Observatoire des débits - Bilan annuel 2022
illustration par TomZZ
I - Positionnement
RNC Mobile est un projet initié par des bénévoles passionnés des télécoms et porté par la communauté des Freenautes (clients chez Free). Son but est de centraliser les données d’identification des antennes Freemobile envoyées par les utilisateurs de l'application dédiée (Android) mais pas que. En effet, depuis l'été 2017, il est possible de mesurer les débits montants et descendants en chargeant plusieurs fichiers simultanément sur plusieurs serveurs différents et participer ainsi aux statistiques des fiches des sites radio. Particularités importantes, un test de débit n'est valide que s'il est entièrement fait sur le même site radio, dans la même technologie (3G/4G/5G) et uniquement sur le réseau propre Freemobile. En d'autres termes, si durant le processus un changement de site ou de technologie s'opère, le test est coupé. Cet observatoire va donc s'appuyer sur cette base de données alimentée régulièrement par la communauté et nous vous proposerons chaque trimestre– dans la mesure du possible - des statistiques qui en découleront afin de compléter celles déjà disponibles.
II - Volume de données traitées
Depuis août 2022, le nombre de tests en 4G régresse et passe de 5000 à 3000 valeurs mensuelles. Les mesures de débit en 5G suivent la même tendance, mais se maintiennent autour de 4000 en décembre 2022. Ce même mois, les tests en 3G ne représentaient plus que 66 cas en réseau propre et 20 en zone blanche. A la même période, seuls 218 tests étaient réalisés en 4G en zone blanche.
La proportion des mesures de débit en 5G reste donc logiquement au-delà des 50 % des tests depuis novembre 2021, sans réussir néanmoins à dépasser les 61% atteints en septembre 2022.
III – Éléments de contexte
III - 1 Déploiement des fréquences 4G
Le déploiement par Freemobile des fréquences et technologies à partir de l'exploitation des données de l'ANFR se présente comme suit (hors zone blanche) :
Les trois fréquences 4G déployées par Freemobile depuis plusieurs années permettent à 98% des installations de délivrer des débits au moins en 4G++ (3CA). Le déploiement de la quatrième fréquence étant assez récent (21/08/2021), les débits correspondant au 4G+++ (4CA), n'atteignent que 42 % en fin d'année 2022. Par ailleurs, les 301 sites non agrégables ou bi-agrégables (2%) sont, pour l'essentiel, des sites partagés avec les trois autres opérateurs (pris parmi les 270 sites des métros, les 38 tunnels, les 15 stades et les 8 sites "Indoor" déclarés à l'ANFR). Les sites non déclarés (<5W) couvrant essentiellement des zones fermées ne concourant pas à la couverture globale de Freemobile. Ils participent néanmoins à la présente analyse.
Les débits susceptibles d'etre délivrés sont indiqués au paragraphe III - 3.
III - 2 Déploiement des fréquences 5G
En deux ans, la part des équipements modernisés pour apporter la 5G est passée de 34 % à 77 % des sites actifs (hors zone blanche). Le nombre de sites disposant de la fréquence 3,5 GHz a été multiplié par 10 (2 à 20%). Il est à noter que le différentiel entre 20 et 77%, soit 57% des sites 5G 700MHz actifs représente un vivier dans lequel Freemobile peut décider, sans grands travaux, d'ajouter du 3,5GHz car ils sont déjà migrés sur la gamme Nokia Airscale nécessaire à la réception de la 5G.
La part des installations équipées en 5G boostées par l'ajout d'une bande de 70 MHz a été multipliée par 4 en deux ans (de 6,5% à 26,2%).
III - 3 Capacité théorique des antennes-relais et des terminaux
Les débits mesurés étant basés sur le volontarisme des contributeurs, les résultats sont, bien sûr liés aux équipements mis en place par Freemobile, mais également à la capacité des terminaux à les gérer. Par chance, les mesures sont très peu affectées par le type d’abonnement souscrit par un client, contrairement à ce qui peut se passer chez d’autres opérateurs. En effet la 5G est quasi systématique, hors forfait 2€. Ce dernier, de toutes façons, ne permet pas d’effectuer plus d’un test par mois, sauf en 3G.
Terminaux 4G :
Comme indiqué auparavant, 98 % des installations hors zone blanche peuvent délivrer théoriquement 441 Mbps [en MIMO2x2] avec un mobile 4G (3CA sans 2100 MHz) et même 587 Mbps avec un mobile 4G (4CA) pour 42% des sites (bande 2100 MHz passée à 15 MHz).
