Impact du délestage de trafic et des tendances technologiques connexes sur la demande de spectre haut débit sans fil Note de synthèse A study prepared for the European Commission DG Communications Networks, Content & Technology
This study was carried out for the European Commission by Authors : J. Scott Marcus John Burns Expert advice : Werner Neu Internal identification Project number: 2013.5370 Contract number: 30-CE-0530064/00-25 SMART 2012/0015 DISCLAIMER By the European Commission, Directorate-General of Communications Networks, Content & Technology. The information and views set out in this publication are those of the author(s) and do not necessarily reflect the official opinion of the Commission. The Commission does not guarantee the accuracy of the data included in this study. Neither the Commission nor any person acting on the Commission s behalf may be held responsible for the use which may be made of the information contained therein. ISBN 978-92-79-30576-4 DOI: 10.2759/19823 European Union, 2013. All rights reserved. Certain parts are licensed under conditions to the EU. Reproduction is authorised provided the source is acknowledged.
Impact du délestage de trafic sur la demande de spectre haut débit sans fil 1 Note de synthèse : Impact du délestage de trafic et des tendances technologiques connexes sur la demande de spectre haut débit sans fil Comment le délestage du trafic évolue-t-il avec le temps, en termes de technique et de développement commercial? Comment cette évolution influence-t-elle le besoin de spectre? La demande de spectre dépend à la fois de la demande réelle des consommateurs de données et des objectifs politiques européens. La demande des utilisateur de données mobiles (et de données sans fil en général) affiche des taux de croissance explosifs une source respectée1 avance un Taux de croissance annuelle composé (TCAC) de 66% sur la période 2012-2017! Simultanément, une Politique européenne sous la forme d une Stratégie numérique pour l Europe (SNE) réclame la disponibilité universelle d un haut débit basique pour tous les Européens dès 2013 et la disponibilité universelle d une bande passante de 30 Mbps pour tous les Européens en 2020. La technologie sans fil devrait jouer un rôle significatif pour atteindre ces objectifs SNE. Le délestage de données depuis le réseau macrocellulaire sur des alternatives à portée plus limitée, ainsi le Wifi, les picocellules ou les femtocellules peut (c est d ailleurs déjà le cas) procurer une capacité bien supérieure pour un coût inférieur tout en offrant potentiellement et concrètement une alternative plus flexible. Le délestage sans fil revêt une importance spéciale pour l objectif de 30 Mbps. En effet, le déploiement d architectures de «petites cellules» pourrait assurer un moyen rentable de fourniture d une capacité élevée pour les données dans des régions où les plateformes alternatives d accès filaire sont indisponibles, dans la mesure où la capacité de raccordement adéquate est disponible. Ces solutions de délestage ouvrent potentiellement une voie de recours à plusieurs dimensions. Elles ne dépendent pas nécessairement d un spectre sous licence. Dans la mesure où leur portée est plus courte, elles autorisent une réutilisation amplifiée du spectre pour une région géographique donnée par rapport au seul réseau macrocellulaire et, par conséquent, une capacité supérieure pour une quantité donnée de spectre radiofréquence. Enfin, elles contribuent à résoudre le délai d attente de libération du spectre macroréseau additionnel de son usage présent. Cette étude a pour objectif l identification des opportunités présentées aujourd hui par cette technologie de délestage, l estimation de toute demande additionnelle de spectre pouvant devenir nécessaire afin d autoriser le délestage du trafic de données, l établissement du bilan coûts/avantages de cette solution à l échelon européen et l émission des recommandations opportunes pour toute intervention politique susceptible d être justifiée à l échelon européen. 1 Cisco VNI Mobile Forecast (2013).
2 Impact du délestage de trafic sur la demande de spectre haut débit sans fil Que couvre le «délestage du trafic de données»? La Commission a fourni une définition inhabituellement détaillée dans ses Termes de référence : «Aux fins de cette étude, le délestage du trafic de données devrait être défini comme l acheminement des données sans fil, traditionnellement fournies par les réseaux macrocellulaires (UMTS, LTE ou WiMAX) via des technologies alternatives de réseau d accès exploitant la couverture locale (portées de transmission inférieures) et opérant à des fréquences potentiellement, ou non, accessibles exclusivement par l opérateur du réseau. L accès alternatif à la bande passante sans fil repose habituellement sur de «petites cellules» comme les points d accès Wifi, voire les réseaux cellulaires à femtocellules ou picocellules. Il pourrait être fourni dans le cadre d un réseau cellulaire administré par un ORM (Opérateur de Réseau Mobile) ou reposer sur des infrastructures appartenant aux utilisateurs, ainsi des réseaux Wifi autogérés, par ex. exploités par un opérateur haut débit sans fil (WBO - Wireless Broadband Operator).» Dans la pratique, cette définition a dû être affinée. Les caractéristiques distinctives clés du délestage, le distinguant d un simple «lifting» du réseau de l ORM sont (1) qu un certain aspect, soit le spectre soit la liaison de raccordement, échappe au contrôle de l ORM et (2) que, selon la nature du périphérique de l utilisateur final, il est raisonnable de supposer que le trafic aurait été envoyé via le réseau macrocellulaire s il n avait pas été, en fait, délesté. Croissance rapide du recours au délestage de trafic Il se révèle notoire que le trafic du réseau macrocellulaire croît rapidement, en grande partie en raison du développement impressionnant des smartphones et tablettes.
