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Évaluation de la capacité des systèmes fixes d'accès sans fil à fournir des services Internet à large bande
2.0 MO, 29 pages

Résumé

Les fournisseurs de services Internet sans fil (FSISF) jouent un rôle essentiel en offrant aux régions rurales et éloignées du Canada des services d'accès Internet à large bande, en plus de compléter les services offerts par les systèmes filaires à large bande dans les collectivités urbaines.

En raison des cibles réglementaires concernant les vitesses d'accès aux services à large bande instaurées au Canada et dans d'autres territoires, les FSISF doivent pouvoir évaluer la capacité de réseaux sans fil qu'ils prévoient de déployer à satisfaire à des mesures de performances particulières.

En 2016, le Conseil de la radiodiffusion et des télécommunications canadiennes (CRTC) a établi un objectif de service universel selon lequel les abonnés canadiens de services d'accès Internet à large bande fixes de résidence et d'affaires doivent être en mesure d'avoir accès à des vitesses d'au moins 50 mégabits par seconde (Mbps) pour le téléchargement et de 10 Mbps pour le téléversement, et de s'abonner à une offre de service proposant une allocation mensuelle illimitée de données. Ces exigences sont nettement supérieures aux vitesses précédentes de 5 mégabits par seconde (Mbps) pour le téléchargement et de 1 Mbps pour le téléversement. Compte tenu de l'évolution constante de la technologie et des besoins des utilisateurs, il est possible, et même probable que les cibles de vitesses d'accès soient un jour à nouveau augmentées.

Le présent rapport technique propose une méthode générique et un ensemble de critères afin d'évaluer quantitativement la capacité des systèmes d'accès fixe sans fil (AFSF) à fournir des services d'accès Internet à large bande qui répondent à des exigences particulières en matière de vitesse de téléchargement et de téléversement, $\raisebox{1ex}{$S_{\mathrm{DL}}$}\!\left/ \!\raisebox{-1ex}{$S_{\mathrm{UL}}$}\right.$, où, par exemple, $\raisebox{1ex}{$S_{\mathrm{DL}}$}\!\left/ \!\raisebox{-1ex}{$S_{\mathrm{UL}}$}\right.$ prendraient les valeurs de 50/10 Mbps conformément aux exigences actuelles du CRTC. En vertu de cette méthode proposée, un système AFSF en cours d'évaluation se définit par : 1) une technologie sans fil sélectionnée avec une configuration de déploiement spécifique et 2) un scénario de couverture de services à un nombre prévu de ménages abonnés dans une zone géographique donnée.

La méthode proposée vise à :

• déterminer si un système AFSF est en mesure de fournir des services d'accès Internet à large bande de grande qualité dans une zone de couverture donnée, en particulier dans des régions rurales et éloignées du Canada;
• évaluer la mesure dans laquelle un système AFSF pourrait offrir aux ménages abonnés dans une zone géographique donnée les vitesses cibles de téléchargement et de téléversement $\raisebox{1ex}{$S_{\mathrm{DL}}$}\!\left/ \!\raisebox{-1ex}{$S_{\mathrm{UL}}$}\right.$.

La méthode proposée repose sur un certain nombre d'hypothèses, traitées plus en détail dans le présent rapport, concernant le niveau minimal de qualité du service (QS) et la capacité du système en périodes de pointe. De telles hypothèses évolueront inévitablement au fil de l'avancée des technologies sans fil et de l'accroissement de la demande d'applications Internet exigeant un accès Internet à plus haute vitesse.

Table des matières

• Liste des acronymes
• 1 Introduction
• 2 Méthode d'évaluation du système
  • 2.1 Synthèse du système
    • 2.1.1 Capacité du système par cellule
    • 2.1.2 Exigences en matière de couverture de services
    • 2.1.3 Informations requises pour l'évaluation du système
  • 2.2 Procédure d'évaluation
    • 2.2.1 Étape 1 : Test Réussite/Échec
    • 2.2.2 Étape 2 : Évaluation de la capacité
• 3 Études de cas
  • 3.1 Scénarios de cas d'utilisation et modèles de déploiement
  • 3.2 Évaluation du système
    • 3.2.1 Évaluation comparative des vitesses de téléchargement et de téléversement
    • 3.2.2 Test Réussite/Échec
    • 3.2.3 Évaluation de la capacité
• 4 Conclusions
• Références
• Annexe I : Décisions du CRTC sur les services d'accès internet à large bande fixes de résidence
• Annexe II : Capacité maximale d'une cellule LTE

Liste des acronymes

AFSF

Accès fixe sans fil (FWA — Fixed Wireless Access)

AP

Agrégation de porteuses (CA — carrier aggregation)

CRC

Centre de recherches sur les communications Canada

CRTC

Conseil de la radiodiffusion et des télécommunications canadiennes

LD

Liaison descendante (DL — downlink)

DRF

Duplex à répartition en fréquence (FDD — Frequency Division Duplexing)

DRT

Duplex à répartition dans le temps (TDD — Time Division Duplexing)

FSI

Fournisseur de services Internet

FSISF

Fournisseur de services Internet sans fil

HD

Haute définition (High Definition)

HEVC

Codage vidéo à haute efficacité (High-Efficiency Video Coding)

LM

Liaison montante (UL — uplink)

LTE

Technologie d'évolution à long terme (Long Term Evolution)

Mbps

Mégabits par seconde

MIMO

Entrées multiples, sorties multiples (Multiple Input Multiple Output)

QAM

Modulation d'amplitude en quadrature (QAM — Quadrature Amplitude Modulation)

QS

Qualité de service (QoS — Quality of Service)

TE

Taux de contention (OSR — oversubscription ratio)

UHD

Ultra-haute définition (Ultra-High Definition)

VVC

Codage vidéo polyvalent (Versatile Video Coding)

1 Introduction

Les services Internet à large bande fixes et mobiles sont des services essentiels qui permettent à tous les Canadiens de participer à l'économie et à la société numérique.

Le Conseil de la radiodiffusion et des télécommunications canadiennes (CRTC) a établi un objectif de service universel [1]:

• les Canadiens, dans les régions urbaines, ainsi que dans les régions rurales et éloignées, ont accès à des services vocaux et à des services d'accès Internet à large bande, sur des réseaux fixes et sans fil mobiles.

Le CRTC définit comme suit les critères visant à mesurer le taux de réussite de cet objectif :

• les abonnés canadiens de services d'accès Internet à large bande fixes de résidence et d'affaires doivent être en mesure d'avoir accès à des vitesses d'au moins 50 mégabits par seconde (Mbps) pour le téléchargement et de 10 Mbps pour le téléversement, et de s'abonner à une offre de service proposant une allocation de données illimitée;
• la technologie sans fil mobile déployée, généralement la plus récente, doit être disponible non seulement aux résidences et aux entreprises canadiennes, mais également sur le plus grand nombre possible de routes principales au Canada.

Le tableau 1 résume le critère actuel défini par le CRTC pour les services d'accès Internet à large bande fixes pour tous les Canadiens des régions urbaines, rurales et éloignées. Aux critères de vitesses de téléchargement/téléversement et d'utilisation mensuelle des données s'ajoutent trois critères en matière de qualité de service (QS) [2][3].

Tandis que les fournisseurs de services Internet (FSI) offrent dans les zones urbaines des services d'accès Internet à large bande en utilisant principalement une infrastructure filaire, les fournisseurs de services Internet sans fil (FSISF) jouent un rôle clé à fournir de services Internet à large bande dans les régions rurales et éloignées du Canada, en plus d'éliminer les écarts de couverture dans les collectivités urbaines non desservies où le déploiement de l'infrastructure filaire est impraticable.

