Étude sur la demande future de spectre radioélectrique au Canada 2011-2015

6. Résultats clés et prévisions de demande de spectre

6.1 Services cellulaires

6.1.1 Aperçu général

L'industrie canadienne du cellulaire a considérablement crû depuis le milieu des années 1990, grâce à l'arrivée des communications personnelles, des réseaux numériques évolués et des dispositifs grand public, accompagnés d'une vaste gamme de téléphones intelligents et d'une grande richesse de services et de fonctions de données. Au début de 2011, le marché canadien du cellulaire desservait près de 25 millions d'utilisateurs et avait un taux de pénétration de 74 %. On estime qu'un exploitant mobile ou plus dessert 99 % de la population, la couverture étant concentrée dans la partie sud du territoire canadien.

Aujourd'hui, les trois grandes entreprises titulaires se partagent plus de 95 % de l'ensemble des abonnés. Certains exploitants régionaux et plusieurs nouveaux venus ont obtenu des fréquences lors des enchères du spectre réservé aux services sans fil évolués (SSFE) de 2008. Ces derniers prennent actuellement de l'essor en attirant de nouveaux abonnés.

Depuis 1985, Industrie Canada a autorisé un total de 270 MHz pour les services cellulaires (50 MHz dans la bande cellulaire de 800 MHz, 130 MHz dans la bande SCP de 1900 MHz et 90 MHz dans la bande SSFE de 1700/2100 MHz). En règle générale, le Canada suit les traces des États-Unis et libère les nouvelles bandes de fréquences dans les 18 à 24 mois suivants. Outre les 270 MHz de spectre mentionnés, les États-Unis ont libéré 60 MHz pour le mobile commercial dans la bande de 700 MHz et 200 MHz dans la bande de 2500 MHz (SRLB).

Les trois plus grands exploitants cellulaires et les exploitants régionaux détiennent environ 85 % du spectre autorisé (240 MHz des 270 MHz disponibles). Les nouveaux venus dans la bande SSFE ont 40 MHz des 270 MHz de spectre autorisé au Canada et certains détiennent de 10 MHz à 20 MHz dans les quatre villes principales du pays.

Industrie Canada a tenu des consultations pour libérer de nouvelles fréquences pour le service mobile commercial large bande dans la bande de 700 MHz (jusqu'à 84 MHz) et a réaménagé la bande 2500-2696 MHz (196 MHz) pour le service de radiocommunication large bande (SRLB), y compris les applications large bande haute mobilité. L'ajout d'un maximum de 270 MHz doublerait la quantité de spectre accessible aux exploitants cellulaires commerciaux, pour un total de 540 MHz.

L'industrie canadienne du cellulaire a connu une transformation plutôt rapide avec le déploiement de la technologie HSPA/HSPA+ prenant en charge un débit de 21/42 Mbit/s et une capacité suffisante pour traiter les services de données IP, le multimédia, la vidéo en transit et autres services haute vitesse. L'adoption phénoménale des réseaux sociaux, la capacité des téléphones intelligents évolués, la puissance de calcul des tablettes, l'utilisation des clés AirCard pour les portatifs et les miniportatifs et les dizaines de milliers d'applications mobiles portent le taux de croissance du trafic de données mobile à des valeurs exponentielles depuis 2009. Les récents réseaux HSPA+ et les nouveaux réseaux 4G (LTE et WiMAX) qui commencent à apparaître sont appelés à connaître un taux de croissance du trafic de données excessivement élevé et une demande de spectre correspondante. Cette section étudie la croissance du service cellulaire et la demande de spectre d'aujourd'hui à 2015.

6.1.2 Inventaire du spectre et utilisation du spectre

Le chapitre 1 du rapport d'inventaire d'Industrie Canada contient des renseignements importants sur la répartition du spectre entre les divers exploitants, sur le nombre de sites cellulaires, sur les fréquences et d'autres informations. Par exemple, les avoirs en fréquences des divers exploitants dans les grandes villes sont présentés à la figure 6.1.1, ci-dessous (Rapport d'inventaire, figure 1.3).

Figure 6.1.1 — Avoirs en fréquences, par exploitant, dans les grandes villes

Source : rapport d'inventaire, figure 1.3

Au cours du processus de consultation sur la bande de 700 MHz, on a présenté la synthèse de l'ensemble des avoirs en fréquences, pondéré en fonction de la population, de chaque entreprise de service sans fil et d'Industrie Canada (spectre pour la vente aux enchères), spectre des bandes de 700 MHz et de 2500 MHz compris. La synthèse est représentée à la figure 6.1.2, ci-dessous. La figure indique que 84 MHz de spectre commercial sont disponibles dans la bande de 700 MHz.

Figure 6.1.2 — Sommaire des avoirs en fréquences et du spectre disponible pour les services cellulaire, SCP,SSFE, SRLB et dans la bande de 700 MHz
(Total de 544 MHz, pondéré en fonction de la population)

Nota : La bande de fréquences de 700 MHz est calculée en se basant sur un maximum de 84 MHz disponibles. Le spectre ESMR, dans la bande de 800 MHz, n'est pas étudié dans cette section et n'est pas pris en compte dans la figure 6.1.2.
Source : Industrie Canada

Utilisation du spectre

L'analyse préliminaire de l'utilisation du spectre dans les centres urbains est établie à partir d'un certain nombre de sources, dont le Rapport de surveillance du CRTC sur les communications de 2009, le document sur les avoirs en fréquences (figure 6.1.1 ci-dessus) et les données démographiques. Les données sont présentées dans le tableau 6.1.1, ci-dessous.

