Au cours des trente dernières années, l'évolution des technologies de l'information a engendré une demande croissante d'accès haut débit et de qualité aux services de télécommunications. Cette demande émane de tous les secteurs de la société, des entreprises de toutes tailles aux particuliers souhaitant se connecter à Internet depuis leur domicile. Généralement, les utilisateurs recherchent simplement un accès Internet à haut débit. Les termes « haut débit » et « très haut débit » désignent strictement toute vitesse d'accès supérieure à celle d'une connexion commutée via le réseau téléphonique. Leur signification précise dépend du contexte.
De nombreux gouvernements estiment qu'un accès haut débit et de qualité aux services de télécommunications sera crucial pour le développement économique de leur pays au XXIe siècle, un développement comparable à celui des autoroutes au XXe siècle. Par ailleurs, l'OCDE (Organisation de coopération et de développement économiques) publie régulièrement des statistiques et des classements des pays concernant la disponibilité et l'utilisation du haut débit par les utilisateurs finaux¹. Le déploiement du haut débit est donc considéré comme un indicateur du développement économique d'un pays et de son potentiel de croissance future. Tout ceci démontre simplement que les services de télécommunications sont devenus un aspect fondamental de la vie quotidienne dans la société moderne.

Aujourd'hui, la grande majorité des utilisateurs d'internet haut débit y accèdent en partageant le dernier kilomètre de câble du réseau téléphonique ou de télévision existant. Il en résulte des débits montants compris entre 128 kbit/s et 1 Mbit/s, et des débits descendants d'environ 6 Mbit/s (en réalité, le débit descendant nominal est plus élevé, mais l'accès est partagé entre plusieurs utilisateurs). Le problème actuel est que les utilisateurs finaux demandent des débits qui commencent à dépasser la capacité des bandes de première génération. On parle déjà de débits pouvant atteindre 100 Mbit/s.

Une telle capacité, par rapport aux niveaux actuels, nécessitera une transformation technologique radicale, qui constituera le fondement des développements futurs. Plusieurs alternatives techniques existent pour offrir un accès universel à haut débit, mais leur coût représente un obstacle majeur. Dans le système téléphonique, le réseau d'accès représente jusqu'à 70 % du coût total. En termes de maintenance régulière, les coûts d'exploitation et de maintenance de la partie accès du réseau pourraient même dépasser 70 % des coûts d'exploitation totaux.
Toute nouvelle méthode d'accès au réseau doit également assurer la continuité des services existants. Il est clair qu'Internet est la technologie du Web et du courrier électronique, et il semble inévitable que les services existants, tels que le téléphone et même la télévision par câble, migrent rapidement vers Internet. Cependant, cette migration n'est pas encore effective et de nombreuses années s'écouleront avant qu'elle ne soit complète.
Plusieurs architectures potentielles existent et permettraient, d'une certaine manière, de répondre aux besoins. Bien entendu, chacune présente ses avantages et ses inconvénients.

Une solution idéale consisterait à connecter chaque utilisateur final directement à un central téléphonique (PBX) via une paire de fibres optiques dédiée. Cela répondrait à tous les besoins prévisibles et constituerait donc un excellent investissement à long terme, malgré son coût initial élevé.
Une autre solution permettrait d'atteindre des débits plus élevés sur les lignes téléphoniques en cuivre existantes en réduisant la distance entre les utilisateurs et le central téléphonique. Il s'agit de la solution FTTx (« Fibre jusqu'à x » – le « x » indiquant que le point de connexion intermédiaire peut être situé à divers endroits, à condition qu'il ne soit pas à plus de 500 mètres de l'utilisateur final). Pour ce faire, des armoires de brassage doivent être installées entre les centraux téléphoniques existants et l'utilisateur final. Ces armoires pourraient être situées dans la rue, dans un bâtiment adapté ou sur la propriété de l'utilisateur. Cette solution est nettement moins coûteuse qu'un déploiement complet de la fibre optique, mais le débit disponible ne répondrait qu'aux besoins immédiats d'accès à Internet et les coûts de maintenance régulière pourraient être assez élevés.

