Les câbles sous-marins

MARTEL Julien

MIHAILA Simona

N’DIAYE Youssoufa

ROTENBERG Stéphane

SARR Oumou

INSA-Lyon

Département Télécommunications Services & Usages

COMMENT EN COMPRENDRE LES INNOVATIONS ?

ENSEIGNANTS :

GUEDAT Claude

BRETTE Olivier

Le vent se lève! . . . il faut tenter de vivre!

L'air immense ouvre et referme mon livre,

La vague en poudre ose jaillir des rocs!

Envolez-vous, pages tout éblouies!

Rompez, vagues! Rompez d'eaux réjouies

Ce toit tranquille où picoraient des focs!

- Paul Valery

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DOSSIER SUR LES CABLES SOUS-MARINS

SOMMAIRE

Introduction ..................................................................................................... 5

I) Un peu d’histoire des câbles sous-marins … ? ......................................................... 6

A) L’APPARITION des premiers câbles ........................................................................ 7

B) La conquête du fonds des mers ............................................................................. 8

C) La fin d’une ère : résultat d’une coévolution entre le besoin et la technique ...... 9

D) LES câbles coaxiaux .............................................................................................. 10

E) CONCLUSION ........................................................................................................ 11

II) Evolutions Techniques : des réponses à de nouveaux besoins ......................... 13

A) Composition d'une fibre ...................................................................................... 13

B) Principes de bases de propagation en fibre optique ........................................... 14

1) Généralités ....................................................................................................... 14

2) Fibres multimodes ............................................................................................ 14

3) Fibres monomodes ........................................................................................... 16

C) Emission/Réception des signaux. ......................................................................... 16

1) Systèmes pré-émission ..................................................................................... 17

2) Emetteurs : Diodes / Lasers, Diodes Lasers ...................................................... 17

3) Récepteurs : photodiodes, phototransistors ................................................... 18

D) Atténuations dans les lignes de transmissions optiques, régénération de signaux,

fibres dopées. ....................................................................................................................... 18

1) Atténuation du signal ...................................................................................... 18

2) Régénération du signal optique ....................................................................... 18

E) Offre de débit et capacité des câbles ................................................................... 19

a) Capacités des supports optiques : .................................................................... 19

b) DWDM (Dense Wave Data Multiplexing), multiplexage en fréquence ........... 20

III) Mise en œuvre ................................................................................................... 21

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DOSSIER SUR LES CABLES SOUS-MARINS

A) Les différentes étapes de mises en œuvres ......................................................... 21

1) Une étude du fond des mers ...................................................................... 21

2) Embarquement ................................................................................................. 21

3) Pose d'un atterrissement ................................................................................. 22

4) Pose ensouillée ................................................................................................. 22

5) Pose principale ................................................................................................. 22

B) Exemple de pose d’un câble sous marin du leader mondial Nexans ................... 22

IV) Structure du réseau ............................................................................................ 25

A) Une distribution inégale du réseau ..................................................................... 25

B) Un réseau reposant sur des structures ................................................................ 26

C) Des menaces physiques sur le réseau .................................................................. 27

V) Entreprises et économie dans le secteur des câbles sous-marins. .................... 29

A) Une présentation des principaux acteurs économiques. .................................... 29

1) Généralités : ..................................................................................................... 29

2) Alcatel-Lucent ................................................................................................... 30

B) Les évolutions du domaine économique ............................................................ 31

c) Statuts Juridiques ................................................................................................. 32

Conclusion ........................................................................................................... 33

Bibliographie ................................................................................................................. 34

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DOSSIER SUR LES CABLES SOUS-MARINS

INTRODUCTION

Comme si les terres ne suffisaient pas, le monde des télécommunications a

dû s'approprier les océans. Les hommes, aujourd'hui dispersés aux quatre coins

du monde ont dû trouver de nouveaux médiums pour relier leurs continents.

Faites-en l'expérience, demandez aujourd'hui autour de vous si les

communications intercontinentales transitent majoritairement par satellite ou

câble sous-marins ? L'on vous répondra très probablement, et avec assurance,

que la majorité des communications passent par satellite, idée très

communément répandue. Savez vous alors que 90% du trafic communiquant

(principalement internet et téléphone) est écoulé par câbles sous-marins ? Le

câble sous-marin est donc le fruit d'un premier besoin né au début du XIXème

siècle qui n'a cessé de croître jusqu'à l'explosion de l'internet dans les années 90.

Ce besoin de communication intercontinentales, mal défini en 1900 est exacerbé

par les innovations multiples qui permettent d'offrir des trafics de plus en plus

importants.

L'innovation dans le domaine des câbles sous-marin est donc complexe. Le

besoin et l'innovation sont intimement liés : l'innovation fait naître le besoin et le

besoin intensifie l'innovation. Le développement technique est évidemment

dépendant des demandeurs. Le besoin quant à lui, évolue avec les offreurs.

« Comment comprendre l'innovation dans le domaine des câbles sous-

marins ? » est la question à laquelle nous allons tenter de répondre dans ce

dossier. Nous voulons montrer que les deux facteurs, besoin et innovation, sont

conjoints et que l'on peut parler de cofacteurs d'évolution.

Pour cela nous remonterons le temps dans une première partie pour nous

intéresser à l'histoire des câbles sous-marins : de leur naissance à l'ère des câbles

coaxiaux. Nous chercherons quels sont les besoins qui ont poussé le

développement de la communication intercontinentale. Nous montrerons

comment les innovations techniques qui ont jalonnées le XXème siècle ont

répondu à ces besoins et en ont proposés de nouveaux. La fin des câbles coaxiaux

est marquée par l'avènement de la fibre optique. Nous analyserons dans une

seconde partie par quelles innovations ce nouveau support de transmission à su

s'imposer. Nous en étudierons quelques caractéristiques électriques et

mécaniques. Nous nous intéresserons particulièrement aux réseaux qui en ont

émergés et les besoins nationaux et internationaux auxquels ils ont répondu. Ces

réseaux de câbles sont les enfants d'une industrie peu connue. Fournisseurs,

constructeurs, entreprises de déploiement et de mise en œuvre, exploitants,

utilisateurs seront les protagonistes de notre troisième partie. Nous parlerons

aussi de leur statut juridique et ferons le point sur le droit de la mer qui les

encadre. Toujours dans l'optique de démontrer le lien entre innovation et besoin.

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DOSSIER SUR LES CABLES SOUS-MARINS

I) UN PEU D’HISTOIRE DES CABLES SOUS-MARINS … ?

