseaux ; ii) les questions relatives à la gestion du spectre et autres problèmes touchant à la réglementation ; iii) l’évolution des normes technologiques elles-mêmes, à la lumière des recherches, des expérimentations et des nouveaux cas d’usage ; iv) la mise en œuvre de ces nouveaux cas d’usage à travers l’évolution des modèles économiques (graphique 1.S.2).
Grands objectifs de l’action publique. Les travaux préparatoires à l’avènement de la 6G mettent entre autres l’accent sur diverses valeurs, à commencer par la durabilité environnementale, inclusion numérique et sécurité numérique. En ce qui concerne la durabilité environnementale, par exemple, celui-ci vise à garantir une efficience énergétique et spectrale supérieure à celle des générations antérieures de réseaux mobiles. De son côté, promouvoir l’inclusion numérique se focalise à combler les écarts de connectivité par la mise en place d’une couverture « horizontale » universelle. Le renforcement de la sécurité numérique et la résilience des réseaux, qui reflètent tous deux la valeur « fiabilité » sont d’autres aspects essentiels. Plusieurs établissements et chercheurs ayant pris part aux récentes initiatives sur la 6G ont souligné que les nouvelles applications et technologies devaient s’inscrire dans une démarche centrée sur l’humain (6G Symposium, 2021[13] ; OCDE, 2022[2]). Certes, les notions de durabilité, d’inclusivité et de fiabilité, qui procèdent toutes d’une telle démarche, occupent une place importante dans les visions de la 6G mises à l’étude par les chercheurs, les alliances industrielles et les pays, néanmoins, il reste à savoir quelle place leur sera faite lors de la phase normalisation avec la définition d’indicateurs clés de performance.
À cet égard, les ministres du numérique et de la technologie des pays du G7 ont fait part de leur « vision commune des réseaux futurs dans l’ère Beyond 5G/6G » en 2023. La déclaration souligne l’importance des réseaux à haute capacité et à très faible latence pour permettre les applications critiques, le rôle des « réseaux multicouches » qui combinent les solutions des réseaux terrestres et des réseaux non terrestres pour assurer une « connectivité numérique » universelle, la nécessité de minimiser les incidences des réseaux sur l’environnement et l’importance de l’efficacité du spectre, de la modularité et de l’interopérabilité pour atteindre les objectifs de la politique (G7, 2023[14]).
Notes : NTN = Réseaux non terrestres (non-terrestrial networks) ; TN = Réseaux terrestres (terrestrial networks). Définitions : La résilience des réseaux de communication désigne leur aptitude à absorber les chocs tout en continuant d’offrir un niveau de service acceptable. Il est possible de la renforcer en veillant à la diversité du réseau et à sa redondance au moment de la planification et du déploiement de l’infrastructure. Un incident de sécurité numérique s’entend d’un événement, provoqué à dessein ou fortuit, susceptible d’interrompre la disponibilité, l’intégrité ou la confidentialité de données, de systèmes d’information ou de réseaux de communication.
Sources : OCDE, à partir de recherches documentaires sur les différentes visions de la 6G à l’examen (au mois de février 2023). Ces recherches ont été étayées, entre autres, par des présentations de différentes parties prenantes à l’atelier UIT-R « Les IMT pour 2030 et au-delà » (UIT-R, 2022[7]) ; (Ahokangas, Matinmikko-Blue et Yrjölä, 2023[8]), par le document de travail « Envisioning a Future-Proof Global 6G from Business, Regulation, and Technology Perspectives », et (Policy Tracker, 23 January 2023[12]), par l’article intitulé « Do 5G and 6G change spectrum policy? », https://www.policytracker.com/blog/our-new-podcast-spectrum-policy-101.
Gestion du spectre et questions d’ordre réglementaire. Une série de facteurs influenceront la gestion et la réglementation du spectre. Il s’agit notamment de la recherche sur la 6G, de la pertinence continue du spectre à bande basse et moyenne et de l’importance accrue des politiques visant à améliorer les réseaux sans fil, à l’attribution des fréquences, à gérer les parties prenantes et à garantir l’interopérabilité. Quelques-uns des cas d’usage à l’étude dans le cadre des travaux sur la 6G prévoient l’utilisation de bandes de fréquences plus élevées, telles que la bande des ondes millimétriques (au-dessus de 24 GHz) et les ondes térahertz (au-dessus de 100 GHz)7. En décembre 2022, par exemple, l’Institut européen des normes de télécommunications (ETSI, pour son acronyme en anglais) a établi un groupe de spécification industrielle sur les communications en ondes térahertz en tant que solution technologique envisageable pour la 6G, l’accent étant mis sur les applications à forte intensité de données, comme la réalité virtuelle et la réalité augmentée, et sur des applications combinant des fonctionnalités de détection et des fonctionnalités de communication, comme la téléprésence holographique (ETSI, 2022[15]). Il y a tout lieu de penser que les bandes de fréquences inférieures et médianes resteront largement utilisées (GSMA, 2023[16]).
Qui plus est, les mesures de gestion du spectre contribuant à améliorer les réseaux sans fil de manière fondamentale vont devenir plus nécessaires qu’auparavant. Ainsi, les modèles de partage des fréquences ne feront que gagner en importance, tout comme les normes d’équipement qui, sans avoir de rapport direct avec l’exploitation des réseaux de communication, n’en affectent pas moins l’efficacité d’utilisation du spectre (c’est le cas des normes relatives au fonctionnement des récepteurs)8. La flexibilité dans la gestion du spectre, y compris l’accès flexible au partage du spectre, sera essentielle compte tenu de l’incertitude considérable de la demande, à la fois en termes de nouvelles applications et de nouveaux services, ainsi que des diverses options pour fournir les services de communication sans fil de la prochaine génération (Ofcom, 2023[17]). D’autre part, à mesure que la place des nouveaux acteurs issus de secteurs autres que celui des télécommunications grandit dans l’écosystème de la connectivité sans fil à haut débit, l’attribution des bandes de fréquences et la gestion des parties prenantes vont devenir plus cruciales encore. Parmi les problèmes rencontrés en lien avec la réglementation, en dehors de la politique de gestion du spectre, citons l’interopérabilité des différentes solutions de connectivité et la gestion de la convergence de secteurs distincts qui ne relèvent pas nécessairement de la compétence des autorités de régulation des communications.
Évolution de la technologie et des cas d’usages. Certains chercheurs sont convaincus que la 6G pourrait faire émerger de nouveaux cas d’usage en ce qu’elle permettrait des communications ubiquitaires ainsi que la création de systèmes combinant communication, détection et localisation, avec une fiabilité élevée et une faible latence (Bourdoux et al., 2020[18] ; Ofcom, 2021[19])9. La couverture universelle et la qualité d’expérience accrue seront rendues possibles par deux facteurs distincts. Premièrement par les recherches sur l’utilisation de surfaces intelligentes, faites de matériaux artificiels (ou métamatériaux), le long des rues et dans les bâtiments pour s’affranchir des limites physiques des réseaux sans fil traditionnels. Deuxièmement par l’avènement de topologies hybrides terrestres/aériennes (Ofcom, 2021[19]). Citons, parmi les applications des technologies 6G actuellement à l’étude, les services multimédias avancés, par exemple la réalité étendue immersive, les hologrammes, les jumeaux numériques, les appels tridimensionnels (3D), la communication haptique (c’est-à-dire avec transmission du toucher et du mouvement), les solutions de mobilité entièrement automatisées, et les capteurs IdO inspirés des nanotechnologies (Alleven, 2021[20]).
