Bandes FR1 et FR2 en 5G NR : définition et différences

Bandes FR1 et FR2 en 5G NR : définition et différences

Le découpage fréquentiel de la 5G NR repose sur deux gammes principales : FR1 (Frequency Range 1) et FR2 (Frequency Range 2). Ces deux plages de fréquences définissent le cadre physique de la transmission radio 5G et conditionnent de manière directe les capacités de couverture, de débit, et de latence. Comprendre leurs caractéristiques techniques est essentiel pour maîtriser les architectures réseau 5G et optimiser le déploiement en fonction des cas d’usage.

Définition des bandes FR1 et FR2

Les bandes FR1 couvrent une gamme de fréquences allant de 410 MHz à 7125 MHz, ce qui englobe les bandes déjà utilisées dans les réseaux 4G LTE (ex : 700 MHz, 1800 MHz, 2600 MHz) ainsi que de nouvelles bandes dédiées à la 5G comme les 3,5 GHz. À l’opposé, les bandes FR2 regroupent des fréquences plus élevées, allant de 24,25 GHz à 71 GHz. Cette séparation permet d’adresser des besoins différents, entre large couverture (FR1) et très haut débit (FR2).

Fonctions techniques et implications sur le réseau

• Débit et agrégation : FR2 permet des canaux jusqu’à 400 MHz, contre 100 MHz en FR1. Cela permet un débit agrégé bien supérieur, essentiel pour les services exigeants en bande passante comme le streaming 4K, la réalité augmentée ou la connectivité industrielle critique.
• Propagation : Les fréquences millimétriques de FR2 souffrent d’une forte atténuation. Elles nécessitent une ligne de visée directe et sont fortement impactées par les obstacles. En conséquence, leur utilisation est restreinte à des environnements contrôlés ou denses (urbains, indoor).
• Infrastructure : Les déploiements FR2 nécessitent une densité de cellules beaucoup plus élevée (small cells), impliquant des coûts d’infrastructure supérieurs, mais permettant une réutilisation spectrale plus efficace.

Différences entre FR1 et FR2 en matière de modulation et d’accès radio

En 5G NR, le schéma d’accès est basé sur l’OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access) pour le lien descendant et l’ascendant. Cependant, la configuration de la sous-trame et la taille du sous-porteuse diffèrent notablement entre FR1 et FR2.

Exemple concret de déploiement mixte FR1/FR2

Un opérateur mobile peut utiliser FR1 (bande 3,5 GHz) pour fournir une couverture urbaine étendue avec un débit stable, tout en déployant des cellules FR2 (28 GHz) dans des zones ciblées comme des gares, stades ou centres commerciaux pour offrir un très haut débit à faible latence. Ce déploiement hybride maximise à la fois la couverture et la capacité du réseau.

Choix stratégique selon les cas d’usage

1. IoT et mobilité : Les dispositifs nécessitant une faible consommation et une large portée, comme les capteurs IoT ou les terminaux mobiles, s’appuient quasi exclusivement sur FR1.
2. Accès fixe sans fil (FWA) : FR2 est idéal pour offrir un accès haut débit fixe sans tirer de fibre dans les zones à forte densité, malgré une portée réduite.
3. Réseaux industriels privés : Les usines connectées, avec des exigences de fiabilité et de latence, s’orientent vers FR2, en environnement contrôlé, pour des applications comme la commande en temps réel de robots.

Comparaison synthétique des avantages et limites

• FR1 : meilleure couverture, pénétration intérieure, mais limitation en bande passante et donc en débit maximal.
• FR2 : bande passante étendue, latence réduite, mais portée limitée, infrastructure coûteuse et vulnérabilité à l’atténuation.

L’implémentation efficace de la 5G NR repose donc sur la complémentarité entre FR1 et FR2. Leur sélection se fait en fonction du contexte de déploiement, des exigences de performance et des ressources disponibles. Leurs différences, loin d’être concurrentes, sont structurantes dans la logique de découpage réseau et d’optimisation des ressources radio.

Pour mieux comprendre comment les paramètres physiques influencent la couverture réelle d’une cellule 5G, consultez notre article sur le gabarit de faisceau en 5G NR et son rôle dans le beamforming.