Les technologies de communication sans fil ont beaucoup évolué ces dernières années, ce qui permet non seulement aux nouveaux systèmes d'offrir des vitesses de transmission beaucoup plus élevées, mais également une meilleure qualité de service (QS). Différents systèmes sans fil peuvent être déployés pour fournir des services d'accès Internet à large bande fixes répondant à ces exigences. Selon la technologie et la configuration de déploiement choisies, les possibilités varient grandement pour offrir des services Internet et pour atteindre les résidences isolées.

Le présent rapport technique propose une méthode générique et un ensemble de critères afin d'évaluer quantitativement la capacité des systèmes d'accès fixe sans fil (AFSF) à fournir des services d'accès Internet à large bande qui répondent à des exigences particulières en matière de vitesse de téléchargement et de téléversement, soit $\raisebox{1ex}{$S_{\mathrm{DL}}$}\!\left/ \!\raisebox{-1ex}{$S_{\mathrm{UL}}$}\right.$. Pour le moment, SDL et SUL équivalent aux exigences du CRTC de 50 et de 10 Mbps; cette cible est toutefois appelée à changer au fil du temps.

En vertu de cette méthode proposée, un système AFSF en cours d'évaluation se définit par une technologie sans fil sélectionnée et un scénario de couverture de services à un nombre prévu de ménages abonnés dans une zone géographique donnée. Au nombre des technologies sans fil courantes figurent la technologie 3GPP LTE (évolution à long terme), également connue sous le nom de systèmes à large bande mobiles de 4e génération (4G), les systèmes
IEEE 802.11 (Wi-Fi), les systèmes IEEE 802.16 (WiMax), les systèmes à large bande mobiles de 5e génération (5G), etc. La méthode proposée comprend deux étapes :

• Étape 1 : Une évaluation de type réussite/échec est effectuée pour déterminer si un système AFSF peut satisfaire à certaines exigences de base en matière de qualité de service (QS), étant donné certaines hypothèses concernant des applications Internet. Cette étape évalue le système sur la base de trois critères, en établissant s'il satisfait aux exigences techniques minimales, notamment l'atteinte des vitesses cibles de téléchargement/téléversement $\raisebox{1ex}{$S_{\mathrm{DL}}$}\!\left/ \!\raisebox{-1ex}{$S_{\mathrm{UL}}$}\right.$ requises au besoin par les ménages abonnés à l'extrémité de la zone de service et la fourniture d'une qualité de service minimale à l'ensemble des ménages abonnés en tout temps.
• Étape 2 : Lorsqu'un système AFSF a franchi avec succès l'étape 1, une évaluation de capacité est ensuite effectuée pour estimer la mesure dans laquelle le système en cours d'évaluation peut atteindre les vitesses cibles de téléchargement/téléversement $\raisebox{1ex}{$S_{\mathrm{DL}}$}\!\left/ \!\raisebox{-1ex}{$S_{\mathrm{UL}}$}\right.$ Mbps. Cette étape obtient une cote de qualité. La cote peut reposer sur un ou plusieurs des indicateurs suivants : 1) taux de contention et 2) pourcentage garanti de ménages ayant simultanément accès aux vitesses cibles de téléchargement/téléversement $\raisebox{1ex}{$S_{\mathrm{DL}}$}\!\left/ \!\raisebox{-1ex}{$S_{\mathrm{UL}}$}\right.$.

L'évaluation suppose la disponibilité du spectre des radiofréquences nécessaires, et une liaison terrestre d'une capacité suffisante pour prendre en charge le service.

2 Méthode d'évaluation du système

Le déroulement de la méthode d'évaluation proposée est illustré à la figure 1. En premier lieu, une « synthèse du système AFSF » est effectué afin d'extraire les informations clés nécessaires à l'évaluation de la capacité du système, y compris :

• la capacité du système par cellule offerte par la technologie sans fil;
• le nombre maximal de ménages abonnés par cellule;
• la distance maximale entre une tour de transmission et un ménage.

Par la suite, une évaluation réussite/échec est effectué par rapport à trois critères de base pour déterminer si le système évalué peut fournir des services Internet de QS suffisante, compte tenu des applications Internet et des exigences de qualité typiques actuelles, et s'il peut respecter les vitesses cibles de téléchargement/téléversement $\raisebox{1ex}{$S_{\mathrm{DL}}$}\!\left/ \!\raisebox{-1ex}{$S_{\mathrm{UL}}$}\right.$ dans l'ensemble de la zone de couverture. Un système qui ne respecte pas l'un ou l'autre des trois critères échoue ce processus et est jugé inapte à satisfaire aux exigences en matière de vitesses cibles de téléchargement/téléversement $\raisebox{1ex}{$S_{\mathrm{DL}}$}\!\left/ \!\raisebox{-1ex}{$S_{\mathrm{UL}}$}\right.$.

Lorsqu'un système réussit l'évaluation, il est soumis à une « évaluation de la capacité » afin de caractériser quantitativement la mesure dans laquelle il respecte les vitesses cibles de téléchargement/téléversement $\raisebox{1ex}{$S_{\mathrm{DL}}$}\!\left/ \!\raisebox{-1ex}{$S_{\mathrm{UL}}$}\right.$. De cette évaluation, une cote de capacité est obtenue.

Figure 1 : Déroulement de l'évaluation

2.1 Synthèse du système

Un système AFSF en cours d'évaluation se définit par une technologie sans fil sélectionnée et un scénario de couverture de services à un nombre prévu de ménages abonnés dans une zone géographique donnée.

La plupart des technologies sans fil modernes utilisent un déploiement multicellulaire afin d'optimiser la réutilisation des fréquences du spectre dans une zone géographique relativement grande. Les technologies récentes, tels que LTE et 5G, peuvent réutiliser la totalité des fréquences du spectre dans chaque cellule, soit un facteur de réutilisation des fréquences de près de un (1). La technologie sans fil peut ainsi fonctionner à sa pleine capacité ou presque dans chaque cellule. L'évaluation de la capacité d'un système AFSF repose par conséquent sur chaque cellule de couverture.

La synthèse du système vise à recueillir les informations nécessaires pour établir : 1) la capacité du système et 2) les exigences en matière de couverture des services pour réaliser l'évaluation de la capacité subséquente.

2.1.1 Capacité du système par cellule

Voici les informations requises pour déterminer la capacité d'un système AFSF :

• la technologie sans fil et ses versions (p. ex., LTE et numéro de version);
• la fréquence de fonctionnement et la largeur de bande;
• le nombre d'antennes et le gain d'antenne par cellule de la station de base;
• le nombre d'antennes et le gain d'antenne typique à un ménage abonné;
• la puissance de transmission par cellule.

Une configuration de déploiement spécifique d'une technologie sans fil se caractérise habituellement par une capacité de pointe par cellule, calculée sur l'hypothèse que toutes les ressources de fréquences sont pleinement utilisées pour obtenir le meilleur rendement, soit l'ordre de modulation le plus élevé, le taux de codage le plus élevé, des configurations d'antenne à entrées multiples, sorties multiples (MIMO) d'ordre élevé tant à la station de base qu'à l'installation de l'abonné.

Le nombre d'antennes de la station de base et de l'unité de l'abonné sert à déterminer les configurations à antennes multiples supportées, également appelées configurations MIMO. Différentes configurations MIMO risquent d'entraîner de profondes différences dans la capacité possible d'un système.

L'augmentation de la puissance de transmission pourrait être une solution pour améliorer la capacité de liaison, en particulier dans les régions éloignées où les populations sont peu densément réparties.

La capacité maximale d'un système se veut une limite supérieure dans des conditions idéales, où tous les ménages abonnés ont une bonne réception de signal et pourraient partager équitablement les ressources radio, au moyen d'un modèle de trafic de données en continu. Pour simplifier, le processus d'évaluation proposé utilise la capacité maximale d'un système.