Impact du délestage de trafic sur la demande de spectre haut débit sans fil 3 Figure 1: Prévision de croissance des données mobiles (2012-2017) Source: Cisco Mobile VNI (2013) 2 Étonnante et encore peu reconnue, la réalité, selon des données crédibles obtenues de différentes sources, indique que la croissance visible du trafic sur le réseau mobile macrocellulaire semblerait être uniquement la pointe d un iceberg bien plus conséquent. Le volume du trafic déjà délesté, principalement sur le Wifi domestique, dépasse déjà celui du réseau mobile et devrait également afficher une croissance encore plus rapide. 2 Cisco Systems, Cisco Visual Networking Index: Global Mobile Data Traffic Forecast Update, 2012 2017, 6 février 2013.
4 Impact du délestage de trafic sur la demande de spectre haut débit sans fil Figure 2: Délestage de données mobiles observé ou prévu Source: Données Cisco VNI (2012) et Informa/Mobidia, calculs WIK Évolution de la technologie Ces dernières années, les fournisseurs d équipements et organismes de normalisation ont consacré des efforts considérables au développement des normes Wifi et cellulaires afin d améliorer l interconnexion entre les deux et d optimiser l usage du spectre disponible. Bien que les équipements Wifi reposent, pour la plupart, sur la norme 802.11g avec un débit maximum de 54 Mbps et soient exclusivement exploités sur la fréquence 2,4 GHz, les appareils plus récents sont compatibles avec la variante 802.11n exploitée sur les fréquences 2,4 GHz et 5 GHz. Ils intègrent aussi des optimisations additionnelles, ainsi MIMO et des canaux RF plus étendus (40 MHz) afin de porter le débit de données à des centaines de Mbps. La norme ultime - 802.11ac - devrait autoriser des débits encore supérieurs en déployant des canaux toujours plus étendus (80 MHz ou 160 MHz). Les normes d échange ont été développées par les secteurs «Wifi» et «cellulaire», et deviennent maintenant disponibles dans le commerce, avec le potentiel d amplifier grandement la facilité de nomadisme entre les deux domaines de réseau. Les technologies Passpoint TM (parfois dénommée HotSpot 2.0), certifiée par la Wifi Alliance, mais aussi ANDSF (Access Network Discovery and Selection Function - Fonction de
Impact du délestage de trafic sur la demande de spectre haut débit sans fil 5 découverte et de sélection de réseau d'accès) de 3GPP s avèrent en l occurrence particulièrement importantes. La première est destinée à simplifier le processus d authentification d accès aux réseaux Wifi, par exemple en autorisant une authentification SIM pour les dispositifs mobiles. La seconde procure aux opérateurs de réseau mobile un degré supérieur de contrôle sur la nature du réseau auquel leurs dispositifs abonnés se connectent (Wifi ou cellulaire), avec une découverte et une connexion automatiques au réseau préféré. Nous estimons que ces développements devraient amplement surmonter l obstacle de la complexité historique du processus de connexion et d authentification, une limite essentielle à un délestage supérieur du trafic vers le Wifi. Du côté du cellulaire, la technologie fondée sur de petites cellules a évolué pour autoriser le déploiement de dispositifs «plug and play», à bas prix, sur le spectre sous licence des opérateurs sans la planification nécessairement complexe impliquée par les macroréseaux. Les femtocellules (déployées habituellement dans les foyers ou les entreprises) et les métrocellules (déployées habituellement à l extérieur ou dans les sites publics) peuvent coexister avec des réseaux macrocellulaires, soit en exploitant les mêmes fréquences ou des plages dédiées, augmentant significativement la capacité réseau et l efficience du spectre. Évolution du marché Le marché Wifi dans son ensemble est arrivé à maturité en Europe, avec plus de 70% des foyers disposant déjà d un point d accès Wifi dans certains États-membres. La capacité Wifi est aussi devenue une caractéristique toujours plus présente sur les smartphones. En conséquence, le délestage sur le Wifi est également bien en place. Actuellement, la grande majorité de ce délestage est de nature privée sur des connexions Wifi (essentiellement au foyer), un faible pourcentage du délestage intervenant sur les points d accès Wifi publics. Nous prévoyons une évolution de cette situation dans les prochaines années, partiellement en raison des progrès technologiques précédemment mentionnés mais aussi du fait d une disponibilité supérieure des connexions Wifi dans l espace public, particulièrement à l extérieur. En Europe, le progrès principal dans ce domaine semble provenir du Royaume-Uni où, désormais, cinq opérateurs au moins fournissent des réseaux d accès métropolitain Wifi, essentiellement en centre-ville et souvent conjointement avec des municipalités. Un autre développement-clé porte sur l accès Wifi public de nature communautaire, sous l égide pionnière de l entreprise espagnole FON en partenariat avec plusieurs compagnies télécoms nationales comme BT, DT et Belgacom. Cette approche implique normalement l usage de points d accès spécialement adaptés, grâce auxquels les abonnés participants de l opérateur de réseau partenaire accèdent aux points d accès des autres abonnés. Ainsi, le partenariat de BT avec FON au Royaume-Uni assure aux abonnés haut débit participants de BT un accès à plus de quatre millions de points d accès BT FON au Royaume-Uni mais aussi à d autres points d accès de partenaires
