La grande majorité des utilisateurs d'internet haut débit y accèdent aujourd'hui en partageant le « dernier kilomètre » avec les réseaux téléphoniques ou de télévision par câble existants, les deux services utilisant le même support physique. Il en résulte des débits montants compris entre 128 kbit/s et 1 Mbit/s et des débits descendants théoriques pouvant atteindre 20 Mbit/s. Le problème est que les utilisateurs exigent des débits plus élevés (jusqu'à 100 Mbit/s), et atteindre ces niveaux de bande passante nécessitera une transformation technologique majeure. De nombreuses alternatives techniques permettraient un accès universel au haut débit. Cependant, le principal obstacle reste le coût. De plus, toute nouvelle méthode d'accès au réseau devra être compatible avec les services existants.
Applications actuelles et futures
Domiciles.
La connectivité réseau domestique est l’application dominante en raison du grand nombre d’utilisateurs concernés. Elle couvre un large éventail d’applications, notamment la messagerie électronique, l’accès à Internet, le téléphone, la télévision par câble, etc. Cependant, de nouvelles applications exigeront une bande passante bien plus importante. La vidéo à la demande est une application souvent proposée. Il s’agit, par exemple, de télécharger une vidéo HD sur un décodeur pour la visionner ultérieurement. Ce type de service nécessiterait au moins plusieurs dizaines de mégabits par seconde ; toutefois, des centaines de mégabits par seconde seraient bien plus efficaces. On peut également envisager la télévision sur IP comme principal mode de distribution des signaux de télévision.
Cependant, il ne s’agit pas uniquement de divertissement. De plus en plus d’utilisateurs travaillent à domicile.
Grandes entreprises et PME
: Traditionnellement, les entreprises se caractérisent par un grand nombre d’utilisateurs, un volume de transactions relativement faible et des exigences élevées en matière de vitesse d’accès au réseau. Cette caractéristique a déjà nécessité un accès à très haut débit. Par conséquent, de plus en plus d’applications graphiques en temps réel, de visiophonie et de vidéoconférence, entre autres, sont développées.
Universités, écoles et hôpitaux :
ces utilisateurs ont des besoins très similaires à ceux des grandes entreprises, à ceci près qu’ils sont souvent pionniers dans l’adoption d’applications de visualisation de données. En médecine, le diagnostic et la téléconsultation nécessitent la transmission d’images diagnostiques (radiographies, par exemple) à très haute résolution et de vidéos haute définition pour observer clairement le patient lors d’une téléconsultation. L’utilisation d’applications de visualisation de contenu dans les salles de classe se développe également rapidement.
Infrastructure mobile :
les réseaux de téléphonie mobile et de données doivent être interconnectés. Avec l’expansion continue des réseaux mobiles, notamment pour fournir un accès internet mobile, les stations de base devront être connectées aux réseaux dorsaux fixes à très haut débit.
Solutions d'accès existantes : téléphonie et câble.
Accès haut débit via l'infrastructure téléphonique existante (xDSL).
Le concept de ligne d'abonné numérique (DSL) désigne un service générique englobant diverses technologies permettant aux lignes téléphoniques existantes de transporter des transmissions de données à haut débit.
Il existe de nombreux protocoles DSL. Le « x » indique qu'il s'agit d'un protocole appartenant à la famille des protocoles génériques. Le plus répandu est l'ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line). Dans plusieurs pays, il s'agit de la technologie prédominante pour l'accès Internet haut débit. Initialement développée pour l'accès Internet résidentiel, la norme spécifie une bande passante maximale de 6 Mbit/s en téléchargement et de 640 kbit/s en envoi, bien que les fabricants d'équipements proposent généralement des débits supérieurs. En pratique, la bande passante disponible est généralement inférieure à son potentiel maximal en raison des distances ou de la qualité des lignes installées.
Réseaux de télévision par câble :
Le réseau standard de distribution de la télévision par câble est appelé « Hybride fibre-cuivre » (HFC). Un câble à fibre optique dédié relie les nœuds aux armoires de distribution installées dans la rue à l’aide de paires de fibres optiques monomodes. Dans l’armoire de distribution, le signal est récupéré de la fibre, amplifié et injecté dans un câble coaxial. Ce câble coaxial, utilisé pour connecter les utilisateurs au réseau HFC, est un support de très haute qualité capable de supporter une très large bande passante. Le principal problème à résoudre est que ces câbles fonctionnent comme des « bus ». Cela signifie que tous les utilisateurs connectés au bus utilisent un support partagé avec des débits limités. Bien que ces débits limités soient souvent mentionnés comme étant de 30 Mbit/s, cela signifie en réalité que la capacité maximale du support partagé est de ce débit, et que tous les utilisateurs connectés au bus y ont accès. Pour garantir la disponibilité, le débit montant est généralement limité à un très faible débit d’environ 128 kbit/s.
Le principal problème aujourd’hui est que les utilisateurs exigent des débits plus élevés, rendant le support partagé à 30 Mbit/s obsolète. Cependant, le déploiement d'une nouvelle infrastructure câblée (de tout type) jusqu'au domicile de l'utilisateur est très coûteux. À long terme (20 ans), le remplacement complet des réseaux cuivre existants par la fibre optique semble inévitable ; toutefois, comme nous le verrons, des solutions intermédiaires existent.