Il convient de noter que l'utilisation de la capacité maximale d'un système entraîne des notes d'évaluation de la capacité optimistes. Dans les faits, la capacité atteignable d'un système est toujours inférieure à la capacité maximale et dépend des facteurs suivants :

• un déploiement multicellulaire ou unicellulaire;
• la charge du réseau et le modèle de trafic de données;
• la taille de la zone de couverture et le type de terrain.

Premièrement, pour chaque cellule, la capacité d'un système dans un déploiement multicellulaire serait moindre que dans un déploiement unicellulaire en raison de l'interférence co-canal entre les cellules adjacentes.

Deuxièmement, la charge du réseau et le modèle de trafic de données pourraient influer sur la capacité atteignable.

Enfin, la taille de la zone de couverture et le type de terrain pourraient entraîner une atténuation de l'intensité du signal que reçoivent les ménages abonnés près de l'extrémité de la cellule, se traduisant directement par une capacité de système réduite.

2.1.2 Exigences en matière de couverture de services

Pour évaluer la capacité, il faut tenir compte des deux principales exigences suivantes en matière de couverture de services :

• le nombre de ménages abonnés dans chaque cellule;
• la distance maximale entre une tour de transmission et un ménage.

Le nombre de ménages abonnés dans une cellule détermine le besoin de capacité de trafic Internet total dans cette même cellule. La distance maximale entre une tour de transmission et un ménage détermine le niveau de qualité de service que peuvent recevoir les ménages abonnés les plus éloignés au sein de la cellule.

Pour établir la valeur de ces deux exigences, il faut recueillir les informations suivantes :

• la zone de service;
• le nombre de tours et leur emplacement;
• le nombre de secteurs/cellules par tour;
• le nombre de ménages ciblés dans chaque secteur/tour.

Dans les déploiements de systèmes sans fil les plus courants, une zone de service d'une station de base se divise habituellement en plusieurs secteurs, chaque secteur étant desservi par différentes antennes installées sur la même tour de transmission. Dans un tel cas, chaque secteur est considéré comme une cellule, étant donné qu'il peut utiliser le spectre complet pour desservir les ménages abonnés qui s'y trouvent. Dans ce document, les termes cellule et secteur sont utilisés indifféremment.

Dans un système AFSF, c'est la cellule ayant la plus forte densité de ménages abonnés qui pose un défi. Il conviendrait donc, aux fins de l'évaluation, d'utiliser le nombre maximal de ménages desservis dans une cellule. Cela assure ainsi que les ménages abonnés dans toutes les cellules de l'ensemble de la zone de service bénéficient d'une qualité minimale de service.

Une autre méthode possible consiste à utiliser le nombre moyen de ménages par cellule dans l'ensemble de la zone de service. Cette méthode résultera toutefois à une surestimation de la capacité du système dans certaines cellules.

2.1.3 Informations requises pour l'évaluation du système

Toutes les informations nécessaires pour évaluer la capacité d'un système AFSF à offrir des services Internet haute vitesse, qui sont abordées dans les sections 2.1.1 et 2.1.2, figurent au tableau 2.

Ces informations suffisent pour déterminer à la fois la capacité du système et les besoins de couverture de service aux fins de l'évaluation de la capacité du système.

Il convient de noter que les éléments 7 et 8 permettent de déterminer les configurations MIMO supportées et qu'il est possible de les remplacer par un seul élément indiquant le nombre maximal de couches de la configuration MIMO pour la liaison descendante (LD) et pour la liaison montante (LM).

2.2 Procédure d'évaluation

L'évaluation du système s'effectue en deux étapes. La première consiste à réaliser un test réussite/échec pour déterminer si le système AFSF est en mesure de respecter certains critères minimaux lui permettant d'offrir des services d'accès Internet à large bande de grande qualité et de garantir les vitesses cibles de téléchargement/téléversement $\raisebox{1ex}{$S_{\mathrm{DL}}$}\!\left/ \!\raisebox{-1ex}{$S_{\mathrm{UL}}$}\right.$ requises aux ménages abonnés qui ont besoin de ce niveau de service. Un système incapable de respecter l'un ou l'autre de ces critères est jugé inapte.

Lorsqu'un système réussit ce premier test, il est soumis à d'autres évaluations dans le cadre de la deuxième étape afin de caractériser quantitativement sa capacité à fournir des services Internet aux vitesses de téléchargement/téléversement $\raisebox{1ex}{$S_{\mathrm{DL}}$}\!\left/ \!\raisebox{-1ex}{$S_{\mathrm{UL}}$}\right.$. Une cote de qualité est établie à partir de mesures quantitatives fondées soit sur le taux de contention soit sur le pourcentage de ménages ayant simultanément accès aux vitesses $\raisebox{1ex}{$S_{\mathrm{DL}}$}\!\left/ \!\raisebox{-1ex}{$S_{\mathrm{UL}}$}\right.$, tout en conservant la QS pour tous les autres ménages abonnés.

2.2.1 Étape 1 : Test Réussite/Échec

Cette étape vise à déterminer si un système AFSF, caractérisé par un déploiement de technologie sans fil et un scénario de couverture, est 1) capable d'offrir un accès Internet de qualité définie à tous les ménages abonnés simultanément et capable de garantir les vitesses cibles de téléchargement/téléversement $\raisebox{1ex}{$S_{\mathrm{DL}}$}\!\left/ \!\raisebox{-1ex}{$S_{\mathrm{UL}}$}\right.$ à un pourcentage minimal de ménages dans la zone de couverture.

Les trois critères suivants, décrits plus en détail dans les sections ci-après, sont utilisés dans le cadre du test réussite/échec :

• Critère 1 : tous les ménages abonnés dans la zone de couverture devraient à tout moment avoir accès simultanément à des vitesses minimales de téléchargement et de téléversement suffisantes pour accéder aux applications à large bande avec une QS minimale garantie, et ce, compte tenu de l'utilisation simultanée de plusieurs applications de divertissement et professionnelles.
• Critère 2 : au moins X % des ménages abonnés pourraient simultanément atteindre les vitesses cibles de téléchargement/téléversement $\raisebox{1ex}{$S_{\mathrm{DL}}$}\!\left/ \!\raisebox{-1ex}{$S_{\mathrm{UL}}$}\right.$ Mbps.
• Critère 3 : le ménage abonné le plus éloigné de l'extrémité de la zone de couverture pourrait atteindre les vitesses cibles de téléchargement/téléversement $\raisebox{1ex}{$S_{\mathrm{DL}}$}\!\left/ \!\raisebox{-1ex}{$S_{\mathrm{UL}}$}\right.$ Mbps, sans que la qualité de service des autres ménages abonnés ne soit réduite de façon importante, en utilisant par exemple moins de Y % des ressources du spectre, etc.

L'évaluation du système tient compte du fait qu'il est souvent impossible d'atteindre une couverture à 100 % avec des systèmes sans fil, notamment en raison des conditions de propagation difficiles liées aux variations d'élévation du terrain, au blocage par les arbres, les collines et autres obstacles et aux emplacements réels des ménages abonnés. Un ménage situé dans une zone bloquée obtiendra généralement un service de mauvaise qualité ou n'aura accès à aucun service.

2.2.1.1 Critère 1

Ce critère exige que le système soit en mesure d'offrir des services d'accès Internet à large bande à tous les ménages simultanément, avec un niveau minimal de qualité, durant les heures de pointe du trafic.

Ce critère peut s'exprimer comme suit :

où $C_{\mathrm{DL}}$ et $C_{\mathrm{UL}}$ représentent les capacités des liaisons descendantes et montantes par cellule, $N_{\mathrm{Sub}}$ représente le nombre de ménages abonnés dans chaque cellule et $R_{\mathrm{DL}-\mathrm{MinQ}}$ et $R_{\mathrm{UL}-\mathrm{MinQ}}$ représentent le débit requis par ménage pour garantir un niveau minimal de qualité de service sur les liaisons descendantes et montantes, respectivement.