6 Impact du délestage de trafic sur la demande de spectre haut débit sans fil FON ailleurs dans le monde. Plusieurs agrégateurs d itinérance Wifi sont également apparus (par exemple ipass et Boingo) et se spécialisent dans la facilitation nationale et internationale d itinérance entre les opérateurs de points d accès Wifi, rendant de la sorte l accès Wifi public plus pratique mais aussi abordable pour un bon nombre d utilisateurs. Un message fort s est dégagé de nos discussions avec les intervenants : les petites cellules sous licence et le Wifi sont profondément complémentaires entre eux et non simplement substituables. Cet aspect est reflété dans l intérêt croissant du marché envers les «hetnets» (réseaux hétérogènes) combinant les accès à la fois cellulaire et Wifi sur le même matériel de station de base, maximisant l usage du spectre disponible et des dispositifs pouvant servir à minimiser les coûts en partageant des liaisons de raccordement et d autres infrastructures sur site. Avantages socioéconomiques du délestage L avantage socioéconomique majeur - et le plus aisément quantifiable - du délestage de trafic porte sur les économies de coûts des ORM, réelles ou prévisionnelles, en devenant capables de créer des réseaux plus petits grâce au délestage du trafic de données. Les économies de coûts annuelles (essentiellement attribuées au délestage vers le Wifi privé des foyers ou des entreprises) sont étonnamment élevées. Les marchés mobiles européens se révélant raisonnablement concurrentiels, une partie de ces économies pourraient être absorbées par la concurrence et répercutées aux consommateurs. Nous estimons que, pour les coûts de réseau, les économies engendrées en 2012 au niveau EUR-27 sont de l ordre de 35 milliards d euros ; quant aux économies prévues en 2016, elles devraient être de l ordre de 200 milliards d euros ; toutefois, cette estimation approximative représente un plafond. En réalité, les consommateurs choisiraient plutôt de moins utiliser leurs dispositifs mobiles, voire d utiliser des dispositifs et interfaces de réseaux fixes pour remplacer le mobile. En l occurrence, cependant, les consommateurs bénéficieraient clairement du délestage du trafic.
Impact du délestage de trafic sur la demande de spectre haut débit sans fil 7 Figure 3: Économies cumulées des coûts de réseau engendrées par le délestage (Mds ) Source: Sources multiples, calculs WIK Recommandations Pour l essentiel, le délestage du trafic s avère une «success-story» plutôt inattendue pour l Europe et le monde. La réduction du coût des réseaux engendrée par le délestage de trafic aura probablement pour effet d améliorer le rapport prix/performance, au profit des consommateurs, de la large bande mobile. Une action relativement limitée est nécessaire à l échelon européen. Cependant, quelques interventions pourraient être envisagées pour permettre de préserver cette dynamique: Chercher à rendre le spectre de 5150 MHz à 5925 MHz disponible globalement pour le Wifi. Continuer à s'efforcer de rendre les fréquences 2,6 GHz et 3,5 GHz intégralement disponibles pour l usage mobile. Lancer des consultations pour les options de licence futures du 3,5 GHz et les autres nouvelles plages de fréquence mobile sous licence. Sensibiliser à la valeur des points d accès à double radiofréquence.
8 Impact du délestage de trafic sur la demande de spectre haut débit sans fil La nécessité des liaisons de raccordement pour le délestage du trafic constitue une nouvelle raison de poursuivre les objectifs haut débit de la SNE. Assurer une imposition et une exécution efficaces et cohérentes des correctifs pour les entreprises disposant du SMP pour les lignes louées et similaires. Envisager de nouvelles études sur les obstacles administratifs au déploiement mobile et au délestage.
European Commission Impact of traffic off-loading and related technological trends on the demand for wireless broadband spectrum Luxembourg, Publications Office of the European Union 2013 153 pages ISBN 978-92-79-30576-4 DOI: 10.2759/19823
KK-01-13-239-FR-N 10 Impact du délestage de trafic sur la demande de spectre haut débit sans fil DOI: 10.2759/19823 ISBN 978-92-79-30576-4