Les solutions radiofréquences peuvent offrir une solution, et c'est effectivement le cas. Leur principal inconvénient réside dans l'insuffisance de la bande passante disponible. Si cette solution serait efficace et très économique pour un petit nombre d'utilisateurs, elle ne conviendrait pas à une utilisation généralisée dans les villes densément peuplées. Une architecture cellulaire, similaire à celle des réseaux de téléphonie mobile, pourrait potentiellement constituer une solution appropriée. Cependant, sa mise en œuvre nécessiterait un grand nombre de stations de base situées à proximité des utilisateurs finaux. Ces stations de base devraient être connectées par fibre optique et nécessiteraient une alimentation électrique puissante ainsi que de grandes antennes. En réalité, la mise en œuvre de cette solution serait complexe pour diverses raisons, notamment des préoccupations politiques liées aux risques d'irradiation.
La solution la plus économique dans la plupart des situations serait une solution optique globale. Chaque utilisateur final serait connecté par fibre optique, et ces fibres seraient interconnectées par des répartiteurs optiques passifs installés dans la rue. Au niveau du centre de commutation, une seule paire de fibres pourrait connecter simultanément 32 utilisateurs (ou plus). Du fait de la nécessité d'installer de nouvelles fibres chez chaque utilisateur final, cette solution engendre un coût d'installation élevé, bien que considérablement inférieur à celui de la solution « idéale » envisagée précédemment. De plus, ses coûts de maintenance courante sont faibles et, si besoin est, elle pourrait être remplacée ultérieurement par l'architecture « idéale ». Plusieurs variantes de cette solution sont actuellement disponibles, toutes désignées par le terme générique PON (réseau optique passif). Le PON le plus adapté à l'heure actuelle est le GPON (Gigabit PON). Il ne fait guère de doute qu'une solution basée sur le PON est la seule architecture capable de répondre aux besoins prévisibles des 20 prochaines années, voire plus, à un coût raisonnable. Cependant, la technologie FTTx répond également à la demande actuelle et, de surcroît, ouvre la voie à une évolution vers le PON à l'avenir.

Quelle que soit l'architecture adoptée, la fibre optique est indispensable au réseau d'accès. Le défi consiste à concevoir un réseau capable de répondre aux besoins actuels des utilisateurs tout en préparant le terrain (sans contrainte technologique) pour les évolutions futures, le tout à un prix abordable.

Applications actuelles et futures :
Toutes les technologies réseau proposées doivent être axées sur les besoins de tout type d’utilisateur potentiel.

Réseaux résidentiels :
La connectivité réseau dans les foyers est sans doute l’application la plus répandue, compte tenu du volume considérable de données en jeu. Elle englobe un large éventail d’applications, notamment le contrôle d’alarmes (qui implique un transfert de données minimal), la messagerie électronique, l’accès à Internet (www), le téléphone, la télévision par câble traditionnelle, la vidéo à la demande, et bien plus encore. Un nombre croissant de ces applications connaissent une croissance organique. Par exemple, les sites web intègrent désormais de nombreuses animations Flash ainsi que du contenu audio et vidéo ; une connexion plus rapide facilite donc la navigation et permet aux utilisateurs de gagner du temps, aussi bien au travail qu’à la maison.
La vidéo à la demande est une autre application gourmande en bande passante fréquemment citée. Auparavant, ce service était conçu (et testé) comme une diffusion contrôlée de vidéos (films de tous genres) via une connexion entre le fournisseur d’accès et l’utilisateur. Cependant, il est important de noter qu’avec les technologies actuelles, une architecture alternative pourrait être mise en place, permettant d’envoyer l’intégralité du film (3 ou 4 Go) sous forme de fichier sur le disque dur du décodeur de l’utilisateur. Ainsi, ce dernier pourrait visionner le film comme n’importe quel programme préenregistré. Cette architecture élimine la nécessité pour l'utilisateur de se synchroniser avec le réseau et simplifie le système de distribution au fournisseur. Pour la diffusion de contenu HDTV, une vitesse de connexion d'au moins 10 Mbit/s serait requise, voire plus performante avec des vitesses supérieures à 100 Mbit/s.
On peut également envisager l'IPTV comme le principal mode de diffusion télévisuelle à domicile. Actuellement, peu de programmes sont diffusés en direct (pratiquement uniquement des émissions sportives et d'information) ; la plupart sont préenregistrés. Dans ce cas, le téléspectateur pourrait consulter la liste des programmes disponibles, les télécharger sur un décodeur et les regarder. La gestion du petit nombre de diffusions en direct nécessiterait un mécanisme spécifique, mais certains prédisent déjà que ce sera l'avenir de la télévision.
Cependant, le divertissement n'est pas le seul facteur à l'origine de la demande croissante de connexions internet plus rapides à domicile ; les entreprises en ont également besoin, car la hausse des coûts sociaux, environnementaux et économiques des transports incite de plus en plus de personnes à télétravailler au moins une partie de la semaine.

