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

1. Introduction

Le présent rapport expose les résultats d'une étude indépendante sur la demande de spectre dans les fréquences 52 MHz à 38 GHz, en provenance de 15 secteurs de service distincts au Canada.

L'étude a été conduite par Red Mobile Consulting (Red Mobile) et par son partenaire, PA Consulting Group (PA).

1.1 Résumé

L'objectif de l'étude était de prévoir la demande future de spectre radioélectrique au Canada émanant des services commerciaux et gouvernementaux, dans la gamme de fréquences de 52 MHz à 38 GHz.

Les prévisions de la demande devaient porter sur la période 2010 à 2015. Cinq des services considérés sont classés par Industrie Canada comme des services de grande valeur. Les prévisions de la demande pour ces services de grande valeur ont fait l'objet d'une modélisation approfondie. Dans de nombreux cas de services de grande valeur, il importait d'étudier les tendances historiques dans une industrie en particulier et ces tendances sont aussi présentées lorsqu'elles sont utiles. Ainsi, les données de référence de l'année 2010 sont présentées, au minimum, pour tous les services modélisés. Les dix autres services (autres services) ont été soumis à un degré divers d'analyse de haut niveau.

Dans l'examen des résultats, il importe de prendre en compte les objectifs de l'étude et la méthodologie utilisée. Étant donné le temps imparti, la multitude de sujets et la grande diversité des domaines d'expertise nécessaires pour les services couverts par l'étude, la très grande majorité de l'attention a été portée sur les services de grande valeur. En conséquence, bien que des efforts considérables aient été faits pour formuler des hypothèses raisonnables, pour acquérir une bonne compréhension des conditions du spectre et vérifier soigneusement ces dernières à la lumière des observations d'intervenants et des sources de recherches secondaires, il demeure des domaines qui n'ont pas été examinés à fond.

Pour comprendre les services les plus changeants, les auteurs ont consacré près d'une année à observer et à suivre les modifications et à réviser les modèles de demande de spectre. Toutefois, les hypothèses relatives à la technologie et aux développements des marchés futurs peuvent s'avérer ou non. En outre, pour certains services, les utilisateurs de fréquences peuvent mettre en œuvre le service de la manière la mieux adaptée à leurs propres priorités administratives, économiques ou commerciales. L'étude prend en compte les principaux facteurs aux niveaux macroéconomique et sectoriel, sans tenter d'approfondir les situations propres à un utilisateur en particulier.

Dans le cadre de l'étude, près de 50 intervenants de divers secteurs ont été invités à fournir des observations. Pour de nombreux services, particulièrement de la catégorie « autres services », l'analyse a été faite avec l'apport des intervenants de l'industrie. Les observations des intervenants ont été examinées avec les données d'autres recherches pour acquérir une meilleure compréhension d'un secteur particulier. Il convient de prendre note que dans certains cas, les renseignements fournis par les intervenants révélaient des points de vue divergents, voire contradictoires, sur le même service. L'intention du rapport est de présenter les divers points de vue pour le profit du lecteur. De plus, les difficultés propres à une zone géographique particulière (p. ex. la congestion dans une ville), etc., n'ont pas été considérées comme le seul facteur déterminant pour établir un état de congestion général. Toutefois, s'il s'est avéré utile et possible de le faire, certains de ces défis particuliers ont été soulignés.

Dans le cas des services de grande valeur, s'il y avait lieu, une analyse de marché a été menée sur la demande de service. Cette demande de service, et les prévisions associées, ont été converties en demande de spectre, en prenant en compte plusieurs facteurs futurs, notamment les améliorations d'efficacité d'utilisation du spectre et l'évolution des technologies.

Le lecteur trouvera un aperçu de la méthodologie et les définitions des principaux termes utilisés dans la section 3 du rapport. Par ailleurs, la méthode particulière et les hypothèses associées utilisées pour les prévisions relatives à la demande de service et de spectre sont présentées, s'il y a lieu, dans la section sur le service considéré.

Il est à noter que dans le cas des services de grande valeur, trois scénarios distincts, représentant des conditions de marché différentes, ont été modélisés. Étant donné que les projections de demande de spectre sont établies à partir de diverses hypothèses prospectives, particulièrement pour ce qui a trait aux investissements consentis dans la mise en œuvre du service (p. ex. déploiement du réseau et mises à niveau technologiques) et à l'adhésion et aux niveaux d'utilisation futurs des services, les scénarios tentent de présenter un aperçu de la demande de spectre en cas de changement dans ces conditions. Les scénarios sont expliqués dans la section 4 de ce rapport.

L'élaboration de politiques ne fait pas partie du mandat du rapport et il n'en est pas non plus l'objet.

Un sommaire des résultats relatifs à chaque service est exposé dans les paragraphes qui suivent. Veuillez prendre note qu'il s'agit de sommaires partiels des résultats, seul le scénario de la continuité y étant généralement présenté. Pour obtenir le tableau complet de l'analyse et des résultats, le lecteur est encouragé à consulter les sections détaillées.

Services cellulaires

Le marché cellulaire connaît une croissance rapide au Canada, la croissance canadienne en consommation de données mobiles et en téléphones intelligents par rapport à l'ensemble des dispositifs étant l'une des plus élevées dans le monde développé au cours de la période 2010-2011. Cette situation s'explique par la convergence de plusieurs facteurs depuis quelques années. Nommément, la concurrence accrue et des réseaux 3.5G plus économiques ont entraîné considérablement à la baisse les tarifs de transmission de données; les investissements engagés par les exploitants canadiens dans les nouveaux réseaux ont permis d'augmenter significativement les débits binaires, améliorant l'expérience de l'utilisateur dans les services de données; et les Canadiens achètent des téléphones intelligents et des dispositifs mobiles large bande (tablettes, clés Internet, etc.) qui présentent des taux de consommation de données importants.

En réalité, le marché cellulaire canadien a cru si rapidement en 2010 et en 2011 que la méthode de l'étude a dû être modifiée pour surveiller les déplacements réels du trafic au cours des derniers mois et pour réviser les projections initiales. Les prévisions courantes pour la demande de service indiquent une croissance par un multiple de 30 du trafic de données entre 2010 et 2015, le trafic cellulaire global comprenant voix, données et messagerie augmentant d'environ 4 pétaoctetsNote de bas de page 1 (Po) à presque 75 Po au cours de la même période.

Pour l'étude, nous avons modélisé trois scénarios de demande distincts : continuité, monde sans fil et investissements faibles. Les résultats indiquent qu'il faut prévoir une marge de spectre substantielle en plus de ce qui est nécessaire pour traiter le trafic offert durant les heures de pointe. L'étude prévoit qu'un total de spectre cellulaire allant de 300 MHz à 500 MHz sera nécessaire d'ici à 2015, marge comprise (considérée pour les scénarios d'exploitation réseau et d'investissements futurs), pour répondre à la demande de service. La gamme de fréquences nécessaire varie en fonction de divers facteurs expliqués dans le rapport, dont l'importance des investissements consentis dans la mise à niveau des réseaux vers les technologies plus récentes et plus efficaces, l'ajout de cellules/secteurs, les provisions pour les nouveaux venus sur le marché, etc.

Les exploitants peuvent accroître la capacité de leurs avoirs en fréquences en déplaçant continuellement le trafic sur leurs réseaux HSPA et LTE ou en ajoutant des sites et des secteurs (accroissant la densité des réseaux cellulaires) dans les zones de capacité restreinte (c.-à-d. dans la plupart des régions urbaines et rurales les plus densément peuplées). Il convient de prendre note qu'une étude sur ce domaine de services particulier pour une période de 15 à 20 ans serait plus utile, car la période au cours de laquelle la présente étude a été menée a été une période de croissance sans précédent dans l'adhésion. Une étude portant sur une période plus longue permettrait de mieux comprendre la façon dont évoluera la demande de spectre.

Services d'accès fixe sans fil (AFSF)

Dans l'étude, l'accès fixe sans fil est divisé en deux catégories : accès point-multipoint (PMP) et accès point à point (PAP).

Trois scénarios de demande de spectre ont été modélisés dans l'étude : continuité, monde sans fil et investissements faibles.

AFSF point-multipoint : Le Canada présente l'un des taux de pénétration de l'accès Internet large bande les plus élevés au sein des pays de l'Organisation de coopération et de développement économiques (OCDE). L'une des opportunités de croissance du service AFSF est qu'en région rurale, plus de 14 % des foyers sont mal ou non desservis.

L'étude prévoit une demande de spectre et de service importante pour la desserte du marché rural large bande au moyen des installations d'AFSF PMP (exploitées sous licence et exemptes de licence) et des réseaux cellulaires évolués HSPA-LTE. Le nombre d'abonnements au service AFSF (inférieure à 6 GHz) passera d'environ 500 000 au début de 2010 à presque 1 000 000 en 2015. Par ailleurs, il est prévu que le trafic augmentera de 15 à 45 Go/mois par abonnement au cours de la même période.

Une évolution a aussi été notée en matière de mélange de technologies, certains services AFSF ajoutés devant être dispensés au moyen de technologies cellulaires vers 2013-2014.

D'après l'étude, la demande de spectre va doubler (passant de 150 MHz à 300 MHz) pour la période 2010-2015 pour répondre à la demande de service d'accès large bande pour le scénario de la continuité.