Le tableau met en lumière des renseignements intéressants à propos de l'utilisation du spectre cellulaire dans les trois plus grands marchés canadiens : Toronto-Hamilton, le Grand Vancouver et Montréal.

Tout d'abord, la densité de population et le marché cellulaire potentiel de la région Toronto-Hamilton sont relativement plus grands qu'à Vancouver et à Montréal. Suivant les estimations de partage des marchés par les trois plus grands exploitants cellulaires et de leurs avoirs en fréquences, on peut voir dans la dernière colonne qu'à Toronto, chaque exploitant a relativement le même nombre d'abonnés par MHz (23,2 k à 28,7 k par MHz), alors qu'à Montréal et à Vancouver, un exploitant a deux fois plus d'abonnés par MHz que les autres.

Le tableau ci-dessous indique que les avoirs en fréquences de chaque exploitant dans les grandes villes ne sont pas nécessairement proportionnels à leur part de marché (nombre d'abonnés par MHz), et qu'il peut exister des contraintes de spectre différentes d'un exploitant cellulaire à l'autre.

6.1.3 Analyse de l'apport des intervenants et de la recherche

Dans le cadre de la recherche, plusieurs participants de l'industrie, dont des exploitants et des fournisseurs, ont été soumis à un sondage visant à obtenir leurs observations et leur point de vue. Aussi, plusieurs soumissions de parties intéressées dans le cadre de la consultation sur la bande de 700 MHz ont été consultées.

Les renseignements reçus ne sont pas communiqués dans ce document, afin de protéger les données des contributeurs. Toutefois, les données fournies par diverses sources ont été prises en compte pour l'évaluation globale de la croissance du nombre d'abonnés, des services et du trafic et de l'incidence sur le spectre. Les chiffres présentés, le cas échéant, ne sont pas des prévisions et des chiffres exacts indiqués par diverses parties, mais plutôt les valeurs déterminées à la suite de l'analyse. L'analyse est fondée sur l'expertise maison et sur l'évaluation des facteurs qui influent sur la croissance ainsi que sur les renseignements fournis par toutes les parties, de même que ceux qui ont été obtenus dans la recherche secondaire.

6.1.4 Demande de service et de spectre

Cette section présente les prévisions relatives au nombre d'abonnés et au trafic, les hypothèses utilisées pour les convertir en demande de spectre ainsi que les résultats des autres scénarios et l'analyse de sensibilité prenant en compte les autres définitions de la demande de spectre.

Demande de service : analyse de marché

Dans l'élaboration des projections pour la demande de service, Red Mobile s'est servi d'une combinaison d'expertise maison et de recherche directe, puis a comparé ses données avec celles de plusieurs sources de recherche secondaire dignes de confiance. Bien que l'analyse initiale ait été exécutée à la fin de 2010, les projections ont été révisées à plusieurs reprises au cours de l'année, lorsque de nouvelles sources d'information courante étaient disponibles. Il y a eu les données des exploitants sur la consommation courante ainsi que des données provenant d'autres sources qui surveillent le trafic. Les révisions ont impliqué plusieurs itérations des modèles de demande de service et par le fait même d'autres itérations portant sur la demande de spectre, mais l'exercice s'est avéré à la fois nécessaire et d'une grande valeur.

Après avoir été produites pour l'année 2010, les projections initiales ont été comparées avec les observations de l'industrie et de sources de recherche secondaire. Elles s'alignaient bien avec plusieurs sources secondaires fiables ainsi qu'avec les tendances du marché à long terme. Toutefois, 2011 a connu une augmentation de consommation de données plus forte que ce qu'avaient prévu de nombreux observateurs de l'industrie, et des taux de croissance inhabituellement élevés quand on les compare avec les données des deux décennies précédentes. En conséquence, les projections ont été révisées pour correspondre davantage à l'engouement des consommateurs canadiens pour les services de données.

Plusieurs facteurs expliquent cette situation :

1. La croissance rapide de l'adoption des téléphones intelligents haut de gamme s'est poursuivie, malgré les présumées pressions économiques.
2. L'intérêt suscité par les tablettes et les miniportatifs a été accru, ces appareils étant devenus plus abordables.
3. Le débit réseau accéléré et l'expérience d'utilisation globale améliorée des services de données grâce à de meilleurs dispositifs, aux applications attrayantes, etc., a propulsé l'utilisation des données.
4. Les tarifs canadiens pour les services de données sont devenus considérablement plus intéressants depuis deux ans et les consommateurs y répondent.

Une analyse descendante a été effectuée pour déterminer la demande que susciteront les consommateurs au cours des cinq prochaines années. L'analyse comprenait l'établissement, entre autres facteurs, de la croissance du nombre d'abonnements, des changements touchant les types de dispositifs (c.-à-d., des téléphones polyvalents à divers types de téléphones intelligents, dispositifs/clés de réseau à large bande connectés, etc.) ainsi que de l'augmentation du trafic en fonction du type de dispositif et de la combinaison de trafic (voix, SMS, courrier électronique, navigation Web, etc.).

Dans l'ensemble, Red Mobile prévoit que la croissance en diversité et en capacité des types de dispositifs, l'engouement insatiable des utilisateurs et la capacité d'évolution des réseaux pour la prise en charge de débits binaires élevés auront pour effet de maintenir le taux de croissance annuel du trafic à des sommets pour le court terme.

