Salter Global Consulting Incorporated SGC. Étude de préfaisabilité sur les télécommunications Options de réseau haut débit au Nunavik

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1 Étude de préfaisabilité sur les télécommunications Options de réseau haut débit au Nunavik Septembre 2013

2 Table des matières 1. Résumé de l étude de préfaisabilité concernant un réseau haut débit au Nunavik (fourni par l Administration régionale Kativik, ARK) 4 2. Introduction Méthodologie Options de réseau par câbles à fibres optiques 11 Page a. Option de réseau uniquement par câbles à fibres optiques 12 b. Proposition d Arctic Fibre Inc. 21 c. Option par câbles terrestres à fibres optiques Options de réseau par faisceaux hertziens Options de réseau par satellite Résumé de l estimation des coûts de fonctionnement Considérations concernant le processus d évaluation environnementale Comparaison des coûts des options de réseau par câbles à fibres optiques Options d interconnexion Comparaison globale des technologies par satellite, fibres optiques et faisceaux hertziens Comparaison d options d expansion des réseaux coûts d investissement et coûts de fonctionnement Délais prévus pour la réalisation du projet Conclusions 48 Annexes Pièces jointes Page 2 de 48

3 Liste des figures 1. Option de réseau par câbles à fibres optiques Principales routes de navigation Étendue de la région marine du Nunavik Réseau fédérateur sous marin pancanadien d Arctic Fibre Inc Réseau proposé par Arctic Fibre Inc Réseau par câbles à fibres optiques de la NNA, nord de l Ontario Réseau par tours hertziennes Option combinant un anneau de câbles à fibres optiques et une liaison hertzienne jusqu à Schefferville Anneau de câbles sous marins à fibres optiques et tours hertziennes pour desservir les plus petites communautés Anneau de câbles sous marins à fibres optiques et satellite pour desservir les plus petites communautés Carte de l emprise du chemin de fer de Sept Îles à Schefferville Réseau de RCE Comparaison des options pour un réseau fédérateur de télécommunications 44 Liste des tableaux 1. Fluctuations des marées Nunavik Estimation des coûts d investissement requis pour déployer l infrastructure du réseau en bande Ka dans les stations terrestres éloignées existantes Estimation des coûts d investissement requis pour déployer l infrastructure du réseau en bande Ka dans la station terrestre passerelle Estimation des coûts d un réseau satellitaire en bandes C et Ka sur une période de 15 ans allant 2016 à Comparaison des coûts d investissement pour les options par câbles à fibres optiques Coûts récurrents pour les options par câbles à fibres optiques Options de réseau satisfaisant les besoins en capacité prévus par l ARK pour Options de réseau satisfaisant les besoins en capacité prévus par l ARK pour Page 3 de 48

4 1. Résumé de l étude de préfaisabilité concernant un réseau haut débit au Nunavik (fourni par l Administration régionale Kativik, ARK) But de l étude L étude avait pour but d informer l ARK sur la faisabilité, les coûts et le temps nécessaire à la construction d un réseau haut débit au Nunavik. Les besoins en capacité ont été évalués essentiellement à partir de deux critères. Le premier était de permettre à Tamaani Internet d offrir des services Internet à la vitesse cible recommandée par le Conseil de la radiodiffusion et des télécommunications canadiennes, soit une vitesse minimale de téléchargement de 5 Mbps d ici à Les besoins prévus pour 2016 (voir ci dessous) ont été établis sur cette base. Le deuxième critère utilisé consistait à examiner la croissance de l utilisation d Internet à partir du réseau de Tamaani Internet de 2004 à 2012, qui s est multipliée par 30. Il est donc raisonnable de supposer que, comme les besoins mondiaux en Internet continueront de croître, le réseau de Tamaani Internet doit suivre cette croissance. Il est donc prévu que les besoins seront 30 fois supérieurs en L étude a examiné de nouvelles technologies pouvant satisfaire à de tels besoins parce que la technologie actuelle ne permettra pas de répondre à la demande croissante. Pour pouvoir atteindre les cibles fixées pour 2016 avec la technologie actuelle, la capacité de tout un satellite réservée pour l utilisation par le Nunavik, dont le coût est estimé à 25 millions de dollars par année, serait requise. Pour pouvoir atteindre les cibles fixées pour 2021 avec la technologie actuelle, la capacité de trois satellites, dont le coût est estimé à 75 millions de dollars par année, serait requise. De toute évidence, une nouvelle approche est nécessaire pour répondre à la demande croissante. Les paramètres fournis par l ARK sont les suivants : Communauté Capacité actuelle Mbps (satellite) Besoins prévus Mbps en 2016 Besoins prévus Mbps en 2021 Akulivik Aupaluk Inukjuak Ivujivik Kangirsuk Kangiqsualujjuaq Kangiqsujuaq Kuujjuaq Kuujjuarapik Puvirnituq Quaqtaq Salluit Tasiujaq Page 4 de 48

5 Communauté Capacité actuelle Mbps (satellite) Besoins prévus Mbps en 2016 Umiujaq Total Besoins prévus Mbps en 2021 L ARK a demandé au consultant d évaluer la faisabilité, les coûts et le temps nécessaire à la construction d un réseau pouvant répondre à de tels besoins. De plus, des solutions proposées par Arctic Fibre, Télésat et icomm ont également été évaluées. Faisabilité L étude a permis de déterminer que trois technologies permettraient d atteindre les objectifs : 1. Un réseau par câbles sous marins à fibres optiques; 2. Un réseau par tours hertziennes; 3. Un réseau par satellite haut débit. Dans tous les scénarios où des câbles sous marins à fibres optiques et des tours hertziennes sont utilisés, il est supposé qu il serait possible de se connecter au réseau de la société à but non lucratif Réseau de Communications Eeyou à Chisasibi et par l entremise d un réseau par câbles à fibres optiques qui pourrait être construit entre Schefferville et Sept Îles. En raison de leur éloignement des centres urbains, le transport de ces deux communautés vers le sud augmente considérablement les coûts de fonctionnement. En outre, dans plusieurs des scénarios examinés, au moins deux de ces technologies seraient utilisées conjointement afin d optimiser les coûts, la performance et la stabilité du réseau. Au total, sept scénarios ont été analysés : 1. Un anneau de câbles sous marins à fibres optiques reliant toutes les communautés, lequel serait connecté à un câble terrestre à fibres optiques reliant Kuujjuaq à Schefferville. 2. Arctic Fibre Inc. propose de relier 11 communautés avec un anneau de câbles sous marins à fibres optiques et les trois autres communautés par tours hertziennes. 3. Un anneau de câbles sous marins à fibres optiques reliant toutes les communautés, lequel serait connecté à des tours hertziennes reliant Kuujjuaq à Schefferville. 4. Un anneau de câbles sous marins à fibres optiques reliant neuf communautés (incluant baie Déception), des tours hertziennes dans six communautés et des tours hertziennes reliant Kuujjuaq à Schefferville. 5. Un anneau de câbles sous marins à fibres optiques reliant huit communautés (incluant baie Déception), un satellite haut débit pour cinq autres communautés et un téléport satellitaire haut débit à Kuujjuaq. 6. Un satellite haut débit pour toutes les communautés et un satellite en bande C pour les applications de village nordique à village nordique. 7. Un réseau de tours hertziennes pour toutes les communautés qui ne permettrait d atteindre que l objectif de 2016 de 2,5 Gbps, mais pas l objectif de 2021 de 7,4 Gbps. Page 5 de 48