La période la plus exigeante du jour, la période de pointe, pour les services d'accès Internet à large bande s'étend généralement de 19 h à 23 h, lorsque la plupart des gens sont à la maison et naviguent sur Internet.

Parmi les différentes applications Internet, les plus courantes et également les plus exigeantes en matière de débit de données, sont celles qui offrent la diffusion en continu de vidéos haute définition (Netflix, Disney Plus, YouTube, etc.). Ces applications exigent des vitesses de connexion principalement déterminées par la résolution vidéo et par la technologie de vidéocodage.

La haute définition (HD) est devenue la norme de qualité pour les consommateurs de services vidéo. Les résolutions vidéo les plus couramment utilisées sont les 720p HD (1280x720 pixels), 1080p HD (1920x1080 pixels) et 4k UltraHD (4k UHD, 3840x2160 pixels). Évidemment, la diffusion en continu en temps réel de vidéos haute résolution exigent des vitesses de transmission plus élevées.

La technologie de vidéocodage de pointe actuelle s'appelle le High-Efficiency Video Coding (HEVC), aussi appelée H.265. Le HEVC est en voie de devenir le codec (coder/decoder) vidéo de série pour les services de diffusion en continu de vidéos sur Internet en raison de l'efficacité de compression nettement supérieure.

La technologie de vidéocodage de prochaine génération en cours de développement s'appelle le Versatile Video Coding (VVC). La normalisation du VVC devrait être achevée d'ici la fin de 2020, puis le développement de jeux de puces et le déploiement de la technologie les autres années suivantes. L'utilisation du VVC devrait compter pour au moins 35 % de la compression de données supplémentaire par rapport au HEVC.

Le tableau 3 résume les débits de données qu'exigent les services de diffusion en continu en fonction des trois résolutions vidéo les plus couramment utilisées. Les débits de données HEVC sont ceux escomptés avec la technologie actuelle, tandis que les débits de données VVC pourraient devenir la norme d'ici 4 à 5 ans.

Il faut tenir compte du fait qu'un ménage abonné compte habituellement plusieurs résidents susceptibles d'accéder simultanément à différents services Internet. Par conséquent, l'hypothèse d'un seul service de diffusion en continu de vidéos par ménage risque de ne pas représenter la majorité des activités Internet en période de pointe.

Le présent rapport utilise une méthode simple pour estimer le débit de données moyen de téléchargement pour toutes les activités Internet dans un ménage abonné en période de pointe. Cette méthode suppose qu'en moyenne, un service de diffusion en continu de vidéos HD et quelques autres services Internet comme le courrier électronique, les médias sociaux, les appels vidéo, etc. sont toujours utilisés. Les autres services Internet utilisent habituellement un débit de données nettement moins élevé que le service de diffusion en continu de vidéos HD. Par conséquent, cette méthode suppose également que le débit de données combiné total exigé par tous les autres services Internet correspond à la moitié de celui exigé par un seul service de diffusion en continu de vidéos HD.

Peu d'applications Internet exigent des vitesses de téléversement élevées. Au nombre de celles-ci figurent la vidéoconférence, les appels vidéo, le téléversement de vidéos sur les réseaux sociaux et le téléchargement de vidéos à partir de dispositifs connectés à l'Internet des objets (des caméras de surveillance, p. ex.) qui, en raison de leur nature, ne diffusent pas en continu. Par conséquent, la vitesse de téléversement est nettement moins nécessaire que la vitesse de téléchargement. L'évaluation du critère 1 tient uniquement compte de la vitesse de téléchargement nécessaire et suppose que la vitesse de téléversement requise représente un cinquième (1/5) de la vitesse de téléchargement requise, soit un ratio de téléchargement/téléversement de cinq pour un (5:1). Cette hypothèse vise à cadrer avec les ratios de téléchargement/téléversement adoptés par le CRTC à la fois pour les vitesses antérieures de 5/1 Mbps et pour les vitesses actuelles de 50/10 Mbps.

Le tableau 4 présente la vitesse de téléchargement à large bande par ménage abonné en fonction de trois estimations de l'utilisation globale d'Internet par ménage, représentée par un facteur de multiplication, N :

• N = 1 : supposant un service de diffusion en continu de vidéos HD par ménage et une utilisation concomitante de services Internet à faible débit de données (courriels, textos, médias sociaux avec vidéo à faible résolution, etc.);
• N = 1.5 : supposant un service de diffusion en continu de vidéos HD par ménage et une utilisation concomitante de services Internet à débit de données moyen (vidéoconférence en définition standard, salle de classe à distance, jeux en ligne, etc.) et de services Internet à faible débit de données;
• N = 2 : supposant deux services de diffusion en continu de vidéos HD par ménage ou un service de diffusion en continu et une utilisation concomitante de services Internet à débit de données élevé (vidéoconférence en HD, applications de réalité virtuelle, etc.).

Les vitesses de téléversement connexes figurent également au tableau 4, selon un ratio de téléchargement/ téléversement présumé de 5:1. Il convient de noter que les applications de diffusion en continu de vidéos HD exigent habituellement un débit de données de téléversement nettement moindre qu'un cinquième du taux de débit de téléchargement, ce qui génère une capacité de téléversement additionnelle pour les autres utilisations du ménage.

Parmi ces scénarios, et aux fins de cette discussion, N = 1.5 se veut un bon compromis étant donné que dans la plupart des cas, tous les ménages n'utiliseront pas simultanément la diffusion en continu de vidéos HD.

En supposant un besoin de qualité de service minimale pour la diffusion en continu en 1080p pour N = 1.5 par ménage, pour une cellule de couverture de 100 ménages ciblés, le système AFSF doit offrir au minimum une vitesse de téléchargement de 6´100 = 600 Mbps et une vitesse de téléversement de 1.2´100 = 120 Mbps avec la technologie de codage vidéo actuelle, le HEVC.

2.2.1.2 Critè

Ce critère concerne directement les vitesses cibles de téléchargement/téléversement $\raisebox{1ex}{$S_{\mathrm{DL}}$}\!\left/ \!\raisebox{-1ex}{$S_{\mathrm{UL}}$}\right.$ Mbps. Il exige que le système AFSF soit en mesure d'offrir les vitesses cibles $\raisebox{1ex}{$S_{\mathrm{DL}}$}\!\left/ \!\raisebox{-1ex}{$S_{\mathrm{UL}}$}\right.$ à au moins X % des ménages abonnés simultanément, ce qui peut s'exprimer comme suit :

Ce pourcentage de ménages est directement relié au taux de contention (OSR) du système AFSF, exprimé comme suit pour le téléchargement et le téléversement :

où ${\mathrm{OSR}}_{\mathrm{DL}}$ et ${\mathrm{OSR}}_{\mathrm{UL}}$ représentent les ratios d'encombrement de téléchargement et de téléversement, $C_{\mathrm{DL}}$ et $C_{\mathrm{UL}}$ les capacités de téléchargement et de téléversement du système avec la technologie sans fil sélectionnée et $N_{\mathrm{Sub}}$ représente le nombre de ménages abonnés.
Un seuil moins élevé pour le pourcentage X de ménages abonnés correspond à un seuil plus élevé pour le taux de contention. En fait, X = 1/OSR.

Le présent rapport présente un seuil de X = 5 % comme une valeur raisonnable, ce qui correspond à un taux de contention maximal de 20.

Il convient de noter que le critère 2 est un concept théorique pour déterminer si le système est en mesure d'offrir les vitesses $\raisebox{1ex}{$S_{\mathrm{DL}}$}\!\left/ \!\raisebox{-1ex}{$S_{\mathrm{UL}}$}\right.$. Dans les faits, si la capacité totale d'un système servait à offrir une vitesse élevée à une minorité d'utilisateurs, les autres utilisateurs subiraient une interruption de service.