En 54 avant JC, Jules César alors en Angleterre envoie une lettre à Cicéron à Rome. La

lettre met 29 jours pour arriver. En 1834, un citoyen britannique, alors à Rome, transmet un

courrier à Londres qui lui parvient 30 jours plus tard. On remarque que sur une période de

presque2 siècles, la vitesse du courrier n’a guère évolué. En effet, la vitesse du courrier est

très dépendante des moyens de transports de l’époque : les chevaux, les navires faisant

route au gré de la force et de la direction des vents. Or, au cours du siècle des lumières, la

circulation des idées et des personnes en Europe a fait naitre un désir pressant de

communiquer plus rapidement. Au début du XIXème siècle, ce désir est accru par les

améliorations de la vie publique. L’apparition des machines à vapeur a permis de réduire

considérablement les temps de parcours. Néanmoins il faut toujours trois jours au courrier

pour franchir la Manche entre Paris et Londres, vingt jours pour traverser l’Atlantique, plus

de trois mois pour joindre l’Australie…

Dès lors de nouvelles technologies apparaissent pour répondre aux besoins de

communications. En 1791, le français Claude Chappe invente le premier système de

télégraphie aérien et optique de conception mécanique fonctionnant de poste de poste,

c’est le premier système de télécommunications au monde. Ceci constitue une première

révolution. Le 15 août 1794, Chappe annonce la victoire des troupes de la république au

Quesnoy en 1h45. Ce moyen de communication rapide est très vite adopté pour les armées

de la République Française et les services officiels. Puis grâce aux découvertes majeures en

électricité (la pile mise au point par l’italien Volta en 1800, l’électromagnétisme mis en

évidence par le danois Oersted en 1820, les lois de Marie Ampère en 1821 et le

galvanomètre à cadre mobile de Deprez et D’Arsonval), le télégraphe électrique apparait

vers 1837. La première ligne télégraphique

mondiale est établie en 1838 entre Londres

Paddington et West Drayton(Angleterre). Enfin

l’apparition du code Morse inventé par l’American

Samuel Morse constitue une impulsion

extraordinaire au télégraphe électrique. Le code

morse est le premier système qui s’appuie sur le

codage de l’information. Il utilise deux signes (court

et long) pour transmettre.

S.Morse (1791-1872) S.Morse (1791-1872)

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DOSSIER SUR LES CABLES SOUS-MARINS

A) L’APPARITION DES PREMIERS CABLES

Cependant malgré ces avancés, les

communications à travers les mers et les océans

sont toujours aussi lentes. On réfléchit alors à des

moyens pour communiquer plus rapidement à

travers les mers et océans. L’idée de poser des

câbles sous-marins apparait donc. En 1838, des

premiers essais de câbles sous-marins isolés au

caoutchouc sont effectués sans trop grand succès.

On se heurte à plusieurs obstacles. Comment

isoler les câbles sous l’eau ? Quel isolant utiliser ?

Comment protéger les câbles des engins de

pêches et des agressions naturelles (corrosion et

abrasion de l’armature) ? En 1843, le docteur

Montgomerie de Singapour découvre la gutta-

percha. La gutta-percha produite par un arbre proche de l’hévéa s’avère être un parfait

isolant. Deux ans plus tard, Faraday démontre que les propriétés isolantes de cette matière

sont accrues sous l’eau. Pendant la même période, deux chercheurs britanniques : H. Bewley

et S.W.Silver permettent la production de fils isolés de manière continue. Pour certains

historiens, l’extrusion (un procédé de fabrication mécanique par lequel un matériau mis sous

pression est contraint de traverser une filière qui lui donnera la forme d'un profilé de grande

longueur) et le collage de la gutta sur un fil de cuivre ont été découvert par l’allemand

Werner Von Siemens en 1845. Deux entreprises britanniques, The Gutta Percha Company et

R S Newall and Co sont alors créées. Les deux constructeurs, l’un fournissant les conducteurs

et l’autre l’armature, s’engagent dans la production des câbles sous-marins. Le 10 janvier

1849, le premier câble sous-marin isolé à la gutta est immergé dans le port de Folkestone

(Royaume-Uni). Ce câble est relié au télégraphe électrique terrestre. C.V.Walter, en mer à

bord du navire Princess Clementine échange des dépêches avec Londres à travers ce câble.

Les communications sous-marines sont désormais possibles. Le 19 octobre 1851, Les frères

Brett établissent entre Calais (France) et Douvres (Royaume-Uni) la première liaison

télégraphique par un câble sous-marin. Cette liaison est permise grâce à un câble constitué

de quatre conducteurs armés pour une résistance de huit tonnes. Il est posé par le

remorqueur Blazer et fonctionnera pendant 40 ans. Le 1er décembre 1852, les équipements

intermédiaires entre Douvres et calais sont supprimés pour établir une liaison directe entre

les deux capitales. Dès lors, des messages sont transmis en moins d’heure entre les bourses

de Londres et de Paris alors qu’il faut encore trois jours pour un courrier rapide. Le

Royaume-Uni est désormais connecté au reste de l’Europe. C’est le début d’un grand

courant d’affaires. De plus en plus de câbles sous- marins sont posés.

Pose d'un câble sous-marin

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DOSSIER SUR LES CABLES SOUS-MARINS

B) LA CONQUETE DU FONDS DES MERS

Bientôt, l’idée de relier l’Ancien monde et le nouveau

immerge. Poser au fond des eaux impétueuses de l’Atlantique une

gigantesque ligne télégraphique qui relie les côtes d’Irlande et de

Terre-Neuve est un projet d’une audace considérable. L’américain

Cyrus W. Fields relève le défi. Avec les spécialistes de l’époque, les

britanniques John W. Brett et Charles Bright, il fonde la société

Atlantic Telegraph Company. En 1857, Cyrus W. Fields fait une

première tentative pour tirer un câble transatlantique, mais il échoue.

Le câble rompt et se perd dans les fonds marins. Le 5 août 1858, Field fait une nouvelle

tentative qui réussit. Le câble transatlantique est posé entre Valentia (Irlande) et Trinity Bay

(Terre neuve) par les deux navires Niagara et Agamemnon. Le premier message transmis

est entre la reine Victoria et le président des États-Unis, M Buchanan. La transmission du

message de 100 mots dura 1 heure 7 minutes. Malheureusement, la ligne ne fonctionne que

20 jours jusqu’au 1 er septembre 1858. Le câble commence à montrer des signes de

faiblesse. La qualité des signaux fléchit de jour en jour. L’ingénieur Whitehouse prend donc

une décision fatale. Il se dit qu’en augmentant le voltage, les impulsions seront plus fortes. Il

fait envoyer 2 000 volts dans le câble instable. La première liaison de télégraphie

transatlantique reçoit le coup de grâce : le câble est grillé dans les fonds marins.

La pose de câbles sous-marins et la conquête sous-marine se poursuivent. Entre 1865

et 1866, deux nouveaux câbles transatlantiques sont posés. En 1870, Londres et relié à

Bombay… C’est le début d’une ère de mondialisation, les premières multinationales voient le

jour. Puis, on commence à se poser des questions à propos de la juridiction de ces câbles. En

effet, les câbles sont sous la juridiction des états côtiers que dans les eaux territoriales soit à

trois miles nautiques des côtes. Dans l’espace international, les câbles peuvent être détruits

impunément par les Etats et les autres usagers de la mer. En 1865, l’Union Télégraphiques

Internationale (UTI) est crée pour réglementer et gérer cette nouvelle technologie.