6 Il importe de noter que ces technologies ne sont pas nécessairement équivalentes. Les tours hertziennes et les satellites haut débit sont vulnérables aux effets nuisibles du mauvais temps et de l interférence aux fréquences radioélectriques, bien que l équipement moderne des satellites puisse, dans bien des cas, atténuer les effets des conditions météorologiques avec peu ou pas d impact sur la performance. Les scénarios avec satellites haut débit et tours hertziennes ont été établis en fonction d un objectif de disponibilité de 99,99 %. Un réseau par câbles à fibres optiques n est pas affecté par le mauvais temps ni l interférence des fréquences radioélectriques. Le temps de latence de la technologie des satellites haut débit est élevé et continue d être un problème pour les applications sensibles au temps de latence qui ne fonctionneront pas aussi bien, voire pas du tout, dans un environnement à temps de latence élevé, et ce, peu importe la vitesse du réseau. Les réseaux par tours hertziennes ou par câbles à fibres optiques n ont pas de problème de latence. Le scénario avec des satellites haut débit qui a été étudié est asymétrique; sa capacité de téléchargement en aval respecterait l objectif de bande passante établi, mais sa capacité de téléchargement en amont serait considérablement moins grande. L asymétrie est courante dans la conception de réseaux satellitaires et convient en général à la plupart des besoins actuels. Il est difficile de prédire l impact qu aura ce type de conception sur l utilisation d un réseau dans une quinzaine d années, notamment avec les applications sollicitant beaucoup de téléchargements en amont telles que l informatique en nuage qui devient de plus en plus courante. Les réseaux par câbles à fibres optiques et par tours hertziennes sont intrinsèquement symétriques et cela ne constitue pas un enjeu pour ces technologies. Enfin, la technologie par fibres optiques peut facilement être mise à niveau à moindre coût et ainsi excéder largement l objectif de 7,4 Gbps de 2021, alors que les tours hertziennes et les satellites haut débit nécessiteraient d importantes dépenses en immobilisations en vue de leur mise à niveau après leur construction. Il importe de souligner toutefois que, bien que la technologie par fibres optiques ait la capacité de fournir une bande passante quasi illimitée, la réalité est que la croissance d un réseau par câbles à fibres optiques sera limitée par les coûts d interconnexion à des fournisseurs d accès nordiques. Le temps requis à la construction d un réseau est estimé à deux ans, peu importe la solution retenue. Une étude d impact environnemental sera toutefois nécessaire pour un réseau par câbles à fibres optiques et devrait prendre deux ans à réaliser. Pour un réseau par tours hertziennes, la durée de l étude d impact environnementale est évaluée à un an. Aucune étude d impact environnemental n est prévue pour un réseau par satellite haut débit. Le temps total requis pour construire un réseau haut débit est donc estimé à entre deux et quatre ans. Dans les scénarios examinés, les réseaux par câbles à fibres optiques et par tours hertziennes devront faire l objet d ententes avec des fournisseurs d accès nordiques existants et, dans le cas d une connexion passant par Schefferville, dépendront d un segment de réseau qui n a pas encore été construit, ce qui laisse planer une incertitude considérable. Le projet d Arctic Fibre Inc., qui propose de construire un réseau capable d autorétablissement et utilisant trois chemins distincts pour accéder à l Internet, fait exception. L accès à l infrastructure internationale d Arctic Fibre Inc. constituerait un avantage sur le plan de la fiabilité dans le cas d une panne d un seul câble de l infrastructure, contrairement à un réseau qui serait connecté exclusivement à des fournisseurs d accès nordiques. Page 6 de 48

7 Résumé de la comparaison Fibres optiques Tours hertziennes Satellite haut débit Très faible latence Faible latence Latence élevée Capacité maximale élevée Faible capacité maximale Capacité maximale modérée Symétrique (les capacités de téléchargement en amont et en aval sont égales) Symétrique (les capacités de téléchargement en amont et en aval sont égales) Asymétrique (la capacité de téléchargement en amont est plus faible que celle en aval) Taux de disponibilité très élevé Taux de disponibilité moyen (susceptible à la pluie) Taux de disponibilité élevé (plus ou moins susceptible à la pluie) Durée de vie de 20 à 30 ans Durée de vie de 20 ans Durée de vie de 15 à 20 ans Faible coût de mise à niveau audelà de l objectif de 2021 Coût élevé de mise à niveau audelà de l objectif de 2016 Coût élevé de mise à niveau audelà de l objectif de 2021 Temps de construction plus long (~4 ans) (évaluation environnementale, milieux terrestre et marin) Temps de construction moyen (~3 ans) (évaluation environnementale, milieu terrestre) Temps de construction plus court (~2 ans) (aucune évaluation environnementale n est prévue) Coût élevé d interconnexion (transport de Chisasibi/Schefferville vers le sud) Coût élevé d interconnexion (transport de Chisasibi/Schefferville vers le sud) Faible coût d interconnexion (passerelle située au sud) Page 7 de 48

