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Evolution des besoins de transmission de données numériques

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24 janvier 2008

Souvent comparée aux précédentes grandes avancées techniques ayant profondément modifié le fonctionnement des sociétés humaines, à l’image de la révolution industrielle du XIXème siècle, la révolution informatique n’a jamais été aussi tangible que depuis que les machines sont interconnectées à l’échelle planétaire afin de permettre l’échange d’informations numériques, réplicables à l’infini, instantanément et sans perte de qualité.

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Une représentation des principaux liens du réseau internet mondial
Creative Commons BY-SA - Auteur : Matt Britt (2005)

En quelques années, la France est entrée dans cette ère de l’information numérique, basée sur les échanges de données par les réseaux de communications électroniques, en particulier sur le réseau internet. S’inscrivant aujourd’hui pleinement dans les grandes orientations nationales [1] et européennes [2], l’adoption large des technologies de l’information et de la communication a commencé dans notre pays à la fin des années 90. Les premiers accès à internet se font alors par des connexions « bas débit » : les capacités techniques des équipements limitent la vitesse de transmission à quelques kilobits par seconde. Les Français découvrent le web et l’e-mail - avec un peu de retard par rapport à certains de leurs voisins européens - et commencent à délaisser leur bon vieux minitel.

Puis, peu à peu, les sites web s’enrichissent : images plus nombreuses, interactivité accrue... Avec les années 2000, le grand public s’empare du web. La prise en main des outils de publication se simplifie : il n’est plus nécessaire d’être informaticien pour créer un site et participer à la création de contenus. Fin 2006, la France compte un million de blogueurs ; à l’été 2007, la version francophone de l’encyclopédie Wikipedia compte près de 550000 articles, rédigés par les internautes eux-mêmes.

Parallèlement, l’électronique grand public rejoint la vague numérique. En dix ans, le marché de la photographie est métamorphosé par le numérique ; dans la minute qui a précédé l’écriture de cette phrase, 2984 photos ont été importées par des internautes sur le site de partage Flickr. Les baladeurs numériques et le partage de fichiers audio font trembler l’industrie du disque. Le jeu vidéo en ligne se développe ; chaque semaine, Nintendo enregistre 5 millions de connexions de ses consoles Wii et DS. La télévision par internet et la vidéo à la demande séduisent un public de plus en plus large ; en juin 2007, 137 millions de personnes se connectent sur le site de partage de vidéos Youtube. Et tous ces chiffres sont en croissance ininterrompue depuis plusieurs mois...

Si le marché résidentiel est devenu moteur dans l’adoption des nouveaux services, les usages professionnels ne sont pas en reste : le courrier électronique s’est imposé partout, et des applications telles que la cartographie en ligne, la conception collaborative à distance ou encore la visioconférence permettent d’économiser du temps et de l’argent et d’améliorer les prestations et les productions.

Architecture globale et technologies

L’augmentation des débits, nécessaire à l’évolution et à l’élargissement des usages, n’a été possible que par une amélioration des infrastructures et équipements constitutifs des réseaux.

Hiérarchie des réseaux

Les infrastructures des réseaux de communications électroniques peuvent être décomposées en trois niveaux : desserte, collecte et transport.

Le niveau le plus proche de l’utilisateur est celui de la desserte ; on parle également des « réseaux d’accès ». Son échelle est celle de la ville, du quartier et de la rue. Partie la plus ramifiée du réseau, puisqu’il y existe un lien menant à chaque utilisateur, elle est aussi celle où les débits à transporter sont les plus faibles.

Au niveau supérieur, on trouve les réseaux de collecte, à l’échelle des grandes agglomérations, des départements et des régions. Ils permettent de relier le niveau desserte à celui du transport. Ce dernier niveau, quant à lui, maille les pays et les continents, couvrant des distances de centaines voire milliers de kilomètres.

Cohabitation des réseaux et des technologies

Sur un même territoire, on peut trouver une superposition de plusieurs réseaux de même niveau : par exemple, un quartier peut être irrigué par plusieurs réseaux de desserte parallèles, correspondant à des technologies différentes ou appartenant à de multiples opérateurs.