Cyrus West Field (1819-1892)

1858 1865 1866

1858 1865 1866

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DOSSIER SUR LES CABLES SOUS-MARINS

Cette technologie devient très vite notamment un enjeu stratégique et militaire pour

les puissances de l’époque, tant elle permet le contrôle de l’information et la gestion

administrative. Le Royaume-Uni s’empare du monopole de cette technologie. En effet, ce

sont les entreprises britanniques qui créent et posent les câbles en grande partie à travers le

monde. En 1877, les réseaux britanniques ont une longueur de 103 068 km alors que le

réseau mondial atteint 118 507 km. Les autres réseaux ont des longueurs faibles : France

(1246 km), Allemagne (752 km), Italie (404 km). Les États-Unis n’ont aucun câble

international. Seule la compagnie danoise GNTC résiste à l’impérialisme britannique et

exploite un réseau qui s’étend de l’Europe au japon et à la Chine par le transsibérien. Face à

cela, les états réagissent pour stopper cet impérialisme. Aux États-Unis, l’état décide de

mettre sous surveillance les compagnies télégraphiques, de contrôler les prix et d’imposer la

concurrence sur la voie transatlantique. Ailleurs en Europe, la France, l’Allemagne et l’Italie

décident de laisser ce secteur industriel au privé néanmoins les entreprises sont encadrées

et protégées par l’état.

C) LA FIN D’UNE ERE : RESULTAT D’UNE COEVOLUTION ENTRE LE BESOIN ET LA

TECHNIQUE

En 1876, Graham Bell invente le téléphone. Il est désormais possible de

transporter de la voix par delà les kilomètres. Cette invention prend petit à petit de

l’ampleur et des réseaux nationaux sont mis en place. On désire alors élargir les réseaux par

delà les eaux. En 1891, le premier câble téléphonique est posé entre Sangatte(France) et St

Margaret (Royaume-Uni) par le câblier Monarch. Néanmoins ce type de câble ne sera pas

davantage exploité. Les communications téléphoniques à travers les eaux ne sont possibles

que sur de courtes distances car le signal téléphonique contrairement à celui télégraphique

s’affaiblit très vite.

Au début du XXème siècle, grâce aux travaux du physicien italien Guglielmo

Marconi, une technologie concurrente aux câbles apparait : la radio. La radio séduit par le

fait qu’elle est mobile et comble les insuffisances des câbles. La première guerre mondiale

renforce l’idée que cette dernière peut-être utilisée en complément aux câbles. La radio

présente de nombreux avantages par rapport aux câbles malgré les investissements qu’elle

nécessite. En effet, les câbles peuvent êtres facilement détruits alors que la radio bien que

brouillée reste un moyen rapide et facile pour communiquer. La radio était utilisée pour la

communication entre les troupes au combat et les porte-avions. Les câbles étaient favorisés

pour l’envoi de messages secrets. Cette technologie est d’autant plus renforcée au cours des

années qui ont suivi la première guerre mondiale. Certaines puissances comme la France y

voient un moyen de combler leurs déficiences en termes de câbles. La France construit un

réseau colonial indépendant des britanniques et des américains grâce à la radio. Les câbles

sont de plus en plus délaissés au détriment de la radio. A partir des années 1920, la radio

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DOSSIER SUR LES CABLES SOUS-MARINS

connait un succès immense avec l’apparition des premières émissions. Les câbles sont de

plus en plus délaissés au détriment de la radio. Néanmoins la crise de 1929 retarde le

developpement de la radio qui nécessite de lourds investissements. Cette crise montre alors

l’intérêt économique de ces deux technologies et leur complémentarité. En 1932 à Madrid,

la Convention Internationale Télégraphique et la Convention Internationale

Radiotélégraphique fusionnent pour donner l’Union Internationale des Télécommunications,

un organisme chargé de régler et réguler toutes les technologies liées à la communication.

Apres la première guerre mondiale, les américains ont rattrapé les britanniques. Le

réseau allemand est partagé entre les puissances victorieuses. Cette concurrence stimule les

recherches sur les câbles. Le britannique Olivier Heaviside démontre que l’inductance

longitudinale d’un câble joue un rôle dans l’affaiblissement du signal et la qualité de la

transmission. Le danois Krarup et l’allemand Pupin proposent plus tard des applications.

Western Electric développe un câble comportant un ruban extérieur à la gutta en alliage de

nickel et de fer appelée permalloy qui permet de multiplier par 4 la vitesse de transmission

et peut-être utilisé sur de longs câbles.

En 1950, les répéteurs immergés apparaissent. Ces répéteurs permettent de ré-

amplifier le signal. En 1955, le TAT1, le premier câble transatlantique téléphonique à

technologie coaxiale et à modulation de courant et de fréquences est mis en service. TAT est

l’acronyme de « Trans-Atlantic Telephonic cable ». Ce câble avait une capacité de 48 canaux

(un canal = 64 Kbit/s).

On assiste alors à la fin des câbles télégraphiques peu à peu remplacés par les câbles

coaxiaux supportant la téléphonie. Les câbles télégraphiques ont été le premier moyen de

communication sous-marine. Leur exploitation et leur mise en place se sont faits pendant

plus d’un siècle. Ils ont répondu à un besoin pressant de communiquer de plus en plus vite et

bientôt sont devenus un atout stratégique en terme de puissance. Néanmoins l’apparition

de nouveaux besoins a entrainé leur fin. Parmi les entreprises qui se sont le plus illustrées

durant cette ère, on peut préciser Western Union racheté par AT&T en 1919, la Commercial

Cable Company et l’Atlantic Telegraph pour les Etats-Unis, la Compagnie Française des

Câbles Télégraphiques et la compagnie des câbles sud américain (SUDAM) pour la France, la

Submarine Telegraph Company, the Telegraph Construction and Maintenance Co (Telcon) et

la Méditerranée Anglo Telegraph Company pour le Royaume-Uni.

D) LES CABLES COAXIAUX

La fin de ce type de câbles fait place à une nouvelle ère : c’est l’ère de l’analogie

dominée par les câbles coaxiaux. Le besoin de communiquer et d’entendre son

correspondant efface très vite le télégraphe. Un câble coaxial est constitué d’un conducteur

central en cuivre entouré d’une gaine en polyéthylène et d’un conducteur électrique

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DOSSIER SUR LES CABLES SOUS-MARINS

concentrique au premier, le tout revêtu d’une gaine extérieure en polyéthylène. Une

armature d’acier, doublée près des côtes, le protège

des agressions extérieures. Ces câbles véhiculent

des signaux analogiques, mais peuvent évidemment

transmettre des informations numériques lorsque

celles-ci sont codées par des fréquences grâce à des

modems (modulateurs-démodulateurs).La liaison

est équipée à intervalles réguliers (tous les 10 km à

l’origine) de répéteurs immergés.

Les câbles coaxiaux connaissent vite un très

grand succès. Comme le réseau téléphonique,

l’exploitation de cette technologie est régie par

l’Etat. Les câbles appartiennent aux opérateurs

nationaux sur toute la durée de leur vie. La

radiotéléphonie en ondes décamétriques n’est pas

un sérieux concurrent aux câbles. Elle s’appuie sur la

réflexion des ondes sur l'ionosphère. Mais ces

résultats sont très variables et dépendent des

modes de propagation du cycle solaire, de l'heure

de la journée ou de la saison. Mais tout change en 1967 avec l’entrée en scène des satellites.

En effet ils utilisent les mêmes fréquences que les câbles et peuvent supporter des circuits

téléphoniques -en moins grands nombres. La mondovision (diffusion simultanée d'un

programme de télévision dans un maximum de pays du monde) favorise les satellites et tout

le monde croit à la fin des câbles coaxiaux. Néanmoins les coaxiaux savent bien tenir leur

place et connaissent un important développement jusqu’en 1985. Le réseau posé fait alors

près de 317 000 km. Cependant, en 1988, les câbles sous -marins connaissent une nouvelle

évolution majeure avec la pose du TAT8, un câble optique. Ce câble optique relie

simultanément la France, l’Angleterre et les Etats Unis. Le TAT8 offrait une capacité de 48

000 canaux téléphoniques. Brusquement la fabrication et la pose des câbles coaxiaux sont

interrompues.