Une faible partie d’entre elles (équipées de MIMO4x4 et dotées de la bande b1) peut même monter jusqu’à 1175 Mbps avec un mobile performant en 4G [Sources : https://cacombos.com/device/XQ-BC52 ] (4CA+MIMO4x4 sur toutes les fréquences utilisées par Freemobile).
En zone blanche, les équipements ne disposent que de deux fréquences non agrégables de 20 MHz. Le débit théorique reste donc limité à 196 Mbps pour un utilisateur.
Terminaux 5G :
Installations sans bande 3,5 GHz
La technologie 5G n'amenant aucun progrès à largeur de bande équivalente et à modulation identique, les débits obtenus en 5G sont quasiment équivalents pour la même largeur cumulée sur toutes les fréquences et toutes technologies. En théorie, le recours au DSS minore d'environ 20% le débit de la fréquence n28, soit d'environ 20 Mbps en MIMO2x2.
Installations avec bande 3,5 GHz
Fin 2022, pour plus de ~22 % des installations (avec bande n78), le débit maximal théorique est de 1189 Mbps (en MIMO2x2), voire 1793 Mbps (en MIMO4x4) avec le terminal adéquat [MIMO4x4 donc installation complète très récente ou modernisée en zone dense (B1 en 15 MHz)].
Nous renvoyons aux chapitres X - 1 & 2 indiquant les principaux terminaux mobiles utilisés en 2021 et 2022.
NB : D'autres éléments de contexte sont visibles sur les versions précédentes. Ils ne seront pas rappelés ici. Nous renvoyons donc à la lecture des précédentes versions de l'Observatoire.
III - 4 Calendrier de déploiement des technologies des antennes-relais Freemobile
15/12/2020 : Lancement de la technologie 5G : Apport de la capacité d’une bande 60 MHz dans un premier temps sur les installations équipées de la fréquence 3,5 GHz (gain théorique de 515 Mbps). Aucun apport en débit pour les installations seulement équipées de la fréquence 700 MHz en 5G à l’exception de celles bénéficiant de l’effet « intersite » et uniquement pour les clients évoluant dans un rayon d’un à deux kilomètres autour d’une station 3,5 GHz, mais connectés sur l’antenne la plus proche.
21/08/2021 : Ouverture officielle de la fréquence 2100 MHz en technologie 4G sur une large de bande de 10 MHz dans un premier temps (gain théorique de ~100 Mbps en MIMO2x2 et de ~200 Mbps en MIMO4x4)
18/05/2022 : Mise à jour logicielle pour permettre l’exploitation de la totalité de la licence dans la bande 3,5 GHz, soit 70 MHz (gain théorique de 90 Mbps) [https://twitter.com/Free_1337/status/1526822491745837065].
Depuis plusieurs mois, les nouvelles antennes, ainsi que celles rénovées intégralement (notamment construites dans les années 2011 à 2013) disposent d’équipements capables de gérer la technologie MIMO4x4 doublant ainsi le débit descendant des fréquences concernées.
Depuis l'année 2022, une partie des installations bénéficie d’une agrégation de deux fréquences sur le flux montant.
21/12/2022 : Élargissement en 4G de 10 à 15 MHz de la fréquence 2100 MHz (gain théorique de 50 Mbps en MIMO2x2 et de 100 Mbps en MIMO4x4) [https://twitter.com/Free_1337/status/1605474987976146945].
Autres améliorations intervenant dans la durée de vie de l’installation contribuant à l’amélioration des performances en débit descendant, voire montant : passage de 64QAM à 256QAM en débit descendant et de 16 à 256 QAM en débit montant (mais, en fait, 64 QAM en débit montant avec le parc actuel de mobiles), amélioration de la collecte en remplaçant un faisceau hertzien à la capacité limitée par un modèle plus performant ou par une connexion en fibre, amélioration de la connexion en fibre passant d’une capacité d’1 Gbps à 10 Gpbs.
Les Débits (Préambule)
La simple analyse des moyennes ne permettant pas de rendre compte de la diversité et la complexité des situations rencontrées sur un parc d'antennes-relais, la comparaison des performances entre les technologies repose sur la détermination de profils de débits construits à partir de la notion statistique de percentiles. L’analyse sera principalement conduite sur une base temporelle (évolution des profils de débits de l’année 2022 en référence à l’année civile 2021). Pour la technologie 5G qui prend le pas sur les autres technologies, l’analyse adoptera une approche géographique établie sur les 20 plus grandes villes de métropole censées être les plus testées et les mieux équipées en 5G. Toutefois, cette dernière analyse fera l’objet d’une publication complémentaire qui sera publiée au cours de ce trimestre.