Les entreprises (grandes et petites)
se caractérisent traditionnellement par un grand nombre d'utilisateurs finaux, des volumes de données transactionnelles relativement faibles et l'exigence de temps de réponse très courts. Ceci a rendu indispensable un accès réseau rapide. Cette tendance se poursuit, avec un nombre croissant d'applications utilisant des graphiques, notamment grâce à la maturité de la visiophonie et de la visioconférence. Un défi démographique pour de nombreuses entreprises réside dans leur implantation dans des zones industrielles, où les câblodistributeurs ne déploient pas leurs réseaux en raison des coûts élevés et de la faible demande. De ce fait, nombre de ces entreprises sont privées d'un accès haut débit, pourtant très répandu dans les foyers.

Hôpitaux, universités et écoles :
ces utilisateurs sont similaires à ceux des grandes entreprises, à ceci près qu’ils ont récemment commencé à utiliser des applications de visualisation de données. Les tomodensitométries et la visualisation scientifique nécessitent le transfert de fichiers très volumineux dans des délais relativement courts.
En médecine, les applications les plus en vogue aujourd’hui sont celles qui permettent aux spécialistes d’établir des diagnostics ou de réaliser des consultations à distance, même lorsqu’ils se trouvent à des centaines, voire des milliers de kilomètres du patient. Même une simple radiographie doit être transmise en haute résolution car, comme l’expliquent ces spécialistes, une qualité d’image optimale est indispensable. Il en va de même pour les téléconsultations : les médecins expliquent que les vidéos doivent être de haute qualité pour permettre une observation claire du patient. Des éléments apparemment insignifiants, tels que les antécédents médicaux d’un patient, peuvent s’avérer cruciaux en situation d’urgence. Lorsqu’une personne se rend aux urgences, elle est souvent loin de son médecin traitant ; l’accès à son dossier médical peut alors faire la différence entre la vie et la mort. Il est donc tout à fait justifié de rendre les dossiers médicaux (radiographies, scanners, etc.) accessibles en ligne afin qu'ils puissent être consultés de n'importe où en cas d'urgence.
De plus, les technologies de visualisation seront bientôt couramment utilisées dans les salles de classe et même dans les jeux vidéo.

Infrastructure mobile :
Les réseaux de téléphonie mobile (et de données) connectent l’utilisateur final via des liaisons radio à courte portée (généralement inférieures à un kilomètre). Cela implique la présence d’un grand nombre de stations de base réparties sur l’ensemble de la zone de couverture. Toutes ces stations doivent être connectées à un réseau dorsal de données et de téléphonie. Auparavant, cette connexion était assurée par la fibre optique, les liaisons micro-ondes et les câbles en cuivre. Avec le développement et l’expansion continus des réseaux mobiles (notamment pour fournir un accès Internet), les stations de base mobiles auront désormais besoin de liaisons montantes à haut débit. Ces dernières pourraient bien sûr être intégrées (ou au moins déplacées) à d’autres équipements réseau.
Besoins immédiats :
Le tableau 1 présente un aperçu des besoins en bande passante des applications existantes.

Le réseau téléphonique existant.
Les premiers réseaux téléphoniques utilisaient des circuits ouverts pour la connexion, une méthode bien adaptée à l'objectif recherché. Cependant, même pour un petit nombre d'utilisateurs, l'installation de poteaux téléphoniques nécessitait un vaste espace extérieur. De plus, on a calculé que la fourniture de services téléphoniques à une population plus importante dans les pays occidentaux exigerait une quantité de cuivre supérieure à celle disponible dans tous les gisements connus.
L'architecture du réseau d'accès téléphonique traditionnel (figure 1) est la suivante :

