Les nouvelles dispositions en termes d’utilisation des fréquences, généreusement qualifiées de « dividende numérique », aboutissent à la réduction de l’espace hertzien destiné aux applications « sans fil ». Lorsqu’on acquiert un système, notamment sur le marché de l’occasion, il faut impérativement vérifier qu’il est conforme aux « nouvelles » dispositions.
Le « dividende numérique » c’est quoi ?
Un domaine de fréquences vaste et d’utilisation aisée est utilisé depuis plusieurs décennies par la télévision terrestre. Il s’agit, en particulier, de la gamme dite « UHF » qui s’étend de 470 à 862 MHz.
Or l’instauration de la télévision terrestre en diffusion numérique (TNT) et l’extinction de la diffusion analogique ont permis une exploitation plus économique et rationnelle des fréquences, nonobstant une amélioration considérable de la qualité du service, aussi bien en termes qualitatifs (qualité d’image, haute définition, son numérique, multicanal en option, etc.) qu’en termes quantitatifs : dans un encombrement équivalent à celui d’un canal analogique, un multiplex numérique transporte 4 à 6 programmes selon les paramètres adoptés.
Par ailleurs, le signal numérique est beaucoup plus robuste, ce qui conduit à une meilleure résistance aux brouillages et donc à la possibilité de réutiliser une même fréquence sur des émetteurs moins distants que dans le système analogique. Accessoirement, à portée identique, les puissances d’émission requises sont moindres, ce qui satisfait les préoccupations environnementales.
La conséquence de tout cela, c’est qu’il y a des fréquences disponibles dans la bande UHF. Le parti pris par les instances internationales de régulation des fréquences et les gouvernements des états concernés a été de récupérer ces fréquences et de les attribuer à d’autres services, en l‘occurrence du domaine des télécommunications (téléphonie mobile), moyennant éventuellement de juteuses licences, et de les retirer de l’exploitation en télévision. Le « dividende » est donc là, il est attribué aux actionnaires majoritaires que sont les compagnies de téléphonie et les Etats, au détriment des opérateurs de télévision terrestre.
Mais notre problème, c’est que la bande UHF n’est pas réservée exclusivement à la télévision, elle a aussi des utilisations dites « secondaires », au nombre desquelles on compte les liaisons sans fil de petite puissance, catégorie qui inclut les micros et moniteurs personnels à liaison radio.
Ces applications sont impactées par les décisions en question… qu’il est difficile de considérer comme « nouvelles » puisque les prémices datent du début de la décennie 2000 et que l’application effective en France date de la fin 2011.
« Décision n° 2010-0851 de l’Autorité de régulation des communications électroniques et des postes en date du 2 septembre 2010 modifiant la décision n° 99-781 de l’Autorité de régulation des télécommunications en date du 22 septembre 1999 attribuant des fréquences pour le fonctionnement des équipements auxiliaires de radiodiffusion »
Détail des dispositions
[private]
Après regroupement des canaux de télévision numérique dans le bas de la bande UHF, les fréquences disponibles sont situées dans le haut de ladite bande, juste au-dessous de la bande attribuée au service de téléphonie cellulaire (GSM 900 MHz).
Les fréquences attribuées aux services de communications mobiles 4G ont été scindées en deux bandes de 30 MHz de large (791-821 MHz et 832-862 MHz) séparées par un espace libre de 11 MHz. L’ensemble représente l’équivalent de presque 12 canaux TV (voir figure 1).
Figure 1 : Etat de la bande UHF avant et après application de la « nouvelle » réglementation. Les canaux de télévision numérique exploitent le bas de la bande, alors que la partie haute est désormais réservée de manière exclusive à la téléphonie mobile à haut débit.
Compte tenu de l’utilisation intensive du spectre par les systèmes de communication numérique, aucun autre service ne pourra techniquement coexister dans les bandes nouvellement attribuées. Par conséquent, il faut considérer tout système sans fil utilisant une fréquence comprise entre 791 et 862 MHz comme illégal et non opérationnel. Si malgré tout on persiste à vouloir utiliser un système fonctionnant dans la bande des fréquences désormais interdites, on encourt des risques techniques.