8 Coûts et délais Résumé des coûts d investissement, des coûts de fonctionnement et des coûts totaux : Configuration du système Coûts d investissement Coûts annuels moyens de fonctionnement Coûts totaux (non ajustés à l inflation) Coûts totaux par année Fibres optiques uniquement 158 M$ 6,2 M$ 282 M$ 14,1 M$ (20 ans) Arctic Fibre Inc. 135 M$ 1 Fibres optiques plus tour hertzienne à Kuujjuaq et à Schefferville Fibres optiques plus tours hertziennes dans 6 communautés et à Schefferville Fibres optiques plus satellite pour 5 communautés Satellite bande Ka et bande C Arctic Fibre Inc. Arctic Fibre Inc. Les coûts annuels (155 M$) 2 utilise un modèle utilise un modèle dépendront de la de gestion dont les de gestion dont les fixation des prix en frais courants dépendent du nombre d utilisateurs du frais courants dépendent du nombre d utilisateurs du fonction du nombre d utilisateurs du système. 139 M$ système. système. 6,3 M$ 265 M$ 13,3 M$ (20 ans) 132 M$ 7 M$ 272 M$ 13,6 M$ (20 ans) 130 M$ 5 M$ 202 M$ 13,7 M$ (15 ans) 3 10,2 M$ (20 ans) 3 94 M$ 2 M$ 125 M$ 8,3 M$ (15 ans) Tours hertziennes uniquement (L option ne répond pas à tous les critères) 68 M$ 4,8 M$ 164 M$ 8,2 M$ (20 ans) 1 Arctic Fibre Inc. a fourni des coûts prévoyant 5 % pour les coûts imprévus. 2 L étude a prévu 20 % pour les coûts imprévus dans toutes ses estimations de coûts. Les coûts fournis par Arctic Fibre Inc. ont aussi été calculés avec ce même pourcentage pour les coûts imprévus. 3 La durée de vie prévue pour la technologie par fibres optiques est de 20 ans. La durée de vie prévue d un satellite est de 15 ans. L amortissement est indiqué à 15 et à 20 ans puisque cette option utilise les deux technologies. Page 8 de 48

9 Analyse Sur le plan purement technologique, un réseau par câbles à fibres optiques est supérieur à un réseau par satellite pour les applications Internet à large bande. Toutefois, sur le plan purement économique, notre étude démontre que la prochaine génération de satellites en bande Ka sera peut être supérieure pour au moins une quinzaine d années. Il y a toutefois un bémol : cette solution continuerait de priver la région de l utilisation d applications sensibles au temps de latence et l impact financier d un tel inconvénient est difficile à évaluer. Les deux solutions permettent de respecter les exigences du réseau du Nunavik. La technologie des tours hertziennes comporte deux limites importantes par rapport aux deux autres technologies étudiées. Premièrement, l absence de route d accès aux tours augmente considérablement les coûts de fonctionnement annuels, car il faut utiliser un hélicoptère pour accéder aux sites où se trouvent les tours. Deuxièmement, les faisceaux hertziens capables de fonctionner dans les conditions météorologiques difficiles du Nunavik n ont pas une aussi grande capacité que la prochaine génération de satellites en bande Ka et une capacité bien moins grande que la technologie par fibres optiques. Par conséquent, nous considérons que, même si un réseau par tours hertziennes est techniquement viable, les exigences du réseau du Nunavik sont trop élevées pour cette option. Conclusion L étude démontre clairement que la construction d un réseau haut débit pour le Nunavik est faisable et permettrait d atteindre un bien meilleur rendement que le réseau existant. La valeur commerciale de la capacité satellitaire en bande C qu utilise actuellement l ARK pour offrir des services Internet au Nunavik, incluant la capacité obtenue par l entremise de l Initiative nationale de satellite et Large bande Canada : Un milieu rural branché, conjuguée aux dépenses de fonctionnement du réseau de transport, est d environ 5,2 millions de dollars par année. Bien que les coûts d investissement dans un nouveau réseau soient considérables, lorsqu ils sont calculés sur la durée de vie, les coûts annuels moyens sont de 50 à 150 % plus élevés que ceux du réseau actuel. Cependant, ce nouveau réseau aurait trente fois la capacité du réseau existant et permettrait de répondre aux importants défis du Nunavik en matière de télécommunications pour au moins les 15 à 20 prochaines années. Page 9 de 48

10 2. Introduction L Administration régionale Kativik (ARK) a commandé une étude à l entreprise Salter Inc. () en vue de déterminer la faisabilité de connecter les 14 communautés du Nunavik à des services de télécommunications et d Internet haut débit. L ARK a demandé que les options de réseau suivantes soient examinées : a) Câbles sous marins à fibres optiques, incluant la proposition d Arctic Fibre Inc. b) Câbles terrestres à fibres optiques. c) Tours hertziennes terrestres haut débit. d) Satellite haut débit en bande Ka, incluant la charge utile de la bande Ka de Télésat. Pour chaque option, l ARK a demandé que les points suivants soient examinés : i. La faisabilité technique, en tenant compte du climat et de la géographie du Nunavik. ii. iii. iv. Les délais d installation prévus. Les considérations environnementales et réglementaires. La performance à long terme, incluant la disponibilité prévue du système. v. La diversité du système et les options de redondance dans le cas d une panne majeure. vi. vii. viii. La durée de vie de chaque option. L estimation des coûts, incluant les coûts d investissement et les coûts de fonctionnement. L interconnexion du système. Lors de l évaluation technique des diverses options de réseau, il a fallu tenir compte d un paramètre important, soit la demande prévue pour chaque communauté. L ARK a fourni les prévisions suivantes : Page 10 de 48