Une seule paire de fils relativement fins (0,4 à 0,8 mm) établit une liaison dédiée et continue entre chaque utilisateur final et le central téléphonique, généralement situé dans un rayon d'environ 4 km, parfois jusqu'à 6 km avec des câbles plus épais.
Les câbles arrivant au central et en partant contiennent environ 600 paires de fils de cuivre, parfois davantage.
Ces câbles sont souvent enterrés et raccordés à une boîte de jonction située dans la rue. À ce niveau, chaque paire est isolée et connectée à une autre paire de fils sortants.
Chaque paire transporte le signal téléphonique analogique et l'alimentation en courant continu basse tension (CC) vers le téléphone destinataire. Dans la plupart des réseaux, une tension plus élevée est appliquée à la ligne pour faire sonner le téléphone. Cela permet souvent aux utilisateurs d'utiliser le téléphone en cas d'urgence, même en cas de coupure de courant.
Pour les maisons individuelles, une seule paire suffit généralement pour la connexion. En revanche, dans les immeubles collectifs, on utilise généralement des câbles multipaires.
Le réseau entre le central téléphonique et l'utilisateur final est entièrement passif. Bien que les câbles transportent l'énergie électrique, aucun composant actif n'intervient sur le trajet du signal. C'est l'une des raisons de la grande fiabilité des réseaux téléphoniques.
Les centraux téléphoniques sont souvent de grands bâtiments où des techniciens et du personnel de maintenance sont présents 24 h/24 et 7 j/7.

L'accès haut débit via les lignes téléphoniques existantes (xDSL)
est un service utilisant la technologie DSL (Digital Subscriber Line/Loop), qui désigne l'ensemble des technologies permettant d'utiliser les lignes téléphoniques existantes pour le transfert de données haut débit (plusieurs mégabits par seconde). Dans ce contexte, la ligne téléphonique utilisée est une paire torsadée (TTP) composée de deux fils de cuivre connectés (en configuration point à point) entre le central téléphonique et l'utilisateur final. Ce dernier est généralement un particulier ou une petite entreprise, mais il peut s'agir de tout type de lieu disposant d'une ligne téléphonique analogique. Dans de nombreux pays, l'ADSL est la technologie prédominante pour l'accès à Internet haut débit.

Il existe plusieurs protocoles DSL. Dans le terme xDSL, le « x » peut désigner n'importe quel composant de cette famille de protocoles. Le protocole DSL le plus répandu est l'ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line). Il est dit asymétrique car le débit varie selon le sens de transmission des données. Sa configuration est illustrée dans le schéma de la figure 2. Son principal atout réside dans le fait que le TTP (Terminal Pointer), qui relie l'utilisateur au central téléphonique, est le SEUL élément commun au réseau téléphonique et à la connexion Internet haut débit.
Il s'agit d'une caractéristique essentielle. Les circuits téléphoniques d'extension (ou boucles locales) ont été conçus au XXe siècle pour assurer la connexion des téléphones analogiques. Toutes les caractéristiques de ces circuits (longueur maximale, topologie physique, épaisseur du câble, matériau isolant, etc.) étaient alors déterminées par des considérations économiques liées aux communications téléphoniques. Ce système, en tant que support pour les signaux numériques haut débit, est loin d'être idéal.
Chaque protocole possède des caractéristiques spécifiques, dont certaines sont résumées ci-dessous :

La ligne d'abonné numérique asymétrique (ADSL)
a été initialement conçue pour fournir un accès internet haut débit aux foyers. La vitesse de transmission maximale spécifiée par la norme est de 6 Mbit/s en téléchargement et de 640 kbit/s en envoi. Cependant, la norme laisse une certaine flexibilité aux fabricants d'équipements pour proposer des vitesses supérieures. Néanmoins, la vitesse maximale potentielle est souvent réduite par la distance ou la qualité de la ligne. Plus la distance est grande, plus la vitesse de transmission maximale est faible. La vitesse réellement disponible pour un utilisateur peut également diminuer en fonction de l'abonnement choisi. Par exemple, un fournisseur d'accès peut proposer des offres à 1,5 Mbit/s, 3 Mbit/s et 6 Mbit/s à différents prix.

ADSL-Lite :
L’un des problèmes de l’ADSL est que la téléphonie analogique et les données haut débit restent sur la même connexion. Dans les bâtiments équipés de plusieurs prises téléphoniques, cela implique l’installation d’un répartiteur passif sur la ligne téléphonique pour séparer la voix et les données, ce qui nécessite un nouveau câblage. L’inconvénient est que l’installation de ce répartiteur et du nouveau câblage requiert l’intervention d’un technicien, engendrant un surcoût important.
Le protocole ADSL-Lite a été conçu pour permettre l’installation directe de filtres simples, fournis avec le matériel, sur les équipements de l’utilisateur (téléphone et modem, par exemple). Dans certains cas, ces filtres ne sont même pas nécessaires. Cela élimine le besoin de faire appel à un technicien (et réduit donc les coûts), MAIS le débit de transmission des données est également considérablement réduit. Le débit maximal est de 1,5 Mbit/s en téléchargement et de 512 Kbit/s en envoi.