E) CONCLUSION

Les premiers câbles apparaissent au milieu du XIXème siècle, nécessitant de

communiquer plus vite et plus loin. Cette naissance a été permise grâce à d’importantes

innovations qui ont rendu jusqu’alors l’impossible : possible. Au départ, ces câbles n’étaient

conçus et utilisables que par le réseau télégraphique. Leur arrivée a contribué à une nouvelle

ère : celle de la mondialisation.

Schéma d'un câble coaxial

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DOSSIER SUR LES CABLES SOUS-MARINS

L’apparition de la radio, un sérieux concurrent, a contribué à l’amélioration de ces

derniers. Les innovations techniques apportent de nouvelles possibilités et créent de

nouveaux besoins. En 1956, les câbles connaissent une révolution : l’avènement du coaxial

utilisable pour la téléphonie. Même si l’apparition des satellites, pouvaient sembler leur fait

de l’ombre, ses câbles sont un immense succès. Enfin en 1988, on assiste à une deuxième

évolution majeure. C’est l’ère du numérique. Les informations sont transmises sous forme

de 0 et de 1. La transmission l’information le plus rapidement possible en devient un des

uniques objectifs. Les câbles coaxiaux sont remplacés par la fibre optique.

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DOSSIER SUR LES CABLES SOUS-MARINS

II) EVOLUTIONS TECHNIQUES : DES REPONSES A DE NOUVEAUX BESOINS

En 1976 le réseau coaxial mondial dispose d'une assise importante. Des prévisions de trafic pour les années qui suivent tablent sur une rapide croissance et des besoins en perpétuel augmentation. Les recherches tentent alors de concevoir des supports de transmissions capables de conserver cette longueur d'avance pour écouler le trafic mondial, encore « faible » à l'époque. Les études se tournent alors vers une amélioration du coaxial, et n'aboutissent finalement pas.

Dès cette année on envisage des transmissions via des systèmes optiques sous-marins et des études de faisabilités sont alors lancées. Une fois les craintes dissipées quant à la réalisation technique de ces projets, des tests sont lancés en 1982 et les premiers systèmes voient le jour en 1986.

L'histoire n'aime pas les changements brusques et radicaux et la technologie optique n'échappe pas à la règle. Que fait-on de ce réseau coaxial sous-marin présent au fond des mers ? La première idée consiste à le relier au nouveau réseau optique naissant. Cependant, les capacités « faibles » des câbles coaxiaux annoncent leur mort certaine à plus ou moins long terme. De plus la réalisation optique des cœurs de réseaux terrestre va favoriser l'émergence de l'optique sous-marine. Penser l'intégration et l'interconnexion des réseaux sous-marins et terrestre est déjà une priorité.

L'avènement de la fibre optique a lieu en 1988 avec la pose des câbles TAT8 et TPC3 dans l'Atlantique et le Pacifique. Ce sont les premiers câbles munis de fibres optiques. Après différents progrès techniques et technologiques que nous détaillerons dans cette partie la fibre optique est généralisée en 1995 et est encore aujourd'hui améliorée : répéteurs, affaiblissement linéique etc.

A) COMPOSITION D'UNE FIBRE

Une fibre optique est composée de trois couches :

Une première couche cylindrique appelée cœur et composée de silice (matériaux fragile -au sens physique du terme : qui ne possède presque pas de déformation élastique, déformation avant rupture) constitue le métier même de la fibre optique : la propagation lumineuse. C'est dans le cœur de la fibre optique que la lumière circule.

14

DOSSIER SUR LES CABLES SOUS-MARINS

Une seconde couche nommée gaine optique est un manchon cylindrique de silice, entourant le cœur et participant lui aussi à la propagation lumineuse.

Le revêtement polymère (plastique) quant à lui protège la gaine optique et évite les interférences lumineuses qui pourraient être causées par une onde extérieure au circuit. Ces différentes couches « superposés » induisent le comportement même de la propagation lumineuse que nous détaillons dans le paragraphe suivant.

En effet on constate sur le schéma que le cœur et la gaine optique disposent de deux indices de réfraction différents notés nc et ng dûs aux différentes silices utilisées.

B) PRINCIPES DE BASES DE PROPAGATION EN FIBRE OPTIQUE

1) GENERALITES

La fibre optique utilise le principe de guide d'onde. Il s'agit d'un guide optique fondé sur les propriétés réfractrices de la lumière.

Deux types de fibres optiques aux caractéristiques et fonctionnalités différentes se distinguent :

- Les fibres multimodes : ce sont les premières à avoir été découvertes et mises en place. Comme leur nom l'indique, ces fibres peuvent transporter plusieurs modes, c'est à dire que des propagations différentes (plusieurs trajets lumineux différents) sont possibles au cœur de la fibre.

- Les fibres monomodes quant à elles n'acceptent qu'un mode de propagation (c'est à dire un unique trajet lumineux). Ces fibres sont technologiquement plus évoluées car elles nécessitent un cœur très fin (< 10 μm) et sont donc plus « récentes ».

2) FIBRES MULTIMODES

On trouve deux grandes catégories de fibres multimodes : les fibres à saut d'indice et les fibres à gradient d'indice.

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DOSSIER SUR LES CABLES SOUS-MARINS

- Les fibres multimodes à saut d'indice utilisent les principes basiques de l'optiques géométriques : la réfraction à angle limite en jouant sur le saut d'indice (la différence d'indice entre le cœur nc et la gaine optique ng).

- Les fibres multimodes à gradient d'indice utilisent elles un cœur de silice plus fin dans lequel l'indice de réfraction varie de manière continue (alors que dans la fibre multimode à saut d'indice, l'indice de réfraction est constant).

Récapitulatif :

Les deuxièmes graphes indiquent pour la fibre à saut d'indice et la fibre à gradient d'indice la variation de l'indice en fonction de la position dans le cœur.

Les quatrièmes schémas montrent différents modes de propagation en bleu le trajet direct et en rouge et noir des modes de propagation.

Enfin pour une impulsion en entrée les cinquièmes schémas indiquent la réponse impulsionnelle de la fibre (qui agit comme un filtre passe bas). On observe alors que la fibre à gradient d'indice offre une réponse impulsionnelle « moins déformée ».

Conclusion :

Les fibres multimodes ne sont pas très adaptées à la transmission sur de longues distances, en effet la dispersion modale (c'est à dire la déformation de la réponse impulsionnelle en fonction des différents trajets empruntés) étant telle qu'il est inenvisageable de les utiliser sur de longues distances. Un rayon empruntant un trajet rectiligne le long de l'axe de la fibre arrive en effet plus tôt qu'un rayon de même vitesse empruntant un trajet guidé.

Les fibres multimodes sont alors plutôt utilisées sur des réseaux petites distances, car elles disposent d'une capacité bien plus faible (si l'on imagine que l'on envoie deux impulsions séparées par un temps très faibles, -i.e un débit très élevé- le trajet du rayon rectiligne de la seconde impulsion arrivera avant le trajet du rayon le plus lent de la première. On recevra donc des impulsions mélangées et indiscernables).