AFSF point à point (PAP) : Les liaisons point à point grande capacité constituent un moyen efficace de servir une partie du marché de la grande entreprise et de répondre aux autres besoins de liaisons haute vitesse, en plus du réseau à fibres optiques DS-3 (SONET) et des entreprises de téléphonie filaire.

Sur le plan du développement du marché, les prévisions sont d'une croissance lente continue (de l'ordre de 5 % à 10 % par année) et d'une croissance plus rapide pour le trafic par liaison, par un multiple de trois, qui passera de 1 To/liaison/mois à 3 To/liaison/mois.

Les liaisons PAP sont de grandes consommatrices de spectre. D'ici à 2015, les prévisions des besoins en spectre varient, suivant les scénarios, entre 500 et 1 200 MHz.

Une étude sur une période prolongée de 15 à 20 ans permettrait aussi dans ce domaine de service d'obtenir un tableau beaucoup plus utile de la demande de spectre.

Installations de raccordement par faisceau hertzien

Trois scénarios de demande de spectre ont été modélisés dans l'étude : continuité, monde sans fil et investissements faibles.

Les volumes de trafic relatifs (Go/mois) des liaisons de raccordement par faisceau hertzien (aussi appelées liaisons terrestres à micro-ondes) dans les bandes hyperfréquences principales (c. à d. 11/14/18/23 GHz) pour le transport du trafic des réseaux cellulaires et d'AFSF large bande (vers les points collecteurs ou concentrateurs) pour la période 2010-2015 ont été modélisés. Ces volumes de trafics de réseaux cellulaires et fixes ont ensuite été convertis en demande de spectre pour la même période.

Les résultats suggèrent que les bandes principales de raccordement hertzien (c.-à-d. 11/14/18/23 GHz) connaîtront une augmentation de demande de spectre au cours de la période 2010-2015, en raison de la croissance du trafic cellulaire attribuable aux réseaux HSPA et LTE et au besoin accru des réseaux fixes pour les liaisons de raccordement hyperfréquences grande capacité.

Ainsi en 2010, la demande de spectre devrait croître d'environ 900 MHz en 2010 à entre 2600 et 3400 MHz, suivant le scénario appliqué. Il convient de noter que plusieurs hypothèses sont utilisées pour prévoir cette demande et que la demande pour ce service est très sensible à certaines de ces hypothèses.

Services de radiodiffusion

Ces services comprennent la télévision en direct (généraliste), la radio FM et la radiodiffusion directe à domicile (RDD) par satellite. Trois scénarios de demande de spectre ont été modélisés dans l'étude : continuité, monde sans fil et investissements faibles.

Télévision en direct : L'étude révèle que la demande de spectre pour la télévision en direct est relativement stable. Toutefois, à l'intérieur du plan d'allotissement pour la télévision numérique (TVN), un petit nombre de canaux de réserve sont prévus pour la croissance. En outre, dans le canal numérique ATSC de 19,3 Mbit/s, les radiodiffuseurs ont la possibilité d'offrir un mélange de programmes de TVHD, de TVDS et de télé mobile à l'intérieur d'un canal de télévision en direct attribué de 6 MHz. La demande de spectre se maintiendra à 270 MHz; toutefois, il y aura croissance du service à l'intérieur des canaux de 6 MHz attribués.

Radio FM : L'étude fait remarquer la congestion dans les fréquences de radio FM dans les grands marchés comme la région du Grand Toronto. Et la pression continuera, en raison de la volonté des stations AM de se convertir à la radiodiffusion FM. L'utilisation de la radiodiffusion numérique IBOC à l'intérieur de l'attribution existante des canaux FM peut offrir un moyen d'exploiter davantage la bande FM. Mais il est prévu que le spectre de radio FM demeurera la bande de fréquences la plus congestionnée des bandes attribuées aux services de grande valeur pour la période de l'étude et il n'y a guère de raisons de croire que la situation changera dans les années suivant immédiatement 2015.

RDD par satellite : Trois scénarios de service de RDD par satellite et de demande de spectre sont modélisés dans l'étude. Le nombre de programmes de TVDS devrait passer de 951 à 1 532 de 2010 à 2015. De manière analogue, le nombre de programmes de TVHD augmente de 162 à 494. En 2010, environ 800 MHz (MHz-créneau orbital) sont nécessaires pour l'équivalent de moins de deux satellites de radiodiffusion directe (SRD). Toutefois, en 2015, suivant le scénario appliqué, de 1 000 MHz à 2 600 MHz (MHz-créneau orbital) seront nécessaires. Dans le cas du scénario de la continuité, les besoins seront l'équivalent de 3,5 SRD. Étant donné que les deux exploitants de RDD par satellite ont déjà acquis l'équivalent de 3,5 satellites RDD, la capacité satellitaire sera suffisante pour répondre à la demande de service pour la période visée par l'étude.

Services par satellite

Cette section couvre trois services : service mobile par satellite, service fixe large bande par satellite et service fixe de communications par satellite en transposition de fréquence (tuyau coudé).

La demande de spectre pour les deux premiers services a été modélisée en détail. Trois scénarios de demande de spectre ont été modélisés dans l'étude pour ces deux services : continuité, monde sans fil et investissements faibles. Une analyse de haut niveau est présentée pour les communications par satellite en transposition de fréquence.

Service mobile par satellite (SMS) : L'étude prévoit une augmentation du nombre d'abonnés et l'adoption des services de données mobiles. Les augmentations importantes de trafic sont compensées par le gain en efficacité spectrale permis par le passage de la technologie 1G à la technologie 3G. Il est ainsi prévu que l'effet net sera la relative stabilité de la demande de spectre pour les services mobiles par satellite au cours des cinq prochaines années, en raison de la mise à niveau des utilisateurs à la nouvelle technologie.

Il est prévu que les abonnements aux SMS augmenteront de 120 000 en 2010 à 190 000 en 2015. Le trafic vocal continuera d'être faible, mais les projections pour le trafic mensuel de données généré par les utilisateurs munis de dispositifs récents, capables de transmettre les données, sont de 40 Mo par abonné pour 2015. Cette situation entraîne l'augmentation du volume global du SMS de 450 Go à presque 10 000 Go pour la même période, pour le scénario de la continuité.

En raison du passage aux technologies récentes, plus efficaces, les prévisions pour la demande de spectre sont au maintien, voire à la baisse, par rapport à 2010 (maintien dans la plage de 60 à 100 MHz x créneau orbital pour le scénario de la continuité). Pour les autres scénarios, les prévisions sont sensibles aux modifications modélisées et devraient être consultées dans le rapport.

Service fixe large bande par satellite : Une croissance rapide du nombre d'abonnés et une augmentation lente du volume de trafic de données par abonné sont prévues. L'effet combiné est une hausse de trafic proche du multiple de dix sur la période de cinq ans, c.-à-d. de 500 téraoctetsNote de bas de page 2 (To) en 2010 à plus de 5 000 To en 2015 pour le scénario de la continuité.

Rien ne présage qu'il y aura des gains d'importance dans l'efficacité spectrale pour ces services au cours de la période de cinq ans. En conséquence, la demande de spectre, mesurée en MHz x créneau orbital, suivra la croissance du trafic. La demande augmentera donc de juste au-dessus des 800 MHz x créneau orbital géostationnaire (COG) à plus de 5 000 MHz x COG. Les prévisions pour les autres scénarios varient considérablement en raison de la sensibilité aux changements modélisés.

Transposition de fréquence : Un aperçu analytique est présenté pour le service fixe par satellite en mode de transposition de fréquence. En raison du grand nombre de satellites canadiens et étrangers qui desservent le marché nord-américain, il est difficile de quantifier la demande. De plus, il y a de nombreux types de services de télécommunications par satellite, un grand nombre d'exploitants de réseaux par satellite, de fournisseurs de service et un vaste bassin d'utilisateurs de services fixes par satellite. Très peu de renseignements étaient accessibles pour étudier la demande de service et de spectre pour cette catégorie de services fixes par satellite.

Il s'agit d'un autre domaine où une période d'évaluation prolongée, de 15 à 20 ans, serait utile pour l'étude de la demande de spectre.

Services mobiles terrestres

Une analyse ad hoc de la demande de spectre a été conduite pour ce type de service. Les renseignements fournis par les intervenants et les données de recherche ont été utilisés pour déterminer les points d'encombrement courants et les points où il y aura un besoin de spectre dans l'avenir.

L'étude confirme la présence d'une très forte congestion des fréquences utilisées dans les bandes de 150, de 450 et de 800 MHz. Bien que des fréquences pour des applications particulières ne soient pas facilement accessibles dans la ou les bandes préférées, on a accommodé les utilisateurs ou on leur a offert d'autres fréquences dans des bandes moins encombrées (900 MHz, 220 MHz ou autres). Les documents publics révèlent que la demande de fréquences VHF, UHF et dans la bande de 800 MHz dépasse la disponibilité de spectre dans certaines grandes villes et zones du pays.

Ce secteur connaîtra des améliorations grâce à l'introduction de nouvelles technologies plus efficaces sur le plan spectral et à d'autres mesures qui devraient quelque peu le désengorger. Toutefois, bien que les mesures réglementaires conjuguées aux tendances de l'industrie puissent aider à dégager des fréquences dans les bandes mobiles terrestres congestionnées, les fréquences libérées ne serviront qu'à répondre à la demande refoulée ou continue dans ces bandes. En outre, certaines des améliorations technologiques ne commenceront à avoir des effets significatifs que dans la dernière partie de la période de l'étude. En conséquence, malgré la migration des utilisateurs, les améliorations technologiques et les mesures réglementaires, peu de changement net est prévu dans la demande globale de spectre dans les bandes déjà encombrées, et l'utilisation des bandes actuellement sous-exploitées augmentera légèrement au cours de la période 2010-2015.