Réseaux de télévision par câble (HFC)
La figure 3 illustre l'architecture réseau standard nécessaire à la distribution de la télévision par câble. Il s'agit d'un réseau HFC (réseau hybride fibre-coaxial).

Les fibres optiques relient le central téléphonique à une armoire située en surface. La connexion entre l'armoire et le central est assurée par une paire de fibres monomodes.
Le signal radiofréquence (RF) est transporté dans la fibre comme un signal analogique. Cela permet de réduire la quantité d'équipements nécessaires au niveau du nœud de fibre, bien qu'un émetteur-récepteur optique spécialisé (à réponse linéaire) soit requis.
Au niveau du nœud de fibre, le signal est récupéré de la fibre, amplifié et transmis par un câble coaxial.
Chez l'utilisateur, le câble est prélevé et une partie du signal lui est acheminée via un court tronçon de câble coaxial dédié.
La distance entre le nœud de fibre et le central peut atteindre 50 à 70 km ; un ou deux centraux suffisent donc, même dans une grande ville.
Les nœuds de fibre contiennent des composants électroniques actifs, c'est-à-dire qu'ils transportent de l'énergie électrique. Par conséquent, en cas de problème, les techniciens doivent inspecter le nœud pour en déterminer la cause.
Un aspect sans lien avec la technologie, mais fondamental aux caractéristiques des réseaux de télévision par câble, est que leur objectif premier est le divertissement. De ce fait, la plupart des utilisateurs n'y investissent qu'une somme limitée. Dans de nombreux pays, cela a engendré des installations à bas coût et, par conséquent, un service de qualité médiocre, ce qui se traduit généralement par de longs délais de réparation après une panne. « Après tout, ce n'est que du divertissement. »
Il convient de noter que la structure actuelle est très similaire à celle des réseaux VDSL ou PON, qui seront abordés ultérieurement. La seule différence réside dans le raccordement des « derniers 500 mètres » jusqu'à l'utilisateur.

Connexions haut débit via les réseaux HFC :
Le câble coaxial utilisé pour connecter les utilisateurs aux réseaux HFC est une méthode de communication très adaptée. Il est capable de gérer une très large bande passante. Actuellement, les câblo-opérateurs proposent couramment des services haut débit (Internet) et de téléphonie traditionnelle sur les câbles existants.
Les services haut débit sont assurés par l’allocation de bandes de fréquences inutilisées au sein du câble. Le principal défi technique à relever pour fournir cet accès est que ces câbles fonctionnent comme des « bus ». Cela signifie que de nombreux utilisateurs partagent un seul canal, et un protocole d’arbitrage d’accès doit être mis en place pour la connexion montante. Bien que le débit annoncé soit généralement de 30 Mbit/s, il s’agit du débit total partagé disponible pour un groupe d’utilisateurs. Par souci de simplification et d’équité, les débits montants sont généralement limités à 128 Kbit/s. Bien entendu, chaque câble peut comporter plusieurs canaux partagés, chacun associé à un groupe d’utilisateurs. En cas de surcharge, l’opérateur réseau peut facilement diviser un segment de câble en deux afin de fournir deux connexions fibre optique montantes au lieu d’une seule. Le système fonctionne très bien avec un petit nombre d'utilisateurs, mais le service peut subir d'importants problèmes de qualité en cas de surcharge.

Connexions radiofréquences :
L’accès à Internet haut débit peut également être réalisé grâce à la technologie radio ; c’est d’ailleurs déjà le cas dans de nombreux endroits. Le problème de cette technologie réside dans la faible largeur du spectre radioélectrique disponible, ce qui saturerait rapidement la bande passante en cas d’utilisation massive. Il est toutefois possible de construire un réseau cellulaire (semblable à un réseau de téléphonie mobile). En utilisant une puissance minimale sur de courtes distances, les mêmes fréquences pourraient être utilisées de manière répétée. Une telle infrastructure nécessiterait une architecture similaire à celle du FTTx et utiliserait également des câbles à fibres optiques pour connecter un grand nombre de stations de base et créer ainsi un vaste réseau. Néanmoins, la propagation radio présente des difficultés dans les zones urbaines avec leurs immeubles de grande hauteur, les régions montagneuses, etc. En pratique, le placement des antennes est souvent complexe.