11 Besoins évalués : Communauté 3. Méthodologie Capacité actuelle Mbps (satellite) Besoins prévus Mbps en 2016 Besoins prévus Mbps en 2021 Akulivik Aupaluk Inukjuak Ivujivik Kangirsuk Kangiqsualujjuaq Kangiqsujuaq Kuujjuaq Kuujjuarapik Puvirnituq Quaqtaq Salluit Tasiujaq Umiujaq Total D abord, a évalué les paramètres techniques, les coûts et la performance des options par fibres optiques, par faisceaux hertziens et par satellite considérées individuellement, en fonction des besoins déterminés par l ARK. Ensuite, a examiné des options de réseau et de configurations techniques utilisant une combinaison de technologies pour répondre aux besoins qui augmenteront au fil du temps. Enfin, les diverses options examinées ont été résumées selon les coûts d investissement, les coûts de fonctionnement, la performance, le calendrier d installation, ainsi que les risques potentiels et les mesures d atténuation des risques. Une liste de sous traitants faisant affaire avec et une liste de fournisseurs potentiels qui ont été consultés dans le cadre de cette étude apparaissent à la pièce jointe Options de réseau par câbles à fibres optiques Les options de réseau proposées dans la présente section reposent sur une architecture en anneau de câbles à fibres optiques ayant au moins deux points d interconnexion entrée sortie afin de permettre au trafic de circuler dans les deux directions dans l anneau. En cas de rupture d un câble, toutes les communautés connectées à l anneau peuvent maintenir des services complets en redirigeant le trafic Page 11 de 48

12 dans une direction ou dans l autre pour éviter la rupture. L architecture en anneau est généralement utilisée dans des réseaux longue distance par câbles sous marins ou terrestres à fibres optiques. La présente section est divisée en trois : a) Une évaluation d une option de réseau uniquement par câbles à fibres optiques. b) Une analyse de la proposition d Arctic Fibre Inc. c) Une analyse d une option par câbles terrestres à fibres optiques pour le Nunavik. a) Option de réseau uniquement par câbles à fibres optiques La figure 1 montre une option de réseau par câbles à fibres optiques. Cette option propose ce qui suit : Un premier point d interconnexion à Chisasibi avec le réseau de la société à but non lucratif Réseau de Communications Eeyou, fournissant l accès au sud du Canada. Une deuxième interconnexion à Schefferville. Nota : Un lien par fibres optiques vers Schefferville, permettant de se connecter au sud du Canada, est actuellement proposé et utiliserait l emprise de chemin de fer existant. Un câble terrestre à fibres optiques entre Kuujjuaq et Schefferville. Les autres connexions se font par câbles sous marins à fibres optiques, à l exception d un lien terrestre entre la baie d Ungava et Kuujjuaq et d un certain nombre de courts liens terrestres pour permettre l atterrissage du câble sous marin dans des communautés (pour des questions de profondeur, de marée ou d affouillement glaciaire). Page 12 de 48

13 Figure 1 Option de réseau par câbles à fibres optiques Une description détaillée du réseau proposé, ainsi que les coûts, les considérations concernant le trajet du câble et les cartes nautiques des stations d atterrissage proposées apparaissent à l annexe 2. Principales caractéristiques du réseau : Longueur du câblage km (2 907 km de câbles sous marins et 659 km de câbles terrestres, incluant le lien entre Kuujjuaq et Schefferville). Capacité 12 câbles sous marins à fibres optiques (six paires). Dans le présent rapport, il est supposé qu une paire de câbles à fibres optiques est équipée initialement d un canal optique DWDM de 10 Gbps (DWDM multiplexage par répartition en longueur d onde dense). Une telle capacité répond entièrement aux besoins de l ARK prévus pour 2021 et a le potentiel de satisfaire à une croissance exponentielle du trafic, au besoin. Nota : Chaque paire de câbles à fibres optiques a une capacité maximale très élevée (100 Gbps par canal optique et un total de 88 canaux optiques DWDM). Interfaces techniques dans les communautés Deux types d interfaces ont été prévus dans le cadre de la présente étude : Page 13 de 48

14 Une interface Ethernet de 1 Gbps (norme IEEE 802.3, 1,25 Gbps). Des interfaces Telco DS1, DS3, (norme ITU G703), et OC3 et OC12 (GR 253 CORE). Ces interfaces seraient probablement destinées aux clients industriels ou aux clients qui ont un très fort taux d utilisation. Durée de vie Durée de vie théorique, au moins 20 ans. Considérations sur le plan de la conception : Affouillement glaciaire L affouillement glaciaire constitue un risque potentiellement considérable à l intégrité des câbles à fibres optiques, plus particulièrement aux stations d atterrissage et près du littoral. De manière générale, l affouillement glaciaire ne constitue pas un risque pour le réseau fédérateur. Dans le cadre de la présente étude, la littérature concernant les caractéristiques de la glace sur la côte est de la baie d Hudson et dans la baie d Ungava a été examinée. Les documents de référence apparaissent à la pièce jointe 2. En résumé, le principal risque dans le territoire à l étude est la glace fixée (glace soudée au rivage ou immobilisée sur un haut fond). Le mouvement de ce type de glace est déterminé par les vents, les courants et la salinité. Il y a un risque quand il y a transport glaciel, c est à dire quand une plaque de glace est transportée sur une autre provoquant ainsi un creusement dans le fond marin. Les estimations reçues sur la limite d un tel affouillement glaciaire est d environ 2 m (approximativement 6,56 pi) sous le fond marin. Dans le cadre de la présente étude, une profondeur nominale de 3 m (approximativement 9,85 pi) a été supposée. Il y a des icebergs dans les environs : Du détroit de Foxe. De la baie d Ungava. Dans les environs du bassin Foxe, le câble sous marin à fibres optiques du réseau fédérateur est suffisamment profond et les icebergs ne représentent pas une menace. À d autres endroits, la profondeur du câble sous marin à fibres optiques du réseau fédérateur a été établie à au moins 100 m (la pièce jointe 3 montre les diverses profondeurs du câble sous marin à fibres optiques). Quand la profondeur est entre 200 et 100 mètres, un câble à simple armure a été sélectionné. Quand la profondeur est de moins de 100 mètres, un câble à double armure a été sélectionné. Technologies d atterrissage des câbles Page 14 de 48