2.2.1.3 Critère 3

Ce critère exige que le système AFSF soit en mesure d'offrir les vitesses cibles de téléchargement/téléversement $\raisebox{1ex}{$S_{\mathrm{DL}}$}\!\left/ \!\raisebox{-1ex}{$S_{\mathrm{UL}}$}\right.$ Mbps au ménage abonné le plus éloigné, en supposant une propagation en visibilité directe (LOS) entre la tour de transmission et les ménages abonnés. Toutefois, le système ne devrait pas utiliser plus de Y % de la ressource radio pour offrir les vitesses $\raisebox{1ex}{$S_{\mathrm{DL}}$}\!\left/ \!\raisebox{-1ex}{$S_{\mathrm{UL}}$}\right.$ aux ménages abonnés les plus éloignés, afin d'éviter une dégradation importante de la qualité du service des autres ménages abonnés. Cette méthode permet, de manière simplifiée, de déterminer si le système est en mesure d'offrir les vitesses $\raisebox{1ex}{$S_{\mathrm{DL}}$}\!\left/ \!\raisebox{-1ex}{$S_{\mathrm{UL}}$}\right.$ cibles dans l'ensemble de la zone de service.

Il faut réaliser un bilan de liaison pour évaluer la quantité de ressources du spectre nécessaire pour offrir les vitesses de téléchargement/téléversement $\raisebox{1ex}{$S_{\mathrm{DL}}$}\!\left/ \!\raisebox{-1ex}{$S_{\mathrm{UL}}$}\right.$ requises aux ménages abonnés les plus éloignés, soit ceux à l'extrémité de la zone de service.

Un seuil de Y = 20 % est actuellement à l'étude, c'est-à-dire que des vitesses de $\raisebox{1ex}{$S_{\mathrm{DL}}$}\!\left/ \!\raisebox{-1ex}{$S_{\mathrm{UL}}$}\right.$ Mbps au ménage abonné le plus éloigné utiliseraient au plus 20 % de l'ensemble des ressources du spectre dans la cellule desservant le ménage en question, soit une perte de capacité moyenne de 20 % pour le reste des ménages abonnés.

2.2.2 Étape 2 : évaluation de la capacité

Lorsqu'un système est jugé satisfaire les qualifications minimales requises telles qu'elles sont définies à l'étape 1, une évaluation de la capacité plus détaillée est effectuée pour évaluer la mesure dans laquelle le système AFSF peut offrir les vitesses cibles de téléchargement/téléversement $\raisebox{1ex}{$S_{\mathrm{DL}}$}\!\left/ \!\raisebox{-1ex}{$S_{\mathrm{UL}}$}\right.$ Mbps dans la zone de service.

Deux paramètres sont proposés :

1. Taux de contention (OSR) du système AFSF

   L'OSR est une bonne indication de la mesure dans laquelle le système pourrait prendre en charge des vitesses de téléchargement/téléversement $\raisebox{1ex}{$S_{\mathrm{DL}}$}\!\left/ \!\raisebox{-1ex}{$S_{\mathrm{UL}}$}\right.$ Mbps pour plusieurs ménages abonnés simultanément. Les OSR sont définis dans l'équation (2) pour les vitesses de téléchargement et de téléversement, reproduite ici pour des raisons de clarté :

   $\begin{array}{c}{\mathrm{OSR}}_{\mathrm{DL}}=\frac{S_{\mathrm{DL}}}{\raisebox{1ex}{$C_{\mathrm{DL}}$}\!\left/ \!\raisebox{-1ex}{$N_{\mathrm{Sub}}$}\right.}\\ {\mathrm{OSR}}_{\mathrm{UL}}=\frac{S_{\mathrm{UL}}}{\raisebox{1ex}{$C_{\mathrm{UL}}$}\!\left/ \!\raisebox{-1ex}{$N_{\mathrm{Sub}}$}\right.}\end{array}$

   (4)

   où ${\mathrm{OSR}}_{\mathrm{DL}}$ et ${\mathrm{OSR}}_{\mathrm{UL}}$ représentent les ratios d'encombrement de téléchargement et de téléversement, $C_{\mathrm{DL}}$ et $C_{\mathrm{UL}}$ les capacités de téléchargement et de téléversement du système avec la technologie sans fil sélectionnée et $N_{\mathrm{Sub}}$ représente le nombre de ménages abonnés.

   Une fois de plus, avec les dernières technologies sans fil comme le LTE et le 5G, le calcul est effectué pour chaque cellule, ou pour la cellule comptant le plus grand nombre de ménages.

   Un OSR de téléchargement de un (1) signifie que le système sans fil pourrait prendre en charge des vitesses de téléchargement de SDL Mbps pour l'ensemble des ménages abonnés simultanément, tandis qu'un OSR de téléversement de un (1) signifie que le système pourrait prendre en charge des vitesses de téléversement de SUL Mbps pour l'ensemble des ménages abonnés simultanément.

   Dans les faits, toutefois, il est plus probable qu'un système à large bande soit déployé lorsque l'OSR est supérieur à un. D'une part, parce que tous les ménages abonnés ne sont pas prêts à payer le prix d'un forfait haute vitesse; d'autre part, parce qu'il est peu probable que tous les ménages utilisent simultanément des services Internet exigeant des vitesses de $\raisebox{1ex}{$S_{\mathrm{DL}}$}\!\left/ \!\raisebox{-1ex}{$S_{\mathrm{UL}}$}\right.$ Mbps. Il est par conséquent peu rentable d'utiliser un système à large bande avec un OSR de un (1).

   Aux fins d'évaluation de la capacité, un OSR plus élevé indique une capacité moindre d'offrir les vitesses de téléchargement/téléversement $\raisebox{1ex}{$S_{\mathrm{DL}}$}\!\left/ \!\raisebox{-1ex}{$S_{\mathrm{UL}}$}\right.$ Mbps requises à un grand nombre de ménages simultanément.

2. Pourcentage garanti de ménages ayant accès à des vitesses de téléchargement/téléversement de $\raisebox{1ex}{$S_{\mathrm{DL}}$}\!\left/ \!\raisebox{-1ex}{$S_{\mathrm{UL}}$}\right.$

   Un deuxième paramètre se définit comme le pourcentage de ménages abonnés qui auront assurément accès simultanément à des vitesses de téléchargement/téléversement de $\raisebox{1ex}{$S_{\mathrm{DL}}$}\!\left/ \!\raisebox{-1ex}{$S_{\mathrm{UL}}$}\right.$, alors que tous les autres ménages obtiendront tout de même une QS minimale. Plus loin dans ce document, nous appellerons ce paramètre pourcentage de ménages garanti (PMG).

   En supposant que le système permette à Z % des ménages abonnés d'accéder simultanément à des vitesses $\raisebox{1ex}{$S_{\mathrm{DL}}$}\!\left/ \!\raisebox{-1ex}{$S_{\mathrm{UL}}$}\right.$, soit un PMG de Z %, les capacités de téléchargement et de téléversement du système requises se calculent comme suit,

   $\begin{array}{c}{C}_{\mathrm{DL}}=R_{\mathrm{DL}-\mathrm{QoS}}·N_{\mathrm{Sub}}·\left(1-Z\%\right)+S_{\mathrm{DL}}·N_{\mathrm{Sub}}·\left(Z\%\right) \mathrm{Mbps}\\ C_{\mathrm{UL}}=R_{\mathrm{UL}-\mathrm{QoS}}·N_{\mathrm{Sub}}·\left(1-Z\%\right)+S_{\mathrm{UL}}·N_{\mathrm{Sub}}·(Z\%) \mathrm{Mbps}\end{array}$

   (5)

   où RDL-QoS et RUL-QoS représentent les vitesses de téléchargement et de téléversement requises pour assurer une QS minimale à tous les ménages abonnés simultanément, et ainsi respecter le critère 1 du test réussite/échec.