Les chercheurs aussi font observer que la 6G devra, dès le départ et par définition, être compatible avec l’infonuagique et l’IA pour optimiser la gestion des réseaux, la consommation d’énergie et l’efficacité spectrale et offrir des fonctionnalités renforcées de sécurité numérique. L’utilisation de l’IA combinée à un mode « inactif » ou « en veille », déjà disponible pour la 5G (OCDE, 2022[2]), est également envisagée pour les futurs réseaux sans fil afin d’améliorer l’efficacité énergétique. Avec l’avènement de l’informatique quantique, la « sécurité dès la conception » sera essentielle pour la 6G, y compris les caractéristiques résistantes aux attaques quantiques (Fitzek et al., 2022[21]). En outre, les réseaux totalement virtualisés et définis par logiciel pourront sans doute prendre en charge des solutions efficaces par rapport au coût et rétro-compatibles pour atteindre les objectifs d’inclusion, dans la mesure où les pays vont probablement déployer les réseaux 6G en plusieurs étapes (Wireless World Research Forum, 2022[22]). De nouvelles applications se profilent également dans le secteur automobile (véhicule entièrement autonome), celui des soins (hôpital sans fil adapté à l’IA) et l’industrie (réalité virtuelle, informatique en périphérie et robotique) (6G Flagship, 2023[23]). L’utilisation de bandes de fréquences de plus en plus élevées pour obtenir un meilleur débit couplé à des exigences de couverture accrues peut avoir une incidence sur la consommation d’énergie des réseaux. En ce sens, la recherche sur la 6G se concentre sur la conciliation entre les exigences de communication et de la détection des applications 6G et l’efficacité énergétique (Fitzek et al., 2022[21]). Qui plus est, les recherches en cours sur la 6G se sont aussi concentrées sur l’extension de la « couverture verticale » avec l’intégration des réseaux terrestres (TN) cellulaires et des réseaux non terrestres (NTN), qui pourrait s’étendre aux réseaux à satellite en orbite basse (LEO), moyenne (MEO) et géostationnaire (OSG), aux réseaux air-sol (A2G) et autres plateformes aériennes, dont éventuellement les stations placées sur des stations de plateformes à haute altitude (HAPS).
Modèles économiques. De multiples questions affectent l’émergence de modèles commerciaux pour la 5G et la 6G, notamment le déploiement itératif de la 5G et son impact généralisé sur les économies, ainsi que les types de partenariats nécessaires pour exploiter pleinement le potentiel de la 6G. Dans la mesure où la 5G intégrale (5G-SA) n’est pas encore une réalité dans la plupart des pays, quelques parties prenantes s’interrogent d’abord sur la manière dont elle va influer sur la transformation numérique avant que les réseaux 6G ne deviennent accessibles au plus grand nombre. La mise en œuvre des cas d’usage de la 5G-SA, en particulier, pourrait révéler des applications futures et des modèles économiques envisageables avec la 6G, lorsque la connectivité sera susceptible de dépendre d’un modèle de « réseau en tant que service » pour des cas d’usage sur mesure. Certaines des difficultés rencontrées lors du déploiement de la 5G-SA – qui permettra d’étendre les fonctionnalités révolutionnaires de la 5G à l’ensemble des secteurs de l’économie – aideront peut-être à imaginer l’avenir, et notamment à identifier la nature des partenariats à nouer pour que la société retire tous les bienfaits de la 6G. Dans ce contexte, il est probable que de nouvelles formes de collaboration verront le jour entre les différents secteurs avec l’avènement de solutions de connectivité hybrides et de réseaux multicouches. La question de savoir si les diverses solutions de connectivité sont complémentaires ou concurrentes va sans doute avoir une influence déterminante sur les modèles économiques. Qui plus est, les modèles de commercialisation des cas d’usage envisagés, qui sont d’ores et déjà un sujet de préoccupation dans le cas de la 5G, seront vraisemblablement au cœur des grands débats qui façonneront les modèles économiques sur lesquels s’appuiera la prochaine génération de réseaux sans fil.
Quoique la présente section soit consacrée aux technologies mobiles qui viendront après la 5G, il y a lieu de noter les progrès actuels d’autres solutions de connectivité sans fil qui, en parallèle aux réseaux cellulaires (mobiles) et aux réseaux sans fil non terrestres, peuvent satisfaire aux exigences de fonctionnement de différents cas d’usage issus de la transformation numérique. Les réseaux locaux sans fil (WLAN), comme les réseaux Wi-Fi, forment un cas d’usage particulièrement important dans lequel des fréquences non soumises à licence d’exploitation servent à assurer la connectivité, en intérieur principalement, de réseaux domestiques fixes et de réseaux locaux d’entreprise. Les réseaux Wi-Fi jouent également un rôle important dans le délestage du trafic mobile (OCDE, 2022[24], 2022[2]). Dans le prolongement des générations précédentes de normes Wi-Fi, la norme technique Wi-Fi 610 doit améliorer le fonctionnement de ces réseaux, notamment ceux déployés en extérieur à grande échelle (comme les points d’accès extérieur), accroître le débit en environnement dense et réduire la consommation électrique des dispositifs (Oughton et al., 2021[25]). Si elles n’en sont qu’à leurs débuts, les discussions déjà engagées au sujet de la norme Wi-Fi 711 portent essentiellement sur le renforcement de la qualité de fonctionnement en réponse à des cas d’usage assortis d’exigences de service plus élevées quant au débit et au temps de latence, comme les applications de réalité virtuelle ou de réalité augmentée (Oughton et al., 2021[25]). La publication de la norme Wi-Fi 7 est attendue pour mai 2024 (IEEE, 2022[26] ; OCDE, 2022[24]).
Le développement de la prochaine génération de technologies sans fil, comme la 6G, soulève une multitude de questions encore sans réponse. Vivrons-nous dans un monde hyperconnecté en 2030 ? Si oui, quelles en seront les conséquences ? Y a-t-il de nouveaux risques et de nouveaux défis pour les réseaux ? Quels sont les principaux motifs de préoccupation en ce qui concerne la sécurité, la résilience et la capacité en données ? Sur le plan des exigences de connectivité, comment les gestionnaires du spectre peuvent garantir un accès adéquat à la ressource grâce à un régime efficient de gestion du spectre, adapté à la diversité des cas d’usage, dans un contexte de rareté de cette ressource ?
La correction des disparités d’accès à la connectivité, qui plus est, revêt un caractère fondamental. La fracture numérique affecte au premier chef les catégories de population les plus vulnérables, comme les ménages ruraux ou modestes. À la fin de l’année 2022, quelque 34 % de la population mondiale étaient encore « hors ligne » (UIT, 2023[27]). De ce fait, l’une des grandes questions est de savoir comment encourager l’investissement et la concurrence afin d’offrir une connectivité haut débit financièrement accessible et de qualité à tout un chacun, quel que soit l’endroit où l’on habite. En outre, comment œuvrer ensemble à l’édification d’un écosystème propice à l’éclosion d’applications d’IA et d’IdO dignes de confiance et transcendant les frontières nationales ? Il sera nécessaire que les pays aient une même manière d’appréhender la réglementation et l’action publique, et que les normes soient interopérables.
Les satellites offrent déjà une connectivité internet aux utilisateurs finaux, en particulier dans les zones non ou mal desservies par les réseaux terrestres (zones rurales et isolées, p. ex.), et à venir en soutien à ces réseaux par des services de raccordement. En outre, d’autres technologies aériennes sont en cours de développement pour combler les disparités au regard de la connectivité et des dispositions commencent à être prises pour assurer l’intégration des réseaux terrestres (TN) et non terrestres (NTN).