Un autre facteur, qui n'est pas présenté explicitement dans cette étude, mais néanmoins considéré comme partie de la croissance générale de l'échange de données, est la croissance des communications machine-machine (M2M). Bien que les communications M2M mettent en jeu de nombreux dispositifs, le trafic agrégé par connexion est insignifiant en comparaison de celui que produisent les dispositifs large bande haut de gamme. Les dispositifs M2M ne sont pas compris dans les nombres totaux d'abonnements indiqués dans cette étude, mais le trafic généré par ces dispositifs est pris en compte pour les calculs du trafic offert total.

Les graphiques ci-dessous présentent la synthèse des prévisions relatives au nombre d'abonnés, au trafic de données et au trafic total.

La figure 6.1.3 indique que le nombre d'abonnements passera de 25 M au début de 2011 à plus de 34,6 M en 2015, ce qui représentera un taux de pénétration d'un peu plus de 96 %.

Figure 6.1.3 — Croissance des abonnements au cellulaire

Source : analyse et projections de Red Mobile

Les Canadiens remplacent leurs appareils aux deux ans environ et un nombre croissant d'abonnés optent pour un téléphone intelligent. On estime que d'ici à la fin de 2015, 60 % des appareils seront des dispositifs large bande mobiles, c'est-à-dire des téléphones intelligents, clés réseau et tablettes et miniportatifs mobiles. Il s'agit d'une multiplication par 2,7 des dispositifs large bande mobiles au cours de la période allant de la fin de 2010 à 2015.

Comme on peut le constater en examinant la figure 6.1.4, selon les prévisions, le nombre de téléphones intelligents haut de gamme dépassera le nombre de téléphones intelligents d'entrée de gamme d'ici à la fin de 2015. Il y aura aussi une augmentation marquée du nombre de tablettes mobiles au cours de cette période, qui deviendront plus abordables, une grande diversité d'appareils étant offerte sous la barre des 300 $. D'ici à la fin de 2015, on prévoit que près de 57 % de tous les dispositifs large bande mobiles qui ne sont pas des téléphones intelligents seront des tablettes ou d'un type équivalent. Dans la figure ci-dessous, ces dispositifs sont distingués des autres dispositifs large bande mobiles — miniportatifs, clés réseau, etc. — et des téléphones intelligents.

Figure 6.1.4 — Répartition des types de dispositifs

Source : analyse et projections de Red Mobile

Pour établir les prévisions visant le trafic de données, Red Mobile a analysé la croissance de l'utilisation de chaque type d'application en tenant compte de l'évolution vers la convergence de plusieurs services dans une application donnée, du mélange changeant des types de dispositifs et de la consommation moyenne de données par type de dispositif. En outre, l'amélioration inhérente de capacité à l'intérieur d'une catégorie de dispositif a aussi été prise en compte. C'est-à-dire que les téléphones intelligents d'entrée de gamme de 2015 auront probablement des performances proches de celles des téléphones intelligents haut de gamme de 2010. De la même manière, la capacité des téléphones intelligents haut de gamme continuera de croître grâce à la puissance des processeurs double cœur. Il est aussi à noter dans les données de la figure que les téléphones polyvalents de 2015 seront beaucoup plus perfectionnés que ceux d'aujourd'hui et qu'ils seront en réalité utilisés pour la transmission de données dans la même mesure que l'ont été les téléphones intelligents d'entrée de gamme en 2010.

Quatre principales sources de trafic ont fait l'objet d'un traitement distinct :

Voix : Bien que l'utilisation de la voix ait décliné légèrement avec le temps, on prévoit que les appels entrants et sortants combinés compteront en moyenne pour entre 300 et 400 minutes d'utilisation par mois, par abonnement. Aux fins de la modélisation, la valeur prévue a été fixée à 400 minutes d'utilisation par abonné.

Messagerie et MI : Le trafic généré par plusieurs formes de messagerie — dont SMS, MI et SMM — a été évalué. Les applications convergentes, ayant recours à la messagerie, aux réseaux sociaux et à certaines formes de communications fondées sur les « communautés », dont les services BBM de RIM et iMessage d'Apple, sont toutes vues comme des facteurs favorisant ce médium. L'utilisation des données pour les longs messages, comme le SMM, a été déterminée de façon distincte de celle des messages courts et l'incidence globale sur le trafic a été calculée. À la suite de l'évolution continue de cet espace, les prévisions relatives au trafic de messagerie sont une croissance de 1 Mo/mois par souscription d'ici à la fin de 2015.

Vidéo, navigation Web, téléchargement, courrier électronique, partage de contenu : Les téléphones intelligents haut de gamme et les dispositifs connectés, y compris les tablettes et miniportatifs économiques, ont connu une croissance de popularité rapide. Cet engouement a constitué un catalyseur majeur de l'intérêt pour les services de données au Canada. Les investissements considérables des exploitants de cellulaire dans leurs réseaux pour prendre en charge le 3.5G (HSPA/4G LTE) signifient que la majorité des Canadiens ont accès à des réseaux prenant en charge les communications mobiles large bande, ce qui, conjugué avec l'emploi des dispositifs haut de gamme, a alimenté l'engouement insatiable pour les services de données. Comme suite des coûts considérablement réduits du transport de données sur les réseaux 3.5G+ par rapport aux réseaux antérieurs et de la concurrence croissante dans le marché, les consommateurs profitent de tarifs de données plus bas qu'auparavant.

En raison de tous ces facteurs, le Canada a connu l'un des taux de croissance de transmission de données les plus élevés du monde développé. Nos projections indiquent un taux de croissance de 140 % sur douze mois à la fin de 2011.