   Une fois les capacités de téléchargement du système ainsi calculées par l'équation (5), le pourcentage garanti de ménages ayant accès à une vitesse de téléchargement SDL se calcule comme suit,

   $Z_{\mathrm{DL}}=\frac{\frac{C_{\mathrm{DL}}}{N_{\mathrm{Sub}}}-R_{\mathrm{DL}-\mathrm{QoS}}}{S_{\mathrm{DL}}-R_{\mathrm{DL}-\mathrm{QoS}}}·100\%$

   (6)

   Un système sans fil capable d'offrir une vitesse de téléchargement de SDL à tous les ménages abonnés simultanément affiche un PMG de 100 %.

   Un système sans fil capable d'offrir une vitesse de téléchargement supérieure à SDL Mbps à tous les ménages abonnés simultanément affiche un PMG supérieur à 100 %.

   Tous les ménages ne sont pas forcément prêts à souscrire à des services haute vitesse, et tous les ménages abonnés n'utiliseraient pas forcément tous au même moment des services Internet nécessitant une grande vitesse. Par conséquent, pour être économiquement viables, les FSISF déploient habituellement des systèmes sans fil qui ne peuvent offrir une vitesse SDL à tous les ménages abonnés simultanément. La valeur du PMG, Z %, est donc très probablement inférieure à 100 %.

   Pour le téléversement, le PMG à une vitesse de téléversement de SUL Mbps se calcule ainsi,

   $Z_{\mathrm{UL}}=\frac{\frac{C_{\mathrm{UL}}}{N_{\mathrm{Sub}}}-R_{\mathrm{UL}-\mathrm{QoS}}}{S_{\mathrm{UL}}-R_{\mathrm{UL}-\mathrm{QoS}}}·100\%$

   (7)

   Un système sans fil capable d'offrir une vitesse de téléversement de SUL Mbps à tous les ménages abonnés simultanément affiche un PMG de 100 %.

   Un système sans fil capable d'offrir une vitesse de téléversement supérieure à SUL Mbps à tous les ménages abonnés simultanément affiche un PMG supérieur à 100 %.

3 Études de cas

Cette partie démontre de quelle manière la méthode d'évaluation proposée peut s'appliquer aux systèmes AFSF, dans un petit nombre de cas d'utilisation. Deux différents débits de données de téléchargement/téléversement sont pris en considération, soit les exigences de 50/10 Mbps actuelles établies par le CRTC et un débit réduit de 25/5 Mbps.

3.1 Scénarios de cas d'utilisation et modèles de déploiement

Comme l'illustre le tableau 5, six scénarios de service sont pris en considération, chacun ayant un nombre précis de ménages abonnés par cellule ($N_{\mathrm{Sub}}$ = 50, 100 ou 200) et un niveau minimal requis de débit ou de capacité (3 ou 6 Mbps) pour assurer une qualité de service minimale (N = 1.5 avec 720p ou 1080p pour le service principal de diffusion en continu de vidéos HD).

Seulement la technologie LTE est considérée pour tous les cas d'utilisation, puisqu'il s'agit du système sans fil le plus populaire sur les plans de la maturité technique, de la disponibilité de l'équipement et du rapport coût-efficacité. De plus, seulement le mode DRF (duplexage par répartition en fréquence) est retenu dans ces scénarios, puisqu'il s'agit de l'option de déploiement commerciale la plus répandue.

En ce qui concerne les systèmes LTE, les capacités de système des différentes versions et options de déploiement peuvent varier considérablement. Le tableau 6 résume les capacités de téléchargement maximales de différentes technologies LTE en mode DRF, selon différentes largeurs de bande et configurations MIMO.

Pour chacun des scénarios de service des études de cas suivantes, quatre déploiements de systèmes LTE sont envisagés, chacun ayant une capacité maximale différente, toujours en mode DRF et avec une largeur de bande de 20 MHz. De plus, une largeur de bande de 40 MHz est également envisagée en tant que version plus efficace du système, obtenue au moyen de la technologie LTE d'agrégation de porteuse (CA) qui permet de combiner deux canaux de 20 MHz.

L'étude tient compte du fait que les ménages abonnés peuvent installer sur le toit des antennes à gain élevé afin que la puissance du signal soit suffisamment élevée pour prendre en charge le mode de transmission le plus efficace, c'est-à- dire avec un maximum d'efficacité spectrale (modulation, codage et configuration MIMO). Cette hypothèse fait en sorte que le système utilisé dans l'exemple satisfait toujours au critère 3 du test réussite/échec.

3.2 Évaluation du système

3.2.1 Évaluation comparative des vitesses de téléchargement et de téléversement

Des évaluations distinctes doivent être effectuées pour le téléchargement et pour le téléversement afin d'établir la cote de capacité la plus faible qui déterminera la note finale de capacité du système.

Par ailleurs, lorsqu'il s'agit de la technologie LTE, il est logique d'évaluer uniquement la vitesse de téléchargement des systèmes AFSF.

Dans systèmes LTE en mode DRF, où les liaisons montante et descendante utilisent la même largeur de bande de spectre, le rapport entre la capacité maximale de la liaison montante (16QAM, 4x4 MIMO) et la capacité maximale de la liaison descendante (64QAM, 8x8 MIMO) est d'environ un pour trois (1:3); donc, comme le rapport de capacité du système est plus élevé que le rapport 1 pour 5 (1:5) requis pour des vitesses 50/10 ou 25/5, la liaison descendante est le maillon faible du système.

Dans les systèmes mobiles à large bande typiques, la capacité atteignable de la liaison montante est généralement nettement inférieure à la capacité maximale en raison de la puissance de transmission limitée des appareils mobiles. Le présent rapport se concentre toutefois sur le système d'accès fixe sans fil, qui peut utiliser une antenne à gain élevé installée sur le toit et qui ne limite pas la puissance du côté de l'abonné. Par conséquent, la capacité de la liaison montante pourrait s'approcher de la capacité maximale du système.

Par conséquent, dans les études de cas suivantes, seule l'exigence de vitesse de téléchargement est prise en compte dans l'évaluation de la capacité. Il est présumé qu'il est plus facile de respecter l'exigence de vitesse de téléversement que de respecter l'exigence de vitesse de téléchargement.

3.2.2 Test réussite/échec

Pour calculer la capacité requise du système pour satisfaire au critère 1 du test réussite/échec, il est pris en considération que chaque ménage utilise, de façon constante, un service de diffusion en continu de vidéos HD en temps réel (720p or 1080p) ainsi que d'autres services Internet qui consomment la moitié de la capacité nécessaire à la diffusion en continu de vidéos HD, soit N = 1.5 tel que défini par le critère 1. Les capacités requises par cellule du système pour satisfaire au critère 1, CCri-1, sont calculées pour chacun des six scénarios à partir du tableau 4, puis présentées dans le tableau 7.

Pour le critère 2 du test réussite/échec, un seuil est établi à 5 %, c'est-à-dire qu'au moins 5 % des ménages abonnés ont accès à la vitesse de téléchargement requise (50 ou 25 Mbps) en tout temps. Les capacités de téléchargement minimales du système, CCri-1, pour satisfaire à ce critère dans tous les scénarios de service, sont calculées au moyen de l'équation (2) puis reportées dans le tableau 7.

Il apparaît que pour les scénarios à l'étude, le critère 1 exige une plus grande capacité que le critère 2.

Les résultats de l'évaluation des systèmes des six scénarios figurent respectivement dans les tableaux 8 à 13. Le tableau correspondant à chaque scénario résume les résultats du test réussite/échec ainsi que les cotes de capacité de quatre différents déploiements de technologie LTE, de deux largeurs de bande et en fonction des exigences de vitesse de téléchargement/téléversement de 50/10 et de 25/5 Mbps.