L’évolution de la technologie satellite, conjuguée à l’amélioration des capacités de lancement et à une diminution du coût et de la taille des dispositifs terminaux, a abaissé les barrières à l’entrée sur le marché et élargi la gamme des solutions de connectivité satellite. L’émergence de diverses constellations, destinées pour certaines (Starlink ou Kuiper, p. ex.) à assurer des services de communication aux utilisateurs finaux, notamment dans les zones rurales ou isolées, et pour d’autres (Oneweb, Telesat, O3B, Rivada et Kuiper) à étendre la portée des réseaux terrestres existants, vient compléter l’écosystème de la connectivité. Il faut ajouter à cela le nombre croissant de satellites servant à offrir des solutions d’IdO dans les zones isolées ou destinés au secteur de la logistique, notamment pour la couverture aérienne et maritime (Swarm Technologies, Hiber, Kinéis et Globalstar, p. ex.). Toutes ces applications ont pour objet d’assurer une connectivité « universelle ».
Par le passé, la connectivité satellite a été assurée pour l’essentiel à l’aide de satellites en orbite géostationnaire (OSG), dont la rotation est synchronisée avec celle de la Terre. Malgré leur large zone de couverture, ces satellites coûtent, en règle générale, relativement cher à produire et pâtissent d’une latence importante puisque les signaux radioélectriques sont émis et reçus à 36 000 km d’altitude. Des solutions plus récentes reposent sur les satellites en orbite terrestre basse (LEO) ou moyenne (MEO), appelés également satellites non géostationnaires (non OSG), dont les coûts individuels de fabrication et de lancement sont inférieurs, en fonction de la taille et de la complexité de l’engin (OCDE, 2017[28]). Néanmoins, leur orbite plus basse exige des constellations bien plus nombreuses pour fournir des services ininterrompus car chaque satellite desservant une zone relativement restreinte au niveau global. Il en résulte que les coûts globaux excèdent souvent ceux d’une flotte de satellites géostationnaires.
Plusieurs entreprises projettent de déployer des constellations en orbite basse, ou les ont déjà déployées, pour offrir une connectivité satellite, ainsi Starlink, OneWeb, Boeing, Telesat et Amazon (avec le projet Kuiper). Starlink et OneWeb ont lancé leurs premiers satellites en 2019. Tandis que toutes deux ont achevé le déploiement de leur constellation de première génération et réfléchissent d’ores et déjà à la suivante (Gen2), les responsables du projet Kuiper envisagent une première mise en service commerciale vers le milieu de l’année 2025. Kuiper a lancé avec succès ses deux premiers satellites prototypes en octobre 2023 (Amazon, 2023[29]), et commencera à offrir des services bêta aux clients en 2024. En janvier 2024, Starlink comptait 5 374 satellites en orbite et OneWeb 634 (Planet 4589, 2024[30]). En décembre 2022, SpaceX a placé 54 satellites Starlink de seconde génération sur de nouvelles orbites afin de renforcer la capacité de son réseau dans la bande des 27-30 GHz. L’entreprise a annoncé qu’elle pourra ainsi desservir davantage de clients et fournir un service plus rapide, notamment dans les zones où la concentration d’abonnés est supérieure aux capacités de prise en charge (Howell, 2022[31]).
Les satellites de nouvelle génération destinés aux constellations tant géostationnaires que non géostationnaires, et appelés également satellites à haut débit (HTS, high-throughput satellites) offrent une multitude de possibilités émergentes. Les satellites HTS utilisent généralement les bandes 10,7-12,7 GHz, 13,75-14,5 GHz, 17,8-18,6 GHz, 18,8-20,2 GHz, 27,5-30 GHz, 37,5-42 GHz, 47,2-50,2 GHz et 50,4-52,4 GHz, avec des faisceaux larges, des faisceaux étroits, des faisceaux orientables et une technologie de réutilisation des fréquences. Cela devrait leur permettre d’accroître leur qualité de fonctionnement ainsi que leur capacité et d’apporter un surcroît de cette dernière dans les zones où elle est le plus nécessaire12. Il s’ensuit qu’il sera possible d’utiliser des terminaux distants de plus petite taille, leur puissance et leur débit accrus les rendant plus rapides, ce qui réduira les coûts d’équipement dans le cas des satellites géostationnaires (OCDE, 2022[24]). En outre, les liaisons entre satellites se perfectionnent également dans le sens d’une accélération des vitesses de transmission, ce qui est particulièrement utile dans le cas de constellations, dans la mesure où l’on peut ainsi acheminer les données/éléments de contenu vers la région du monde qui convient (IETF, 2022[32]). À titre d’exemple, ces liaisons peuvent également accélérer le transfert au sol des données collectées par des satellites d’observation de la Terre en les faisant transiter par des satellites de communication, ce qui revient à faire converger les réseaux de communication et de détection, dans l’espace comme au sol13.
De nouveaux progrès laissent désormais entrevoir la possibilité d’utiliser la connectivité satellite pour les terminaux mobiles, dans le cadre de services de messagerie, grâce à l’inclusion des satellites dans la norme 3GPP depuis la version 15 de celle-ci14. Quelques opérateurs de communications mobiles nouent aujourd’hui des partenariats avec des fournisseurs de services satellites pour élargir la couverture de leurs réseaux ; c’est le cas de T-Mobile, aux États-Unis, qui s’est entendu avec Starlink (SpaceX) pour fournir des services de messagerie écrite à ses clients dans tout le pays, y compris dans les parcs nationaux et autres régions isolées (T-Mobile, 2022[33]). La dynamique se renforce également du côté des fournisseurs de matériel. Plusieurs fabricants de téléphones portables (Apple ou Samsung, p. ex.), fournisseurs de puces (MediaTek, Qualcomm) et opérateurs mobiles ont annoncé des innovations autorisant l’établissement de liaisons satellites pour les communications d’urgence (Apple, 2023[34] ; Browne, 2023[35] ; McGregor, 2023[36] ; Qualcomm, 2023[37]).
Aux États-Unis, la Federal Communications Commission (FCC) (« Commission fédérale des communications ») a fait savoir que, eu égard au nombre croissant des nouvelles demandes d’autorisation de réseaux à satellite, faisant intervenir de nouveaux modèles commerciaux, acteurs et technologies, elle avait créé un « bureau des affaires spatiales » pour soutenir ce secteur en plein essor. La FCC a également édicté une nouvelle règle ramenant de 25 à 5 ans le délai de désorbitation des satellites en orbite basse et elle a publié en décembre 2022, un avis de proposition de réglementation à l’effet de simplifier sa procédure d’examen des demandes d’autorisation de réseaux à satellite (FCC, 2022[38]). En outre, en mars 2023, la FCC a proposé un nouveau cadre (avis de proposition de réglementation) destiné à faciliter une collaboration novatrice entre les opérateurs de satellites et les fournisseurs de services mobiles, afin de permettre ainsi une connexion directe entre les services spatiaux et les utilisateurs de smartphone dans les zones isolées, non desservies ou mal desservies. La FCC propose de permettre aux opérateurs de réseaux à satellite non OSG autorisés de demander accès aux fréquences terrestres, sous certaines conditions (FCC, 2023[39]). Des entreprises comme AST Spacemobile et Lynk ont pu tester leurs services de communication satellite-téléphone aux États-Unis dans le cadre de licences délivrées à titre expérimental (Clark, 2023[40]).
Des pays de l’OCDE, dont l’Allemagne, le Canada, la Colombie, la France et le Royaume-Uni, ont d’ores et déjà autorisé des constellations de satellites non OSG, afin de tirer parti des réseaux à satellite pour atteindre leurs objectifs nationaux de connectivité, comptant assurer par ce moyen la desserte de zones peu ou pas couvertes par les réseaux terrestres (OCDE, 2022[24]). C’est ainsi qu’au mois de février 2022, le ministère colombien des Technologies de l’information et des communications (MinTIC) a introduit un nouveau régime réglementaire pour les services satellite pour encourager le développement de la connectivité satellite dans le pays, notamment dans les zones difficiles d’accès (MinTIC, 2022[41]).