IV - Évolution des mesures de débit 3G
Le nombre des mesures de débit réalisées en 3G (hors zone blanche) ne cessent de régresser et ne représentent plus que 2018 valeurs annuelles, soit moins de 2 % des tests.
IV - 1 Profil des débits descendants moyens en 3G
Les performances de ces équipements connaissent une légère régression sur la valeur médiane (-2,4%) et un resserrement de la fourchette encadrant la moitié des tests (de 3,7-11,6 à 4,0-10,8 Mbps).
L’abandon partiel de la fréquence 2100 Mhz en 3G ne semble avoir qu’un impact limité sur les débits descendants.
IV - 2 Profil des débits montants moyens en 3G
Les débits montants moyens restent stables jusqu’à la médiane qui évolue très peu (+2%).
En revanche, les tests de débit les plus élevés sur-performent (+30 % pour le troisième quartile, +81 % pour le dernier décile et +146 % pour le dernier percentile).
En 2022, pour 1 % des tests, le débit montant approche le débit descendant (13,8 Mbps vs 16,5 Mbps) alors qu’il en était très loin en 2021. Si l'amélioration est limitée au quart supérieur de l'échantillon, il est difficile à expliquer par une modification des installations. Il reste l'explication de la densification et d'une évolution de l'échantillon liée au basculement de la technologie 3G vers la 4G, voire la 5G .
V - Évolution des mesures de débit 4G
Les mesures de débit réalisées en 4G (hors zone blanche) ne représentent plus que 47313 valeurs annuelles, soit 40,6 % des tests en 2022 contre 56,8 % en 2021. En raison de la spécificité des équipements en zone blanche (absence d’agrégation des fréquences, sites opérés par un autre opérateur sur 80 % des sites), ils ne sont pas intégrés à l’analyse. Les tests les concernant ne représentent d'ailleurs plus que 2195 valeurs en 2022 contre 2576 en 2021.
IV - 1 Profil des débits descendants moyens en 4G
Les débits descendants moyens restent stables jusqu’à la médiane qui évolue un peu (+7%).
Le quart supérieur de l’échantillon évolue positivement (+27%).
Les 100 Mbps ajoutés grâce à l’apport de la fréquence 2100 à l’agrégation 4G sur une largeur de 10 MHz(*) se fait nettement sentir.
Cet apport entamé dès septembre 2021 commence à porter ses fruits sur l’année 2022 (taux d’équipement ~8 % début 2022 et ~23 % fin 2022 selon la collecte RNCmobile).
(*) Le rajout de 5 MHz intervenu à la fin 2022 ne sera effectif qu’à compter de 2023.
V - 2 Profil des débits montants moyens en 4G
Les débits montants moyens semblent s’être légèrement détériorés en 2022 sur le parc le moins performant avec une médiane en chute de 15 %.
L’explication la plus probable est celle du basculement d’une partie importante de l’échantillon vers la 5G-3,5 GHz entre début 2021 et fin 2022. Le choix des sites n’étant pas aléatoire, mais guidé par la politique de modernisation de Freemobile, les deux échantillons ne sont plus identiques.
En revanche, le quart du parc le plus performant progresse sensiblement (17 % pour le dernier décile). L’une des explications peut être l’introduction de la capacité d’agrégation en voie montante.
VI - Évolution annuelle des mesures de débit 5G
Nous nous intéresserons principalement à la technologie 5G qui représente dorénavant 77 % des sites (hors zone blanche) à la fin d’année 2022 contre 67 % fin 2021.
VI - 1 Profil des débits descendants moyens 2022 comparés à l’année 2021
La médiane a fortement progressé depuis le lancement effectif de la 5G au premier trimestre 2021. On passe d'une valeur de 174 Mbps à 343 Mbps, soit une progression de +97%. Si l'on intéresse aux mesures de débits qui sont encadrées par le premier et le dernier quartile, on constate qu’elles ont progressé de 67% pour le quart supérieur de l’échantillon et de 128% pour le quart inférieur. Par construction, ce sont donc maintenant 50 % des mesures qui sont contenues dans la fourchette 185-535 Mbps contre 81-320 Mbps en 2021.