Environnement réseau actuel :
Le premier réseau de communication largement accessible de l’histoire fut le réseau téléphonique. Aujourd’hui encore, il peut être considéré comme la machine la plus vaste et la plus complexe jamais créée par l’humanité. À l’inverse, les réseaux de télévision par câble furent initialement développés par de petites communautés souhaitant améliorer la réception de leurs programmes télévisés et installant ainsi des antennes partagées. Aux États-Unis, ces réseaux sont toujours appelés CATV (Community Antenna TV).
Avec l’avènement des réseaux informatiques, les premiers utilisateurs furent de grandes entreprises prêtes à payer pour des services spécifiques et personnalisés. L’accès universel était lent et utilisait les lignes téléphoniques existantes. Pour atteindre des débits plus élevés (haut débit), de nouveaux réseaux furent construits en installant des équipements dans la plupart des centraux téléphoniques. L’accès était assuré par le partage du « dernier kilomètre » de câble entre le central téléphonique et le nouveau service de données, pour les services de télévision par câble ou téléphoniques existants.

Le principal problème actuel est que les utilisateurs souhaitent des débits encore plus rapides, rendant ainsi l'accès partagé avec les services existants inadapté. Or, le coût d'installation de nouveaux câbles (quel qu'en soit le type) chez les utilisateurs est élevé, et le remplacement de l'ensemble du réseau existant serait extrêmement complexe. Les travaux extérieurs (rue, etc.) sont quant à eux très onéreux. Les technologies radio pourraient constituer une solution viable, mais les limitations de la bande passante disponible semblent rendre leur déploiement à grande échelle en milieu urbain impossible.

À long terme (20 ans), la seule alternative, en principe, sera de remplacer intégralement le câblage cuivre existant par la fibre optique. Cependant, il est possible de moderniser les installations existantes grâce à des technologies comme le FTTc (Fiber to the Cabinet). Cette solution est essentielle car elle permet de répondre à la demande actuelle à un coût nettement inférieur à celui de la solution idéale, tout en étant réutilisable lors d'une future migration vers une solution définitive.
Il est important de rappeler que toute solution proposée doit être utilisable indéfiniment et évolutive si nécessaire. De plus, son déploiement doit être progressif et parallèle à celui des autres services (comme les câbles d'alimentation électrique).

Environnement physique :
Lorsqu’on évoque les besoins en réseau, on pense souvent uniquement aux maisons individuelles construites sur des parcelles privées. Or, dans la plupart des pays, ce type d’habitation est plutôt l’exception que la règle.

De nombreuses personnes vivent actuellement dans des immeubles d'appartements ou des immeubles collectifs.
En Amérique et en Europe, il existe de vastes zones semi-rurales en périphérie des villes où les habitations sont séparées par des centaines, voire des milliers de mètres.
Potentiellement, le coût de la desserte d'un grand immeuble d'appartements est inférieur, car les dépenses sont partagées. Cependant, ces grands immeubles sont souvent situés dans des rues où le coût d'installation des câbles d'accès est très élevé. De plus, dans de nombreux pays, l'installation d'équipements de fournisseurs de services chez les clients est soumise à des contraintes juridiques.
Les petits commerces présentent des caractéristiques similaires aux propriétés résidentielles.
De nombreuses grandes entreprises situées en dehors des grandes agglomérations ont également besoin de services.

Environnement juridique, politique et commercial :
Dans la plupart des pays, les contraintes légales influent sur les caractéristiques des réseaux. Aux États-Unis, par exemple, diverses lois définissent et limitent le rôle des câblodistributeurs et des opérateurs téléphoniques. Dans d’autres pays, les pouvoirs publics ont adopté des lois visant à promouvoir la concurrence entre les fournisseurs. Ces règles et lois partent du principe que les technologies actuellement disponibles seront utilisées à l’avenir et déterminent, dans une large mesure, les options possibles pour le développement des réseaux.