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DOSSIER SUR LES CABLES SOUS-MARINS

3) FIBRES MONOMODES

Les fibres monomodes quant à elles n'acceptent qu'un mode de propagation : le trajet axial rectiligne. On comprend dès lors que l'on dispose alors d'un débit qui n'est limité théoriquement que par la diode ou le laser source à l'entrée de la fibre.

Récapitulatif :

La fibre monomode possède un cœur beaucoup plus fin < 10 μm, ce qui la rend plus chère car technologiquement plus difficile à produire. Ce n'est cette fois ci pas sur l'indice de réfraction que repose la propagation mais sur la finesse du cœur de silice.

Comme le montre le schéma, la réponse impulsionnelle est égale à l'entrée appliquée (en effet il n'existe qu'un mode, on conserve donc intégralement le signal, il n'est pas déformé).

Conclusion sur la propagation :

La fibre monomode est particulièrement adaptée pour les longues distances, l'on peut atteindre des débits très hauts qui sont limités par l'électronique actuelle. C'est donc la fibre utilisée pour les câbles sous-marins.

Remarque :

Persistent encore quelques points à éclaircir pour comprendre toute la problématique liée aux fibres optiques dans les câbles sous marins : nous n'avons jusque là pas parlé de l'atténuation du signal dans la fibre qui revêt une importance primordiale (les distances transatlantiques sont de l'ordre de 6-7000 km...) -utilisation de régénérateur de signal/fibres dopées, ni de l'émission du signal -utilisation de diode/lasers.

C) EMISSION/RECEPTION DES SIGNAUX.

Nous nous sommes jusqu'à présent intéressés au support de la transmission, au canal : la fibre. Pour un système de communication optique tel que ceux que l'on utilise dans les câbles sous marins l'on doit aussi s'intéresser aux émetteurs et récepteurs qui permettent la

17

DOSSIER SUR LES CABLES SOUS-MARINS

communication.

1) SYSTEMES PRE-EMISSION

Avant d'émettre quelconque signal dans la fibre optique on doit « convertir » le signal électrique en « signal optique ».

Analogique :

Un des moyens consiste à utiliser des matériaux transparents dont les propriétés de biréfringences (variation de l'indice optique suivant la position dans le matériau) sont modifiées par un courant électrique. Le signal électrique à « convertir » en signal optique est envoyé sur le matériau, traversé par un rayon lumineux. La biréfringence du matériau changeant temporellement par le signal électrique, le signal lumineux est « modulé » par le

signal électrique.

Une transmission analogique sur une fibre optique ne représente pas un intérêt fou. La fibre optique a été développée pour des transmissions hauts débits actuelles, qui sont numériques.

Numérique :

Une transmission numérique est facile à envisager sur une fibre. On peut coder un 0 par une certaine intensité lumineuse (en générale le 0 est codé par une absence de lumière) et un 1 par une autre intensité lumineuse. On a alors simplement à commander l'émetteur par le signal électrique numérique.

D'autres systèmes sont utilisés pour la conversion électrique/optique : ils tiennent du domaine de l'optoélectronique.

2) EMETTEURS : DIODES / LASERS, DIODES LASERS

Pour l'émission dans la fibre, différents composants sont utilisés. Leur utilisation dépend de la longueur d'onde à laquelle on communique. (On préfèrera utiliser certaines longueurs d'ondes à d'autres plus absorbées dans certaines fenêtres fréquentielles).

Les DEL (visibles) (850 nm).

Les DEL IR (infrarouge) (1300 nm).

Les lasers / diode lasers (1300-1550 nm)

18

DOSSIER SUR LES CABLES SOUS-MARINS

3) RECEPTEURS : PHOTODIODES, PHOTOTRANSISTORS

Qu'il s'agisse de photodiodes ou de phototransistors, ces composants sont des transducteurs : énergie lumineuses → énergie électriques. Ils permettent donc d'effectuer la conversion du signal lumineux recueilli dans la fibre en signal électrique.

Photodiodes : Les photodiodes présentent la caractéristique pour la plupart de ne pas être des composants électriques linéaires. En somme, le signal électrique de sortie n'est pas proportionnel au flux lumineux reçu par le composant.

Phototransistors : Les phototransistors quant à eux sont des composants linéaires dont la sortie électrique varie linéairement avec l'entrée du flux lumineux.

D) ATTENUATIONS DANS LES LIGNES DE TRANSMISSIONS OPTIQUES, REGENERATION DE

SIGNAUX, FIBRES DOPEES.

1) ATTENUATION DU SIGNAL

Comme le montre le schéma de la partie IV)b) l'atténuation du signal est fonction de la fenêtre spectrale utilisée, elle présente des pics dû à l'absorption par des ions ou molécules. Les fibres actuelles disposent d'atténuations très faibles contrairement au premières utilisées dans les années 70-80.

Voici un tableau des atténuations en fibre optique d'hier à aujourd'hui.

Années Atténuation Entreprises

1970 20 Corning Glass Work

1974 2 → 3 ATT, Bell Labs

1976 0,47 NTT, Fujikara

1979 0,2 NTT

1986 0,154 Sumitomo

2002 0,1484 Sumitomo

2) REGENERATION DU SIGNAL OPTIQUE

La transmission optique n'est donc pas sans pertes, et un calcul facile montrera que 7000 km * 1,484 dB/km = 10 388 dB d'atténuation, on admet souvent qu'au delà de 40 dB (20log(E/S)=40dB => E/S=100 <=> S=1/100*E <=> 100 fois moins de puissance)

19

DOSSIER SUR LES CABLES SOUS-MARINS

d'atténuation, un signal utilisable ne l'est plus tel quel (sans amplification préalable).

La transmission optique sous marine nécessite donc des répéteurs et régénérateurs de signaux. Bien sûr depuis les années 70 où les premiers essais de fibres optiques voient le jour, la transparence des fibres est améliorée en vue d'une minimisation du nombre de répéteurs. En 2002 on atteint alors presque les limites physiques de propagation dans la fibre.

Il est alors intéressant de considérer les évolutions possibles en matière de régénérateurs visant à corriger l'affaiblissement dans ce support. Les premiers régénérateurs sont des convertisseurs optique/électrique → régénération électrique → convertisseurs électrique/optique. Apparaît alors un problème majeur : on perd lors de la conversion électrique toute la bande passante que l'on avait pu exploiter dans le système optique. Et à moins d'utiliser une grande énergie pour augmenter la fréquence de traitement du signal optique en électrique (ce qui implique un grand échauffement des composants électroniques et une baisse de fiabilité), la solution de la transduction optoélectrique ne semble pas être viable. La deuxième solution technologique pour la construction des régénérateurs est basée sur un effet aujourd'hui bien connu et découvert par Einstein en 1916 : l'effet LASER (Ligth Amplification by Stimulated Emission of Radiation). Grâce à une fibre dopée avec de l'Erbium (élément chimique de n° atomique 68) on agit comme une pompe qui lors de la réception d'une lumière incidente en excite les atomes. Quand arrive leur désexcitation ces atomes émettent des photons de même énergie (effet LASER), on a alors réussi à régénérer le signal optique sans conversion électrique.