La Commission européenne a annoncé récemment travailler à la création d’un « système européen de connectivité spatiale sécurisée » faisant appel aux satellites (Commission européenne, 2022[42]). En novembre 2022, le Parlement européen et le Conseil de l’UE ont annoncé la conclusion d’un accord provisoire en vue du déploiement d’une constellation de satellites, baptisée IRIS, qui comprendra des satellites OSG, des satellites MEO et des satellites LEO (Evroux, 2023[43]). Cette constellation doit aider l’UE dans la poursuite des priorités qui sont les siennes en matière de connectivité, pour le secteur public comme pour les particuliers et les entreprises, dans l’intérêt de l’économie, de l’environnement, de la sécurité et de la défense (Commission européenne, 2022[44]).
Les développements dans le domaine des communications satellites soulèvent des enjeux d’ordre à la fois technique et réglementaire, notamment en ce qui concerne la gestion du spectre15. L’encadrement de l’utilisation du spectre radioélectrique par les satellites afin d’éviter les brouillages intervient à deux niveaux : au niveau international, l’UIT en assurant la coordination, et au niveau national, sous la responsabilité des autorités compétentes (OCDE, 2022[24]). L’UIT gère le processus de coordination à l’échelle internationale et tient à jour le Fichier de référence international des fréquences, où sont répertoriées les fréquences utilisées dans l’espace (UIT, 2022[45]). Les autorités nationales de régulation des communications, y compris les responsables de la gestion du spectre, supervisent les fiches de notification des systèmes à satellites proposés et soumettent les demandes d’attribution de fréquences à l’UIT ; il leur incombe également d’autoriser les stations terriennes (OCDE, 2022[24]). Une autre question essentielle, sur le plan de la réglementation, consiste à savoir si le nombre de satellites proposés est réaliste, compte tenu des risques liés aux débris spatiaux (OCDE, 2022[24])16.
Les Stations de plateformes à haute altitude (HAPS), peuvent être décrites comme des stations de base ou des nœuds de réseau aériens fonctionnant dans la stratosphère, à 20 km au-dessus du sol (UIT-R, 2020[46])17. Elles promettent de combler les disparités en matière de connectivité dans les zones rurales et isolées (OCDE, 2021[47]). Avec un rayon cellulaire qui peut atteindre 100 km, contre 8 en zone rurale dans le cas des IMT-202018, elles créent une zone de couverture cellulaire équivalant à la ville de Paris (1 000 km²) (UIT-R, 2022[48])19. Les plateformes HAPS ont depuis peu gagné en viabilité grâce aux progrès dans le domaine de l’efficacité énergétique, entre autres facteurs (UIT, 2022[49])20. Ainsi, le perfectionnement des technologies utilisées devrait permettre l’avènement de stations de base IMT en haute altitude (HIBS, high-altitude IMT base stations) – ou « stations HAPS comme stations de base IMT », selon la terminologie de l’UIT-R – et les rend mieux à même d’offrir une solution de connexion à ceux qui n’en ont pas encore (RSPG, 2021[50]).
En plus d’améliorer la couverture et la capacité au sol, les HAPS, comme les satellites, peuvent contribuer à fournir une connectivité aux aéronefs et aux drones volant à des altitudes inférieures. Elles permettraient ainsi la création de corridors de connectivité en dehors de la zone de couverture des réseaux terrestres (au-dessus des mers et océans, p. ex.) et offriraient une fiabilité et une résilience accrues en étant utilisées conjointement avec ces mêmes réseaux.
S’agissant d’objets volants, les HAPS sont soumises à la réglementation aéronautique en plus de la réglementation relative au spectre des fréquences radioélectriques. Elles peuvent être plus légères que l’air, dans le cas par exemple de ballons, ou plus lourdes au contraire, dans le cas par exemple de planeurs motorisés. Les vents étant plus faibles dans la stratosphère que dans les couches inférieures de l’atmosphère, il leur faut moins d’énergie pour se maintenir en position. Elles ont également cet avantage d’offrir une large zone de couverture pour la connectivité mobile (Araripe d’Oliveira, Cristovão Lourenço de Melo et Campos Devezas, 2016[51]).
La dernière décennie a connu plusieurs tentatives de commercialiser des solutions HAPS afin de combler les disparités d’accès à la connectivité, ainsi le projet Loon de Google, abandonné en 2021 (Reynolds, 2018[52] ; Singh, 2021[53]). SoftBank, par l’entremise de sa filiale HAPS Mobile, s’est employée à développer plusieurs éléments de l’écosystème HAPS (HAPS Mobile, 2023[54]). Si l’utilisation des plateformes aériennes est encore confidentielle, c’est peut-être en raison des difficultés techniques que présente l’intégration des stations HAPS/HIBS dans les réseaux mobiles existants du fait des risques de brouillage. Elle implique d’autre part que les bandes de fréquences attribuées aux communications mobiles ne fassent pas l’objet de restrictions d’utilisation par le service mobile aéronautique21 (UIT-R, 2022[48]).
La viabilité économique des plateformes aériennes dépend aussi de la disponibilité de fréquences pour les services correspondants (OCDE, 2022[24]). La CMR-23 doit étudier les nouvelles identifications possibles pour l’utilisation des stations HIBS dans le cadre des réseaux IMT (UIT, 2022[49]). Les stations HAPS/HIBS seront sans doute déployées plus largement, dans la mesure où elles constituent une solution efficiente pour assurer la connectivité des consommateurs habitant des zones rurales qui n’ont tout au plus qu’un accès limité aux services de communication.
L’intégration des diverses technologies sans fil terrestres et non terrestres constitue une prochaine étape de développement de l’écosystème de la connectivité. Certains fournisseurs haut débit ont commencé à étudier comment la connectivité satellite et d’autres technologies de communication aérienne pourraient compléter les réseaux terrestres pour fournir des communications sans solution de continuité avec une couverture élargie, par exemple, grâce à des solutions de raccordement (Fletcher, 2021[55]) ou par le déploiement de réseaux hybrides, satellites et terrestres, pour les applications d’IdO (Erwin, 2021[56]). C’est ainsi que Deutsche Telekom (DT) se targue d’avoir réalisé la première connexion 5G sans solution de continuité à travers différentes couches de réseau, entre stratosphère, espace (réseau satellite Intelsat) et réseau mobile (HT Group, 2023[57])22.
Le secteur des télécommunications ambitionne par ailleurs d’intégrer les réseaux terrestres et non terrestres dans le cadre de projets dédiés à la 6 G (graphique 1.S.3)23. L’objectif est d’assurer aux utilisateurs une connectivité mondiale, ubiquitaire et continue, tant au sol que dans les airs, grâce à l’intégration de solutions mobiles terrestres et de réseaux à satellite en orbite moyenne (MEO), de réseaux à satellites géostationnaires (OSG) et de réseaux de communication air-sol, de plateformes HAPS et d’autres plateformes aériennes. Les réseaux intégrés en 3D avec une architecture à plusieurs couches combineraient les atouts des réseaux terrestres et des réseaux non terrestres (plateformes aériennes et réseaux à satellite). De cette façon, ils pourraient fournir aux utilisateurs, au sol et dans les airs, une connectivité améliorée, fiable, sûre et robuste grâce à une architecture de réseau souple et adaptative associant diverses technologies (Ozger et al., 2023[58]). Néanmoins, cette intégration ne va pas sans difficultés puisque les technologies sont très différentes les unes des autres, n’offrent pas les mêmes caractéristiques de fonctionnement et ne sont pas toutes exploitées par la même entreprise.
Note : LEO = Orbite terrestre basse (low earth orbit) ; MEO = Orbite terrestre moyenne (medium earth orbit) ; OSG = Orbite géostationnaire.
Source : Création des auteurs à partir de différentes sources, dont : Ofcom (2021[19]), « Technology Futures – spotlight on the technologies shaping communications for the future », Agence spatiale européenne (2020[61]), « Types of orbits », GSMA (2021[62]), « High Altitude Platform Systems: Towers in the skies ».