L’un de ces risques, le plus perceptible pour l’utilisateur, est que la liaison sans fil soit perturbée par le service de télécommunication qui cohabite dans la même bande de fréquence (interférences, bruits de fond, effets divers qu’on espère inintelligibles et non attentatoires au secret de la communication !). L’autre risque, moins perceptible de manière immédiate, est de perturber le service de télécommunication, utilisateur primaire de la fréquence utilisée.
Au cas où cette nuisance serait excessive, détectable par l’opérateur de télécommunications et perdurerait, elle ouvre la voie à des sanctions. Car si on excède le stade du « pas vu, pas pris », on encourt aussi des sanctions pénales, comme celles prévues à l’article L39-1du Code des Postes et des Communications électroniques (voir encadré ci-dessous).
Article L39-1du Code des Postes et des Communications électroniques
« Est puni de six mois d’emprisonnement et de 30 000 euros d’amende le fait : (…)
2° De perturber, en utilisant une fréquence, un équipement ou une installation radioélectrique, dans des conditions non conformes aux dispositions de l’article L. 34-9 ou sans posséder l’autorisation prévue à l’article L. 41-1.
Ou en dehors des conditions de ladite autorisation lorsque celle-ci est requise ou sans posséder le certificat d’opérateur prévu à l’article L. 42-4.
Ou en dehors des conditions réglementaires générales prévues à l’article L. 33-3, les émissions hertziennes d’un service autorisé, sans préjudice de l’application de l’article 78 de la loi n° 86-1067 du 30 septembre 1986 relative à la liberté de communication ».
Donc, décidément, ce n’est pas raisonnable d’utiliser des systèmes exploitant les fréquences réattribuées. On ne peut même pas plaider la bonne foi, car en matière juridique, un principe intangible est que « nul n’est censé ignorer la loi » !
Le marché et le dividende numérique
Les dispositions actuelles étant connues, au moins dans leur esprit, depuis au moins une décennie, les fabricants sérieux d’équipements sans fil ont pris garde de ne distribuer dans chaque pays où ils sont présents que des systèmes utilisant des fréquences autorisées.
La réglementation qui est entrée en vigueur ne pénalise en fait que les utilisateurs de gros systèmes avec une multitude de canaux simultanés et ceux qui auraient eu la malchance de tomber sur un système exploitant une mauvaise fréquence.
Localement, on peut aussi tomber accidentellement sur une fréquence brouillée par un émetteur de télévision, mais le plan de fréquence des centres émetteurs est bien connu et donc, une fois de plus, avec les constructeurs sérieux et les prestataires consciencieux, le risque est minime.
En comparaison de ce qui se passait avec l’analogique, du fait des caractéristiques des émissions de télévision numérique, le risque de brouillage est réduit en cas de cohabitation. Il reste possible d’augmenter le nombre de canaux disponibles en utilisant d’autres bandes, comme la bande VHF ou la bande dite ISM à 2,5 GHz (également utilisée par les liaisons numériques « Wifi » et par… les fours à microondes) ou à 5 GHz.
Décision n° 2010-0850 de l’Autorité de régulation des communications électroniques et des postes en date du 2 septembre 2010 fixant les conditions d’utilisation des fréquences radioélectriques par les équipements auxiliaires sonores de conception de programmes et de radiodiffusion dans la bande de fréquences 174-223 MHz
Ces mesures n’ont toutefois pas une grande faveur auprès des exploitants, la bande VHF est principalement utilisée par des systèmes de bas de gamme, la bande des 2,5 GHz est très chargée, donc souvent brouillée, et les fréquences supérieures sont facilement arrêtées par des obstacles comme on en trouve en quantité dans les bâtiments et infrastructures de spectacles, limitant la portée pratique des systèmes sans fil qui l’utilisent, sauf à mettre en œuvre un important dispositif de diversité d’antennes.
Signalons que certains constructeurs réputés ont des possibilités pour mettre en conformité les retardataires ou les étourdis en proposant des changements de fréquence sur des systèmes anciens.
Bien avant son entrée en vigueur, la réglementation actuelle était respectée par les grands fabricants occidentaux de systèmes sans fil. Donc acheter un système de grande marque sur le marché local, même en occasion, ne présente pas un grand risque. En revanche, lorsqu’on acquiert un système d’occasion de provenance diverse, il y a lieu d’être très circonspect et de s’assurer qu’il opère sur une bande de fréquence autorisée. Dans la négative, même si le vendeur consent un important rabais, cela serait une arnaque car ledit système ne pourrait pas être utilisé dans un cadre professionnel.