15 Les stations d atterrissage des câbles représentent une portion significative du coût global du réseau. Trois technologies sont proposées : Enfouissement sous marin à l aide d une enfouisseuse de câbles sous marins. Tuyau à rainure Le câble est entouré d un tuyau en acier robuste de l estran jusqu à une profondeur jugée sécuritaire. Forage directionnel horizontal Il s agit de la technologie la plus coûteuse. Elle requiert généralement beaucoup d équipement lourd sur le rivage pour effectuer le forage. À la lumière d une étude documentaire et d une revue de la littérature, il a été décidé que la présente étude tiendrait compte d une combinaison de technologies, laquelle a été intégrée à l estimation des coûts. Marées Les marées sont très variables sur les côtes du Nunavik et les plus grandes fluctuations se produisent dans la baie d Ungava. Le tableau 1 montre des données sur les marées provenant du Service hydrographique du Canada. Tableau 1 Fluctuations des marées Nunavik Les techniques d installation ont été choisies en fonction de la variation des marées. Par exemple, il est proposé d utiliser un lien terrestre entre la baie d Ungava et Kuujjuaq en partie à cause de la forte amplitude des marées dans cette région. Page 15 de 48

16 Profondeur de l eau De manière générale, plus un câble est installé profondément, plus le système est à l abri des menaces telles que la navigation, la pêche, l affouillement glaciaire et les icebergs. La profondeur du câble sous marin à fibres optiques est indiquée à la pièce jointe 3. La majorité du réseau fédérateur se trouve à plus de 100 m de profondeur. Un câble à armure légère est proposé pour les profondeurs de plus de 200 m. Pour les profondeurs allant de 200 à 100 m, un câble à simple armure est proposé et pour les profondeurs inférieures à 100 mètres, un câble robuste à double armure est proposé. Usure par frottement Le frottement peut être un sérieux problème pour les câbles sous marins. Il est extrêmement important que le câble repose directement sur le fond marin. Il ne faut pas qu il se retrouve suspendu entre deux affleurements rocheux. Dans un tel cas, le mouvement continu des marées et des courants usera le câble jusqu au point de rupture, parfois sur une période de temps relativement courte. Par conséquent, l arpentage du fond marin constitue une étape cruciale dans la détermination de l emplacement final des câbles. Disponibilité du réseau La disponibilité des réseaux par câbles sous marins à fibres optiques est très élevée, généralement de l ordre de 99,999 % lorsqu une architecture en anneau est employée. Les composantes électriques et optoélectroniques d un système à fibres optiques moderne sont habituellement configurées en anneau capable d autorétablissement afin d accroître de manière générale la fiabilité et la disponibilité du réseau. Les principales vulnérabilités d un système qui a été correctement installé suivant un arpentage du fond marin dûment effectué sont de nature anthropique. Plus de 90 % des pannes d un système par câbles sous marins sont causées par des sources externes (navigation, déplacement d ancres, pêche, etc.). La figure 2 montre les principales routes de navigation dans la région. Page 16 de 48

17 Figure 2 Principales routes de navigation (Référence : Pêches et Océans Canada) Le défi que pose un système sous marin dans un milieu arctique est le temps nécessaire à la réparation d un câble en hiver en raison de l inaccessibilité. Une telle vulnérabilité confirme la nécessité d utiliser une architecture en anneau. Calendrier d installation L étude proposait initialement d installer l anneau principal de câbles à fibres optiques en phases. Toutefois, cette façon de procéder était considérée comme étant excessivement chère et inefficace. Un câblier moderne peut installer la totalité du câble à fibres optiques du réseau fédérateur du Nunavik sans avoir à se réapprovisionner. Quand le câble est déposé directement sur le fond marin, le câblier peut maintenir une vitesse de mise en place de 4 à 7 km/h, si les conditions sont stables. De manière générale toutefois, une vitesse de 3 à 4 km/h peut être atteinte. Les vitesses de mise en place sont significativement réduites lorsqu il faut enfouir le câble et lorsque le câble est installé près du littoral. Même si l on tient compte du mauvais temps, des retards et d autres problèmes pouvant survenir, il est faisable et efficace d installer le câble sous marin du réseau fédérateur en un été. Les coûts associés à la mobilisation et à la démobilisation de l équipement si l installation du câble sous marin du réseau fédérateur se faisait sur plus d un été seraient très élevés. Page 17 de 48

18 Par contre, cela ne veut pas dire que les stations d atterrissage auraient à être installées en même temps. Il est recommandé que le système soit initialement configuré de manière à comprendre des unités de branchement sous marines lors de l installation du câble à fibres optiques du réseau fédérateur. Il sera alors possible de brancher les communautés à une date ultérieure, quand la demande sera suffisante, en reliant un câble d une station d atterrissage à l unité de branchement préinstallée. Il coûterait beaucoup plus cher d installer rétroactivement les unités de branchement sous marines. Évaluation environnementale et autorisations La figure 3 montre l étendue de la région marine du Nunavik qui est administrée par divers organismes en vertu de l Entente sur les revendications territoriales des Inuit du Nunavik (2007). La carte montre également les terres des catégories I, II et III définies dans la Convention de la Baie James et du Nord québécois. Page 18 de 48

19 Figure 3 Étendue de la région marine du Nunavik Le système par câbles sous marins à fibres optiques est entièrement situé dans les limites de la région marine du Nunavik. De manière générale, une évaluation environnementale est un processus servant à prédire les effets qu auront sur l environnement des initiatives proposées avant leur réalisation. Une évaluation environnementale : Détermine les effets nuisibles potentiels sur l environnement. Propose des mesures d atténuation aux effets nuisibles sur l environnement. Prédit s il y aura des effets nuisibles importants sur l environnement après l application de mesures d atténuation. Page 19 de 48