E) OFFRE DE DEBIT ET CAPACITE DES CABLES

Nous nous sommes jusqu'à présent concentrés sur ce qu'était la fibre optique, sa composition, son utilisation pour la propagation d'un signal, les avantages indéniables qu'elle possède et les limites qu'elle présente malgré tout. Simplement nous devons garder à l'esprit que le but de tout support de transmission est par définition l'acheminement d'un flux d'information. Nous ne sous sommes pas encore intéressés à l'offre de débit et aux capacités des fibres alors qu'il s'agit après tout de l'objectif primordiale de ces dernières : offrir une capacité de transmission jusqu'à présent inégalée !

A) CAPACITES DES SUPPORTS OPTIQUES :

Dans la partie IV)b) nous avons vu que la taille de la fenêtre fréquentielle de transmission utilisée de nos jours autour de 1,55um était de 12,5 THz.

En supposant (ce qui est tout à fait justifiée dans notre cas) que le rapport signal sur bruit S/N est de 1 (hypothèse simplificatrice), on obtient grâce à la loi de Shannon :

C = B log2{ 1 + (S/N) } = B log2 { 2 } = B. avec C la capacité et B la bande passante du canal.

En d'autres termes, on assimilera la capacité en bit/s à la largeur fréquentielle de la fenêtre temporelle. 12,5 THz => 12,5 Tbit/s de capacité.

20

DOSSIER SUR LES CABLES SOUS-MARINS

B) DWDM (DENSE WAVE DATA MULTIPLEXING), MULTIPLEXAGE EN FREQUENCE

Le DWDM est une technique de multiplexage en fréquence. Supposons que nous pouvons utiliser les 12,5 Tbit/s de la fibre optique. Aucun appareil électronique n'est capable de travailler et de transmettre à un tel débit. L'idée est alors de diviser la bande de 12,5 THz en sous bandes. Comme il s'agit de bande de transmission dans le domaine optique (même si non visible) on appelle communément ces sous-bandes des « couleurs ». On peut ainsi pour une capacité de 12,5 Tbit/s utiliser 5000 couleurs de 2,5 Gbit/s, 1250 de 10 Gbit/s ou 312 de 40 Gbit/s.

De plus la technologie DWDM permet une économie notable sur les équipements : un équipement de 40Gbit/s coute environ 2,5 fois plus qu'un équipement traitant à 10 Gbit/s. Globalement, lorsque la capacité est multipliée par 4, le prix de l'équipement est multiplié par 2,5. On a alors tout intérêt à diviser le support optique, pour le multiplexer en fréquence.

21

DOSSIER SUR LES CABLES SOUS-MARINS

III) MISE EN ŒUVRE

Les câbles sous marins ne répondent évidemment pas aux mêmes contraintes

mécaniques que des câbles plus classiques terrestres, et leur pose et déploiement constitue

aussi un challenge. L'innovation dans le domaine des câbles ne réside donc pas seulement au

niveau de la transmission de l'information, mais aussi dans leur structure mécanique et leur

pose. Après nous être intéressé à ces principes de base de propagation et de transmission de

l'information, intéressons nous à l'installation sous-marine de ces câbles.

A) LES DIFFERENTES ETAPES DE MISES EN ŒUVRES

Les étapes pour la pose d’un câble sont les suivantes :

1) UNE ETUDE DU FOND DES MERS

Une étude de documents ou une cartographie est faite pour choisir le tracé potentiel

de la liaison. Le choix des atterrissements (c'est-à-dire son point de contact avec la terre) est

établi en fonction du réseau terrestre et de l'environnement marin. On étudie alors les

cartes géographiques et bathymétriques (cartes des fonds marins), les lois et

règlementations dans les zones traversées, les activités humaines (pêche, zones

pétrolières...).

Après avoir retenu un tracé sur carte, une mission de sondage est effectuée à l'aide

d'un navire océanographique. Un couloir d'une dizaine de kilomètres de large est étudié,

définissant la bathymétrie de la zone au mètre près. Sur les zones ensouillables (les zones où

on peut enfouir les câbles) de 0 à 1000m de profondeur, des prélèvements par carottages

déterminent la nature et la dureté du sol. L'étude de ces informations permet de choisir le

tracé définitif, les types de câbles à utiliser et les longueurs nécessaires à la fabrication. Un

calcul de mou est effectué pour prendre en compte les particularités du profil des fonds et

du type de câble utilisé. Un mou insuffisant provoque des suspensions qui augmentent les

risques d'usure du câble. Un mou trop important peut aussi nuire à la viabilité du câble. La

résistance des câbles à utiliser est aussi étudiée.

2) EMBARQUEMENT

L'opération d'embarquement correspond au

chargement du câble et des répéteurs sur le navire. Un plan

de chargement est déterminé pour répartir la charge sur le

câblier, mais surtout en fonction des opérations de pose à

suivre, sens de pose, ordre des opérations. Le câble extrait

de l'usine de fabrication par une machine de traction à

Câblier René DESCARTES de France télécom

22

DOSSIER SUR LES CABLES SOUS-MARINS

pneus, est lové manuellement dans les cuves du navire. Les répéteurs sont chargés par grue

et stockés hors cuve sur des étriers en zone climatisée sur le pont de travail. À la fin de

l'embarquement, l'ensemble de la liaison jointée est testée par échométrie, mesure de la

résistance, capacité, isolement, test de transmission optique OTDR (Optical Time Domain

Reflectometer) et permet de vérifier le bon fonctionnement de la liaison avant pose.

3) POSE D'UN ATTERRISSEMENT

Le navire mouille sur le tracé retenu le plus près possible de la côte. Le câble

est remorqué vers la plage, porté par des ballons flottants. À son arrivée sur la plage il est

solidement ancré et connecté au réseau terrestre. Des plongeurs libèrent les ballons pour

que le câble se pose sur le fond.

4) POSE ENSOUILLEE

Sur les zones sensibles aux causes de dérangements et

lorsque la nature du fond le permet, le câble est ensouillé à

environ 80 cm sous le sol par une profondeur de 20 à 1500 m.

Le navire-câblier remorque une charrue qui creuse un sillon. Le

câble est déroulé depuis ce même navire, passe dans la

charrue et est déposé dans le sillon qui a été creusé.

5) POSE PRINCIPALE

En dehors des zones côtières du plateau continental, la pose classique "grand fond"

s'effectue grâce à une machine à câble installée sur le pont du navire. Elle extrait le câble des

cuves de stockage, contrôle sa longueur en fonction de la vitesse du navire et de la sur-

longueur (mou) nécessaire pour recouvrir au mieux le profil du fond. En cas de poses

multiples nécessitant des épissures intermédiaires, la partie dernièrement posée est mise

sur bouée avant récupération et épissure de la section finale.

Après la réalisation de l'épissure finale, le navire débarque les réserves de la liaison

dans le dépôt désigné par l'autorité de maintenance.

B) EXEMPLE DE POSE D’UN CABLE SOUS MARIN DU LEADER MONDIAL NEXANS

L'opération de pose des câbles sous-marins n'est que la dernière étape d'un long

processus de fabrication. Le site de production de la société Nexans est spécialisé dans la

fabrication de câbles ombilicaux (câbles spéciaux pouvant à la fois transporter de l'énergie,

des données et différents types de fluides) et de câbles haute tension sous-marin.