Service de sécurité publique

À l'instar du service mobile terrestre, une analyse ad hoc a été menée pour établir la demande de spectre inhérente à ce service. L'apport des intervenants et les données de recherche ont été utilisés pour établir les points d'encombrement courants et les points où il y aura un besoin de spectre dans l'avenir.

En bref, des groupes de fréquences de 150/450/800 MHz du mobile terrestre ne sont pas accessibles pour les nouveaux systèmes de sécurité publique (SP) en raison de la congestion, particulièrement dans les zones frontalières et dans les villes densément peuplées. Malgré les développements, dont l'utilisation de technologies récentes exploitant plus efficacement le spectre, les systèmes à bande étroite, l'emploi de la bande de fréquences de 700 MHz et l'utilisation des réseaux cellulaires pour certaines applications de SP, il est prévu que les attributions de fréquences pouvant être libérées serviront à répondre à la demande existante.

Les observations des intervenants fournies à Red Mobile ont été examinées de pair avec les commentaires que d'autres entreprises du secteur ont soumis à Industrie Canada dans le cadre de la consultation publique sur la bande de 700 MHz. Les points de vue divergent quant à la quantité de fréquences nécessaires à l'exploitation optimale dans la nouvelle bande de 700 MHz. Certains de ces points de vue sont présentés dans l'étude. Les communications mobiles large bande et l'interopérabilité sont importantes pour les organismes de SP et l'on s'attend à ce que les déploiements de systèmes dans la nouvelle bande de 700 MHz favorisent ces deux éléments.

Malgré le nouveau spectre dans la bande de 700 MHz, il est prévu que les fréquences de la bande des services mobiles terrestres de 800 MHz utilisées par la SP continueront de croître au rythme actuel dans les grandes régions urbaines tout au long de la période de l'étude.

Radioamateur

Les résultats tirés des observations des intervenants sont utilisés pour identifier les points d'encombrement et la demande potentielle relatifs à ce service.

Bien que la demande soit stable dans la plupart des fréquences, il y a des points d'encombrement dans certaines gammes, dont les bandes 144-148/430-450 MHz. L'encombrement peut être atténué par l'emploi d'autres bandes pour la voix. Il y a aussi congestion dans l'exploitation de répéteurs dans les bandes 144/430 MHz dans certaines zones urbaines.

Dans certaines villes, les activités de vidéo large bande amateur à balayage rapide occupent actuellement des canaux de 6 MHz de largeur au moyen de répéteurs vidéo à bandes croisées, dans les bandes 430-450 MHz, 902-928 MHz ou 1240-1300 MHz. Dans ces villes, il devient difficile d'attribuer des fréquences pour ces nouvelles applications.

Toutefois, en dépit de l'occupation élevée de bandes particulières par certains services de radio amateur, aucune demande de spectre supplémentaire n'a été indiquée pour ce secteur pour la période 2010-2015.

Services aéronautiques

Les résultats tirés des observations des intervenants sont utilisés pour identifier les points d'encombrement et la demande potentielle relatifs à ce service.

Il a été signalé que tous les services aéronautiques dans les bandes 108-137 MHz et 328-335 MHz connaissent des situations de congestion. Plus particulièrement, il manque de fréquences dans la bande 108-111,975 MHz attribuée à un localisateur ILS dans les régions urbaines denses. Il y a aussi congestion des les communications VHF aux aéroports.

Pour répondre à la demande de service croissante, il faudra attribuer des fréquences supplémentaires dans plusieurs gammes des bandes VHF, UHF et SHF au cours de la période 2010-2015.

Il est à noter que les services aéronautiques exploitent des attributions de fréquences internationales, définies internationalement suivant les normes et les technologies fondées sur les exigences de l'Union internationale des télécommunications (UIT) et de l'Organisation de l'aviation civile internationale (OACI). Dans certains cas, la migration des systèmes de technologie ancienne aux nouvelles installations numériques peut prendre de 15 à 25 ans.

Services mobiles maritimes

Les résultats de l'étude sont utilisés pour identifier les points d'encombrement et la demande potentielle relatifs à ce service.

L'étude n'a pas révélé de besoins de spectre supplémentaires au cours de la période 2010-2015. Dans certains emplacements (p. ex. dans un port), toutefois, les fortes activités maritimes entraînent l'utilisation élevée et l'engorgement de certaines fréquences VHF utilisées dans les communications maritimes.

On s'attend à ce que le Canada continue de suivre les normes, les plans de répartition de fréquences et les désignations de fréquences mobiles maritimes particulières internationaux. Avec le temps, la technologie mobile maritime exploitant mieux le spectre devrait accroître la capacité de communication dans le spectre attribué.

Services militaires

De la même manière que pour les services de sécurité publique et mobiles terrestres, une analyse ad hoc a été menée pour établir la demande de spectre inhérente à ce service. Les observations des intervenants ont été utilisées pour établir les points d'encombrement courants et les points où il y aura un besoin de spectre dans l'avenir.

L'étude indique que dans de nombreux cas, l'identification de nouvelles fréquences pour les grands systèmes militaires tend à se faire avec la collaboration des pays de l'OTAN et avec le NORAD. Les besoins de nouvelles fréquences sont établis plusieurs années à l'avance et ils sont négociés dans les comités appropriés de l'UIT et dans les conférences mondiales des radiocommunications (CMR), pour obtenir les attributions internationales nécessaires et le statut réglementaire dans le tableau d'attribution des bandes de fréquences de l'UIT.

Il est prévu que le secteur militaire continue de moderniser ses systèmes à l'intérieur du spectre actuellement attribué, de partager certaines gammes de fréquences avec les utilisateurs du gouvernement et civils et de collaborer pour faire en sorte que le spectre soit exploité le plus efficacement possible et réponde aux besoins les plus importants.

On s'attend à un besoin de spectre supplémentaire pour le service d'AMT, tout en tenant compte de la disponibilité du matériel. Hormis ce service, aucun autre secteur n'a été identifié qui connaîtrait une demande de nouveau spectre pour la période 2010-2015.

Services de radiorepérage

Les résultats tirés des observations des intervenants sont utilisés pour identifier les points d'encombrement et la demande potentielle relatifs à ce service. Les observations fournies pour les services de radiorepérage et de science spatiale se recoupent pour certains services.

Les services de radiorepérage comprennent un éventail de systèmes de radionavigation et de radiolocalisation.

La définition de nouveau spectre pour le radiorepérage tend à être un exercice de collaboration, dans une tentative de répondre aux besoins des membres de l'UIT. Les besoins des pays de l'OTAN ont une importance supplémentaire pour le Canada. On s'attend à ce que soit envisagé l'établissement d'une attribution principale pour le service de radiolocalisation dans la bande 15,4-15,7 GHz à la CMR 2012.

Il est prévu que les systèmes de radiorepérage continuent d'être modernisés dans les bandes de fréquences existantes.

Services des sciences spatiales

Les résultats tirés des observations des intervenants sont utilisés pour identifier les points d'encombrement et la demande potentielle relatifs à ce service. Les observations fournies pour les services de radiorepérage et de science spatiale se recoupent pour certains services.

La définition de nouveau spectre pour les services de sciences spatiales tend à être un effort de collaboration entre les membres de l'UIT.

L'étude a révélé des domaines où il pourrait y avoir une demande de spectre pour la science spatiale au cours de la période 2010-2015. Il s'agit notamment de la bande de 2 GHz pour l'exploitation spatiale, destinée à appuyer les petits satellites de recherche et RADARSAT.

En outre, il y a un besoin potentiel de fréquences supplémentaires dans les bandes 5 et 8 GHz pour les projets futurs de service d'exploration de la Terre par satellite (équivalent de RADARSAT).

Dispositifs grand public

L'apport des intervenants et les données de recherche sont utilisés pour établir les points d'encombrement et la demande potentielle relatifs à ce service.

L'étude n'indique pas de demande supplémentaire de spectre pour les dispositifs grand public au cours de la période 2010-2015. Toutefois, certaines bandes (960 et 2400 MHz) encombrées de dispositifs grand public peuvent connaître de la congestion localisée en présence de plusieurs dispositifs fonctionnant dans la zone (p. ex. centre de congrès, aéroport, etc.).

De nouvelles technologies exploitent de plus en plus de gammes de fréquences plus élevées exemptes de licence dans la plage des 5 GHz. Il est estimé que moins de 20 % du spectre dans la nouvelle bande de 5 GHz (bandes 5150-5250 MHz, 5250-5350 MHz et 5470-5600 MHz) sont très occupés.

Dispositifs médicaux

Les résultats de recherche sont utilisés pour identifier les points d'encombrement et la demande potentielle relatifs à ce service.

On s'attend à ce que la prolifération des dispositifs médicaux sans fil continue de croître, sans toutefois entraîner une demande de spectre supplémentaire pour ces dispositifs durant la période 2010-2015, en raison de la faible portée et de la faible puissance de nombreux dispositifs.

La nouvelle bande de télémétrie médicale à 1400 MHz devrait remplacer l'utilisation du spectre de télédiffusion, qui est soumise à un plus grand brouillage par la télévision numérique en direct.