20 Inclut un programme de suivi afin de vérifier l exactitude de l évaluation environnementale et l efficacité des mesures d atténuation. Voici les cinq organismes chargés des évaluations environnementales pouvant être appelés à intervenir dans un projet de réseau par câbles à fibres optiques au Nunavik : i. Commission de la qualité de l environnement Kativik. ii. iii. iv. Commission de la région marine du Nunavik chargée de l examen des répercussions. Comité fédéral d examen des répercussions sur l environnement et le milieu social (COFEX Nord). Agence canadienne d évaluation environnementale. v. Pêches et Océans Canada Navigation, protection de l habitat du poisson (incluant les habitats d eau douce) et Loi sur les espèces en péril. Les responsabilités de ces organismes et les processus qui seront probablement requis pour obtenir les autorisations nécessaires à la réalisation d un tel projet sont décrits à la pièce jointe 4. En résumé, le processus débute par le dépôt d une description du projet qui énonce les «effets nuisibles potentiels» et propose des mesures d atténuation pour minimiser ces effets. Les organismes chargés des évaluations environnementales examinent les impacts sur l environnement et le milieu social. Le seuil des étapes initiales des demandes est relativement peu élevé afin de permettre à chaque communauté ou à chaque partie pouvant être affectée par le projet de participer et de faire connaître ses opinions. Cette étape du processus donne généralement lieu à une évaluation environnementale préliminaire qui indique au promoteur les conditions auxquelles il devra probablement satisfaire avant de présenter officiellement des demandes d autorisations. Lors de l étape suivante du processus, l évaluation environnementale se fait généralement à un seuil plus élevé pour tenir compte des effets nuisibles importants. Les consultations et la participation publiques sont des éléments importants de chaque étape du processus. Une fois que tous les processus d évaluations environnementales sont achevés, le promoteur doit présenter officiellement des demandes d autorisations pour réaliser le projet. À la lumière d autres projets d infrastructures similaires, il est estimé que le processus complet, de la description du projet à l obtention des autorisations requises, pourrait prendre deux ans. Estimation des coûts d investissement et des coûts de fonctionnement : Coûts d investissement = 153, 9 millions de dollars (incluant 20 % pour les coûts imprévus). Page 20 de 48

21 Coûts de fonctionnement = 2,3 millions de dollars par année (excluant les coûts d interconnexion). b) Proposition d Arctic Fibre Inc. Arctic Fibre Inc. propose un réseau fédérateur sous marin pancanadien tel qu il est illustré à la figure 4. Figure 4 Réseau fédérateur sous marin pancanadien d Arctic Fibre Inc. Arctic Fibre Inc. a fourni une estimation des coûts pour desservir les 14 communautés du Nunavik et baie Déception. La figure 5 montre le réseau que propose Arctic Fibre Inc. pour les communautés du Nunavik. Page 21 de 48

22 Unité de branchement de l est de la baie d Hudson Réseau proposé par Arctic Fibre Inc. Ivujivik Salluit Akulivik Puvirnituq Inukjuak Baie Déception Kangiqsujuaq Quaqtaq Kangirsuk Aupaluk Tasiujaq Kangiqsualujjuaq Câble à fibres optiques existant Kuujjuaq Umiujaq Kuujjuarapik Radisson Brisay Chisasibi Câbles à fibres optiques existants Voici en résumé la proposition d Arctic Fibre : Figure 5 Réseau proposé par Arctic Fibre Inc. i. Un réseau fédérateur sous marin couvrant une distance d environ km. Ce réseau serait connecté au réseau sous marin pancanadien que propose Arctic Fibre Inc. et offrirait une solution de raccordement à Chisasibi en suivant la côte ouest du Nunavik (en se connectant à l unité de branchement sous marine de l est de la baie d Hudson). Les coûts d investissement pour le réseau fédérateur sont estimés à entre 55 et 65 millions de dollars (incluant 5 % pour les coûts imprévus). ii. Un réseau local reliant chacune des communautés au réseau fédérateur. La distance totale des connexions individuelles est d environ km. Les coûts d investissement pour le Page 22 de 48

23 réseau local et les stations d atterrissage sont estimés à entre 80 et 90 millions de dollars (incluant 5 % pour les coûts imprévus). iii. iv. Des liens par tours hertziennes entre Kuujjuaq et Kangiqsualujjuaq, Tasiujaq et Aupaluk. Un lien par câble terrestre à fibres optiques entre la baie d Ungava et Kuujjuaq. v. Arctic Fibre Inc. a indiqué que le calendrier d installation pour la portion canadienne dépend de l approbation du gouvernement du Canada, de l arpentage du fond marin et du soutien des opérateurs de télécommunications. En ce qui concerne la disponibilité, le réseau que propose Arctic Fibre Inc. peut être configuré en anneau, ce qui signifie que la disponibilité prévue pourrait être de l ordre de 99,999 % dans la région. c) Option par câbles terrestres à fibres optiques Dans son énoncé de travail, l ARK exigeait que l étude examine les technologies utilisées dans les installations par câbles à fibres optiques à Pickle Lake dans le nord de l Ontario afin de vérifier si elles conviendraient au Nunavik. Un résumé du réseau à large bande par câbles à fibres optiques du nord de l Ontario situé sur le territoire de la nation Nishnawbe Aki (NNA) apparaît à la pièce jointe 5. La figure 6 montre l étendue de ce réseau. Figure 6 Réseau par câbles à fibres optiques de la NNA, nord de l Ontario Page 23 de 48

24 Le réseau de la NNA a une longueur d environ km, relie 26 communautés et couvre une superficie d environ km 2. Chaque communauté aura accès à un lien de transport de 2,5 Gbps et à 8 liens Ethernet de 1 Gbps. Le réseau comprend au total : km de constructions aériennes. 140 km de câbles enfouis km d installations sous marines. Pour environ 90 % du réseau de la NNA, des routes toutes saisons ou des routes d hiver existent. Il est donc possible d utiliser de l équipement lourd le long des routes pour installer le réseau. En ce qui concerne le Nunavik, l étude a révélé qu un certain nombre de techniques de construction employées dans le nord de l Ontario ne seraient pas nécessairement applicables au Nunavik en raison de l absence d une infrastructure routière. 5. Options de réseau par faisceaux hertziens Dans son énoncé de travail, l ARK exigeait que l étude examine les options de réseau par faisceaux hertziens pour offrir des services haute vitesse dans les communautés du Nunavik. L étude a examiné deux types de réseau par faisceaux hertziens en fonction, dans un premier temps, des besoins évalués par l ARK pour i. Un réseau utilisant la combinaison de technologies suivante : Un système de 11 GHz fonctionnant à Mbps. Un système de 5 GHz ayant une capacité de 200 Mbps. Un système de gestion et de télémétrie de 900 MHz. Les antennes requises pour chaque système seraient installées sur une série de tours érigées à une distance d environ 40 km les unes des autres. Des systèmes d alimentation hybrides (solaire, éolien, batteries et génératrices diesel de secours) sont proposés pour les sites intermédiaires. ii. Un réseau utilisant un système de 6 GHz. Un tel système permet des bonds plus longs entre les tours hertziennes et a le potentiel d éliminer la nécessité d installer de multiples relais hertziens pour satisfaire aux exigences en matière de disponibilité. Page 24 de 48