Figure 6.1.5 — Trafic mensuel moyen généré par type de dispositif

Source : analyse et projections de Red Mobile

Remplacement du fixe par le mobile (RFM) pour la large bande : Dans certains cas, les abonnés peuvent utiliser le téléphone cellulaire pour accéder aux services Internet large bande. Bien que l'utilisation des services de données large bande par RFM représente un très petit pourcentage de l'ensemble des abonnements, l'utilisation par abonnementest très élevée.

Figure 6.1.6 — Trafic mensuel total par dispositif

Source : analyse et projections de Red Mobile

Sur le plan historique, les projections représentées à la figure 6.1.6 correspondent à un scénario de croissance relativement forte pour les cinq prochaines années : le trafic de données double environ chaque année, grâce à la croissance du trafic cellulaire au Canada, les consommateurs profitant de l'amélioration des technologies, desdispositifs et des tarifs.

Le trafic total de données en 2015 est 30 fois supérieur à celui de 2010, comme l'indique la figure 6.1.7, ci-dessous.

Figure 6.1.7 — Croissance mensuelle totale du trafic de données

Source : analyse et projections de Red Mobile

Il convient de signaler que les exploitants canadiens ont investi de fortes sommes dans la mise à niveau de leurs réseaux pour qu'ils prennent en charge les dernières technologies. En outre, les consommateurs canadiens ont été prompts à adopter les téléphones intelligents dernier cri et les dispositifs large bande utilisant les réseaux HSPA de pointe. De fait, le rythme d'adoption du téléphone intelligent au Canada a été l'un des plus rapides du monde. La figure 6.1.8 représente le trafic total pour tousles services (voix et données).

Figure 6.1.8 — Trafic cellulaire : total, toutes les applications [équivalent Go/mois]

Source : analyse et projections de Red Mobile

Comme la figure 6.1.9 permet de le constater, la majorité du trafic (composé surtout de trafic de données) est transportée sur les réseaux HSPA aujourd'hui et la tendance est à la croissance continue vers le LTE.

Figure 6.1.9 – Distribution du trafic suivant les technologies de réseau

Source : fondée sur l'analyse de Red Mobile et de PA et sur la modélisation PRISM de PA
Nota : Échelle logarithmique

Remarques et autres hypothèses relatives aux prévisions de trafic

1. Chaque année, environ le tiers de tous les abonnés (existants et nouveaux) acquièrent de nouveaux appareils.
2. Le nombre de minutes d'utilisation de la voix (mensuel par abonné) demeurera à peu près constant, à 400, au cours des cinq prochaines années.
3. Projections visant les téléphones intelligents : fondées sur l'étude et validées au moyen d'un document « Q Series » pour le Canada et les États-Unis; en 2014 – TCAC sur 5 ans de 18,6 %. Les prévisions indiquent un TCAC de 16 % sur 6 ans, ce qui semble bien aligné sur les prévisions de notre étude.
4. D'après les observations des intervenants, l'adoption des dispositifs HSPA a été considérablement plus rapide que prévu au départ. Il en va de même pour le pourcentage du trafic de données transporté dans les réseaux HSPA, nettement plus élevé que ce qui avait été prévu.
5. Répartition entre téléphones intelligents et autres dispositifs mobiles : selon l'ACTS^{Note de bas de page 10}, en juin 2010, le nombre d'abonnés de la large bande mobile au Canada était de 5,68 M, ce qui équivaut à 24 % de l'ensemble des abonnés du sans-fil. De ce nombre, 86 % étaient des détenteurs de téléphone intelligent abonnés à un forfait voix-données et 14 %, des utilisateurs de clé Internet ayant uniquement un forfait de données.
6. Transmission de données par téléphones intelligents : selon des sources secondaires et divers documents, les projections sur six ans (2010-2015) de la transmission de données par téléphones intelligents indiquent un TCAC moyen d'environ 47 %. Red Mobile a produit des prévisions distinctes pour les téléphones intelligents d'entrée de gamme et haut de gamme, qui indiquent un TCAC de transmission de données sur six ans (2010-2015) de 34 % pour les téléphones intelligents d'entrée de gamme et de 75 % pour les téléphones intelligents haut de gamme. Ces chiffres concordent avec le TCAC moyen de 47 % pour tous les types de téléphones intelligents.

Pour vérifier la vraisemblance de ces taux de croissance, nous avons effectué une comparaison rapide des prévisions de notre étude en matière de croissance du trafic cellulaire avec celles qu'ont publiées des tiers de l'industrie, dont Cisco (VNI), la GSMA et la FCC, avec les observations des intervenants et avec des présentations soumises à Industrie Canada dans le cadre de la consultation publique sur la bande de 700 MHz. Cet examen permet de conclure que bien que les taux de croissance utilisés dans notre étude se trouvent dans la partie supérieure du comparatif, de bons arguments justifient les hypothèses de taux de croissance élevés d'ici à 2015, et les projections sont très éloignées de celles qui ont été utilisées dans d'autres prévisions^{Note de bas de page 11}.

Hypothèses clés et relations entre demande de service et demande de spectre

Cette section résume les principales hypothèses qui ont été posées pour analyser l'incidence de la variation du nombre d'abonnés et du volume de trafic sur la demande de spectre cellulaire.