L’architecture multicouche suppose une interaction entre le secteur aéronautique, le secteur des communications mobiles terrestres et l’industrie spatiale. Une collaboration s’impose donc entre ces différents secteurs qui, par le passé, se sont fait concurrence pour l’utilisation du spectre radioélectrique. Le monde de l’aéronautique, par exemple, rencontre diverses difficultés du fait que ses systèmes de communication hérités du passé ont assez peu évolué sur le plan technologique et ont des difficultés à opérer dans certaines plages de fréquences attribuées à ses services. D’un autre côté, le secteur poursuit sa transformation numérique, qui nécessite une plus grande efficience dans l’utilisation de l’espace aérien avec les aéronefs connectés et la grande diversification des objets volants, avec par exemple l’apparition d’aéronefs sans pilote et d’aéronefs électriques à décollage et atterrissage verticaux (ADAV électriques), comme les « taxis volants », qui pourraient contribuer à rendre l’environnement urbain plus convivial et plus sain (encadré 1.S.1) (AESA, 2022[59]). Ainsi, en novembre 2022, la France a ouvert une plateforme d’essai dédiée aux taxis volants électriques (Bloomberg, 2022[60]).
Les systèmes de transport aérien futurs, et en particulier la mobilité aérienne urbaine à bord de véhicules volants, offrent un domaine d’application passionnant aux recherches visant actuellement à assurer l’intégration des réseaux terrestres et des réseaux non terrestres. Plusieurs fabricants envisagent de mettre en service commercial des aéronefs électriques à décollage et atterrissage verticaux (ADAV électriques), ou « taxis volants », à l’horizon 2025 ou 2026. À titre d’exemple, les entreprises qui travaillent à la conception d’ADAV électriques sont entre autres Airbus SE (France), Archer Aviation et Joby Aviation (États-Unis), Lilium (Allemagne), Vertical Aerospace (Royaume-Uni) et Volocopter (Allemagne) (NASA, 2020[63]). Les organisateurs des Jeux olympiques de Paris 2024 ambitionnent de faire de cette manifestation sportive le premier événement où de tels engins seront utilisés comme moyens de transport (Alcock, 2022[64]). S’ils seront guidés par un pilote embarqué, les ADAV électriques pourraient, à plus long terme, devenir autonomes.
Les zones qui seront dédiées au décollage et à l’atterrissage des ADAV électriques sont appelées des vertiports*. Avec la multiplication des aéronefs sans pilote dans les couches inférieures de l’atmosphère, la gestion de l’espace aérien acquiert une importance fondamentale. Elle s’effectue à l’aide du système de gestion du trafic des aéronefs sans pilote (UTM, unmanned aircraft system traffic management) (FAA, 2023[65]). Cet outil est complémentaire au système de gestion du trafic aérien (ATM, Air Traffic Management) qui s’applique aux aéronefs dans l’espace aérien**. Les ADAV électriques disposeront de postes de pilotage évolués, équipés d’un système de communication combinant les anciens systèmes de communication aéronautique et les réseaux de communication mobile. Ils auront donc besoin de différentes bandes de fréquences attribuées aux réseaux mobiles, aux réseaux à satellite et aux services aéronautiques.
La mise en service de ces nouveaux aéronefs va exiger une modification en profondeur de la réglementation aéronautique, qui est en cours. Qui plus est, le maintien d’un trafic aérien sûr et fiable impose de prendre en considération les questions touchant à la sécurité soulevées par le survol des villes. Le secteur aéronautique est aujourd’hui d’avis qu’il faudra faire un usage intensif des réseaux mobiles commerciaux pour répondre à la demande croissante de transmission de données depuis les aéronefs, tout en conservant les anciens systèmes de communication aéronautique en solution de repli (AESA, 2022[59]).
Notes : * L’Agence européenne de la sécurité aérienne (AESA) définit un vertiport comme étant « une surface de terre ou d’eau ou une structure utilisée ou destinée à être utilisée pour l’atterrissage et le décollage des ADAV » (AESA, 2022[59]).
** D’après l’Agence européenne de la sécurité aérienne (AESA), « l’ATM est un agrégat des fonctions à bord et au sol (services de la circulation aérienne, gestion de l’espace aérien, et gestion des courants de trafic aérien) requises pour assurer l’évolution sure et efficace de l’aéronef pendant toutes les phases de vol » (AESA, 2022[59]).
Les solutions de connectivité proposées par les opérateurs de communications mobiles terrestres peuvent être utiles au secteur aéronautique, ne serait-ce que pour les services de communication qui ne sont pas d’importance critique et dont les anciens systèmes encore en service pourraient dès lors être délestés. Cette option serait plus rationnelle que la mise au point de nouveaux systèmes propres au secteur aéronautique (AESA, 2022[59]).
Parmi les exemples de projets de recherche dans ce domaine, on signalera le programme conjoint SESAR 3 (Single European Sky Air Traffic Management Research), financé par l’Union européenne SESAR 3 qui doit assurer la modernisation de l’infrastructure européenne de gestion du trafic aérien, dans les airs et au sol, ainsi que les procédures opérationnelles connexes, pour contribuer à l’avènement de systèmes de transport aérien plus intelligents, plus durables, mieux connectés et plus accessibles (SESAR 3, 2022[66]). Dans le cas d’espèces, la connectivité à haut débit multicouche, par exemple sous la forme de réseaux 6G futurs, exigerait une intégration, sous une forme ou une autre, avec les systèmes aéronautiques numériques. Le développement des services de communication dans les réseaux aéroportés, conjugué à la mobilité aérienne urbaine du futur, aux drones et autres aéronefs sans pilote, est appelé à porter la demande à l’égard d’un vaste ensemble de services de communication haut débit. Le but est de permettre des communications sans limites sur et entre les réseaux terrestres, les réseaux aéroportés et les réseaux à satellite (Celtic-Next, 2022[67]).
L’industrie satellite cherche à définir de nouveaux modèles économiques et de nouvelles solutions de connectivité. Bien que l’inclusion des satellites dans la norme 3GPP ait déjà permis davantage d’interactions entre les opérateurs de communications mobiles terrestres et les entreprises de communication par satellite, de nouvelles possibilités pourraient bien s’ouvrir et de nouveaux partenariats pourraient voir le jour dans l’avenir. Parmi les partenariats noués récemment, citons celui qui lie Starlink aux opérateurs KDDI et Salt (KDDI, 2022[68] ; Swinhoe, 2023[69]), et celui conclu entre OneWeb et VEON (OneWeb, 2023[70]). Kuiper a également annoncé des accords avec Verizon et Vodafone pour étendre la portée de leurs réseaux mobiles (Vodafone, 2023[71] ; Verizon, 2021[72]).
L’un des éléments qui ouvrent la voie à un écosystème plus intégré entre les réseaux terrestres et les réseaux non terrestres se trouve être le développement de terminaux d’utilisateur dotés d’interfaces radioélectriques normalisées, capables de se connecter aux réseaux terrestres et aux réseaux à satellite sans solution de continuité. L’évaluation des interfaces radioélectriques IMT terrestres et des interfaces radioélectriques IMT satellites menées par les Groupes de travail 5D et 4B de l’UIT-R (UIT-R, 2022[73]) mérite d’être suivie par les pays et les acteurs du secteur.