25 L étude s est concentrée sur des options de réseau utilisant un système par faisceaux hertziens de 6 GHz. Trois options par faisceaux hertziens permettant une interconnexion du réseau haute vitesse du Nunavik au sud du Canada ont été examinées : i. Un lien de Kuujjuaq jusqu à la limite septentrionale du réseau par câbles à fibres optiques d Hydro Québec à Brisay. À la suite d une évaluation plus approfondie, l étude a conclu qu il serait peu probable qu Hydro Québec accepte une telle connexion à son réseau par câbles à fibres optiques. ii. iii. Un lien par faisceaux hertziens de Kuujjuaq à Schefferville. Un tel lien permettrait de connecter la région au prolongement proposé du lien par câbles à fibres optiques qui relie actuellement Sept Îles à Labrador City. Le lien par câbles à fibres optiques proposé pour atteindre Schefferville pourrait suivre l emprise du chemin de fer existant. Connexion au réseau de la société à but non lucratif Réseau de Communications Eeyou à Chisasibi. a) Réseau par faisceaux hertziens, configuration en anneau L annexe 4 montre la conception, les ouvrages de génie civil, l équipement et les coûts d alimentation d un réseau en anneau par faisceaux hertziens pouvant desservir toutes les communautés du Nunavik et ayant deux points d interconnexion dans le sud du Canada, l un à Chisasibi et l autre à Schefferville. Le réseau est conçu en fonction d une capacité totale de 1,3 Gbps. La capacité pourrait être doublée pour atteindre 2,6 Gbps avec les mêmes ouvrages de génie civil. Les coûts ont été estimés pour les deux options. L un des principaux paramètres dont il faut tenir compte lors de la conception d un réseau par faisceaux hertziens est la planification du trajet radioélectrique. C est ce qui déterminera la performance du réseau et permettra d établir l emplacement et la hauteur des tours hertziennes. La figure 7 montre un réseau par tours hertziennes. Il y a au total 50 tours hertziennes, dont la hauteur varie de 90 à 5 m. Page 25 de 48

26 Salter Figure 7 Réseau par tours hertziennes Page 26 de 48

27 En ce qui concerne l alimentation de l équipement du réseau par faisceaux hertziens, un système hybride comprenant les éléments suivants est proposé : 14 panneaux solaires de 240 W. 2 éoliennes de 1 kw. 1 génératrice diesel de 5 kw. Le réseau par faisceaux hertziens a été conçu de manière à offrir une disponibilité de 99,99 %. En résumé : Coûts d investissement = 52 à 57 millions de dollars pour un réseau de 1,3 Gbps. Coûts récurrents évalués à 4 % des coûts d investissement = entre 2 et 2,5 millions de dollars, plus des droits de licence annuels de 0,5 million de dollars. Pour un réseau de 2,6 Gbps, les estimations sont les suivantes : o o Coûts d investissement entre 65 et 70 millions de dollars. Coûts récurrents = entre 3,5 et 4 millions de dollars par année. 6. Options de réseau par satellite Actuellement, les besoins en télécommunications au Nunavik, tant pour l Internet que pour l administration publique, sont satisfaits uniquement par la technologie d un satellite en bande C. Depuis le déploiement initial en 2002 de 11 MHz de bande passante satellitaire, le réseau par satellite de l ARK a pris de l ampleur et est aujourd hui de 129 MHz. Les services Internet actuellement offerts au Nunavik reposent sur un réseau en étoile dans lequel chaque communauté est reliée à une passerelle Internet située au sud, à Sioux Lookout. La topologie du réseau Internet de l administration publique repose sur un réseau maillé permettant des liaisons de point à point. Selon le taux de croissance prévu du trafic, les infrastructures actuelles qui utilisent un segment spatial en bande C du satellite Anik F3 de Télésat ne pourront pas techniquement satisfaire à la demande. De plus, les coûts supplémentaires associés à une capacité accrue de bande C, estimés à 25 millions de dollars par année pour une charge utile complète de la bande C, seraient très difficiles à assumer. Le réseau de l ARK a subi une croissance exponentielle qui excède considérablement la capacité du réseau actuel en bande C. Pour l expansion du réseau satellitaire de l ARK, l étude propose une configuration comprenant ce qui suit : Page 27 de 48

28 Utiliser la technologie en bande Ka pouvant satisfaire en grande partie à la demande accrue, tout en considérant que les systèmes en bande Ka ne peuvent pas prendre en charge une topologie de réseau maillé. La technologie en bande Ka présente également un avantage considérable sur le plan des coûts par rapport à la technologie en bande C : elle est en effet parfois moins chère d au moins un ordre de grandeur. La technologie en bande Ka permettrait à l ARK de satisfaire aux besoins de bande passante prévus. Conserver une certaine capacité en bande C avec l équipement actuel pour pouvoir prendre en charge les clients utilisant la topologie maillée. Il est estimé qu une capacité MHz serait requise pour satisfaire à ce besoin. Les tableaux 2 et 3 montrent une estimation des coûts d investissement pour des stations terrestres en bande Ka au Nunavik pouvant répondre aux besoins de l ARK, basée essentiellement sur des renseignements fournis par Télésat. Résumé Estimation Équipement RF 1,7 M$ Équipement en bande de base 4,0 M$ Construction 0,5 M$ Installation 0,23 M$ Services professionnels 0,26 M$ Logistique 0,15 M$ Total 6,8 M$ Par station 0,43 M$ Tableau 2 Estimation des coûts d investissement requis pour déployer l infrastructure du réseau en bande Ka proposé dans les stations terrestres éloignées existantes Résumé Estimation Électronique 3,7 M$ Services professionnels 0,12 M$ Total 3,8 M$ Tableau 3 Estimation des coûts d investissement requis pour déployer l infrastructure du réseau en bande Ka proposé dans la station terrestre passerelle Page 28 de 48