Des facteurs physiques et juridiques influencent le choix des solutions d'accès à haut débit. Par exemple, dans de nombreux pays, la famille traditionnelle vivant dans une maison individuelle est l'exception plutôt que la règle ; beaucoup vivent dans de grands immeubles où les coûts des équipements et des services peuvent être mutualisés. Cependant, ces grands immeubles sont souvent situés dans des rues où l'installation du câble d'accès est complexe. De plus, dans certains pays, des problèmes juridiques se posent concernant l'installation des équipements de l'opérateur chez le client. Un autre facteur, variable selon le pays, est la définition juridique des termes « opérateur téléphonique » et « opérateur de câble », qui détermine les options de déploiement du réseau.
Quelles technologies pourront prendre en charge le haut débit à l'avenir ?
Il est essentiel de rappeler que toute solution proposée doit être utilisable indéfiniment, évolutive et adaptable aux besoins. De plus, toute nouvelle solution doit être mise en œuvre en parallèle des services existants.
1. Solution idéale :
La solution idéale consiste à connecter chaque abonné directement au nœud public via une liaison dédiée à deux fibres optiques (P2P). Cette solution répondrait à tous les besoins en bande passante des abonnés et constitue potentiellement une solution à long terme, malgré un coût initial de mise en œuvre élevé.
2. Solutions RF.
Les solutions radiofréquences constituent une alternative économique pour les petits groupes d'abonnés en zones rurales ou semi-rurales. Le problème se pose dans les zones densément peuplées où les immeubles de grande hauteur obstruent considérablement le signal, ce qui nécessite l'installation d'un grand nombre de stations de base pour desservir le grand nombre d'utilisateurs connectés simultanément.
3. FTTC - DSL à très haut débit (VDSL)
Les connexions ADSL actuelles fonctionnent correctement, mais les utilisateurs ressentent de plus en plus le besoin de débits nettement supérieurs. Comme mentionné précédemment, le débit ADSL maximal dépend fortement de la longueur de la liaison (boucle d'abonné) en raison de l'atténuation du signal transmis par le câble. Alors… pourquoi ne pas réduire cette distance ? L'idée est d'installer une armoire de distribution entre l'abonné et le nœud public, en les reliant par fibre optique et en réalisant la conversion optoélectronique dans cette armoire, la connexion à l'abonné restant sur la paire de cuivre d'origine. Ce type d'architecture est généralement appelé FTTx, le « x » pouvant représenter n'importe quelle lettre de l'alphabet en fonction de l'emplacement de l'armoire de distribution : rue, bâtiment, etc.
4. Fibre jusqu'au domicile (FTTH) :
S'il est nécessaire de desservir un immeuble d'habitation de taille importante (par exemple, 100 logements), l'infrastructure de fibre optique peut être étendue jusqu'au bâtiment lui-même, et le nœud VDSL installé dans les locaux techniques.
Cette solution évite de refaire le câblage intérieur, ce qui peut s'avérer très coûteux. Bien entendu, l'accord préalable des propriétaires est indispensable. Cette solution est très similaire à la fibre jusqu'au nœud de raccordement (FTTC), avec l'avantage de liaisons cuivre extrêmement courtes, garantissant ainsi un service de très haute qualité. Le coût de ce type d'infrastructure peut paraître excessif pour les maisons individuelles, mais il peut être très avantageux pour les grands immeubles d'habitation.
5. PON.
Le réseau optique passif (PON) offre une capacité largement suffisante et un coût de mise en œuvre inférieur à celui de la solution idéale. Le principe du PON repose sur la construction d'une infrastructure de réseau optique utilisant des répartiteurs pour connecter plusieurs utilisateurs à une seule fibre au niveau du nœud public. Des techniques électroniques garantissent le partage du support optique commun entre les utilisateurs. (Voir figures 1 et 2).
Le PON présente des avantages encore plus intéressants, comme la suppression des armoires de rue, ce qui simplifie la configuration et l'exploitation du réseau. L'absence d'équipements de terrain actifs simplifie également la maintenance. De plus, selon le système PON, les utilisateurs peuvent être situés jusqu'à 20 kilomètres du terminal de ligne optique (OLT). Actuellement, une grande ville peut compter jusqu'à 500 nœuds publics, mais un système PON permet d'en réduire considérablement le nombre (entre 12 et 20 en pratique), ce qui représente des économies importantes en termes de déploiement, de maintenance et d'exploitation. Cependant
, il nécessite un investissement initial important pour l'installation du câblage en fibre optique et son raccordement chez chaque abonné. Les coûts d'installation (tranchées, protection, conduits) sont bien supérieurs au coût du câble lui-même.
Conclusion :
Quelle que soit l’architecture adoptée, l’utilisation de la fibre optique dans le réseau d’accès sera indispensable. Le défi consiste à concevoir un réseau répondant aux besoins actuels des utilisateurs tout en étant ouvert aux évolutions futures, le tout à un coût acceptable. Dans la plupart des cas, la technologie FTTx peut s’avérer la plus intéressante, car elle répond aux besoins actuels tout en permettant une évolution future vers une architecture PON. À défaut, le déploiement d’un réseau PON pourrait bien constituer la solution la plus rentable à long terme.
Auteur:
Juan Pablo Muñoz, directeur technique R&M Espagne/Portugal