La convergence d’un secteur aéronautique confronté à une demande de transmission de données en hausse, d’un secteur des communications par satellite à la recherche de nouveaux cas d’usage et d’un secteur des communications terrestres sans-fil au prise avec une croissance exponentielle du trafic mobile pourrait servir de fondement à l’émergence de réseaux à topologie hybride avec intégration des réseaux terrestres et des réseaux non terrestres. En outre, la combinaison de différentes solutions de connectivité, reposant sur des technologies, des structures industrielles et des interfaces clients différentes, influe sur la dynamique du marché. Cela met en lumière des problèmes d’ordre technique liés à la collaboration réglementaire, à la gestion du spectre, à la sécurité numérique et à la fracture numérique, entre autres
La collaboration. L’une des principales questions qui se posent a trait aux dispositions que les pouvoirs publics pourraient prendre pour encourager une collaboration en matière de réglementation constructive entre trois secteurs distincts : les activités spatiales, l’aéronautique et les communications mobiles. Eu égard aux cadres réglementaires en vigueur, les responsabilités sont réparties entre les différentes autorités sectorielles.
La politique de gestion du spectre. L’émergence de réseaux à topologie hybride débordant les frontières nationales et allant du sol jusqu’à l’espace aérien plaide sans doute en faveur d’un accès au spectre plus dynamique et flexible et d’un meilleur partage de cette ressource afin d’offrir des avantages à tous les utilisateurs.
La sécurité numérique. Au-delà des questions touchant à la sécurité physique et à la sûreté des aéronefs traditionnels et autres objets volants, la sécurité numérique revêt une haute importance pour les réseaux sans fil de prochaine génération. Ceux-ci pourraient également recouvrir les communications par satellite et le traitement de données dans le cadre de solutions infonuagiques dans l’espace aérien.
La fracture numérique. Enfin, en lien avec les avancées technologiques prometteuses qui vont façonner l’écosystème de la connectivité au cours de la prochaine décennie, il demeure indispensable de combler les disparités en matière de connectivité par le déploiement d’une infrastructure haut débit de qualité et celui de services à des prix compétitifs.
Références
[75] 3GPP (2023), « Introducing 3GPP », page web, https://www.3gpp.org/about-us/introducing-3gpp (consulté le 5 mars 2023).
[11] 3GPP (2023), « Releases », page web, https://www.3gpp.org/specifications-technologies/releases (consulté le 5 mars 2023).
[23] 6G Flagship (2023), « Verticals - 6G Flagship », page web, https://www.6gflagship.com/research/verticals (consulté le 6 mars 2023).
[13] 6G Symposium (2021), « 6GSymposium Europe: Shaping Industry and Society Beyond 6G », page web, https://www.6gworld.com/spring-2021-6g-symposium-agenda (consulté le 17 mars 2023).
[59] AESA (2022), Future connectivity for aviation - White paper, Agence de l’Union européenne pour la sécurité aérienne, https://www.easa.europa.eu/en/document-library/general-publications/future-connectivity-aviation.
[61] Agence spatiale européenne (2020), « ESA - Types of orbits », page web, https://www.esa.int/Enabling_Support/Space_Transportation/Types_of_orbits#GEO (consulté le 5 mars 2023).
[8] Ahokangas, P., M. Matinmikko-Blue et S. Yrjölä (2023), « Envisioning a future-proof global 6G from business, regulation, and technology perspectives », IEEE Communications Magazine, vol. 61/2, pp. 72-78, https://doi.org/10.1109/MCOM.001.2200310.
[64] Alcock, C. (2022), « Quiet Flights Will be Key to eVTOL Aircraft Victory at 2024 Paris Olympic Games | FutureFlight », 18 avril, https://www.futureflight.aero/news-article/2022-04-15/quiet-evtol-flights-will-be-benchmark-olympic-gold-paris-2024-games.
[20] Alleven, M. (2021), « If mmWave sounds crazy, just wait for 6G and Terahertz », Rapport spécial, 30 July, Fierce Wireless, https://www.fiercewireless.com.
[29] Amazon (2023), « All systems go: Amazon confirms 100% success rate for Project Kuiper Protoflight mission », 16 novembre, Communiqué de presse, https://www.aboutamazon.com/news/innovation-at-amazon/amazon-project-kuiper-protoflight-mission-november-2023-update.
[34] Apple (2023), « Use emergency SOS via satellite on your iPhone 14 – Apple support », page web, https://support.apple.com/en-us/HT213426 (consulté le 7 mars 2023).
[51] Araripe d’Oliveira, F., F. Cristovão Lourenço de Melo et T. Campos Devezas (2016), « High-Altitude Platforms — Present Situation and Technology Trends », Technology Management, vol. 8/3, pp. 249-262, https://www.scielo.br/j/jatm/a/JQv95PgKcDCtrn95vLLV8qN/?format=pdf&lang=en.
[60] Bloomberg (2022), « Paris opens flying taxi hub targeting flights for 2024 Olympics - Bloomberg », https://www.bloomberg.com/news/articles/2022-11-10/paris-opens-flying-taxi-hub-targeting-flights-for-2024-olympics (consulté le 14 novembre 2022).
[18] Bourdoux, A. et al. (2020), « 6G white paper on localization and sensing », Research Visions, n° 12, 6G Flagship, https://www.6gflagship.com/6g-white-paper-on-localization-and-sensing.
[35] Browne, R. (2023), « Samsung turns to space with satellite-enabled smartphone chip », 23 February, CNBC, https://www.cnbc.com/2023/02/23/samsung-turns-to-space-with-satellite-enabled-smartphone-chip.html.
[67] Celtic-Next (2022), Project 6G-SKY, https://www.celticnext.eu/project-6g-sky (consulté le 22 février 2023).
[74] CEPT (2022), « CEPT Workshops - CEPT workshop on satellite innovations and regulatory challenges », page web, https://www.cept.org/ecc/tools-and-services/cept-workshops/cept-workshop-on-satellite-innovations-and-regulatory-challenges (consulté le 5 mars 2023).
[78] Chuberre, N. et C. Michel (2018), « Satellite components for the 5G system », 4 January, 3GPP, https://www.3gpp.org/news-events/3gpp-news/sat-ntn.
[40] Clark, M. (2023), « The FCC wants to get satellite-to-smartphone service rolling », 16 March, The Verge, https://www.theverge.com/2023/3/16/23643215/fcc-satellite-to-smartphone-regulation-proposal.
[42] Commission européenne (2022), Espace : L’Union lance un système de connectivité par satellite et approfondit son action sur la gestion du trafic spatial, pour une Europe plus numérique et résiliente, Commission européenne, Bruxelles, https://ec.europa.eu/commission/presscorner/detail/fr/IP_22_921 (consulté le 8 March 2022).
[44] Commission européenne (2022), « La Commission se félicite de l’accord politique sur le lancement d’IRIS² », 15 février, Communiqué de presse, Commission européenne, Bruxelles, https://ec.europa.eu/commission/presscorner/detail/fr/ip_22_6952?utm_source=Ookla%20Insights&utm_medium=email&utm_campaign=Express_2023-02-22_09:00:00&utm_content=Starlink%20Resurgence.
[10] Ericsson (2022), « 6G – Connecting a cyber-physical world - Ericsson », White Paper, https://www.ericsson.com/en/reports-and-papers/white-papers/a-research-outlook-towards-6g.
[56] Erwin, S. (2021), « Lockheed Martin signs agreement with Omnispace to explore 5G in space », 23 March, Spacenews, https://spacenews.com/lockheed-martin-signs-agreement-with-omnispace-to-explore-5g-in-space.
[15] ETSI (2022), « ETSI launches a new group on Terahertz, a candidate technology for 6G », 12 décembre, Communiqué de presse, ETSI, https://www.etsi.org/newsroom/press-releases/2158-etsi-launches-a-new-group-on-terahertz-a-candidate-technology-for-6g?jjj=1676631829546.
[43] Evroux, C. (2023), « EU secure connectivity programme 2023-2027: Building a multi-orbital satellite constellation », Briefing, Parlement européen, https://www.europarl.europa.eu/thinktank/en/document/EPRS_BRI(2022)729442?utm_source=Ookla%20Insights&utm_medium=email&utm_campaign=Express_2023-02-22_09:00:00&utm_content=Starlink%20Resurgence?%20Speeds%20Increase%20in%20Europe%20and%20Oceania.