Les résultats du test réussite/échec des critères 1 et 2 figurent respectivement dans les colonnes Cri-1 et Cri-2.

3.2.3 Évaluation de la capacité

À l'issue des tests réussite/échec, l'atteinte de la vitesse de téléchargement cible (ZDL) est calculée en fonction des deux paramètres de capacité, soit le taux de contention (${\mathrm{OSR}}_{\mathrm{DL}}$) et le pourcentage garanti de ménages (GHP), au moyen des équations (4) et (6) aux vitesses de téléchargement requises de 50 Mbps et de 25 Mbps. Les cotes de capacité sont indiquées dans les tableaux 8 à 11 ci-dessous, dans les colonnes ${\mathrm{OSR}}_{\mathrm{DL}}$ et ZDL respectives.

Les scénarios 1 (Scn-1) et 2 (Scn-2) supposent une densité de population relativement faible de 50 ménages abonnés par cellule. Le Scn-1 suppose une diffusion en continu de vidéos d'une QS de 720p par ménage en plus d'autres activités Internet d'intensité moyenne, tandis que le Scn-2 suppose une diffusion en continu de vidéos d'une QS de 1080p en plus d'autres activités Internet d'intensité moyenne. Les résultats de l'évaluation des systèmes sont présentés dans les tableaux 8 et 9.

Il est possible de constater que pour les Scn-1 et Scn-2, tous les déploiements de technologie LTE à l'étude ont réussi le test réussite/échec. Toutefois, les différents déploiements ont obtenu des cotes de capacité nettement différentes.

En ce qui concerne la vitesse de téléchargement de 50 Mbps actuellement exigée par le CRTC, le taux de contention (${\mathrm{OSR}}_{\mathrm{DL}}$) varie entre 8,3 et 1,55  plus ce taux est bas, plus c'est avantageux pour les consommateurs et plus c'est coûteux pour les exploitants, tandis que le pourcentage garanti de ménages ayant accès à une vitesse de téléchargement de 50 Mbps (ZDL) varie entre 0,1 % et 62 %  plus ce pourcentage est élevé, plus c'est avantageux pour les consommateurs.

Le pourcentage garanti de ménages est un meilleur paramètre que le taux de contention puisqu'il indique également la capacité des différents déploiements de technologie LTE à prendre en charge les différentes QS par ménage.

Quand tout le reste est équivalent, la vitesse de téléchargement requise est réduite de moitié, soit 25 Mbps, de même que le taux de contention. Le pourcentage garanti de ménages ayant accès à cette vitesse de téléchargement est plus de deux fois supérieur à celui ayant accès à la vitesse de 50 Mbps. Il est beaucoup plus facile pour le système d'atteindre cette cible.

Les tableaux 10 et 11 indiquent les résultats de l'évaluation des Scn-3 et Scn-4 qui supposent une plus grande densité de population, soit 100 ménages abonnés par cellule, et des QS respectives de 720p et 1080p.

En ce qui concerne le Scn-3, bien que tous les déploiements réussissent le test réussite/échec, leur cote de capacité est nettement inférieure à celle des Scn-1 et Scn-2 qui supposent une plus faible population d'abonnés.

En ce qui concerne le Scn-4, qui suppose des niveaux plus élevés de population d'abonnés et de QS, deux déploiements de technologie LTE (1 et 3) ont échoué le test réussite/échec  ils gurent en rouge dans le tableau 11. En conséquence, le paramètre de capacité exprimé en pourcentage garanti d'abonnés pour ces deux déploiements est à zéro.

Les tableaux 12 et 13 présentent les résultats de l'évaluation des Scn-5 et Scn-6 qui supposent une plus grande densité de population, soit 200 ménages abonnés par cellule, et des QS respectives de 720p et 1080p. Suivant la même tendance, davantage de déploiements de technologie LTE échouent l'évaluation d'admissibilité.

En ce qui concerne plus particulièrement le Scn-6 qui suppose un niveau de qualité plus élevé, aucun des déploiements de technologie LTE dans une largeur de bande de 20 MHz ne respecte le critère 1 et aucun n'est jugé apte à fournir les vitesses de téléchargement/téléversement de 50/10 Mbps requises. Il faut pour ce scénario utiliser davantage de fréquences.

Il convient toutefois de mentionner qu'une cellule composée de 200 ménages est une assez forte densité d'appareils, plus caractéristique des systèmes mobiles à large bande que des systèmes AFSF, et constitue ainsi une situation particulièrement défavorable et peu probable.

4 Conclusions

Le présent rapport technique propose une méthode générique et un ensemble de critères pour évaluer quantitativement la capacité des systèmes d'accès fixe sans fil (AFSF) à fournir des services d'accès Internet à large bande qui répondent à des exigences particulières en matière de vitesse de téléchargement et de téléversement, $\raisebox{1ex}{$S_{\mathrm{DL}}$}\!\left/ \!\raisebox{-1ex}{$S_{\mathrm{UL}}$}\right.$ Mbps, où $\raisebox{1ex}{$S_{\mathrm{DL}}$}\!\left/ \!\raisebox{-1ex}{$S_{\mathrm{UL}}$}\right.$ prennent les valeurs de 50/10 Mbps, conformément aux exigences actuelles du CRTC.

La méthode proposée vise à :

• déterminer si un système AFSF est en mesure de fournir des services d'accès Internet à large bande de grande qualité dans une zone de couverture donnée, en particulier dans des régions rurales et éloignées du Canada;
• évaluer la mesure dans laquelle un système AFSF pourrait offrir aux ménages abonnés dans une zone géographique donnée les vitesses cibles de téléchargement et de téléversement $\raisebox{1ex}{$S_{\mathrm{DL}}$}\!\left/ \!\raisebox{-1ex}{$S_{\mathrm{UL}}$}\right.$.

La méthode proposée repose sur un certain nombre d'hypothèses concernant le niveau minimal de qualité du service (QS) et la capacité du système en périodes de pointe. De telles hypothèses évolueront inévitablement au fil de l'avancée des technologies sans fil et de l'accroissement de la demande d'applications en ligne exigeant un accès Internet à plus haute vitesse.

Références

[1]. Politique réglementaire de télécom CRTC 2016-496, Les services de télécommunication modernes : La voie d'avenir pour l'économie numérique canadienne, CRTC, 21 décembre 2016. [https://crtc.gc.ca/fra/archive/2016/2016-496.htm]

[2]. Décision de télécom CRTC 2018-241, Groupe de travail Réseau du CDCI – Rapport de non-consensus concernant les paramètres de la qualité du service pour définir le service d'accès Internet à large bande fixe de grande qualité, CRTC, 13 juillet 2018. [https://crtc.gc.ca/fra/archive/2018/2018-241.htm]

[3]. Politique réglementaire de télécom CRTC 2019-42, Établissement d'un paramètre de qualité du service approprié pour la gigue afin de définir un service d'accès Internet à large bande fixe de grande qualité, CRTC, 12 février 2019. [https://crtc.gc.ca/fra/archive/2019/2019-42.htm]

[4]. Possibilités rurales, prospérité nationale : une stratégie de développement économique du Canada rural, Infrastructure Canada, juin 2019. [https://www.infrastructure.gc.ca/rural/strat-fra.html]

[5]. Bâtir un Canada meilleur : Accès universel à Internet haute vitesse, ministère des Finances du Canada, 2019. [https://www.budget.gc.ca/2019/docs/nrc/infrastructure-infrastructures-internet-fr.pdf]

[6]. Calculateur de capacité de pointe LTE [https://5g-tools.com/4g-lte-throughput-calculator/]

Annexe I : Décisions du CRTC sur les services d'accès Internet à large bande fixes de résidence