1.2 Contexte

Au Canada, le spectre des radiofréquences est géré par le ministère de l'Industrie. Il est considéré comme une ressource publique stratégique, qui procure des avantages aux nombreux intéressés du pays, dont le secteur privé, les utilisateurs commerciaux, le grand public, la défense, la sécurité nationale, la science et la sécurité publique.

Le processus d'attribution des fréquences du spectre est indépendant au Canada. Toutefois, il doit aussi tenir compte des diverses politiques mondiales publiées par la Conférence mondiale des radiocommunications (CMR) — dont un congrès aura lieu en 2012 — et par l'Union internationale des télécommunications (UIT). Les attributions sont fixées officiellement dans le Tableau canadien d'attribution des bandes de fréquences (TCABF) et constituent un intrant indispensable de la présente étude.

Au Canada, l'établissement des politiques, des attributions et des normes techniques relatives au spectre est considérablement influencé par les mesures prises aux États-Unis et, dans de nombreux cas, par la dynamique mondiale. Cette situation a été prise en compte dans la préparation des prévisions de spectre figurant dans le présent rapport. Industrie Canada a réalisé une étude approfondie, qu'il a récemment terminée, sur les attributions et affectations des fréquences radioélectriques. Cette étude, intitulée Inventaire des fréquences radioélectriques : Aperçu 2010 – Canada,Note de bas de page 3 (ci-après le rapport d'inventaire), constitue une référence fréquemment citée dans ce rapport.

1.3 Portée de l'étude

Cette étude porte sur deux grands types d'utilisateurs du spectre, nommément le gouvernement et les utilisateurs commerciaux/du secteur privé, et sur 15 catégories de services et d'applications dans les bandes de radiofréquences allant de 52 MHz à 38 GHz. L'étude décrit la demande de spectre pour la période 2011 à 2015. Toutefois, le lecteur pourra le constater, dans les cas où une perspective historique s'est avérée utile pour établir les tendances, l'étude recule de plusieurs années pour mieux comprendre l'évolution à long terme.

Pour couvrir la portée de l'étude, nous avons examiné le rapport d'inventaire d'Industrie Canada et y faisons référence pour tous les services afin de dresser la synthèse de l'utilisation courante du spectre. Le but est de donner une idée au lecteur des attributions actuelles de bandes de fréquences à chaque service.

Dans le cadre de cette étude, Industrie Canada a défini cinq de ces services comme des services de grande valeur (en italiques dans la liste ci-dessous). Les services de grande valeur ont fait l'objet de recherches et d'analyse considérablement plus approfondies que les autres services et la demande de spectre a été analysée et modélisée en détail au moyen d'un outil de modélisation exclusif.

En vertu de la portée de l'étude, la demande visant les autres services a été déterminée à partir d'une compilation de renseignements et de données provenant des intervenants et des utilisateurs, d'entrevues conduites dans l'industrie, de sources de recherches secondaires, de rapports d'organisme de réglementation, etc. Ces données ont ensuite été analysées, au besoin, pour faire ressortir les points d'encombrement pouvant exister et les changements potentiels de la demande de spectre.

Liste des services traités dans ce rapport :

  1. Services cellulaires
  2. Services d'accès fixe sans fil
  3. Services de raccordement (liaisons terrestres)
  4. Services de radiodiffusion
  5. Services de communication par satellite
  6. Services mobiles terrestres
  7. Services de sécurité publique
  8. Radioamateur
  9. Services aéronautiques
  10. Services maritimes
  11. Services militaires
  12. Services de radiorepérage
  13. Services des sciences spatiales
  14. Dispositifs grand public
  15. Dispositifs médicaux

1.4 Prévision des développements dans la demande de spectre

Red Mobile Co. (Red Mobile) a été désignée pour conduire une étude sur la demande future de spectre radioélectrique au Canada. PA Consulting, une firme-conseil mondiale ayant de l'expérience dans les prévisions de demande analogues, ajoute son expertise à celle de Red Mobile, dans le secteur du sans-fil et des méthodes de réglementation pertinentes.

L'équipe de Red Mobile a une expérience importante du travail dans des mandats de plusieurs clients en Armérique du Nord, en Amérique du Sud, en Europe, en Asie et au Moyen-Orient. Elle a ainsi pu acquérir une expérience pratique au niveau international, en plus de connaissances des tendances mondiales et régionales ainsi que des variations locales. Les experts-conseils de Red Mobile ont des connaissances approfondies de projets semblables, menés ailleurs dans le monde et destinés à évaluer la demande de spectre et à moduler les initiatives de politiques connexes.

Les travaux de l'étude ont débuté en décembre 2010 et se sont poursuivis jusqu'en décembre 2011. Pour les cas les plus pertinents (p. ex. cellulaire) et dans la mesure du possible, l'évolution et les changements liés à la demande de service ont fait l'objet d'un suivi tout au long de l'année et ont été revus à plusieurs reprises comme faisant partie d'un processus de vérification diligente. Red Mobile a conduit l'étude et l'analyse de marché des 15 services, puis a calculé les prévisions en matière de demande de service.

Aux fins de l'étude et de l'analyse de marché, plusieurs intervenants de l'industrie (voir l'annexe B) ont été invités à répondre à des questionnaires. Des entrevues et de la correspondance ont aussi été utilisées pour obtenir de plus amples détails ou pour éclaircir un point de vue. Dans la mesure du possible, les prévisions ont été comparées avec celles d'autres sources pour en vérifier la cohérence. Après avoir achevé l'étude et l'analyse de marché et établi la demande de service, Red Mobile a travaillé de concert avec PA Consulting, qui a modélisé les prévisions de demande visant les cinq services classés comme services de grande valeur (expliqués dans la section suivante). Les besoins en demande de spectre relatifs aux autres services ont été traités dans une analyse ad hoc de haut niveau, sans être modélisés, conformément à la portée du mandat du présent rapport.

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2. Structure du rapport

L'étude sur la demande de spectre est organisée suivant les catégories de service radio définies par Industrie Canada. La structure du rapport est présentée ci-dessous, chaque section indiquant les types d'applications de service qui y sont traités.

1. Services cellulaires

Cette section couvre les services mobiles commerciaux déployés dans les bandes de fréquences cellulaires, SCP et SSFE attribuées par Industrie Canada. Elle porte aussi sur l'utilisation future des bandes SRLB et de 700 MHz. Les technologies abordées sont les suivantes :

  • GSM, GPRS et EDGE;
  • AMRC, 1xRTT et EVDO;
  • 3.5G - HSPA/HSPA+;
  • 4G - LTE et WiMAX.

Les exploitants et les déploiements nationaux et régionaux actuels sont pris en compte, ainsi que les changements futurs possibles entraînés par l'attribution de fréquences dans les bandes de 700 MHz et SRLB. Un large éventail d'offres de service — voix, courrier électronique, navigation Web, lecture vidéo en transit, téléchargement, médias sociaux, services interactifs, convergence — a été examiné. En outre, l'évolution des dispositifs raccordés a été prise en compte. Un modèle détaillé est créé pour la demande de service de 2005-2010, dans lequel l'évolution est évaluée dans le temps de même que la demande future. Dans la création de modèles pour cette section, des recherches directes considérables ont été faites, comprenant la surveillance des changements réels touchant divers paramètres, dont l'évolution mensuelle des changements touchant les abonnés, les appareils, la répartition du trafic HSPA par rapport aux technologies conventionnelles et l'utilisation des services de données. De plus, on a établi les nombres de cellules/secteurs pour chaque technologie. Les données de chaque intervenant sont confidentielles et ne sont donc pas divulguées. Il est important de prendre note que bien que l'apport des intervenants ait été utilisé comme vérification de cohérence et pour le peaufinage de l'étude, les prévisions et les chiffres sont fondés sur une étude et une analyse indépendantes et ne représentent la situation d'aucun exploitant particulier.

2. Accès fixe sans fil (AFSF)

La section sur l'AFSF couvre les systèmes point-multipoints (PMP) opérant sous 6 GHz, qui fournissent l'accès Internet large bande à un segment du marché résidentiel et commercial. Le spectre exploité sous licence et sans licence au moyen des technologies WiMAX et propriétaires dans les bandes applicables, a été modélisé. Les applications AFSF prises en charge par les technologies cellulaires (c.-à-d. HSPA/LTE) sont traitées dans cette section.

Cette section traite aussi des services AFSF point à point (PAP) dans les bandes au-dessus de 20 GHz.

3. Services de raccordement

Cette section porte sur l'utilisation des liaisons de raccordement par faisceau hertzien (hyperfréquences) pour prendre en charge le trafic de raccordement sans fil en provenance des services AFSF et des réseaux cellulaires. Les installations hertziennes hyperfréquences sont utilisées au Canada, en plus des installations filaires (à fibres optiques), pour prendre en charge le raccordement des trafics combinés des réseaux cellulaires et des systèmes AFSF.

Les liaisons point à point ayant recours à la technologie AFSF pour la connectivité d'entreprise (généralement dans la bande 24/28 GHz) dans le réseau d'accès sont abordées dans la section sur l'AFSF.