• Rendement spectral des technologies cellulaires. Des gains importants ont été faits sur le plan de l'efficacité d'utilisation du spectre grâce au passage des anciennes technologies de réseau, comme le GSM, aux nouvelles, comme le HSPA et le LTE. D'autres gains sont aussi réalisés dans chaque technologie, grâce à l'amélioration graduelle, avec le temps, du rendement spectral des réseaux déployés.

Le tableau ci-dessous présente les hypothèses établies pour ce qui a trait au rendement spectral et à la réutilisation de fréquences de diverses technologies sur la période étudiée. Le rendement spectral est indiqué par secteur.

• Nombres de sites et croissance. Les hypothèses visant les sites et les secteurs ont été établies par l'étude comparative d'un large éventail de sources de données, dont des sources en ligne (données des LTAF d'Industrie Canada, sites Web de Loxcel et Ertyu), ainsi qu'à la suite de discussions hautement confidentielles avec les exploitants eux-mêmes. À la fin de 2010, il est supposé qu'en général, les exploitants se trouvaient à environ mi-chemin du déploiement de leurs réseaux HSPA. Pour les projections, l'étude suppose que ce déploiement sera terminé en 2015 dans les zones de demande moyenne et élevée. De plus, on suppose que le nombre global de sites de chaque exploitant continuera de croître au rythme de 5 à 10 % par année, comme c'est le cas depuis 5 à 10 ans, et que le déploiement de la technologie LTE atteindra un niveau semblable à celui où se trouvaient les réseaux HSPA en 2010; les nombres de cellules/secteurs ne sont pas divulgués, car la communication de ces données par technologie aurait pour effet de dévoiler des renseignements confidentiels sur les exploitants.
• Délestage de trafic vers le Wi-Fi. Le délestage de trafic cellulaire vers le Wi-Fi a suscité beaucoup d'intérêt récemment, certains exploitants internationaux signalant le transfert de 20 % à 40 % du trafic dans certaines zones. On peut supposer que d'ici 2015, environ 8 % du trafic de données cellulaire prévu sera délesté par les exploitants (non directement par les utilisateurs) sur le Wi-Fi et sur d'autres technologies sans fil à courte portée. Ce pourcentage ne tient pas compte du « délestage attribuable à l'utilisateur final ». Par exemple, si un abonné a une limite de 1 Go dans son forfait de données mobile et qu'il approche de ce plafond, il peut choisir d'utiliser le même appareil pour générer du transport de données sur Wi-Fi ou sur une autre technologie à courte portée. Ce cas est calculé dans la demande de service Wi-Fi par les utilisateurs finals, mais non pour les prévisions de trafic ou d'abonnés pour les services cellulaires.
• Modulation des réseaux, ainsi que de la capacité et du spectre nécessaires qui s'ensuivent, pour l'heure de pointe. On suppose qu'une quantité de spectre est nécessaire pour permettre de transporter le trafic offert durant l'heure de pointe, qui est 3,5 fois plus volumineux que durant l'heure moyenne (24 heures sur 24, 365 jours par année).
• Modulation des réseaux et des besoins de spectre pour fournir la qualité de service nécessaire. Moduler le spectre en fonction de l'heure de pointe ne suffit pas. Il faut disposer de plus de spectre pour gérer la variation de trafic, par exemple :
  • Les abonnés et le trafic ne sont pas répartis également dans les sites et dans les secteurs;
  • Une certaine marge peut être nécessaire pour fournir les débits élevés en rafale dont ont besoin les abonnés, par ex. lorsqu'ils téléchargent un fichier ou explorent une page Web.
  La capacité de réseau nécessaire et la demande de spectre qu'elle entraîne sont donc multipliées par un facteur supplémentaire, en général 1,75, pour tenir compte de cette fluctuation de la demande dans l'espace et dans le court terme (p. ex. à l'échelle des secondes, plutôt que du jour ou de la semaine).
• Appariement de spectre. On considère que tout le trafic cellulaire est transporté sur des fréquences appariées pour toute la période étudiée, plutôt que de supposer, par exemple, que la technologie LTE fera considérablement appel à des fréquences non appariées d'ici à 2015 pour réduire les besoins des réseaux en spectre.
• Mélange/acheminement approximatif courant du trafic cellulaire dans les technologies. Des indications générales pour le Canada, accompagnées de données de marchés comparables, ont été utilisées pour classer l'acheminement courant du trafic cellulaire en GSM/HSPA/AMRC. Il est tenu pour acquis qu'au milieu de 2011, la grande majorité du trafic de données était acheminée sur réseau HSPA.
• Mélange de trafic vers l'aval/l'amont. Pour le trafic de données cellulaire, des changements dans le ratio aval-amont sont supposés.
  • Pour 2010, l'hypothèse est que le trafic vers l'aval constitue 87 % du trafic total, pour un ratio aval-amont d'environ 1:7.
  • Pour 2015, le contenu généré par les utilisateurs et le partage de fichiers deviendront prédominants et il est supposé que le trafic vers l'aval constituera 80 % du total, c.-à-d. que le ratio aval-amont sera de 1:4.
• Attribution de la demande de cellulaire à des types voisins et attribution de sites et de secteurs à des types voisins. La modélisation comprend une évaluation des différences entre sept types de zones locales, en fonction de la densité de la demande et de la population (jour et nuit), et pose quelques hypothèses portant sur l'emplacement des sites cellulaires par rapport à l'endroit où le trafic se trouve. En gros, l'analyse suppose que le déploiement de sites et de secteurs est dicté par le volume de trafic dans les zones urbaines et dans les zones rurales densément peuplées. Des sites supplémentaires, ne comptant souvent qu'un seul secteur, sont déployés dans les zones rurales pour y assurer la couverture réseau.