• [2016-496] Les abonnés canadiens de services d'accès Internet à large bande fixes de résidence et d'affaires doivent être en mesure d'avoir accès à des vitesses d'au moins 50 mégabits par seconde (Mbps) pour le téléchargement et de 10 Mbps pour le téléversement, et de s'abonner à une offre de service proposant une allocation de données illimitée.
• [2016-496] 80. Compte tenu de tout ce qui précède, le Conseil énonce le critère suivant pour déterminer si la portion de l'objectif du service universel relative à la large bande est atteinte : les abonnés canadiens de services d'accès Internet à large bande fixes de résidence et d'affaires sont en mesure d'avoir accès à des vitesses d'au moins 50 Mbps pour le téléchargement et de 10 Mbps pour le téléversement.
• [2016-496] 81. Ces vitesses doivent être les vitesses réellement livrées, non seulement annoncées. Cela dit, le Conseil reconnaît que les vitesses des services d'accès Internet à large bande dont les utilisateurs se servent actuellement sont touchées par de nombreux facteurs, dont certains sont hors du contrôle du fournisseur de réseau.
• [2016-496] 97. Compte tenu de ce qui précède, le Conseil énonce le critère suivant pour déterminer si la portion de l'objectif du service universel relative à la large bande est atteinte : les clients canadiens des services de résidence et d'affaires peuvent s'abonner à un service d'accès Internet à large bande fixe qui inclut l'option d'une allocation illimitée de données.
• [2016-496] 63. Pour le service d'accès Internet à large bande sans fil mobile : La technologie LTE est actuellement la technologie sans fil mobile généralement déployée la plus récente et est disponible à 97 % de la population. Toutefois, de nombreux facteurs peuvent influer de manière unique sur le rendement du service d'accès Internet à large bande sans fil mobile, comme le terrain, le spectre, la distance par rapport à l'antenne, les conditions météorologiques, le type d'appareil et le nombre d'utilisateurs finals connectés au réseau à un moment donné. Le Conseil précise donc, ci-après, la technologie sans fil mobile à laquelle les Canadiens devraient avoir accès en tant que mesure de l'atteinte de la portion de l'objectif du service universel relative à la large bande.
• [2016-496] 75. De nombreux partenaires commerciaux du Canada, comme les États-Unis et les membres de la Commission européenne, mettent en place des stratégies numériques en vue d'atteindre des vitesses de téléchargement de 50 Mbps ou plus d'ici les quelques prochaines années, et ce, afin d'améliorer les infrastructures des réseaux et pour répondre à la demande croissante de vitesses Internet supérieures.
• [2016-496] 203. La mise en place d'une solution exhaustive aux problèmes liés à l'abordabilité nécessitera une approche multidimensionnelle qui comprendra la participation d'autres acteurs. À cet égard, le dossier de la présente instance démontre que divers acteurs, y compris les FSI et les organismes communautaires, ont commencé à mettre en place des solutions novatrices pour répondre aux besoins variés des consommateurs à faible revenu. Le Conseil est conscient que ses cadres réglementaires doivent être suffisamment souples pour permettre la mise en place de ces solutions et souhaite éviter la prise de mesures réglementaires qui viendraient par inadvertance gêner l'avancement d'autres initiatives des secteurs privé et public.
• [2018-241] 19. Le Conseil a lancé le Projet d'évaluation de la performance des services Internet à large bande en 2015 afin de mesurer objectivement le rendement des services Internet à large bande dans les ménages canadiens. Ce projet est une collaboration entre le Conseil et les principaux FSI canadiens. SamKnows a mené l'étude d'évaluation de la QS à large bande au Canada pour le compte du Conseil et a soumis deux rapports sur le rendement des services Internet à large bande (un en décembre 2016 et un en avril 2016) [ci-après appelés les « rapports sur le rendement des services Internet à large bande »].
• [2018-241] 20. Bien que le but principal du Projet d'évaluation de la performance des services Internet à large bande soit de mesurer les vitesses de connexion Internet réelles, les données sur le rendement des FSI (latence, perte de paquets et gigue) sont également mesurées. Dans le Plan triennal du CRTC 2017- 2020, le Conseil a indiqué qu'il continuerait à recueillir des données sur le rendement auprès des participants et qu'il élargirait la portée du projet afin d'inclure plus de FSI, ainsi que de nouveaux paramètres de mesure du rendement.
• [2018-241] 59. Le Conseil estime qu'un service d'accès Internet à large bande fixe de grande qualité devrait pouvoir prendre en charge les applications pour lesquelles la QS est essentielle. Ces applications sont importantes dans l'économie numérique actuelle, où la plupart des services en ligne, et même certains services hors ligne, sont offerts à l'aide d'un modèle de prestation de services en ligne en nuage. De plus, un service d'accès Internet à large bande fixe qui supporte les applications pour lesquelles la QS est essentielle peut prendre en charge des services importants, comme les services de soins de santé en ligne, la chirurgie à distance, l'éducation en ligne, la téléconférence et le télétravail par l'intermédiaire d'un accès au réseau privé virtuel.
• [2018-241] 60. Les paramètres de la QS requis pour supporter les applications pour lesquelles la QS est essentielle devraient donc servir de seuils minimaux pour définir le service d'accès Internet à large bande de grande qualité. Par conséquent, le Conseil détermine qu'un service d'accès Internet à large bande fixe est dit de grande qualité s'il fournit à l'abonné une expérience agréable lorsqu'il utilise des applications en temps réel pour lesquelles la QS est essentielle.
• [2018-241] 70. Le Conseil estime que le seuil de 50 ms recommandé par l'ACEI et autres cadre le mieux avec les intentions du Conseil, d'après les éléments de preuve démontrant que ce seuil est raisonnable et atteignable, et qu'il peut prendre en charge les applications pour lesquelles la QS est essentielle. De plus, les rapports sur la mesure de la large bande indiquent que la latence moyenne la plus élevée mesurée durant une période de pointe chez les abonnés des principaux FSI au Canada était inférieure à 22 ms pour les technologies de ligne d'abonné numérique (LAN), de câble et de fibre jusqu'au domicile (FTTH).
• [2018-241] 71. Compte tenu de tout ce qui précède, le Conseil établit un seuil de latence aller-retour de 50 ms pour définir le service d'accès Internet à large bande fixe de grande qualité et mesurer l'atteinte de la partie de l'objectif du service universel relative à la large bande. Comme il est indiqué ci-dessus, ce seuil est fondé sur la mesure durant les périodes de pointe (c.-à-d. de 19 h à 23 h [heure locale] les jours de semaine) depuis le modem situé dans les installations du client jusqu'à un point d'échange Internet dans une ville canadienne de premier niveau.
• [2019-42] 23. Par conséquent, le Conseil estime que 5 ms est un seuil de la gigue approprié pour la prise en charge des applications pour lesquelles la QS est essentielle et pour définir le service d'accès Internet à large bande fixe de grande qualité dans le but de satisfaire à la partie de l'objectif du service universel relative à la large bande.
• [2019-42] 24. Compte tenu de tout ce qui précède, le Conseil établit un seuil de la gigue de 5 ms pour définir le service d'accès Internet à large bande fixe de grande qualité pour satisfaire à la partie de l'objectif du service universel relative à la large bande. Comme il a été déterminé précédemment, ce seuil serait mesuré pendant les périodes de pointe (c.-à-d. de 19 h à 23 h [heure locale] les jours de semaine) depuis le modem situé dans les installations du client jusqu'à un serveur situé hors réseau à un point d'échange Internet dans une ville canadienne de premier niveau.

Annexe II : Capacité maximale d'une cellule LTE

Systèmes LTE DRF

* Source : https://5g-tools.com/4g-lte-throughput-calculator/

Systèmes LTE DRT

* Source : https://5g-tools.com/4g-lte-throughput-calculator/