Les technologies employées diffèrent suivant le niveau hiérarchique considéré. Au niveau des réseaux de transport, on utilise principalement la fibre optique, seul support physique capable de supporter sur de longues distances les débits considérables qui sont à véhiculer. La collecte est également dominée par la fibre optique, mais on trouve aussi des technologies alternatives (radio, satellite, liaison cuivre...), généralement mises en oeuvre quand le déploiement d’un réseau filaire optique est trop coûteux, par exemple en raison de la configuration du territoire. Dans certaines zones, on trouve également de la collecte sur cuivre, héritée de l’époque où les besoins se limitaient au service téléphonique et donc à des bandes passantes plus réduites. Ces réseaux de collecte cuivre sont peu à peu remplacés par de la fibre optique, dans les zones où les besoins le justifient économiquement.

La partie desserte est celle sur laquelle les évolutions récentes ont été les plus marquées, avec une succession de sauts technologiques ayant permis de passer du bas au haut débit, et préfigurant aujourd’hui d’une part le très haut débit, d’autre part le haut débit mobile.

Evolution des usages et évolution des infrastructures

Utilisation du réseau cuivre existant : du RTC à l’ADSL

C’est au niveau de la desserte que se trouvent les principaux goulots d’étranglement. Étant donné qu’elles sont très capillaires et pénètrent au plus profond des tissus urbains, leur amélioration coûte cher. C’est pourquoi, au cours des dernières années, tout a été fait pour exploiter au mieux des infrastructures existantes, mais initialement non dédiées au transport d’informations numériques à haut débit.

Ainsi, à partir de 2000, les premiers accès haut débit par ADSL font leur apparition sur le marché résidentiel français, succédant aux connexions RTC analogiques. Permettant des débits de plusieurs centaines de kilobits par seconde sur une simple ligne téléphonique, sans occupation de cette dernière et sans facturation au temps passé, l’introduction de l’ADSL constitue une véritable rupture technologique, ouvrant la porte à de tous nouveaux usages. L’ADSL est rapidement adopté par les principaux opérateurs, et déployé massivement, d’abord dans les zones denses - les plus rentables car disposant d’une plus grande quantité de clients potentiels pour chaque central téléphonique raccordé et équipé - puis progressivement dans les zones rurales.

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Évolution des abonnements haut débit en France
(source : ARCEP, mai 2007)

Largement majoritaire aujourd’hui (environ 13 millions d’abonnés à l’ADSL en France sur 13,7 millions d’abonnés haut débit, lesquels sont à rapporter aux 15,9 millions d’abonnés à internet [3]), cette technologie a toutefois ses limites : débit maximum d’une vingtaine de mégabits par seconde dans le meilleur des cas, performances et éligibilité fortement liées à l’éloignement par rapport au répartiteur téléphonique (plus de la moitié des lignes téléphoniques françaises ne peuvent pas offrir un débit ADSL supérieur à 5 Mbit/s [4]). Par ailleurs, de par sa nature filaire, l’ADSL ne peut bien évidemment pas satisfaire la demande croissante de connectivité nomade ou mobile.

Les réseaux câblés, créés initialement pour la télévision dans certaines zones urbaines, présentent des similarités avec le réseau téléphonique : ils sont aujourd’hui exploités pour offrir des accès internet à haut débit, mais se révèlent insuffisant pour supporter le très haut débit [5] dans de bonnes conditions.

Afin de pallier ces insuffisances inhérentes à l’architecture physique même du réseau téléphonique et du réseau câble - débits et portée limités ; caractère fixe des accès - les opérateurs déploient aujourd’hui en parallèle sur le territoire deux types de réseaux : les technologies radio, qui offrent des services mobiles, et les réseaux optiques, qui permettent d’accéder au très haut débit.

Les réseaux hertziens : couverture à moindre coût et services nomades et mobiles

Les technologies hertziennes issues du monde de l’informatique, au premier rang desquelles le Wi-Fi et le WiMAX, sont déployées selon les endroits suivant deux objectifs différents.

Il peut s’agir d’offrir un complément aux réseaux filaires existants (ADSL, câble), en apportant l’ubiquité propre aux réseaux sans fil et nécessaire aux services de nomadisme et de mobilité.