4. Services de radiodiffusion

La section sur les services de radiodiffusion porte sur la télédiffusion numérique en direct et la radio FM en direct. Le service de radiodiffusion par satellite ou radiodiffusion directe à domicile (RDD) par satellite est aussi traité dans cette section pour les deux radiodiffuseurs canadiens de RDD par satellite. Cette section couvre les technologies évoluées en cours de mise en œuvre, dont les suivantes :

  • Norme ATSC (Advanced Television Systems Committee) pour la télévision en direct (généraliste);
  • Technologie « dans la même voie, dans la même bande » (IBOC) pour la bande FM;
  • MPEG-2 pour le service de radiodiffusion par satellite et une gamme d'offres de services numériques dans les canaux de télévision généraliste, de la TVDS à la TVHD et à la télédiffusion mobile.

5. Services de communications par satellite

Cette section porte sur les communications large bande (bande Ka) par satellite, qui fournissent l'accès Internet large bande aux foyers et aux entreprises ainsi que les services mobiles par satellite, maintenant passés de la transmission de la voix à la capacité3G. De plus, cette section aborde brièvement les services classiques de communications fixes par satellite (type « tuyau coudé » dans les bandes C et Ku). Les réseaux à satellite canadiens et étrangers desservent divers segments du marché canadien des télécommunications par satellite. Les nouveaux réseaux à satellites canadiens utilisent les ressources spectre-orbite dans l'arc orbital géostationnaire pour desservir le marché satellitaire canadien et nord-américain. L'étude examine la capacité satellite disponible et les besoins inhérents au marché canadien.

6. Services mobiles terrestres

Cette section porte sur les services mobiles terrestres tels que les systèmes mobiles à partage de canaux et de répartition grande distance pour la voix, le téléavertissement, la télémétrie, les données, etc., utilisés par des centaines de milliers d'utilisateurs dans plusieurs bandes de fréquences (VHF et UHF). La section traite aussi des services de sécurité publique spécialisés exploitant les bandes de fréquences mobiles terrestres classiques pour la répartition sur de vastes étendues des signaux voix et données.

7. Services de sécurité publique

Cette section porte sur les services de sécurité publique (SP) qui exploitent des systèmes spécialisés pour le service de répartition grande distance de la voix et des données (téléchargement de fichiers, images, surveillance, etc.) utilisé par les premiers intervenants tels que les services de police, d'incendie et d'assistance médicale d'urgence (AMU). En plus du spectre des services mobiles terrestres, certaines bandes de fréquences ont été attribuées exclusivement à la SP pour la transmission de la voix, des données et pour l'accès Internet large bande, des services qui font partie de l'étude. En vertu de la définition de la sécurité publique, un certain nombre d'applications radio gouvernementales et de service public (dans lesquelles entre en jeu la protection de la vie et des biens) se qualifient pour accéder au spectre à titre de service de sécurité publique pour la transmission voix et données et l'accès large bande.

8. Radioamateur

Cette section porte sur le vaste éventail d'utilisations des communications radio par le service d'amateur et sur les nombreuses bandes disponibles pour ces services, qui comprennent voix, données, vidéo, assistance d'urgence, recherche, image, accès Internet, satellite, etc.

9. Services aéronautiques

Cette section porte sur une multitude de services essentiels au bon fonctionnement et à la sécurité de l'aviation civile et militaire, faisant partie du système de navigation aérienne (SNA) intérieur. Les services et les systèmes étudiés comprennent la radionavigation VHF (VOR, ILS, ATCS et communications VHF), le radar de surveillance des aéroports, le radar aéroporté, les radioaltimètres, le service mobile aéronautique, le système de positionnement global (GPS) et autres applications liées au fonctionnement du SNA.

10. Services maritimes

Cette section porte sur les services mobiles maritimes VHF, qui comprennent les applications mobiles pour les communications entre navires et navire-terre utilisées aux fins de la sécurité et des déplacements de navires, pour les systèmes d'identification et de surveillance automatiques de navires, les services du trafic maritime et autres communications.

11. Services militaires

Cette section porte sur les besoins spéciaux des Forces armées canadiennes. Elle traite d'une large gamme de services et d'applications radio destinés à appuyer les opérations militaires, notamment les services mobiles, par satellite et de radiorepérage et comprenant les systèmes radar, de radionavigation et de communications aéronautiques et maritimes. Certains besoins des militaires en matière de service radio sont traités dans les sections d'autres services de ce rapport, auquel cas ils sont identifiés.

12. Services de radiorepérage

Cette section porte sur deux grandes catégories de services de radiorepérage, soit les applications de radionavigation et de radiorepérage (radar). Elle traite d'un large éventail d'applications pour l'aviation, le transport maritime, les opérations militaires, l'environnement (p. ex. radar météo), etc.

13. Services des sciences spatiales

Cette section porte sur les services des sciences spatiales largement associés à l'exploitation spatiale, à la recherche spatiale, aux satellites d'exploration de la Terre, à la météorologie et à la radioastronomie. Elle traite d'une vaste gamme de bandes de fréquences et d'applications de service des sciences spatiales utilisées par plusieurs organismes et utilisateurs gouvernementaux importants.

14. Dispositifs grand public

Cette section porte sur l'utilisation d'un certain nombre de bandes de fréquences exploitées sans licence par des millions de dispositifs/produits sans fil (grand public et d'entreprises), notamment téléphones, routeurs WiFi, liaisons WiFi avec des appareils électroniques grand public, téléphones intelligents et tablettes. De nombreuses bandes de fréquences sont prévues pour le fonctionnement et la croissance de ces dispositifs grand public et d'entreprise.

15. Dispositifs médicaux

Cette section traite de l'utilisation des applications sans fil pour la prise en charge d'un grand éventail de dispositifs de surveillance et de télémétrie médicales utilisés dans la prestation de soins médicaux avancés au moyen de télédiagnostics, pour la surveillance des signes vitaux et dans d'autres applications novatrices.

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3. Méthode de prévision de la demande de spectre

3.1 Approche adoptée pour quantifier les projections de demande

3.1.1 Services de grande valeur

Le mandat relatif aux services de grande valeur consistait à réaliser une analyse approfondie de la demande de spectre. Ainsi, l'approche adoptée par Red Mobile pour ces services a été d'établir d'abord des prévisions « descendantes&nb sp;» visant l'évolution des abonnés, des dispositifs et du trafic, fondées sur une combinaison de données provenant de la recherche de source directe, des observations des intervenants de l'industrie et d'autres ressources, de rapports et de bases de données d'organismes de réglementation, y compris Industrie Canada, le CRTC et la FCC, ainsi que de diverses sources crédibles consultées pour la recherche secondaire. Red Mobile a utilisé les sources ci-dessus, en plus de sa propre expertise maison, pour établir les prévisions relatives à chacun des services. Dans le présent rapport, ces prévisions sont appelées « demande pour les services ».

Les paramètres à examiner comprenaient les suivants :

Cellulaire, AFSF et communications par satellite — La méthode a consisté à conduire une analyse de marché descendante détaillée et à établir les prévisions:

  1. du nombre d'abonnés,
  2. de la répartition des abonnés ou des types de dispositifs, suivant le cas (fonction/téléphone intelligent, tablette, clé réseau USB, etc., pour le cellulaire),
  3. du trafic par abonné, en fonction du type d'appareil, réparti par application (p. ex. voix, messagerie, navigation Web, courrier électronique, etc.), suivant le cas.

Radiodiffusion — La méthode a consisté:

  1. à déterminer le nombre de canaux, puis à répartir les nombres
  2. par type de canal et
  3. par technologie.

Liaisons de raccordement — La méthode a consisté:

  1. à produire des prévisions de trafic distinctes pour chaque type de réseau (c.-à-d. réseaux fixes et cellulaires),
  2. à évaluer le pourcentage transmis par faisceau hertzie et
  3. à établir comment ce pourcentage est réparti et retransmis sur liaisons à micro-ondes dans le réseau.

Dans l'établissement de la demande de spectre pour les services de grande valeur, Red Mobile a collaboré avec PA Consulting Group à la définition des paramètres d'entrée et des hypothèses clés nécessaires pour calculer la demande de spectre. Le modèle PRISM de PA et la méthodologie associée ont été personnalisés, au besoin, pour les adapter à la portée de cette étude et aux exigences uniques du marché canadien.

En conséquence, le processus suivant a été utilisé :

  • Conduite de la recherche de source directe et utilisation de l'expertise maison;
  • Examen des observations des intervenants et des sources de do nnées secondaires;
  • Examen des données existantes relatives à l'utilisation de chaque service – trafic, abonnés ainsi que de la façon dont ces derniers ont évolué;
  • À partir des résultats, calcul des données prévisionnelles détaillées sur le trafic actuel et futur pour chaque service, réparties par application et par technologie, s'il y a lieu;
  • À partir des résultats, définition des hypothèses détaillées relatives à la façon dont ces volumes de trafic se transformeront en demande de spectre. Les facteurs comprennent l'efficacité d'utilisation du spectre, la réutilisation des fréquences dans chaque type de réseau, la répartition géographique et temporelle de la demande;
  • Utilisation du modèle PRISM pour appliquer ces hypothèses et calculer la demande de spectre pour chaque service, accompagnée de répartitions sélectives par technologie ou par type de réseau;
  • Utilisation du modèle PRISM pour explorer les autres scénarios et les comparer aux prévisions principales fondées sur le scénario de la continuité.

Dans la pratique, il y a eu quelques itérations au cours du processus, visant la validation d'hypothèses ascendantes détaillées utilisées dans le modèle, à la lumière des prévisions initiales.