Très haut débit FTTx-DSL (VDSL) :
Les réseaux ADSL existants fonctionnent très bien, mais de nombreux utilisateurs souhaitent des débits nettement supérieurs. Comme mentionné précédemment, le débit maximal d'une liaison ADSL dépend fortement de sa longueur (une caractéristique des réseaux câblés en cuivre). Alors, pourquoi ne pas raccourcir cette longueur ? L'idée est d'installer une armoire de brassage contenant les équipements actifs le long du chemin de câbles existant. Le câble montant en cuivre (paire multiple) est remplacé par une paire de fibres optiques, tandis que la connexion par câble cuivre jusqu'à l'utilisateur est conservée. L'équipement DSL est installé dans l'armoire. Cette architecture est souvent appelée FTTx, où le « x » peut représenter n'importe quelle lettre de l'alphabet (armoire, bordure, trottoir, nœud, etc.).
Le VDSL fonctionne sur des distances relativement courtes, entre 350 mètres et 1,5 km, avec des débits allant jusqu'à 52 Mbit/s en téléchargement et 2,3 Mbit/s en envoi. La technologie VDSL-2, actuellement la plus performante, offre des débits encore plus élevés et une portée légèrement supérieure. De plus, et c'est un point important, elle est compatible avec les équipements ADSL existants.
Il est essentiel de noter que les débits et les portées mentionnés ci-dessus dépendent fortement des caractéristiques du câble existant. Dans certains cas, la portée peut être légèrement supérieure à celle indiquée, tandis que dans d'autres, elle peut être considérablement inférieure. Par ailleurs, il est crucial de se rappeler que les caractéristiques de transmission d'une paire dans un câble multipaire peuvent différer de celles d'une paire adjacente.

Le principal avantage de la technologie FTTx est que, bien qu'elle nécessite la fibre optique du central téléphonique au répartiteur, elle permet d'économiser les coûts d'installation de nouveaux câbles chez le client.
Cependant, elle n'est pas sans inconvénients :

Cela nécessite l'installation d'armoires électriques à chaque coin de rue. L'accès téléphonique étant indispensable, ces armoires doivent bénéficier d'une alimentation électrique extrêmement fiable.
Le coût risque d'être élevé, car la desserte de chacune des 50 plus grandes villes du monde requiert entre 2 000 et 5 000 armoires. Toutefois, même si cette infrastructure n'est pas évolutive, une planification intelligente de la migration future vers une infrastructure 100 % fibre optique permettra de minimiser les dépenses inutiles.
La présence d'équipements actifs installés dans la rue engendre des coûts de maintenance élevés.
Dans de nombreux cas, le câble en cuivre existant peut suffire à supporter les débits proposés, mais pas toujours. Des doutes importants subsistent quant au bon fonctionnement du système lorsque de nombreux utilisateurs passeront au VDSL. Actuellement, les techniciens sélectionnent les paires de câbles de la plus haute qualité pour l'ADSL ou le VDSL, les paires de qualité inférieure étant réservées aux utilisateurs de la téléphonie traditionnelle. Si tout le monde utilisait le xDSL, on estime que la plupart des câbles existants deviendraient inutilisables.

Emplacement de la fibre jusqu'au domicile (FTTH) ou du réseau PON

Si vous devez desservir un grand immeuble d'une centaine de logements, pourquoi ne pas installer la fibre optique jusqu'au bâtiment et y installer un nœud VDSL ? Cela éviterait de devoir recâbler l'intérieur du bâtiment, une opération souvent très coûteuse. Bien entendu, la coopération des propriétaires est indispensable, notamment la mise à disposition d'un local sécurisé pour l'installation des équipements.
Souvent appelée FTTH ou FTTB, cette solution est identique à la solution FTTC, à l'exception de l'emplacement du point d'accès. Cependant, grâce à la faible longueur des liaisons jusqu'à l'utilisateur, généralement constituées de câbles individuels, la qualité du signal et le service sont excellents. Le coût, potentiellement trop élevé pour les maisons individuelles, peut s'avérer très intéressant pour desservir un grand nombre d'appartements.

Réseaux optiques passifs.
Comme mentionné précédemment, une connexion fibre optique point à point entre chaque utilisateur et le central téléphonique serait la solution technique idéale à bien des égards, hormis le coût. Une telle solution offrirait à chaque utilisateur un débit de plusieurs gigabits par seconde, satisfaisant ainsi tous les besoins prévisibles. Le réseau optique passif (PON) constitue une solution offrant un débit plus que suffisant et un coût moindre.
Le principe du PON est de construire une infrastructure de réseau optique utilisant des coupleurs optiques passifs pour connecter de nombreux utilisateurs à une seule fibre optique à leur arrivée au central téléphonique.