[65] FAA (2023), « Unmanned Aircraft System Traffic Management (UTM) », page web, https://www.faa.gov/uas/research_development/traffic_management (consulté le 6 mars 2023).
[39] FCC (2023), « FCC Proposes Framework to Facilitate Supplemental Coverage From Space », 16 mars, Communiqué de presse, Federal Communications Commission, Washington, D.C., https://www.fcc.gov/document/fcc-proposes-framework-facilitate-supplemental-coverage-space.
[38] FCC (2022), « FCC Takes Latest Step to Improve Satellite Application Process », 22 décembre, Federal Communications Commission, Washington, D.C., https://www.fcc.gov/document/fcc-takes-latest-step-improve-satellite-application-process.
[55] Fletcher, B. (2021), « Musk says Starlink “nice complement” to fiber, 5G », 29 mars, Fierce Wireless, https://www.fiercewireless.com/wireless/musk-says-starlink-satellite-broadband-complements-fiber-5g.
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[16] GSMA (6 février 2023), « Setting the stage for 6G », GSMA Spectrum blog, https://www.gsma.com/spectrum/setting-the-stage-for-6g.
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[1] Hexa-X (2022), A flagship for B5G/6G vision and intelligent fabric of technology enablers connectinghuman, physical, and digital worlds, Hexa X, https://hexa-x.eu/wp-content/uploads/2021/05/Hexa-X_D1.2.pdf.
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[21] IEEE (dir. pub.) (2022), IEEE future networks, enabling 5G and beyond: 6G activities in Germany, https://futurenetworks.ieee.org/tech-focus/december-2022/6g-activities-in-germany.
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[32] IETF (2022), « Problems and requirements of satellite constellation for Internet », présentation pour la Réunion 114, novembre, Internet Engineering Task Force, Datatracker.
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[6] LightReading (2023), 6GHz, satellites and 6G addressed at WRC-23, https://www.lightreading.com/6g/6ghz-satellites-and-6g-addressed-at-wrc-23#close-modal.
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[79] Ministère fédéral allemand de l’éducation et de la recherche (2023), 6G TakeOff: Holistic 3D communication networks for 6G, https://www.forschung-it-sicherheit-kommunikationssysteme.de/projekte/6g-takeoff.
[41] MinTIC (2022), « Resolución número 000376 del 3 de febrero de 2022 » [Résolution n° 000376, 3 février], https://www.mintic.gov.co/portal/715/articles-198598_resolucion_00376_2022_v20220204.pdf.
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[12] Policy Tracker (23 janvier 2023), « Our new podcast: Spectrum Policy 101 », Policy Tracker blog, https://www.policytracker.com/blog/our-new-podcast-spectrum-policy-101.
[37] Qualcomm (2023), « Qualcomm Introduces Snapdragon satellite, the world’s first satellite-based solution capable of supporting two-way messaging for premium smartphones and beyond », 5 janvier, Communiqué de presse, Qualcomm, https://www.qualcomm.com/news/releases/2023/01/qualcomm-introduces-snapdragon-satellite--the-world-s-first-sate.
[9] Qualcomm (2022), Vision, market drivers, and research directions on the path to 6G, décembre, Qualcomm, https://www.qualcomm.com/content/dam/qcomm-martech/dm-assets/documents/Qualcomm-Whitepaper-Vision-market-drivers-and-research-directions-on-the-path-to-6G.pdf.
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[66] SESAR 3 (2022), Recherche sur la gestion du trafic aérien dans le ciel unique européen 3, site web, https://www.sesarju.eu (consulté le 14 février 2023).
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[33] T-Mobile (2022), « T-Mobile takes coverage above and beyond with SpaceX », 25 août, Communiqué de presse, T-Mobile, https://www.t-mobile.com/news/un-carrier/t-mobile-takes-coverage-above-and-beyond-with-spacex?utm_source=Ookla%20Insights&utm_medium=email&utm_campaign=Express_2022-09-20_20:00&utm_content=Starlink%20Slowed%20in%20Q2,%20Competitors%20Mounting%20Challenges.
[27] UIT (2023), Measuring digital development: Facts and Figures 2023, Union internationale des télécommunications, Genève, https://www.itu.int/hub/publication/d-ind-ict_mdd-2023 (consulté le 6 mars 2023).
[49] UIT (2022), « HAPS – Stations placées sur des plates-formes à haute altitude », page web, https://www.itu.int/fr/mediacentre/backgrounders/Pages/High-altitude-platform-systems.aspx (consulté le 8 mars 2022).
[45] UIT (2022), « ITU and space: Ensuring interference-free satellite orbits in LEO and beyond », 8 février, Union internationale des télécommunications, Genève, https://www.itu.int/hub/2022/02/itu-space-interference-free-satellite-orbits-leo (consulté le 8 March 2022).
[3] UIT (2021), « Beyond 5G: What’s next for IMT? », 2 février, Union internationale des télécommunications, Genève, https://www.itu.int/en/myitu/News/2021/02/02/09/20/Beyond-5G-IMT-2020-update-new-Recommendation (consulté le 9 août 2022).
[5] UIT-R (2023), New Recommendation ITU-R M.2160 on the “IMT-2030 Framework”, novembre, https://www.itu.int/en/ITU-R/study-groups/rsg5/rwp5d/imt-2030/Pages/default.aspx.
[4] UIT-R (2022), Meeting Report No. 41 Attachment 2.12 to Chapter 2 of document 5D/136, Groupe de travail 5D : Atelier « ITU for 2030 and beyond », 14 juin, https://www.itu.int/en/ITU-R/study-groups/rsg5/rwp5d/Pages/wsp-imt-vision-2030-and-beyond.aspx.
[48] UIT-R (2022), Unlocking the potential of the stratosphere, Groupe de travail 5D : Atelier « IMT for 2030 and Beyond », HAPS Alliance, 14 juin, https://www.itu.int/en/ITU-R/study-groups/rsg5/rwp5d/Pages/wsp-imt-vision-2030-and-beyond.aspx.
[73] UIT-R (2022), Vision, requirements and evaluation guidelines for satellite radio interface(s) of IMT-2020, Union internationale des télécommunications, Genève, https://www.itu.int/hub/publication/r-rep-m-2514-2022.
[7] UIT-R (2022), « Workshop on “IMT for 2030 and Beyond” », page web, https://www.itu.int/en/ITU-R/study-groups/rsg5/rwp5d/Pages/wsp-imt-vision-2030-and-beyond.aspx (consulté le 6 mars 2023).
[46] UIT-R (2020), Règlement des radiocommunications 2020, Union internationale des télécommunications, https://www.itu.int/hub/publication/r-reg-rr-2020.
[76] UIT-R (1997), « Final Acts CMR-97 », Conférence mondiale des radiocommunications, Genève, https://www.itu.int/dms_pub/itu-r/opb/act/R-ACT-WRC.5-1997-PDF-F.pdf.
[72] Verizon (2021), « 5G + LEO: Verizon and Project Kuiper team up to develop connectivity solutions », 26 octobre, Communiqué de presse, https://www.verizon.com/about/news/5g-leo-verizon-project-kuiper-team.
[71] Vodafone (2023), « Vodafone and Amazon’s Project Kuiper to extend connectivity in Africa and Europe », 5 septembre, Communiqué de presse, https://www.vodafone.com/news/technology/vodafone-and-amazons-project-kuiper-extend-connectivity-africa-and-europe.
[22] Wireless World Research Forum (2022), « WWRF Vision for “IMT 2030 and beyond” », Présentation à l’atelier UIT-R WP5D « IMT for 2030 and Beyond », 14 juin.
← 1. Selon le 3GPP, le NTN désigne les réseaux ou segments de réseaux utilisant un véhicule aérien ou spatial pour la transmission (Chuberre et Michel, 2018[78]).