3.1.2 Autres services

Pour les autres services, le mandat était de réaliser une analyse ad hoc de haut niveau de la demande de service et de spectre, dans la mesure du possible, et de souligner l'incidence potentielle de la demande, le processus étant fondé sur l'apport des intervenants. Ces services n'ont donc pas fait l'objet d'une modélisation poussée. L'approche adoptée par Red Mobile a été d'abord de faire une synthèse du marché pour le service particulier, puis de créer un questionnaire associé et de recueillir les observations des intervenants de l'industrie.

En outre, des participants et des intervenants de l'industrie ont été interviewés, au besoin, et des sources secondaires, identifiées, ont été consultées. Les renseignements obtenus ont fourni une indication de la demande tant pour les services que pour le spectre. Au contraire des services de grande valeur, pour lesquels l'apport des intervenants a été fourni sous le sceau de la confidentialité et n'est pas communiqué dans ce rapport, les intervenants sont indiqués pour certains services (c.-à-d. militaire et sécurité publique), pour donner plus de valeur aux renseignements fournis; les sources de données — lorsqu'il s'agit d'organismes gouvernementaux — ont été identifiées avec la permission des intéressés. Le cas échéant, les points de pression sur le spectre sont indiqués.

En conséquence, le processus suivant a été utilisé :

  • Conduite de recherche de source directe pertinente et utilisation de l'expertise maison;
  • Examen des observations des intervenants et des sources de données secondaires;
  • Examen des données existantes relatives à l'utilisation de chaque service en provenance du rapport d'inventaire d'Industrie Canada et des observations des intervenants, c.-à-d. attributions de fréquences, points d'encombrement, etc.
  • S'il y a lieu, à partir des résultats, calcul des prévisions générales visant les changements actuels et futurs de la demande de service et de spectre.

Dans la pratique, il y a eu quelques itérations au cours de ce processus.

Tableau 3.1.1 — Approche adoptée pour la modélisation des services
Nom du service Description de la technologie et des utilisateurs/utilisation Grande valeur Méthode utilisée pour prévoir la demande de spectre
A. Dialogue avec les intervenants B. Déclarations des utilisateurs de spectre C. Analyse ad-hoc de témoignages D. Modélisation approfondie du trafic et de la demande
Cellulaire (service de grande valeur) 2.5G (GSM, 1xRTT)
3G (GPRS, EVDO)
3.5G (HSPA)
4G (LTE, WiMAX)
Voix et données IP
Oui Oui Oui Oui Oui (3 scénarios)
Mobile terrestre Bande étroite, partage de canaux, APCO, SP, gouvernement, exploitants commerciaux Oui Oui Oui
Sécurité publique APCO, bande étroite et large bande, tous les organismes de SP Oui Oui Oui
Radiodiffusion (radio et télévision) (service de grande valeur) Terrestre et satellite. Télé numérique (TVN), radio AM et FM numérique intrabande. Transition au numérique dans les canaux 2-51 et bandes radio. Oui Oui Oui Oui Oui (3 scénarios)
Radio amateur Diverses technologies et applications en fonction des bandes Oui Oui
Raccordement (service de grande valeur)

Relais radio hyperfréquences numérique dans plusieurs bandes;
Raccordement pour cellulaire, service public d'électricité, LSE de radiodiffusion, liaisons de têtes de ligne pour la câblodistribution

Oui Oui Oui Oui Oui (3 scénarios)
Accès fixe sans fil (service de grande valeur) WiMAX, autre technologie numérique. Accès large bande dans les bandes AFSF, SCSF, STM, SCML. Oui Oui Oui Oui Oui (3 scénarios)
Services par satellite (service de grande valeur) Comm. par satellite – voix et données; civil, non militaire. Satellites multimédias bandes C, Ku, Ka; SMS bande L et bandes 2 GHz.
Radiodiffusion directe (analysée ici pour le Canada et demande présentée dans la section Radiodiffusion), transport programme, télécom, dorsale Internet, accès large bande, service gouvernemental, satellite mobile.
Fixe par satellite « tuyau coudé ». Communications analysées par analyse ad hoc.
Oui Oui Oui Oui Oui (3 scénarios)
Services aéronautiques (communications,
aide à la navigation et surveillance)
Navigation aérienne et gestion du trafic aérien, Transports Canada, NAVCAN Oui Oui
Services maritimes (communications, aides à la navigation et surveillance) Stations mobiles : station embarquée et stations côtières.
Gouvernement, navires, embarcations, autorité portuaire.
Oui Oui
Militaire Excluant les radars (traités séparément). Comprend : systèmes d'armes, de communications (mobile terrestre, satellite compris) Oui Oui Oui
Communications services de radiorepérage Utilisation de radionavigation et radiolocalisation pour la navigation aéronautique (compr. GPS et applications radar, p. ex. pour navigation et non militaire Oui Oui
Services des sciences spatiales SETS, recherche spatiale, exploitation spatiale, radioastronomie.
Gouvernement et organismes, université, exploitants de satellite
Oui Oui
Dispositifs grand public Sans fil exempt de licence : Bluetooth, Wi-Fi, DECT, RL-R ULB Oui Oui
Dispositifs médicaux Sans fil courte portée exempt de licence. Dispositifs de télémétrie. Oui Oui

Nota :  Les services de grande valeur (cases colorées) ont été modélisés en détail au moyen de PRISM. Les autres services ont fait l'objet d'une analyse plus ou moins approfondie visant à en établir l'incidence sur le spectre au cours des cinq prochaines années.


Le tableau A.6.1 de l'annexe A présente la liste des intervenants qui ont été invités à fournir de l'information. La plupart des intervenants ont fourni des observations très utiles, mais certains n'ont pas répondu. Outre l'apport direct des intervenants, certains ont été interviewés ou invités à répondre à des questions plus détaillées. Sauf dans le cas des organismes qui nous ont autorisés à publier leur nom (p. ex. le MDN et la GRC), les observations de chaque intervenant ont été traitées de manière confidentielle, mais dans certains cas, la source est évidente. Dans l'établissement des prévisions de demande de service ou de spectre, plusieurs sources d'information ont été consultées et les résultats, combinés avec l'apport des intervenants pour acquérir les données particulières nécessaires au processus de modélisation.

3.2 Prévision des relations entre la demande de service et la demande de spectre

3.2.1 Services de grande valeur

Les projections visant les services de grande valeur ont été produites au moyen du modèle PRISM. Le modèle génère des prévisions quantifiées de la demande de spectre pour une gamme de services et de technologies de communication et multimédias. Il produit des prévisions pour chaque année considérée, sur une période donnée, généralement de 5 à 20 ans. Dans ce processus, la demande pour les services et les niveaux de trafic offert constituent les principaux facteurs déterminant la demande de spectre.

Toutefois, la relation entre les deux n'est pas toujours simple. Il existe tout un éventail de facteurs d'augmentation de la demande. Chaque facteur diffère suivant le service et peut aussi être différent suivant la technologie. Le modèle utilise ces données d'entrée pour quantifier la relation entre la croissance du trafic et la croissance de la demande de spectre. Par conséquent, la relation entre la croissance du trafic et la croissance de la demande de spectre peut prendre de nombreuses formes.

Les résultats et les relations relatifs à chaque service de grande valeur sont présentés à la section 6.

Voici un aperçu du modèle PRISM.

Le modèle PRISM

Le modèle PRISM est fondé sur la propriété intellectuelle (PI) d'amont provenant de plusieurs modèles de demande de spectre et d'évaluation développés par PA. Il a été créé en grande partie pour un mandat attribué par Ofcom, l'organisme de réglementation anglais, et destiné à prévoir la demande et la pénurie de spectre pour six services de grande valeurNote de bas de page 4 au Royaume-Uni, sur une période de 15 à 20 ans (2007-2025). Une partie importante de la méthodologie a été la création de PRISM, un modèle exhaustif tout en étant souple et adaptable, basé sur Excel.

La méthodologie et, plus particulièrement, le modèle des besoins en spectre PRISM, ont été réutilisés (après adaptation nécessaire) dans le mandat attribué par Industrie Canada. Pour ce projet, une méthode innovante a été mise au point, capable de produire des projections des besoins en spectre, fondées sur des bases solides, pour une vaste gamme d'utilisations — y compris quatre des cinq services précisés par le Canada.

Le modèle PRISM est un modèle poussé et exhaustif, comptant quelque 70 Mo de code Excel et VBA (Visual Basic for Applications). Le modèle est particulièrement pertinent en cas de changements substantiels prévus au cours des quelques années suivantes et lorsque les facteurs déterminant l'utilisation sont complexes. Cela s'applique aux réseaux cellulaires et, à divers degrés, aux quatre autres services de grande valeur indiqués par Industrie Canada.

Structure du modèle et échantillons d'entrée

Le modèle PRISM constitue une approche ascendante détaillée pour la prévision de demande de spectre, tenant compte de la croissance de la demande de service (trafic et abonnés pour le mobile, canaux pour la télédiffusion, etc.), mais aussi des nombreux facteurs pouvant en atténuer ou occasionnellement en amplifier l'effet sur la demande de spectre, par exemple :

  • Augmentation du nombre de stations de base/changement du mode de déploiement;
  • Modification de l'efficacité d'utilisation du spectre;
  • Changements dans la base de dispositifs installés (surtout pour le mobile);
  • Répartition de la demande au cours de la journée/semaine/année et changements pouvant survenir dans cette répartition;
  • Marge nécessaire pour assurer la qualité de service (p. ex. faible latence, hauts débits de rafales);
  • Compression du contenu;
  • Cellulaire : croissance en femtocellules et/ou transfert de charge vers le Wi-Fi.