VI - 2 Profil des débits montants moyens 2022 comparés à l’année 2021
La médiane des débits montants a également bien progressé en passant de 20 à 27 Mbps (+33%). Le quart supérieur de l'échantillon a même amélioré ses performances de 43%. Une partie significative des installations est en mesure d'agréger deux fréquences montantes et de plus en plus de terminaux sont capables de le gérer.
VII - Évolution trimestrielle et mensuelle des mesures de débit descendant 5G
VII - 1 Profil des débits descendants moyens comparés par trimestre d’octobre 2021 à décembre 2022
On se reportera aux observatoires précédents pour les données antérieures (3 premiers trimestres 2021).
On observe logiquement les mêmes tendances en comparant le même trimestre (T4). Les débits évoluent de 198 Mbps à 334 Mbps, soit une progression de +69%. Le constat met en évidence de meilleures performances du deuxième et troisième trimestre contre les premier et quatrième trimestres.
Cette évolution sur un an est le reflet d'un effort multi-facteur (poursuite de la densification du parc en zone dense, généralisation du passage d'une bande de 60 à 70 MHz pour les sites déjà dotés de 3,5 GHz, adjonction de la fréquence 3,5 GHz dans une fourchette 17 à 26 % des sites équipés en 5G contre 6%-17 % au cours de l’année précédente, ajout de la fréquence 2100 MHz en 4G amenant un gain de près de 100 Mbps jusqu’à 42% du parc au 1er janvier 2023, recours au MIMO4x4 sur les fréquences 4G sur une partie du patrimoine située en zone très dense quand l’installation est nouvelle ou modernisée).
VII - 2 Profil des débits descendants moyens par mois (2ème semestre 2022)
Les mois de novembre et décembre figurent parmi les moins bons mois du dernier semestre, aussi bien en nombre de mesures effectuées qu’en performances.
VIII Evolutions trimestrielle et mensuelle des médianes et des quartiles
Cette autre représentation graphique permet de mettre en parallèle trois paramètres essentiels caractérisant les performances des équipements, à savoir la médiane et les deux quartiles qui encadrent 50 % des mesures centrales.
VIII - 1 Evolution trimestrielle des médianes et des quartiles (débits descendants 5G - 2021-2022)
Après une relative stabilité en 2021, la progression s'est imposée dés la fin de l'année 2021 jusqu’au troisième trimestre 2022. Le tassement du dernier trimestre qui touche surtout les débits les plus élevés et est assez peu explicable, en dehors d’une insuffisance de l’échantillon et d'un effet de saison.
VIII – 2 Evolution mensuelle des médianes et des quartiles (débits descendants 5G – Avril à décembre 2022)
Le tassement du dernier trimestre 2022 constaté ci-dessus est assez équitablement réparti sur les trois mois. L’amorce de redressement sur la médiane reste à confirmer sur les mois à venir.
IX - Les communes disposant de mesures de débits descendants supérieures à 500 Mbps
IX - 1 Les communes les plus testées en 2021
Les 22 communes bénéficiant de plus de 50 tests figurent dans le tableau ci-dessous.
Sur les 5560 mesures dépassant les 500 Mbps en 2021, 5553 ont été réalisées en 5G contre 7 en 4G.
251 communes ont bénéficié d’au moins une mesure de débits descendants supérieure à 500 Mbps.
IX - 2 Les communes les plus testées en 2022
Les 25 communes bénéficiant de plus de 50 tests figurent dans le tableau ci-dessous.
Sur les 19399 mesures dépassant les 500 Mbps en 2022, 19209 ont été réalisées en 5G contre 190 en 4G.
746 communes ont bénéficié d’au moins une mesure de débits descendants supérieure à 500 Mbps, soit trois fois plus que l’année précédente.
X - Les mobiles ayant réalisé des mesures de débit descendant supérieures à 500 Mbps
X - 1 Les mobiles les plus utilisés en 2021
24 mobiles ont réalisé en 2021 au moins 30 mesures de débits de plus de 500 Mbps. Ils figurent dans le tableau ci-dessous :
NB : La capacité à gérer l’agrégation de ces mobiles peut être vérifiée sur le site : https://cacombos.com/
Exemples :
Le terminal M2011K2G [Xiaomi Mi 11 (Global)] qui est le plus présent dans la base des tests de plus de 500 Mbps est capable de gérer les fréquences : 1-3-7-28_n78 en mode : 4+4+4+2+4 (18), donc toutes les fréquences opérées par Freemobile, y compris en MIMO4x4(*), ce qui autorise un débit théorique sur la configuration la plus complète de : 1673 Mbps (1793 Mbps avec une bande de 2100 MHz portée à 15 MHz en cours de déploiement depuis décembre 2022).