Charrue utilisée pour l’ensouillage des

câbles

23

DOSSIER SUR LES CABLES SOUS-MARINS

Voici le laboratoire "Haute Tension" au sein de

l'usine Nexans à Halden en Norvège. Il permet de tester,

grandeur nature, les câbles haute tension sous-marins

fabriqués dans l'usine. Outre des tests à des voltages très

élevés (jusqu'à 800 kv), on vérifie également la résistance

des câbles à la pression. Un piston hydraulique est ainsi

capable de simuler une pression de 150 tonnes sur un câble.

Dernière étape avant la mise en place du

câble : l'étude topographique des fonds marins

exige une grande précision. Une vue 3D du

"paysage sous-marin" est réalisée pour étudier la

meilleure trajectoire, en évitant autant que

possible les reliefs et en cherchant les terrains

relativement meubles puisque, lorsque cela est

possible, les câbles sont enterrés à 2 mètres de

profondeur.

Le navire câblier "Bourbon Skagerrak" permet

l'installation des câbles sous-marins. Il est capable

d'embarquer à son bord une cinquantaine de kilomètres

de câbles de gros gabarit (135 kg par mètre) et jusqu'à

plusieurs milliers de km pour des câbles de petit gabarit.

Au total, la plate-forme d'enroulement est d'une capacité

de 7000 tonnes.

La pose du câble exige une grande précision : le

positionnement du bateau doit être juste à 10m près. C'est

pourquoi les bateaux spécialisés dans ces opérations disposent

de moteurs latéraux de stabilisation. En cas d'enterrement du

câble, le niveau de précision est encore accru et exige une

vitesse de progression très

réduite, de l'ordre de 1 km/h.

Nexans, a développé un système sous-marin innovant

de dragage et d'intervention. Le Spider est en effet la seule

technologie capable de niveler le fond marin dans des zones

escarpées (jusqu'à 35° de pente). Le Spider, qui incorpore un

système de commande évolué, est conçu pour fonctionner

jusqu'à une profondeur de 2.000 mètres.

24

DOSSIER SUR LES CABLES SOUS-MARINS

Le Spider, qui pèse 15 tonnes,

creuse des tranchées au moyen de

puissants jets d'eau (25 bar, 2x400

kw) qui ameublissent le sol. Il enfouit

(on dit "ensouiller") les câbles ou les

pipelines au fur et à mesure de son

avancée. Entièrement géré depuis la

surface, il est doté de 6 caméras et

de 2 capteurs sonar qui permettent

d'avoir une vision 3D en temps réel

de l'opération.

25

DOSSIER SUR LES CABLES SOUS-MARINS

IV) STRUCTURE DU RESEAU

A) UNE DISTRIBUTION INEGALE DU RESEAU

Dans les paragraphes précédents, nous nous sommes intéressés aux technologies qui

permettent la propagation « physique » dans le câble. Ensuite, nous avons fait le point sur la

pose des câbles sous-marins. Abordons maintenant le point de vue « réseau ». Nous avons

vu précédemment que les innovations techniques permettaient d’obtenir des débits

intercontinentaux pouvant atteindre jusqu’à 12,5 Tbit/s. Cependant, il est important de

considérer que ces débits s’inscrivent dans un contexte d’offre et de demande. Il ne s’agit

pas d’installer entre tous les pays des câbles à capacité maximale. On est bien dans une

coévolution entre le besoin et l’innovation. C’est en étudiant les trafics nationaux et

internationaux, ainsi que leurs évolutions, qu’est prise la décision de développer la pose des

câbles. Comme les flux d’informations circulant sur internet ne sont pas homogènes à la

surface du globe, le réseau de câbles sous-marins ne l’est pas non plus.

Capacités des câbles sous-marins (en GBps) - 2008

De plus, l’arrivée de la fibre dans les années 80 ainsi que la révolution du

multiplexage en longueur d’onde (WDM) appliqué à la fibre, permettant le doublement voire

le triplement de la capacité des premiers systèmes amplifiés, a instauré une sorte de

frénésie dans le développement des câbles. Ainsi, les années 1998-2005 ont vu les câbles de

transmission par fibre passer de 8 à 16, puis 64 et finalement 160 brins, si bien qu’en 2008

encore, moins d’un tiers des capacités transocéaniques étaient effectivement utilisées. Ces

évolutions (principalement menées par les Etats-Unis, et dans une moindre mesure suivies

par l’Europe et l’Asie) expliquent aussi l’inégale répartition des câbles à travers le monde.

26

DOSSIER SUR LES CABLES SOUS-MARINS

On comprend donc que les Etats-Unis, l’Europe et le Japon forment les nœuds les

plus actifs du réseau sous-marin. De manière liée, ils possèdent d’une part les constructeurs

les plus capables de développer de nouvelles technologies et de nouvelles lignes, et d’autre

part la quasi-totalité des informations circulant sur internet. Tout flux de données circulant

sur la planète a donc de grandes chances de passer par un de ces nœuds. Ce sont pour ces

mêmes raisons que certaines parties des littoraux du globe sont très peu présentes sur le

réseau maritime. Pour des raisons évidentes, le littoral est-sibérien n’est pas encombré de

câbles sous-marins.

Cependant, il existe quelques zones géographiques ponctuelles qui semblent déroger

à cette règle. On peut notamment citer le cas du Groenland. Il y a quelques années, le

Groenland n’envisageait pas d’installer des câbles. La faible population (57 000 habitants) et

le territoire difficile ont entraîné que depuis les années 1970, le pays ne communique avec

l’extérieur presque exclusivement par satellite. Mais l’explosion récente de l’utilisation

d’internet a rendu la situation ingérable, si bien que le Groenland a fini par signer un contrat

avec Alcatel-Lucent pour poser 4600km de câbles, reliant enfin la capitale aux réseaux

mondiaux, mais laissant le pays avec un gros retard technologique. On peut également citer

l’Afrique du Sud, qui, victime de la coupe du monde 2010, se verra installer des

infrastructures sous-marines conséquentes, permettant à des centaines de millions de

personnes de visionner la compétition sur des téléviseurs haute définition. Reste à savoir si,

une fois la coupe terminée, la demande dans les pays d’Afrique de l’Est nécessitera autant

d’infrastructures.

B) UN RESEAU REPOSANT SUR DES STRUCTURES

Ce réseau maritime ainsi construit ne doit pas être considéré comme une

structure marginale. En effet, il s’inscrit dans une structure plus complexe et déjà existante.

Ces câbles n’ont que fonction de relai entre différents réseaux nationaux. Il existe alors

plusieurs méthodes d’intégration du réseau sous-marin au réseau national.

Zoom sur la répartition des câbles sous-marin - 2007

27

DOSSIER SUR LES CABLES SOUS-MARINS

La plupart des pays, France incluse, se contentent de raccorder leur réseau

national au réseau maritime. Ainsi, la structure terrestre reste presque inchangée, à part

quelques points de raccordement sur le littoral. Dans le cas de la France, on trouve trois

grandes zones de raccordement : la Bretagne, pour la liaison TAT avec les Etats-Unis ; le Nord

(Dunkerque et Dieppe) pour rejoindre la Grande-Bretagne ; et le Sud (Marseille, Cannes)

pour atteindre la Corse ainsi que tout le bassin Méditerranéen. Les liaisons ainsi formées

communiquent au travers du réseau interne national. Cela s’explique par la présence

antérieure de la fibre dans ces pays. La structure terrestre est alors parfaitement adaptée au

branchement avec la structure maritime.