Le modèle est aussi capable de produire des prévisions distinctes de la demande pour chaque application (voix, SMS, navigation Web, courrier électronique, téléchargement, télé en direct, etc.) et pour chaque service (cellulaire, radiodiffusion, AFSF, sans fil courte portée et raccordement), de gérer plusieurs scénarios pour toutes les prévisions de demande et les hypothèses technologiques et de fournir des rapports multidimensionnels sur la demande de spectre prévue sur une période à venir de 5 à 20 ans.

La figure 3.1.1 représente un aperçu de la structure du modèle.

Figure 3.1.1 — PRISM : Structure du modèle

PRISM : Structure
 du modèle (la description détaillée se trouve sous l'image)
Description de la figure 3.1.1

Cette figure offre un aperçu de la structure du modèle PRISM. Les éléments du « classeur de réseau » et du « classeur de demande » sont incorporés dans les données d'entrée (conception de réseau, sites et géographie, efficacité d'utilisation du spectre, femtocellules, pointe de demande, disponibilité de spectre, données d'entrée pour la demande totale, par application et technologie/service). Ces données sont incorporées dans le modèle de pénurie de spectre par l'intermédiaire de la macro pour lancer les scénarios et exporter les résultats. Le dernier élément de la figure contient les fichiers de résultats, c'est-à-dire le trafic offert, la demande de spectre, les pénuries et les graphiques.

Anglais Français
Network Workbook Classeur de réseau
Demand Workbook Classeur de demande
All Input data except for Total demand Toutes les données d'entrée sauf pour la demande totale
Network design
Sites and geography
Spectral efficiency
Femtocells
Peakiness of demand
Spectrum availability
Conception de réseau
Sites et géographie
Efficacité d'utilisation du spectre
Femtocellules
Pointe de demande
Disponibilité de spectre
Input data for Total demand, by application and technology / service. Données d'entrée pour la demande totale, par application et technologie / service.
Spectrum Shortages Model Modèle de pénurie de spectre
Macro to Run Scenarios and Export Results Macro pour lancer les scénarios et exporter les résultats
Results files;
Offered traffic,
Spectrum Demand,
Shortage, Charts
Fichiers de résultats;
Trafic offert,
Demande de spectre,
Pénuries, graphiques.

Le modèle a été conçu pour analyser la demande de spectre, ainsi que les épisodes ou secteurs où il pourrait y avoir pénurie de spectre, sur une période de 5 à 20 ans, portant sur plus de 30 technologies exploitées dans plusieurs services (p. ex. cellulaire, AFSF, raccordement).

Le modèle fournit les changements prévus dans les nombres d'abonnés, le trafic, l'efficacité d'utilisation du spectre, la compression de données et pour plusieurs autres facteurs importants ayant une incidence sur la demande de spectre.

De plus, il est conçu pour indiquer la ventilation des prévisions de demande sur de nombreuses dimensions pertinentes — notamment le temps, les bandes de fréquences de service et le type d'emplacement (ce dernier paramètre étant particulièrement utile pour les services cellulaires, où la demande peut varier considérablement entre les centres urbains, les municipalités de banlieue à faible densité et les régions rurales).

Aperçu de l'utilisation du modèle

Le modèle a été réalisé de manière à en permettre une certaine réutilisation et réapplication dans différentes régions sous réserve, bien sûr, de la disponibilité des hypothèses et des paramètres d'entrée nécessaires pour les services à modéliser.

La figure 3.1.2, ci-dessous, représente le menu principal, suivi de la vue plus détaillée, à la figure 3.1.3, de la structure suivant laquelle les diverses parties du modèle sont liées les unes aux autres.

Figure 3.1.2 — PRISM : Menu de navigation principal

Cette figure illustre le menu de navigation principal du modèle PRISM, qui comprend plusieurs fenêtres et éléments

Figure 3.1.3 — PRISM : Vue détaillée

Cette figure illustre en détail le menu PRISM et plusieurs boutons de navigation

Derrière chaque bouton de navigation jaune du menu détaillé, ci-dessus, figurent une ou plusieurs feuilles d'entrée, chacune contenant un ensemble d'hypothèses apparentées; la figure 3.1.4, ci-dessous, présente un exemple simple de feuille d'entrée.

Figure 3.1.4 — PRISM : Exemple de feuille d'entrée/hypothèses du modèle

Cette figure contient un exemple d'une fiche d'entrée, soit essentiellement un tableau qui comprend des entrées pour les divers paramètres ou les diverses hypothèses formulées

Le modèle utilise ces données et hypothèses d'entrée pour calculer les projections de trafic pour chaque service et technologie, puis, en tenant compte d'autres hypothèses à propos de la façon dont chaque technologie fonctionne et est déployée, pour calculer la demande de spectre suscitée par chaque technologie et service. Ces calculs sont utilisés pour produire de vraies prévisions ascendantes/déterminées par le demande de service de la demande de spectre, qui tiennent compte des changements dans la technologie et les réseaux ainsi que de la croissance des nombres d'abonnés et du trafic.

Avantage de l'approche basée sur un modèle et de l'utilisation de PRISM

La fonction principale du modèle est de permettre de convertir les données de consommation des marchés, pour une gamme d'utilisations différentes du spectre, en prévisions portant sur l'utilisation du spectre sur une période de temps et pour différentes bandes de fréquences. Le modèle remplit cette fonction d'une manière souple, en utilisant une analyse ascendante. Ainsi, dans le cas des systèmes cellulaires, il tient compte de certains facteurs, comme les caractéristiques du trafic, le type de voisinage, les conditions de propagation, le nombre et le type de sites cellulaires, la forme particulière du système cellulaire utilisé (HSPA, LTE, etc.), l'efficacité d'utilisation du spectre et le type de terminaux mobiles. Ces données sont toutes réunies avec le schéma de croissance dicté par le scénario choisi, les conditions de marché et une foule d'autres facteurs, pour produire les prévisions d'utilisation du spectre sur une période de temps et dans différentes bandes de fréquences.

Cette projection présente un degré de rigueur supérieur à celui des prévisions fondées sur les déclarations d'utilisateurs ou des prévisions fondées sur la seule croissance de trafic. C'est pourquoi nous avons utilisé le modèle PRISM comme base d'analyse de la demande de spectre suscitée par les services de grande valeur, dont la complexité de l'évolution technologique et de la demande justifie ce plus haut degré de perfectionnement.

3.2.2 Définition de « demande de spectre »

Avant d'examiner les résultats de la modélisation, il est nécessaire de définir ce que nous entendons par « demande de spectre » et comment cette expression doit être interprétée.

Il existe de nombreuses mesures de la demande de spectre. Les définitions sont fonction, par exemple, des réponses données aux questions suivantes :

  • La « demande » est-elle une moyenne quotidienne/hebdomadaire/mensuelle/annuelle ou des périodes de pointe?
  • Quel type de zone locale la demande vise-t-elle?
  • Quelle est la mise à l'échelle effectuée (s'il y a lieu) pour assurer la qualité de service — p. ex. pour prendre en charge les variations aléatoires — et permettre la concentration/l'étalement local de la demande, les pointes et les creux de courte durée et la demande en « rafale »?
  • La « demande » est-elle celle du trafic offert/exigé par les consommateurs/utilisateurs du service ou celle des fournisseurs de service/exploitants?
  • Quelles sont les hypothèses émises relativement aux largeurs de bande de canaux, aux attributions de fréquences minimales et en matière d'appariement ou non de spectre?
  • Quelle est la disposition prévue, s'il y a lieu, pour la gestion réseau — la mise à l'essai/transition visant le matériel nouveau et de remplacement, la nouvelle planification du spectre, le réaménagement du spectre pour le déploiement de nouvelles technologies et la demande de spectre pour les actifs « délaissés » tels que le matériel RAN qui est déployé, mais qui n'est plus efficace dans l'utilisation du spectre, ou le matériel peu utilisé, p. ex. en raison de l'adoption de dispositifs d'utilisateur de nouvelle technologie?
  • L'approche adoptée pour ce rapport répond à l'objectif de présenter la demande du point de vue du consommateur de service, dans toute la mesure du possible — non seulement pour le cellulaire, mais aussi pour les autres servicesNote de bas de page 5.

La principale mesure de la « demande », telle qu'elle est expliquée dans le rapport, est définie dans l'encadré ci-dessous.

Définition principale de « demande de spectre » appliquée aux services de grande valeur

Quelle est la quantité de spectre nécessaire pour prendre en charge le trafic offert?

La demande couvre tout le trafic, pour tous les utilisateurs du service et non pour ceux d'un seul réseau. La demande est celle de l'heure la plus occupée au cours d'une semaine moyenne.

La demande est évaluée pour un éventail de types de zone locale, d'environnement bâti et de densité de population différents. La demande nationale correspond généralement aux chiffres de demande les plus élevésNote de bas de page 6 dans un type de zone locale.

Pour les technologies des communications, un facteur d'échelle est appliqué de manière à fournir le spectre suffisant pour assurer une qualité de service acceptable — pour prendre en charge les variations aléatoires, la concentration locale, les pointes et les creux de courte durée et la demande en « rafale ». Dans ce cas, le facteur d'échelle va généralement de 1,5 à 2.

Les chiffres de demande de spectre comprennent les effets de l'appariement de fréquences pour les technologies ne pouvant utiliser que des fréquences appariées ou pour lesquelles les fréquences appariées sont la norme.