Il peut également s’agir de régler un problème de zone blanche : grâce à des coûts de déploiement réduits liés à l’absence de travaux de génie civil lourds, les réseaux radio peuvent offrir des solutions haut débit aux territoires qui n’ont pas accès à l’ADSL.

Parallèlement à ces déploiements, les réseaux de téléphonie mobile - initialement conçus et mis en place pour le transport de la voix - sont également mis à contribution pour offrir des accès mobiles à internet, avec l’introduction de technologies de transport de données (GPRS, EDGE, UMTS, HSDPA...).

Très haut débit : le choix de la fibre optique

La transmission sur fibre optique, contrairement à la transmission électrique ou hertzienne, offre des débits virtuellement illimités et une très faible sensibilité à la distance. Alors que les technologies cuivre et radio atteignent péniblement des débits de quelques dizaines de mégabits par seconde dès que les distances dépassent les quelques centaines de mètres, la fibre optique est physiquement capable de véhiculer des milliers de gigabits par seconde, et ce sur des dizaines de kilomètres. Bien entendu, de telles performances records ne s’obtiennent pas, aujourd’hui, avec des équipements grand public. Mais le potentiel physique du support est bien là, et si les premières offres commerciales se situent généralement autour des 100 Mbit/s avec des équipements actifs revenant à une centaine d’euros par abonné, il suffira demain aux opérateurs de changer ces équipements, sans intervention sur les câbles, pour offrir 10, 100 ou 1000 fois plus de débit aux utilisateurs.

Pour ces raisons, certains opérateurs précurseurs ont commencé à déployer les premiers réseaux de desserte optique français il y a quelques années, amenant la fibre au plus près de l’utilisateur final. Jusqu’alors très limitées géographiquement et souvent réservées au marché professionnel compte tenu des tarifs, les offres très haut débit sur fibre optique sont aujourd’hui introduites progressivement par les grands opérateurs sur le marché résidentiel. Free puis Orange et Neuf Cegetel ont ainsi annoncé au cours des douze derniers mois la mise sur le marché d’une offre fibre optique destinée au grand public.

En dehors de nos frontières, la desserte très haut débit par fibre optique a déjà pris de l’avance, principalement en Asie, aux Etats-Unis et de plus en plus en Europe du Nord. Dans ces pays, les abonnés aux offres FTTx [6] se comptent en centaines de milliers (Suède, Danemark, Pays-Bas, Norvège), voire en millions (Japon, Corée, Etats-Unis).

[Partie suivante : Les acteurs et les enjeux]

[1] utilisation des TIC au service de la durabilité des territoires, inscrite dans la Stratégie nationale de développement durable (2006)

[2] engagement volontariste de l’ensemble des pays membres de l’Union européenne dans le développement de la société de l’information, au bénéfice de la compétitivité globale de notre économie, conformément à la stratégie de Lisbonne (2000)

[3] Source : ARCEP - Observatoire du marché des communications électroniques - 31 mars 2007

[4] Source : ARCEP - Informations sur la résorption des zones blanches - Avril 2006

[5] il n’existe pas de définition précise du « très haut débit » ; toutefois, on considère généralement que si le haut débit est celui qui permet les usages actuels avec un bon niveau de confort, le très haut débit est celui qui permet d’envisager des applications nouvelles, fortement multimédias et interactives. Il se dégage aujourd’hui un certain consensus autour du débit de 100 Mbit/s, même si ce chiffre est bien entendu voué à varier suivant les offres commerciales et à évoluer dans le temps. Le fait que le débit soit symétrique, ou a minima « moins asymétrique » qu’avec l’ADSL, est également un critère important à prendre en considération.

[6] L’acronyme FTTx (Fiber To The ...) désigne la famille des réseaux de desserte utilisant la fibre optique. La variable x désigne le point de terminaison de la fibre : il peut s’agir du logement (on parle alors de FTTH, Fiber To The Home), du pied d’immeuble (FTTB, Building), de l’armoire de rue (FTTC, Cabinet)... Voir la fiche FTTx : réseaux de desserte optiques pour plus de précisions


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