La modélisation tient compte de renseignements avérés sur la distribution des sites et des secteurs cellulaires dans les diverses régions du pays, en particulier dans les zones centrales (les plus denses) des principales villes, comme le Grand Toronto (GT) et le Grand Vancouver (GV).

Ces renseignements confirment qu'au Canada, dans les régions à haute densité de population et de trafic cellulaire, les exploitants installent une plus grande densité de sites et de secteurs pour fournir la capacité supplémentaire. Ce rapport semble proche de la proportionnalité dans les régions où habitent et vivent 95 % des Canadiens, c'est-à-dire dans le centre-ville des grandes villes, dans les zones urbaines, y compris les banlieues, et dans la plupart des régions rurales les plus densément peuplées.

Dans les régions rurales moins densément peuplées, les sites cellulaires servent surtout à fournir une couverture plutôt qu'une capacité, et la demande de spectre dans ces zones est quelque peu inférieure à celle des zones urbaines.

Enfin, dans les zones rurales peu peuplées, où la densité de population est la plus faible, la couverture cellulaire peut être inégale et le volume de trafic est faible. La demande de spectre est encore réduite.

Le modèle utilise des hypothèses qui correspondent à ces constatations. Il tient compte des différences d'ordre de grandeur de la densité de population dans les types de voisinage et, dans le cas des zones urbaines, il utilise une distribution de sites et de secteurs qui est largement (mais non intégralement) fonction de la densité de population.

Le modèle tient aussi compte du déplacement des abonnés entre les types de voisinages durant le jour et durant la semaine, qui gonfle la demande de spectre, les cellules situées dans les centres-villes étant plus sollicitées durant les heures de travail et les sites cellulaires suburbains étant plus occupés le soir. L'hypothèse est que ces vagues de déplacements élèvent le besoin en spectre d'un facteur supplémentaire de 1,2.

Les hypothèses ci-dessus sont en général cohérentes avec celles qui ont été utilisées dans l'étude conduite au R.-U. pour Ofcom (portant sur la demande de spectre sur la période 2010-2025) et dans d'autres études analogues réalisées pour d'autres clients en Europe, en Afrique et en Asie.

Demande de spectre

Le principal effet des calculs est de convertir les valeurs d'augmentation du trafic et du nombre d'abonnés en valeurs de croissance de la demande de spectre, en tenant compte de ce qui suit :

• Au cours de la période allant de 2010 à 2015, le trafic de données par dispositif croît par un multiple de 30.
• Le déplacement continu du trafic des réseaux GSM et AMRC au HSPA et au LTE entraîne une amélioration considérable de l'efficacité d'utilisation du spectre. Les technologies GSM et AMRC nécessitent de 3-16 MHz/Mbit/s/secteur, alors que le HSPA et le LTE n'exigent que de 0.7 à 1,0 MHz/Mbit/s/secteur.
• Certains autres facteurs ont une incidence d'atténuation modeste sur la demande de spectre; par exemple, l'augmentation du nombre de sites et de secteurs et le délestage de trafic vers le Wi-Fi de même qu'une légère réduction dans le ratio aval-amont du trafic de données.

Le graphique ci-dessous représente la croissance de la demande de spectre^{Note de bas de page 12} pour le service cellulaire au cours de la période 2007 à 2015.

La forte croissance de trafic prévue pour la période 2010-2015 entraîne une augmentation considérable de la demande de spectre — qui passe de 55 MHz en 2010, à 190 MHz en 2015.

Figure 6.1.10 — Demande de spectre cellulaire, par technologie

Source : analyse de Red Mobile et de PA et modélisation PRISM de PA

On prévoit que la demande de spectre nécessaire au transport du trafic cellulaire au cours de la période 2010-2015 sera assez volatile, les réseaux et les dispositifs grand public passant des technologies largement déployées 2G-2.5G à la technologie 3.5G (HSPA), puis, entre 2013 et 2015, à la technologie 4G (LTE).

La forte augmentation du trafic cellulaire, dont la composante trafic de données doublera tous les 12 à 15 mois, n'entraîne pas simplement une croissance proportionnelle de la demande de spectre.

La principale raison de cette situation est que les nouvelles technologies présentent un rendement spectral supérieur à celui des technologies existantes.

Les raisons secondaires comprennent les suivantes :

• Le déploiement des réseaux HSPA est terminé;
• Le nombre de stations de base (sites) et de secteurs connaît une croissance modeste dans les zones de forte demande de spectre. Le déploiement des microcellules, femtocellules et picocellules est en mode accéléré.
• Une partie du trafic engendré par les dispositifs cellulaires est délestée au profit des points d'accès Wi-Fi/sans-fil courte portée.

Ce résultat — c.-à-d. l'augmentation considérable du trafic de données qui entraîne une certaine croissance dans la demande de spectre, plus lente toutefois que la croissance du trafic de données — justifie d'examiner quelque peu les vrais facteurs en jeu.

Un élément important de la situation est qu'au cours des cinq dernières années, les exploitants de réseau ont investi dans la capacité de gérer la croissance. En plus de la migration vers la technologie LTE, de certaines tendances continues, comme le délestage sur le Wi-Fi, et d'une croissance raisonnable du nombre de sites, les exploitants de réseaux ont investi de manière à bien se positionner pour desservir la demande croissante qui leur est imposée par les utilisateurs finals.