← 2. Aux termes du Règlement des radiocommunications de l’UIT, la radiocommunication de Terre (ou terrestre) s’entend de toute radiocommunication autre que les radiocommunications spatiales ou la radioastronomie. Voir le Règlement des radiocommunications de l’UIT, article 1, section 1 « Termes généraux », paragraphe 1.7 (UIT-R, 2020[46]).
← 3. D’après le questionnaire du PISC sur la réglementation, diffusé pour les besoins des Perspectives de l’économie numérique et des rapports à paraître en 2023-24, auquel 37 pays de l’OCDE sur 38 ont répondu.
← 4. Dans le cas des générations précédentes de communications mobiles, comme la 4G et la 5G, il s’est écoulé de huit à douze ans entre le moment où la « vision technologique » a été énoncée, et les normes correspondantes adoptées, et celui où les opérateurs ont effectué la première mise en service commercial. Ainsi, dans le cas de la 5G, le Groupe de travail 5D de l’UIT-R a donné en 2012 sa « vision » des IMT-2020 (5G) et la mise en service commercial a commencé en avril 2019, la plupart des opérateurs de réseau ayant lancé leur offre dans le courant de l’année 2020.
← 5. La « 5G non autonome » (Non-Standalone, NSA-5G pour l’acronyme en anglais) signifie qu’une grande partie du réseau s’appuiera sur la technologie 4G déployée, mais que les appareils pourront utiliser la norme de nouvelle technologie d’accès radio 5G ou « 5G New Radio » dans le réseau d’accès radio (RAN). Deux étapes importantes du processus de normalisation de la 5G par le 3GPP (3rd Generation Partnership Project) sont les spécifications de la « 5G non autonome » (NSA-5G), achevées en décembre 2017, et les spécifications de la « 5G autonome » (Standalone, SA-5G), achevées en juin 2018. Ces deux étapes font partie de la version 15 de la « norme 5G » du 3GPP et ont marqué la première phase du processus de normalisation de la 5G conforme aux exigences de l’IMT-2020 de l’UIT. Par conséquent, la différence entre NSA-5G et SA-5G réside dans le fait que le premier nécessite le déploiement de l’équipement actuel du réseau central 4G, tandis que le second nécessite le déploiement d’un tout nouveau réseau (OCDE, 2019[77]).
← 6. Le 3rd Generation Partnership Project (3GPP) réunit sept organismes de normalisation des télécommunications (ARIB, ATIS, CCSA, ETSI, TSDSI, TTA, TTC). Les spécifications qu’il définit concernent les technologies de télécommunication cellulaire, y compris l’accès radio, le réseau d’infrastructure et les fonctionnalités de service (3GPP, 2023[75]).
← 7. De plus, les équipements et les dispositifs capables de fonctionner dans la gamme des térahertz reposeront sur des semi-conducteurs avancés, ce qui pourrait accroître les défis en matière de contrôle du spectre.
← 8. Pour de plus amples renseignements au sujet de l’évolution récente de la politique de gestion du spectre dans les pays de l’OCDE, le lecteur se reportera à OCDE (2022[24]).
← 9. Les radars ou systèmes de détection ont été développés indépendamment des technologies de communication mobile. La convergence de ces deux types de technologies suscite un intérêt croissant. En l’occurrence, l’utilisation de la bande des ondes millimétriques ou des ondes térahertz combinée au MIMO massif (multiple input multiple output, entrées multiples, sorties multiples) et à l’apprentissage automatique pourrait accroître la résolution spatiale et permettre ainsi de déceler des mouvements, même légers, comme des mouvements de doigts. Les systèmes de communication en ondes térahertz devraient offrir un débit extrêmement élevé et une très faible latence et rendre ainsi possible la conception de systèmes combinant communication, détection et localisation. Aussi sont-ils jugés très prometteurs pour les systèmes 6G (Ofcom, 2021[19]).
← 10. La norme Wi-Fi 6 correspond à la norme de réseau IEEE 802.11ax.
← 11. Wi-Fi 7 fait référence à la norme de réseau IEEE 802.11be.
← 12. Il serait ainsi possible de passer des faisceaux larges à une multitude de faisceaux plus étroits et de concentrer la puissance d’émission sur une zone restreinte, ce qui améliorera la qualité de la liaison et permettra de réutiliser plusieurs fois la même fréquence, accroissant ainsi la capacité totale de chaque satellite.
← 13. L’attribution de fréquences aux liaisons entre réseaux à satellite dans les bandes attribuées aux services à satellites aux alentours de 12, 18 et 28 GHz était inscrite au point 1.17 de l’ordre du jour de la Conférence mondiale des radiocommunications de l’UIT (CMR-23), qui s’est tenue du 20 novembre au 15 décembre 2023.
← 14. La version 17 de la norme 3GPP (verrouillée en 2022) prévoit deux formes de communications entre satellites et appareils mobiles : les réseaux IdO non terrestres (IoT-NTN), qui permettent des communications à faible débit de données, et les réseaux non terrestres d’accès radio développé (NR-NTN), qui prennent en charge les communications haut débit, comme les appels vidéo (McGregor, 2023[36]).
← 15. Diverses parties prenantes ont ouvert un dialogue sur le sujet, dont la Conférence européenne des administrations des postes et télécommunications (CEPT) (CEPT, 2022[74]).
← 16. Le Comité sur les utilisations pacifiques de l’espace extra-atmosphérique (CUPEEA) est l’organe des Nations Unies chargé des objets et débris spatiaux, tandis qu’à l’échelon national, c’est aux agences ou ministères chargés des affaires spatiales qu’il incombe de définir le cadre réglementaire relatif à ces objets.
← 17. Les stations placées sur des plateformes en haute altitude (HAPS, High-altitude platform stations) sont définies, dans le Règlement des radiocommunications de l’UIT, comme des stations radioélectriques installées sur un objet placé à une altitude comprise entre 20 et 50 km et en un point spécifié, nominal, fixe par rapport à la Terre (UIT-R, 2020[46]).
← 18. Le terme IMT-2020 recouvre les prescriptions, publiées par l’UIT-R en 2015, applicables aux réseaux, appareils et services 5 G.
← 19. L’idée d’utiliser des plateformes stratosphériques pour fournir des services de communication remonte à la fin des années 1960, époque où les premiers projets expérimentaux ont été menés. Les activités de R-D consacrées aux plateformes aériennes, dont la dénomination a varié au fil du temps, se poursuivent sans discontinuer depuis lors (Araripe d’Oliveira, Cristovão Lourenço de Melo et Campos Devezas, 2016[51]).
← 20. Les stations de plateformes en haute altitude (HAPS, High-altitude platform stations) sont définies, dans le Règlement des radiocommunications de l’UIT, comme des stations radioélectriques installées sur un objet placé à une altitude comprise entre 20 et 50 km et en un point spécifié, nominal, fixe par rapport à la Terre (UIT-R, 2020[46]). Leur définition initiale a été adoptée lors de la Conférence mondiale des radiocommunications (CMR) de 1997, et des fréquences leur ont été attribuées dans la bande des 47-48 GHz (UIT-R, 1997[76]). Cette définition a été revue par la suite par l’UIT.
← 21. Service mobile assurant la transmission de signaux entre les stations aéronautiques et les stations d’aéronefs.
← 22. L’Agence spatiale européenne et DT sont convenus, par un protocole d’accord, de travailler ensemble sur les réseaux hybrides du futur, en vue de fournir des solutions de connectivité plus résilientes et plus sûres (HT Group, 2023[57]).
← 23. Par exemple, voir « Le décollage de la 6G » en Allemagne, https://www.forschung-it-sicherheit-kommunikationssysteme.de/projekte/6g-takeoff (Ministère fédéral allemand de l’éducation et de la recherche, 2023[79]).