Ce n’est pas fini !
Forte de ce « premier dividende numérique », la télévision numérique terrestre poursuit ses progrès avec la généralisation de la norme de compression H.264/AVC (appelée abusivement « MPEG-4 ») en lieu de place du MPEG-2, et de nouveaux standards de modulation plus efficaces. Cela doit permettre de « compacter » les multiplex et d’améliorer parallèlement la qualité des émissions (généralisation de la haute définition). De ce fait il y a de nouveaux dividendes à encaisser !
Ainsi, sur le site de l’ARCEP (l’établissement en charge de la régulation des services de télécommunications), on peut se faire une idée de la progression galopante des « dividendes numériques » et on peut lire, entre autres : « 6 janvier 2015 : Le Premier ministre publie un arrêté prévoyant la réaffectation de la bande 700 MHz à l’ARCEP pour des usages haut débit mobiles.
Cet arrêté fixe les principales échéances du calendrier visant à la réaffectation de fréquences de la bande 700 MHz au profit de l’ARCEP. Il prévoit que les fréquences 703-733 MHz et 758-788 MHz seront affectées à l’ARCEP et libérées progressivement par le CSA entre le 1er décembre 2015 et le 30 juin 2019 ; les modalités détaillées de cet arrêt progressif des diffusions audiovisuelles seront précisées ultérieurement.
Pascal Lamy
Saisie en octobre dernier par le Premier ministre sur le projet de cet arrêté, l’ARCEP avait rendu, le 23 octobre 2014, un avis favorable, qu’elle rend public. »
Et on y trouve aussi L’article de Pascal Lamy, ancien directeur de l’Organisation Mondiale du Commerce (OMC), président du groupe de haut niveau sur l’utilisation de la bande 700 MHz au sein de la Commission européenne, paru dans les Cahiers de l’ARCEP n° 11 (novembre 2014), qui prêche radicalement dans le même sens.
Aux termes de ces travaux en cours, il est donc question d’une réaffectation de la totalité de la bande dite « des 700 MHz » aux applications de téléphonie mobile, qui dépendent de l’Arcep, au détriment des services de télévision, qui dépendent du CSA et sont censés avoir libéré ladite bande aux dates préconisées.
C’est donc un nouvel espace de 60 MHz, étendu sur un espace de 85 MHz de large avec une zone « libre » de 25 MHz en son centre, qui va être soustrait à l’usage actuel (voir Figure 2).
Figure 2 : Etat de la bande UHF après le nouveau « dividende » qui doit entrer en vigueur en 2019-2020.
Cette décision étant harmonisée au niveau européen, il est invraisemblable qu’elle souffre des exceptions. A tel point que la procédure d’attribution aux opérateurs de télécom des licences permettant d’exploiter cette bande est très largement engagée.
Par conséquent, il est indiqué, dès maintenant, de s’abstenir d’acquérir un système fonctionnant également dans les bandes en question (703 à 733 MHz et 758 à 788 MHz) et d’envisager rapidement, pour les systèmes existants, la migration éventuelle vers des fréquences plus pérennes. Bien entendu, une vigilance accrue s’impose au niveau des achats sur le marché de l’occasion et du « pas cher ».
Les réactions des fabricants
Heureusement, les fabricants ne sont pas restés inactifs face à l’amputation importante qu’a connu l’espace de fréquences disponible pour les applications de micro et moniteur sans fil.
Nous avons contacté un échantillonnage significatif des acteurs du secteur.
Tous nous ont répondu que leur première action a été d’anticiper, et, avant même que les restrictions entrent effectivement en vigueur, ont cessé d’importer des systèmes opérant sur les fréquences destinées à être versées au profit des télécom. Ils n’excluent pas, toutefois, que quelques rares pièces puissent encore traîner chez des revendeurs (mais nous considérons ce cas comme peu probable).
Par ailleurs, il existe des régions du monde où de telles restrictions n’existent pas (notamment en Afrique), ce qui signifie que des systèmes fonctionnant sur les fréquences « maudites » peuvent encore être fabriqués et destinés à d’autres pays (mais non distribués en Europe).
Audio-Technica AEW-5000
En ce qui concerne le parc existant, divers cas de figure se présentent.