Évaluation des autres scénarios

Les projections indiquées ci-dessus portent sur le scénario 1 (Continuité [CONT]), qui constitue le scénario central envisagé pour l'étude. Toutefois, deux autres scénarios ont aussi été modélisés, pour donner une indication de quelques-unes des autres possibilités :

• Scénario 2 – Monde sans fil (MSF)
• Scénario 3 – Investissements faibles (IF)

Les deux figures ci-dessous représentent une comparaison des trois scénarios. Le premier graphique présente les prévisions de croissance de trafic et le deuxième, les projections relatives à la demande de spectre.

Figure 6.1.11 — Demande de service cellulaire (trafic), par scénario

Source : analyse de Red Mobile et de PA et modélisation PRISM de PA

Figure 6.1.12 — Demande de spectre cellulaire par scénario

Source : analyse de Red Mobile et de PA et modélisation PRISM de PA

Dans le scénario 2, Un monde sans fil, le trafic prévu en 2015 est plus ou moins égal au double de ce qui est prévu selon le scénario 1.

Cette augmentation entraîne une croissance supplémentaire de la demande de spectre de 25 % à 30 % par rapport au scénario 1.

L'incidence de la croissance du trafic est compensée en partie par les gains inhérents aux technologies plus rapides : amélioration accrue du rendement spectral, remplacement des dispositifs, délestage accru sur le Wi-Fi et augmentation plus élevée du nombre de stations de base et de secteurs.

Dans le scénario 3, Investissements faibles, on utilise les mêmes projections de trafic que dans le scénario 1, mais des investissements réduits dans les réseaux et les dispositifs.

Ces paramètres entraînent une croissance nettement plus élevée de la demande de spectre, les chiffres de la demande de spectre en 2015 étant même légèrement supérieurs à ceux du scénario 2 et dépassant de quelque 50 % les chiffres du scénario 1.

Les effets cumulatifs de la réduction des investissements sont importants, même sur la période 2010 2015. Les principaux éléments qui influent sur la demande sont les suivants :

• Déploiement ralenti de la technologie LTE;
• Augmentation ralentie du nombre de stations de base et de secteurs;
• Prolifération ralentie des dispositifs grand public et des technologies.

Analyse de sensibilité : Évaluation de la demande de spectre avec d'autres paramètres

Tout au long du rapport, l'analyse principale des projections de la demande de spectre est fonction du trafic. En d'autres mots, elle est axée sur la quantité de spectre nécessaire au transport du trafic offert sur les réseaux existants (ou probables du futur). L'analyse prend en compte les éléments suivants :

• La quantité de spectre nécessaire pour répondre au trafic offert;
• La modulation pour l'heure de pointe (HP), en maintenant une qualité de service (QS) type;
• Un emplacement de forte demande de spectre (la demande la plus forte parmi six ou sept types de voisinages, dont les centres-villes, les zones urbaines denses, les zones suburbaines, les zones rurales denses et les zones rurales peu peuplées) plutôt qu'une moyenne pour le pays.

Pour le service cellulaire, deux autres visions de la demande de spectre ont été analysées, du point de vue de la demande pratique fondée sur l'exploitation des réseaux, plutôt que simplement fondée sur la demande en provenance des utilisateurs :

Ces autres vues de la demande de spectre sont représentées dans les deux graphiques qui suivent.

Figure 6.1.13 — Demande de spectre cellulaire : Autres paramètres de la « demande »

Source : analyse de Red Mobile et de PA et modélisation PRISM de PA

Les barres représentent les projections principales (axées sur le trafic) de la demande, comme il a déjà été indiqué, tenant compte du trafic de l'heure de pointe et pour une qualité de service acceptable.

Les courbes indiquent les deux autres mesures de la demande : la courbe pleine représente la demande après prise en compte des largeurs de canal minimales et la courbe en pointillés, la demande après prise en compte des « règles de synchronisation ». Les autres mesures correspondent à un besoin accru de spectre pour la prise en compte de ces paramètres.

Le facteur déterminant pour l'augmentation abrupte de 2012 est le déploiement supplémentaire de la technologie LTE avec des largeurs de canal suffisantes pour tirer le profit escompté des gains de rendement spectral inhérents à cette technologie.

Les changements subséquents pour la période 2013-2015 sont dus, d'une part, à la baisse du spectre nécessaire aux anciennes technologies et, d'autre part, à l'augmentation de la demande de spectre pour les dispositifs HSPA, en raison de l'utilisation de nouvelles technologies et de la diminution du trafic GSM/AMRC. Il y a peu ou pas de croissance correspondante dans la demande de spectre pour la technologie LTE, parce que la plupart, voire la totalité du trafic peut toujours être transportée par un seul canal de 2x10 MHz par exploitant.

Les deux graphiques suivants représentent la croissance de la demande en tenant compte des contraintes opérationnelles pour chacun des deux autres scénarios.

Dans les deux scénarios, les projections sont plus élevées pour la mesure de référence de la demande de spectre.

Dans chaque scénario, la demande supplémentaire de spectre inhérente aux autres mesures de la demande de spectre a un effet d'addition, non de multiplication, sur les chiffres principaux.