En revanche, le modèle intervenant en deuxième position [OnePlus 8 Pro (Europe)] n’est pas capable de gérer l’agrégation incluant la bande de 700 MHz (B28) et est donc plafonné à : 1570 Mbps [fréquences : 1-3-7C_n78 en mode : 4+4+4+4+4 (20)].
Quant au troisième de la liste [Xiaomi Mi 11 Lite 5G], il est en mesure de gérer la totalité des bandes en MIMO2x2, mais ne peut en gérer que deux sur trois en MIMO4x4 [28-7-3-1_n78 en mode : 2+2+4+4+4 (16)]. Il est aussi plafonné à : 1570 Mbps.
(*) A notre connaissance, aucun terminal ne sait gérer toutes les fréquences de Freemobile en MIMO4x4 avec la bande B28 associée à une bande 5G. Quelques mobiles SONY haut de gamme le font en 4G [28-7-3-1 en mode 4+4+4+4 (16)].
X - 2 Les mobiles les plus utilisés en 2022
24 mobiles ont réalisé en 2022 au moins 120 mesures de débits de plus de 500 Mbps. Ils figurent dans le tableau ci-dessous :
XI Les utilisateurs ayant réalisé des mesures de débits supérieures à 500 Mbps
En référence à leur pseudo, les utilisateurs sont 159 en 2021, soit une moyenne de 35 mesures de plus de 500 Mbps par utilisateurs (3 par mois).
En 2022, ils sont 312, soit 62 tests de plus de 500 Mbps. Le nombre d’utilisateurs a donc été multiplié par 2. Le ratio des tests par utilisateurs a également progressé dans des proportions analogues, induisant ainsi une progression d’un facteur 3,5 (19399 vs 5560) des mesures de plus de 500 Mbps, et ce, malgré une régression de l’échantillon global toutes technologies (116494 vs 130790).
XII Bonus : Comparaison du nombre de mesures de débit entre nPerf et RNCmobile
nPerf publie dans son observatoire annuel le nombre de mesures réalisées par technologie et par opérateur. Il est intéressant de comparer les mesures de débit réalisées sur le réseau Freemobile à cette étude.
Les mesures de débit réalisées en 3G par les utilisateurs de nPerf sont 13 fois supérieures à celles de RNCmobile.
En 4G, le facteur multiplicatif reste très important. Il est encore de 5.
En revanche, pour la technologie 5G, le projet RNCmobile bénéficie de 17 % de mesures supplémentaires sur nPerf.
Il est clair que, ni nPerf, ni RNCmobile ne dictent leur conduite à leurs utilisateurs.
Il est tout aussi clair que les principaux utilisateurs de RNCmobile semblent plus motivés à mesurer les installations susceptibles de réaliser de bonnes performances.
En revanche, il est difficile de déterminer la motivation des utilisateurs qui multiplient les tests sur des installations qui ne représentent qu’entre 1 % et 1,5 % du parc de Freemobile au cours de l’année analysée comme le montre le graphe suivant :
Le faible recours aux tests en 5G peut en revanche en partie s’expliquer par la présence encore importante de terminaux mobiles compatibles avec la seule technologie 4G. L’attribution à la 4G de tests réalisés en 5G par nPerf ou inversement par RNCmobile peut être une autre explication. Un autre problème est lié à l’effet « Intersite » qui fonctionne également sur des sites ne bénéficiant pas de fréquences 5G.
L’écart entre 18 % et la fourchette 62-69 % est néanmoins considérable deux ans après le lancement de cette technologie, compte-tenu de l’obsolescence rapide des terminaux mobiles.
XIII Bonus : État de l'itinérance à l'aube de l'année 2023
L'itinérance représentait encore une part significative des connexions en 2021 (entre 3 et 8 % selon l'application RNCmobile/Utilisation). Depuis le début de l'année 2022, elle n'a pas dépassé les 2%. Sur la fin de l'année, elle atteint son maximum à 0,3% en octobre. L'itinérance est réduite à néant, tous les autres mois.
Voila, cet observatoire est maintenant terminé, nous vous donnons rendez-vous en avril prochain pour la nouvelle version portant principalement sur le premier trimestre 2023 !
Les déclinaisons géographiques de cet observatoire (Zoom sur 20 grandes villes, La Réunion, etc.) feront l’objet de publications complémentaires entre-temps.
N'hésitez pas à nous remonter vos remarques via Twitter, à bientôt.