Le schéma de la figure 4 ci-dessus illustre la configuration PON de base. Des répartiteurs divisent le signal et en distribuent une portion à chaque utilisateur. Il est important de rappeler que la lumière n'est pas de l'électricité. Les répartiteurs sont très différents des régulateurs de tension. Cependant, on peut globalement les considérer comme similaires, car ils réduisent considérablement le signal optique (dans les deux sens). Si la configuration décrite ci-dessus était électronique au lieu d'optique, elle pourrait prendre en charge des centaines, voire des milliers d'utilisateurs. Du fait de sa nature optique, la limite de courant
est de 32, bien que 64 (GPON) soient possibles dans certains cas.

Les caractéristiques les plus importantes de cette architecture sont les suivantes :

- L'absence d'armoires externes simplifie la configuration et l'exploitation du réseau. Les répartiteurs peuvent être installés de la même manière que les panneaux de brassage actuels.
- Il n'est pas nécessaire de modifier les unités/terminaisons de réseau optique (ONU/ONT) pour mettre à niveau les capacités d'accès au réseau et prendre en charge les futurs développements des services haut débit et multimédias.
- La maintenance est simple car le système ne comporte aucun composant électronique actif sur le terrain. Une fois la fibre installée, elle continue de fonctionner tant qu'aucun facteur externe ne l'affecte.
- Selon le système PON, l'utilisateur final peut se trouver jusqu'à 20 km de la terminaison de ligne optique (OLT). Actuellement, une grande ville peut compter jusqu'à 500 centraux téléphoniques. Avec un système PON, il en faudrait beaucoup moins, entre 12 et 20. Cela pourrait engendrer des économies importantes sur les coûts d'exploitation.

Protocoles de fonctionnement PON :
Tous les systèmes PON actuels utilisent, d'une manière ou d'une autre, la fibre partagée. Du point de vue du centre de commutation, de nombreux utilisateurs finaux sont connectés à la même fibre. Cela représente un avantage économique considérable, car le nombre de terminaisons de ligne nécessaires au central est bien moindre. Cependant, cette situation exige une grande rigueur dans l'utilisation et la gestion des liaisons. Bien qu'il soit possible d'utiliser plusieurs longueurs d'onde (multiplexage par répartition en longueur d'onde) pour « canaliser » la fibre, une approche électronique est nettement moins coûteuse. Par exemple, puisque tous les utilisateurs transmettent des données en amont sur le même canal, un protocole de contrôle est nécessaire pour garantir qu'un seul utilisateur transmette des données à la fois. De plus, un protocole de dépannage et de maintenance des équipements est également requis.

Réseaux pratiques : Résumé et conclusion.
En juin 2007, 50 % des foyers d'Europe occidentale et des États-Unis avaient accès à l'Internet haut débit. Aux États-Unis, la plupart des utilisateurs accédaient à Internet via des modems câble connectés aux réseaux de télévision par câble. Dans la plupart des pays européens, l'ADSL est la méthode d'accès la plus répandue, avec plus de 75 % des utilisateurs connectés.
Aux États-Unis, environ 1,5 million d'abonnés utilisent des réseaux pilotes FTTx (dont le PON) de différents types. Au Japon et en Corée du Sud, environ 40 % des utilisateurs se connectent principalement à des réseaux PON. En République populaire de Chine, environ 15 millions d'abonnés FTTx ont été enregistrés. De toute évidence, l'utilisation des technologies FTTx et PON connaît une croissance exponentielle à l'échelle mondiale.
La demande croissante de services de télécommunications a atteint son apogée, car elle ne peut plus être satisfaite par la simple mise à niveau des réseaux téléphoniques ou de télévision par câble. Un remplacement complet du réseau téléphonique par une nouvelle technologie nécessiterait un investissement colossal, disproportionné par rapport aux tarifs que les utilisateurs sont disposés ou capables de payer.
Les opérateurs de réseaux et les gouvernements doivent identifier les niveaux de demande actuels et anticiper la demande à court terme, tout en envisageant la situation potentielle dans 20 ans. Ils devront déterminer les technologies nécessaires à long terme et optimiser le développement et les modifications du réseau, en tenant compte de l'architecture future requise.

 

Pour plus d'informations ou un devis

 

Patrick Gähwiler, Reichle & De-Massari AG (R&M)