29 La topologie d un réseau en bande Ka est limitée à une configuration en étoile. Si l on estime que 2 Mbps sont utilisés par communauté pour les besoins en réseau maillé, les besoins totaux se chiffrent à 28 Mbps. Si l on utilise la configuration technique actuelle du réseau en bande C, cela représente environ 16 MHz ou 50 % d un transpondeur. Estimation des coûts pour un réseau en bande C En supposant que tout le trafic Internet est transféré au réseau en bande Ka proposé, il est estimé qu une capacité additionnelle de 5 MHz en bande C serait requise au cours des années suivant l étude pour maintenir un réseau maillé de capacité minimale. Les coûts estimés de l utilisation par le Nunavik de ce segment spatial en bande C sont de à $ par année, après l expiration des contrats de service en vigueur. 7. Résumé de l estimation des coûts de fonctionnement Le tableau qui suit montre une estimation des coûts de fonctionnement d un réseau combinant la technologie en bande Ka et la technologie en bande C, soit un réseau de 7,2 Gbps en bande Ka et un réseau maillé de 20 Mbps en bande C. Années (2016 à 2030) Segment spatial bande Ka Segment spatial bande C Connexion Internet Liaison montante bande Ka Liaison montante bande C Fonctionnement du réseau Totaux 70 à 90 M$ 1,8 à 2,5 M$ 6,3 M$ 9 M$ 1 M$ 24 M$ Tableau 4 Estimation des coûts d un réseau satellitaire en bandes C et Ka sur une période de 15 ans allant 2016 à Considérations concernant le processus d évaluation environnementale Les coûts et les délais associés au processus d évaluation environnementale varieront selon les technologies. a) Pour les options par câbles à fibres optiques, les hypothèses suivantes ont été faites : Pour la portion du réseau relevant de la réglementation du Nunavik (Accord sur les revendications territoriales des Inuit du Nunavik, Convention de la Baie James et du Nord québécois, Commission de la qualité de l environnement Kativik, municipalités définies dans la Loi sur les villages nordiques et l Administration régionale Kativik, etc.), le projet serait probablement considéré de «zone grise». Page 29 de 48

30 Par conséquent, le projet ne serait probablement pas considéré au même titre qu un projet minier par exemple, mais il devrait toutefois déterminer les risques (y compris les effets nuisibles potentiels) et les mesures d atténuation possibles. Les consultations publiques constitueraient une partie essentielle du processus. Pour la portion du projet tombant dans la région marine du Nunavik, les organismes suivants se partageraient la responsabilité : i. Pêches et Océans Canada. ii. Agence canadienne d évaluation environnementale. iii. Commission de la région marine du Nunavik chargée de l examen des répercussions. iv. Comité fédéral d examen des répercussions sur l environnement et le milieu social (COFEX Nord). Pour les endroits où le câble passerait à proximité des îles extracôtières relevant de la compétence du Nunavut, il est probable que la réglementation du gouvernement du Nunavut aurait à être respectée. Il est estimé que le processus d évaluation environnementale et d obtention des autorisations pourrait s échelonner sur une période allant d un à deux ans. Nota : Arctic Fibre Inc. croit qu il s agit d une estimation prudente et qu il serait possible d obtenir les autorisations en quelques mois. b) Pour les options par satellite, les hypothèses suivantes ont été faites : Les considérations concernant le processus d évaluation environnementale et d obtention des autorisations sont jugées négligeables. c) Pour les options par faisceaux hertziens, les hypothèses suivantes ont été faites : Des tours hertziennes devront être construites à des intervalles allant de 50 à 70 km. À chaque site, il y aura une tour et un abri comprenant un système d alimentation hybride. Une installation de stockage du carburant sera également requise. Selon la classification des terres, il est estimé que le processus d évaluation environnementale et d obtention des autorisations pourrait s échelonner sur une période allant 9 à 15 mois. Page 30 de 48

31 Il est difficile d évaluer les coûts associés au processus d évaluation environnementale et d obtention des autorisations avant que les autorités compétentes n aient évalué le projet en fonction de leurs domaines de responsabilités respectifs et de la réglementation applicable. Pour des projets de réseaux par câbles à fibres optiques de même envergure, les estimations concernant le processus d évaluation environnementale et d obtention des autorisations peuvent varier considérablement. Dans le cas où les organismes chargés de l évaluation environnementale déterminent qu un examen complet des impacts environnementaux est requis, le processus peut prendre jusqu à deux ans (incluant les consultations publiques) et les coûts peuvent aller de 1 à 4 millions de dollars. Pour les besoins de la présente étude, les coûts de l évaluation environnementale ont été estimés de manière prudente dans le résumé du présent document. En revanche, les coûts associés au processus d évaluation environnementale et d obtention des autorisations pour les options par satellite devraient être négligeables. Les coûts associés au processus d évaluation environnementale et d obtention des autorisations pour les options par faisceaux hertziens devraient être plus importants que ceux des options par satellite. Une installation de stockage du carburant sera requise à chacun des sites intermédiaires et c est ce qui déclenchera probablement le processus d évaluation environnementale. Les coûts de l évaluation environnementale ont été estimés de manière prudente à 1 million de dollars. 9. Comparaison des coûts des options de réseau par câbles à fibres optiques En plus de l évaluation des projets ayant recours à un seul type de technologie, l ARK avait demandé que l étude se penche sur des combinaisons de technologies qui pourraient s avérer financièrement avantageuses pour répondre aux besoins croissants du Nunavik. Les options suivantes utilisant une combinaison de technologies ont été considérées : Un anneau de câbles sous marins à fibres optiques et des tours hertziennes reliant Kuujjuaq à Schefferville, comme le montre la figure 8. Un tel modèle utilise une liaison hertzienne de 1,3 Gbps entre Kuujjuaq et Schefferville pour compléter l anneau de télécommunications. La liaison hertzienne remplace le câble terrestre à fibres optiques proposé entre ces deux communautés. Cette option permet de réduire les coûts d investissement globaux dans le réseau d environ 20 millions de dollars, mais offre une capacité moindre entre Kuujjuaq et Schefferville. En doublant la capacité de la liaison hertzienne pour qu elle atteigne 2,6 Gbps (en utilisant les mêmes ouvrages de génie civil et les mêmes infrastructures pour les tours), le réseau répondrait aux besoins de l énoncé des travaux de l ARK en assurant une diversité et une redondance du réseau de 25 % de sa capacité totale. Page 31 de 48