Audio-Technica nous rappelle que, lors de l’annonce du premier dividende numérique, une offre de mise à niveau a été proposée pour ses systèmes haut de gamme AEW-5000 et AEW-4000.
Shure (Algam) a arrêté la distribution de systèmes fonctionnant au-dessus de 698 MHz il y a plus d’un an. Pour ses systèmes de milieu et haut de gamme, une mise à niveau est possible par remplacement des cartes radio.
Mais pour les systèmes qui ne sont plus fabriqués depuis plusieurs années et les systèmes d’entrée de gamme, ce type de solution est impossible ou économiquement pas justifié, et la seule solution viable est le remplacement par un système neuf équivalent ou approchant.
Enfin, sur les séries récentes, il est possible d’activer une fonction de «Band limiting», consistant à interdire l’utilisation du système sur la partie du spectre désormais allouée à la téléphonie. Cette fonction peut facilement être activée par l’utilisateur et ne nécessite pas de retour dans le service technique du distributeur, mais bien sûr, si le client le souhaite, ce dernier peut réaliser l’opération.
Son de cloche comparable chez Sennheiser, qui indique que sur les gammes 3000/5000, la modification en atelier de la plage de fréquences est économiquement pertinente pour un grand nombre de références.
Mais la stratégie des constructeurs ne se limite pas à respecter scrupuleusement le nouveau domaine de fréquences autorisé. Car cela se traduit par une réduction du nombre de canaux simultanés et un risque accru d’interférences et de brouillages mutuels.
Des stratégies de migration de fréquences et d’amélioration de l’efficacité spectrale sont donc à l’ordre du jour, avec à la clé de nouveaux produits et systèmes et une stratégie adaptée à chaque créneau d’utilisations.
Ainsi, dans la même bande que les systèmes UHF (dont les paramètres de puissance et excursion de fréquence restent inchangés), le passage à des systèmes numériques est intéressant, en particulier du fait de leur grande résistance aux brouillages.
Chez Shure (Algam), d’une manière générale, pour un coût équivalent, le numérique fait mieux que l’analogique. Par exemple, les séries de micros HF numériques ULX-D et QLX-D permettent l’utilisation simultanée de 22 fréquences compatibles dans un canal de télévision de 8 MHz de large.
Shure ULX-D
Shure QLXD
A titre de comparaison, la série analogique UHF-R permet l’utilisation simultanée de 12 à 14 fréquences dans un seul canal de télévision. Autre point important, les systèmes HF numériques sont moins sensibles aux intermodulations.
Sennheiser indique que l’efficacité spectrale de son système D9000, vaisseau amiral de la gamme fonctionnant en UHF, permet d’utiliser deux fois plus de fréquences qu’un système FM dans le même espace et d’éviter de polluer la plage UHF avec des produits d’intermodulation.
Le système TG-1000
De son côté, Beyerdynamic met en avant son système numérique TG1000, en insistant sur deux points clés : d’une part la résistance aux brouillages et intermodulations et la quasi-absence de perturbations en dehors du canal occupé, et d’autre part la présence d’un analyseur de fréquences RF intégré qui permet de déterminer l’occupation de la bande et d’orienter le choix (manuel ou automatique) d’une fréquence libre.
Accessoirement, l’émetteur et le récepteur du système fonctionnent sur la totalité de la bande, ce qui évite le problème d’association émetteur-récepteur propre aux systèmes analogiques, qui peut devenir fastidieux dans le cas de grosses configurations. Selon le distributeur, le système TG1000 permettrait d’assurer jusque 147 liaisons simultanées sans intermodulation… à condition, sans doute, que la bande soit libre en totalité.
Une autre possibilité qui s’offre à l’utilisateur est de migrer vers d’autres gammes de fréquences.
Sennheiser ew D1
Par exemple, en plus de la gamme ew D1 en 2,4 GHz, les produits ew G3-1G8 (1,8 GHz), AVX et Speechline (1,9 GHz) de Sennheiser s’inscrivent dans cette démarche. En la matière, l’Allemand fait feu de tout bois et reste très ouvert, indiquant que la migration est non seulement réaliste mais nécessaire.
De plus, selon lui, elle ne doit pas se limiter au 2,4 et 5 GHz, mais également se déployer dans tous les espaces disponibles et réglementés. En effet, la montée en fréquence est contrariée par le fait que les fréquences élevées sont plus sensibles aux obstacles de propagation.