Figure 6.1.14 — Demande de spectre cellulaire : Autres paramètres pour la « demande » – Scénario 2 [Monde sans fil]

Source : analyse de Red Mobile et de PA et modélisation PRISM de PA

Figure 6.1.15 — Demande de spectre cellulaire : Autres paramètres pour la « demande » – Scénario 3 [Investissements faibles]

Source : analyse de Red Mobile et de PA et modélisation PRISM de PA

6.1.5 Points à considérer après 2015

Bien que la période au-delà de 2015 soit en dehors de la portée de l'étude et que la demande n'ait pas été modélisée pour ces années, il est possible de formuler des commentaires et des idées en extrapolant les tendances observables de 2010-2015 et d'examiner si les raisons de la croissance observée dans la demande de spectre seront toujours présentes.

Examinons les quatre facteurs qui ont eu pour effet d'augmenter l'efficacité des réseaux cellulaires :

• Gain de rendement spectral grâce aux nouvelles technologies;
• Achèvement par les exploitants du déploiement de réseaux fondés sur de nouvelles technologies;
• Augmentation du nombre de stations de base et de secteurs;
• Délestage d'une partie du trafic sur le Wi-Fi/sans fil courte portée fixe.

Il paraît vraisemblable que la plupart de ces facteurs seront présents au-delà de 2015; le premier sera plus faible, mais les autres demeureront stables ou seront légèrement plus importants que ce qu'ils auront été durant la période 2010-2015. Il est donc plausible qu'au cours des années 2015-2020 et 2015-2025, une partie considérable de la croissance de la demande ait un effet direct sur la croissance continue de la demande de spectre cellulaire, puisqu'il y aura probablement moins d'espace pour les améliorations de rendement spectral du cellulaire dans l'avenir, notamment parce que les systèmes approcheront de la limite de Shannon.

Il est certainement possible d'imaginer un scénario dans lequel la demande de spectre ne continuerait pas de croître rapidement après 2015 — par exemple, si la croissance du trafic cellulaire ralentissait au point d'à peine doubler tous les deux ou trois ans, si le coût d'ajout de nouvelles stations de base dans les voisinages congestionnés chutait considérablement ou si le délestage sur Wi-Fi devenait courant chez les utilisateurs fixes ou nomades, ceci ayant pour effet de réduire la pression exercée sur les exploitants pour qu'ils exploitent chaque site au maximum.

Toutefois, ces conditions sont bien incertaines et il semble possible que la demande de spectre continue de croître au-delà de 2015, alimentée par l'augmentation du trafic, et qu'elle ne soit compensée qu'en partie par les quatre facteurs d'amélioration du rendement spectral des réseaux cellulaires.

6.1.6 Conclusion

Dans l'étude, nous avons modélisé trois scénarios de demande de spectre : continuité, monde sans fil et investissements faibles, qui sont représentés aux figures 6.1.13, 6.1.14 et 6.1.15. Pour la mesure de référence de la demande de spectre, axée sur le trafic, les projections annoncent une hausse de la demande du niveau actuel de 50-60 MHz à 190 MHz en 2015, suivant le scénario de la continuité, et à environ 250 MHz suivant les autres scénarios.

L'analyse a aussi permis de quantifier la marge de spectre supplémentaire nécessaire pour gérer les largeurs de canal minimales et pour prendre en compte la difficulté de prévoir exactement le moment et le rythme de croissance de la demande et le passage aux nouvelles technologies.

Cette marge produit généralement des besoins supplémentaires de 100 à 150 MHz de spectre par rapport à la demande courante, qui augmenteront à 150 ou 200 MHz une fois la technologie LTE lancée, vers 2012-2013.

La marge de spectre supplémentaire a un effet d'addition (p. ex. +150 MHz) plutôt que de multiplication (p. ex. x2). Elle n'est pas particulièrement sensible aux prévisions de trafic; elle est plutôt fonction du degré de prolifération des bandes de fréquences, des technologies et des titulaires de licences.

L'étude prévoit qu'à la fin de 2015, le Canada aura besoin d'un total de 300 MHz à 500 MHz de fréquences cellulaires, ce qui comprend la marge nécessaire pour les largeurs de canal et pour les écarts dans la synchronisation de la croissance du trafic et de la migration aux nouvelles technologies visant à répondre à la demande de service. Les chiffres exacts dépendent des éléments suivants :

• le scénario qui se réalise;
• les dispositions prises pour les nouveaux venus et pour la concurrence des infrastructures;
• et, bien sûr, les nombreux autres facteurs pris en compte dans la modélisation ainsi que les hypothèses telles que le déploiement de sites et de secteurs supplémentaires et la mesure dans laquelle les exploitants utilisent efficacement leurs ressources spectrales.

En réalité, la demande de spectre sera vraisemblablement soumise à une certaine boucle d'équilibrage :

• De grandes quantités de spectre cellulaire sous-utilisé poussent les exploitants à ajouter moins de sites et de secteurs ou à fixer des prix destinés à attirer la clientèle.
• Le spectre hautement utilisé pousse les exploitants à ajouter un plus grand nombre de microsites, de picosites et de secteurs pour maximiser la réutilisation des fréquences, à délester davantage de trafic, à établir des politiques d'utilisation équitable moins progressistes et à fixer des prix décourageant l'usage intense des réseaux.

Ainsi, il y a de bonnes raisons de s'attendre à une situation analogue à ce que prévoit la loi de Parkinson^{Note de bas de page 13} : c.-à-d. que la demande de spectre s'amplifiera — ou se contractera — en fonction de l'espace disponible. Et cette situation va probablement réduire quelque peu les déséquilibres pouvant survenir entre l'offre et la demande de spectre, ce qui entraînera vraisemblablement des compensations par d'autres coûts et avantages, comme la modification des limites relatives à l'utilisation équitable ou de la tarification des services de données.

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