Pour les services de radiodiffusion, le trafic a pour source le radiodiffuseur plutôt que le téléspectateur ou l'auditeur. La définition de « trafic offert » fait référence au trafic généré par le radiodiffuseur plutôt que d'être centrée sur les nombres de téléspectateurs ou d'auditeurs.

Pour les technologies de satellite, la mesure de demande de spectre la plus largement acceptée est légèrement différente. Plutôt que de simplement exprimer la demande en mégahertz, les chiffres indiquent le nombre de MHz par créneau orbital géostationnaire, afin de tenir compte de la réutilisation du spectre dans plusieurs créneaux.

La définition principale utilisée dans cette étude est la « demande de spectre » obtenue au moyen de ces calculs.

Il s'agit du spectre nécessaire pour transporter le trafic offert, selon un profil de demande réaliste et à une qualité de service acceptable. En bref, il s'agit du spectre demandé par les consommateurs et par les utilisateurs du service.

S'il y a lieu, des exceptions sont faites et sont indiquées dans l'analyse du service considéré.

Cette définition s'applique uniformément aux cinq services de grande valeur.

Nous croyons que cette vision de la « demande », qui prévoit une marge pour les heures occupées, pour le voisinage occupé et pour la qualité de service, est plus utile qu'une vision fondée sur le trafic moyen dans un emplacement moyen. Elle représente une vision du spectre nécessaire réellement axée sur le consommateur.

Une exception est faite dans le cas particulier de la radio FM, où la demande est limitée par les 20 MHz de spectre compatibles avec la technologie. En matière de radio FM, la définition de la « demande » utilisée dans le rapport doit être réduite au spectre que la technologie offre actuellement.

Analyse de sensibilité et autres mesures de la demande

Du point de vue de l'exploitant de réseau, il existe d'autres sources de demande, que révèle l'examen de la façon dont la demande est remplie.

Le principal problème est que la « demande », telle qu'elle est définie ci-dessus, est établie sans tenir compte des points à considérer pour l'exploitation pratique d'un réseau. Il peut s'agir par exemple des largeurs de canal minimales, de la planification de l'évolution et de la mise à l'essai des réseaux et de la gestion des réseaux.

Cet aspect de la définition peut avoir une incidence particulièrement considérable sur la demande de spectre inhérente aux services de télécommunications terrestres, particulièrement lorsque les changements technologiques et de trafic sont importants, comme c'est le cas pour le service cellulaire.

Dans l'encadré ci-dessous sont exposées plusieurs autres sources de demande de spectre, qui feraient passer les prévisions d'une vue de la demande axée sur le consommateur à une vue axée sur l'exploitant.

Facteurs non compris dans la définition principale de la « demande de spectre » appliquée aux services de grande valeur, mais pris en compte dans l'analyse de sensibilité

La première analyse de sensibilité inclut le spectre supplémentaire nécessaire pour permettre la prise en compte de quantités discrètes dans les largeurs de bande des canaux et d'attributions minimales par exploitant de réseau, y compris pour les nouveaux venus, dans les cas où ils pourraient vraisemblablement entrer sur le marché avec une chance de viabilité économique.

Dans la deuxième analyse de sensibilité est ajouté le spectre dont ont besoin les exploitants pour la stratégie et la gestion des réseaux :

  • Spectre réservé pour les technologies sur le point d'émerger, mais non encore déployées;
  • Spectre nécessaire en cas d'accélération ou de ralentissement d'un remplacement technologique prévu;
  • Spectre réservé pour les technologies récemment utiles mais qui sont maintenant inutilisées ou complètement obsolètes;
  • Spectre nécessaire à la mise à l'essai avant le lancement de nouveaux services.

Dans le cas des services cellulaires et d'accès fixe sans fil, auxquels s'appliquent particulièrement ces facteurs, le rapport fait état de l'incidence qu'aurait l'ajout de ces sources de demande de spectre. Les données sont présentées dans une analyse de sensibilité, après les résultats principaux de chacun de ces deux services.

Enfin, il convient d'indiquer quelques-unes des sources de demande de spectre qui ont été exclues de la portée de l'étudeNote de bas de page 7.

Ces sources comprennent :

  • Spectre supplémentaire qui permettrait aux exploitants d'augmenter leurs revenus, de réduire leurs coûts ou d'accroître leur emprise sur le marché;
  • Spectre supplémentaire qui serait nécessaire pour permettre à un grand nombre de nouveaux venus de se lancer dans la concurrence (avec une possibilité de viabilité économique pour certains);
  • Spectre inutilisé, c.-à-d. qui peut être attribué à des titulaires de licence, mais qui ne peut être utiliséNote de bas de page 8;
  • Spectre réservé aux bandes de garde.

Interprétation des résultats de la modélisation

Enfin, avant de passer à l'examen des hypothèses et des résultats, il convient de garder à l'esprit les caractéristiques suivantes de l'approche quantitative, fondée sur un modèle, pour la projection de la demande de spectre :

  • La nature fortement quantitative du modèle signifie qu'il produit des chiffres précis pour toutes les prévisions, fondés sur les données et sur les hypothèses utilisées comme point de départ pour la projection.
  • Les prévisions sont des estimations ponctuelles, non des plages. Elles servent à représenter une trajectoire potentielle de la demande de spectre.
  • Les prévisions sont plus fiables si elles sont traitées comme des indicateurs de tendance ou des estimations de l'échelle de grandeur des changements probables dans la demande de spectre, à savoir, la demande sera-t-elle à peu près stable, doublera-t-elle, sera-t-elle réduite de moitié ou changera-t-elle d'une autre façon? Les prévisions ne sont donc pas des prédictions exactes, mais de bons indicateurs des tendances.

3.2.3 Autres services

Comme il a déjà été mentionné, pour les autres services, l'analyse a été conduite à partir de données tirées du rapport d'inventaire, de l'apport des intervenants, d'interviews avec les participants de l'industrie et de l'étude de sources de recherche secondaire. Dans chaque section sur un service sont indiquées les sources d'information particulières consultées et la méthode utilisée pour établir l'incidence sur le spectre et pour découvrir les points d'encombrement.

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4. Divers scénarios pouvant se réaliser au cours des cinq prochaines années

4.1 Facteurs de changement

On prévoit que les principaux facteurs déterminants des services de grande valeur pour la période 2010-2015 seront les suivants :

  • Croissance du trafic par dispositif, particulièrement de données;
  • Investissements continus par les réseaux, p. ex. augmentation du nombre de stations de base et de secteurs;
  • Services cellulaires : migration vers les nouvelles technologies et améliorations correspondantes de l'efficacité d'utilisation du spectre;
  • Communications par satellite : augmentation du nombre d'utilisateurs;
  • Radiodiffusion : migration vers des canaux de débit binaire plus élevé, p. ex. TVHD et croissance continue du nombre total de canaux offert;
  • Raccordement : certains remplacements continus des liaisons hertziennes par fibres optiques pour les liaisons à grand trafic.

4.2 Définition de scénarios de l'avenir et de leur demande de capacité

Un ensemble de projections a été établi pour ces facteurs — et pour d'autres — qui ont été utilisées pour produire les prévisions correspondant à un scénario central, appelé dans ce rapport « scénario 1 » ou scénario de la continuité. Il s'agit du scénario que nous considérons comme l'extrapolation plausible des tendances passées au Canada.

Outre le scénario de la continuité, une série d'autres futurs possibles ont été examinés. Pour deux de ces autres scénarios, nous avons produit un ensemble de projections complet de la demande de spectre pour la période 2010-2015. Ces deux autres scénarios sont les suivants :

  • Scénario 2 : Monde sans fil. Le Canada connaît une progression encore plus rapide vers des niveaux élevés de communications sans fil. La demande croît à un rythme un peu plus rapide que dans le scénario de la continuité. En outre, les nouvelles technologies sont adoptées légèrement plus rapidement.
  • Scénario 3 : Investissements faibles. L'appétit du Canada pour la nouvelle technologie ne disparaît pas, mais se calme quelque peu. La demande continue de croître, à peu près au même rythme que dans le scénario 1, mais les réseaux, les exploitants et même les consommateurs ne peuvent pas ou ne veulent pas investir dans l'infrastructure et la technologie au rythme prévu dans le scénario de la continuité. La délivrance de nouvelles licences et l'attribution de spectre sont plus lentes que ce que prévoit la continuité.

Le scénario 2 (monde sans fil) est conçu pour évaluer la demande de spectre dans le cas où la demande pour les services, les services eux-mêmes et les technologies progresseraient plus rapidement que le laisse prévoir le scénario de la continuité. Il s'agit d'un « scénario de forte demande de spectre ».

Au contraire, le scénario 3 (investissements faibles) est axé sur ce qui se produirait si les investissements ralentissaient. Il ne vise pas particulièrement à générer des cas de demande de spectre forte ou faibleNote de bas de page 9; il est plutôt centré sur la fluctuation des investissements.

Ensemble, les trois scénarios couvrent la plage des résultats pouvant être considérés comme raisonnables aux fins de la planification, c.-à-d. qu'ils englobent à la fois une trajectoire « du plus vraisemblable » et une « trajectoire de forte demande de spectre ».

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5. Hypothèses pour la prévision de la demande

En plus des facteurs mentionnés dans les sections précédentes du rapport, les principales hypothèses utilisées pour établir la demande de services et la demande de spectre sont indiquées dans chaque section pertinente des services étudiés.

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