Beyerdynamic évoque aussi l’encombrement de ces bandes par des applications numériques à forte occupation spectrale (WiFi…) et l’obligation de mettre en œuvre des techniques de saut de fréquences (FHSS, Frequency Hopping Spread Spectrum). Il réserve donc ces procédés à certains interphones et semble l’exclure (provisoirement ?) pour l’usage en micro et/ou retour.
Ainsi, du côté de Shure, on affirme que les problèmes de propagation dans ces fréquences et le fait que celles-ci soient dédiées à un usage grand public ne permettra pas de répondre aux contraintes des professionnels de l’audiovisuel et du spectacle. Mais pour un usage semi-professionnel sans contrainte de portée ou de nombre important de fréquences, ces bandes peuvent offrir une alternative intéressante.
Ce qui semble plus pertinent pour un usage professionnel est de se tourner à nouveau vers la VHF, mais dans la bande III, qui offre tout de même en France un spectre disponible de 49 MHz de largeur (174 à 223 MHz).
Et en résumé, Sennheiser suggère de segmenter le spectre en fonction des applications, et, autant que possible, d’investir dans des gammes de fréquences alternatives à la plage UHF. Ainsi, pour les utilisations professionnelles (Broadcast ou/ou Live), la bande UHF reste indiquée, en utilisation professionnelle corporate, on préférera les bandes 1,8 GHz et 1,9 GHz et pour les utilisations semi-professionnelle et amateur (musique, vidéo légère), il vaudra mieux se tourner vers les bandes de 1,9 GHz et 2,4 GHz.
Programmation des fréquences :
Dans la pratique, la plupart des systèmes sans fil ne disposent pas d’une unique fréquence de travail, mais intègrent un oscillateur à synthèse de fréquence qui permet d’utiliser plusieurs canaux différents. Certains systèmes peuvent disposer d’un ou plusieurs canaux tombant sous le coup des interdictions (présentes ou à venir) objets de cet article.
La restriction d’utilisation vise en fait seulement les canaux concernés, mais pas la totalité du système, qui reste exploitable sur les fréquences qui ne sont pas concernées. Toutefois, il y a lieu d’être très vigilant afin d’éviter l’utilisation de « mauvais » canaux, soit sciemment, en cas de pénurie de canaux libres, au prix des risques évoqués dans cet article, soit de manière purement accidentelle. Bien entendu, sur les matériels neufs, de telles précautions sont prises au niveau du jeu de fréquences disponibles.
Bientôt interdit !
Pour ce qui est des matériels plus anciens, les dispositions nouvelles réduisent le choix de fréquences, donc de canaux simultanés possibles. Cela entraîne donc une dégradation de la « valeur d’usage » du système.
Le sens de l’histoire est une diminution constante de cette valeur du fait de la réduction de la ressource hertzienne disponible, réaffectée aux télécommunications.
En achetant un matériel d’occasion, il faut donc s’enquérir très sérieusement du jeu de fréquences disponibles, qui peut se réduire à un très petit nombre, voire à aucune dans un avenir assez proche. Bien entendu, un tel système est inutilisable et sa valeur vénale est nulle (sauf pour les amateurs de pièces de musée).
Quelles alternatives ?
Deux tendances permettent de trouver des solutions : changer de bande de fréquences et passer en numérique.
Audio-Technica System 10
Par exemple, le système 10 d’Audio-Technica fonctionne dans la bande de 2,5 GHz mais exploite la transmission numérique de manière à limiter les inconvénients de ces fréquences en matière de propagation. Ainsi, la portée annoncée en espace libre est de 30 m mais AT indique qu’elle peut être sensiblement réduite en raison d’obstacles.
Cela étant, le système 10 duplique le signal sur deux voies simultanées en parallèle fonctionnant sur deux fréquences différentes, avec deux antennes d’émission séparées, pour renforcer la liaison.
Une voie de retour permet de remonter à l’émetteur les informations d’analyse du canal radio pour choisir en temps réel les fréquences les moins perturbées. Le constructeur indique qu’on peut utiliser 8 systèmes 10 simultanément sans brouillage, et suggère, sans vraiment l’encourager, qu’on peut augmenter encore ce nombre, d’une manière variable selon l’environnement radioélectrique.
[/private]