Dans les années 90 apparaissent les liaisons sans répéteurs. Cette technologie

n’utilise pas d’optoélectronique active immergée, et de ce fait leur portée est limitée à

quelques kilomètres mais leur coût est assez faible. Elles ont donc le double avantage d’être

économiques et facilement intégrables dans les réseaux terrestres. Ces câbles connaissent

un certain succès et permettent de nouveaux types de structures de raccordement aux

réseaux nationaux. Certains pays, comme l’Italie ou les Philippines, ont choisi de rebâtir leur

structure terrestre en la basant sur des liaisons courte portée sans répéteurs. L’Italie

possède désormais une ligne câblée longeant le littoral est, rejoignant la côte en plusieurs

points, ainsi que la Sicile et la Sardaigne. Cette ligne forme l’épine dorsale sur laquelle

repose tout le réseau national.

Pour être efficace, ce réseau a été pensé comme tous les autres. Les liaisons

ne sont pas seulement de type point-à-point entre les états. En effet, la pose du premier

câble transatlantique en fibre optique vit l’apparition du premier routeur maritime : l’Unité

de Branchement en Mer (UBM). Elle fut installée à l’arrivée du TAT8 vers l’Europe, entre la

Grande-Bretagne et la France. On trouve désormais des UBM dans tous les grands systèmes

qui furent installés par la suite. Son rôle est donc d’exploiter de manière optimale le fait

qu’un système à fibre optique comporte plusieurs canaux de transmission indépendants qu’il

est possible de rediriger vers différentes destinations.

Progressivement, grâce aux UBM et aux liaisons sans répéteurs, les réseaux

tendent vers la complexification. Cela a l’avantage considérable de partager les coûts

d’investissement entre un nombre croissant d’opérateurs vers un nombre croissant de

destinations. Les réseaux « routés » à branches deviendront dans les années qui suivent une

spécialité française.

C) DES MENACES PHYSIQUES SUR LE RESEAU

De l’originalité de ce support de transmission découlent des contraintes

multiples qui peuvent engendrer autant de menaces potentielles. Indépendamment des

défauts qui peuvent résulter de leur construction, ils sont exposés à différentes causes de

rupture. Parmi ces causes, on dénote les bancs de glace, les frottements et l’usure contre les

28

DOSSIER SUR LES CABLES SOUS-MARINS

bords de rochers, les bancs de corail, les éboulements sous-marins, les animaux

destructeurs, tels que le requin, la baleine, ou le ver marin…

Bien que le réseau soit sainement structuré, il y a pour l’instant suffisamment

peu de câbles présents dans les océans pour qu’une rupture ait de grosses conséquences.

On dénombre de nombreux incidents ayant paralysé une grande partie voire l’intégralité des

communications d’un pays fonctionnant par câbles sous-marins. Pour ce domaine, les

câbliers de l’ère télégraphique on fait figure de précurseurs. Aux balbutiements des premiers

câbles sous-marins, les réparations en mer étaient nombreuses. Mais elles ont permis

d’apprendre à protéger les câbles contre les attaques de requins, d’ajouter des protections

thermiques dans les zones de mers tropicales très chaudes, ou d’augmenter la surveillance

et la maintenance dans les zones de séismes. Les câbles d’aujourd’hui sont tous fabriqués

d’après les accidents d’hier, afin d’éviter au maximum l’intervention des bateaux de

maintenance. Car si des navires sont réquisitionnés pour poser du câble, d’autres sont tenus

au repos, en maintenance, prêts à réparer les câbles fautifs au plus vite. Par exemple, dans le

cadre de l’accord de maintenance de Méditerranée, les navires câbliers des différents

littoraux alentours doivent, en cas de rupture, travailler en collaboration pour que la

situation redevienne normale. Car si la rupture d’un routeur ou d’un câble sur le territoire

français peut avoir des conséquences minimes, et peut souvent être réparée en quelques

heures, un transatlantique endommagé met des dizaines de jours avant d’être à nouveau

opérationnel. Et si les conséquences pour les utilisateurs du réseau sont graves, les

conséquences économiques que subissent les entreprises qui fabriquent, posent, exploitent

ou maintiennent les câbles sous-marins peuvent s’avérer très importantes.

Comprendre l'innovation dans les câbles sous-marins c'est aussi comprendre le rôle

des acteurs qui agissent sur le réseau. Les systèmes sous-marins sont aujourd'hui les piliers

des communications mondiales. Concevoir le câble-sous marin comme une entité de

transmission à capacité maximale est une chose, comprendre comme il s'intègre aujourd'hui

dans une politique de connectivité globale menée par des acteurs influents en est une autre.

Notre troisième partie s'intéresse aux différents acteurs qui pèsent sur le monde des câbles

sous-marins. Regardons de plus près l'économie qui gravite autour de ces systèmes de

communication : fournisseurs, constructeurs, exploitant, utilisateurs, et intéressons nous

enfin aux statuts juridiques complexes de ces câbles.

29

DOSSIER SUR LES CABLES SOUS-MARINS

V) ENTREPRISES ET ECONOMIE DANS LE SECTEUR DES CABLES SOUS-

MARINS.

Les câbles sont des segments d'une structure bien plus dense. Cette structure, de

millions de kilomètres doit être gérée tant d'un point de vue technique, qu'administratif ou

juridique. La maintenance, la fourniture des câbles sont également des points d'intérêts.

Présentons ces acteurs de l'économie des câbles sous-marins. Voyons comment ces

entreprises ont tenté de cerner des besoins et d'y répondre en terme d'innovation -toujours

dans l'optique de répondre à notre problématique : « Comment en comprendre

l'innovation ».

A) UNE PRESENTATION DES PRINCIPAUX ACTEURS ECONOMIQUES.

1) GENERALITES :

Il est nécessaire de bien distinguer les différents intervenants qui gravitent autour de

cette économie méconnue.

Ainsi les entreprises qui travaillent dans le domaine des câbles sous-marins ont

différentes fonctions.

Certaines entreprises s’occupent de la fabrication de ces câbles, d’autres de leur

installation, de leur mise en place, de leur déploiement, d'autres de leur exploitation et

utilisations ou de la maintenance et d'autres encore englobent plusieurs de ces opérations.

De nos jours, les entreprises les plus importantes dans le secteur sous-marins dans le

monde sont Alcatel Submarine Networks (toutes opérations de la fabrication à l'installation),

une division de Alcatel, Global Marine Systems Ltd (déploiement, maintenance), Kokusai

Cable Ship Co. (deploiement, maintenance), Ltd. and Tyco Telecommunications (US) Inc

(toutes opérations).

En France un rôle important est joué par France Télécom Marine pour la pose et la

maintenance.

Nous ne présentons pas dans cette partie un historique de l'ensemble des entreprises

qui ont joué un rôle dans le développement du câble sous marin -et qui aujourd'hui sont

disparues. Nous focalisons notre attention sur le secteur économique actuel et étudierons

l'évolution des visions des entreprises dans le cadre des télécommunications appliquées aux

câbles sous marins. Ceci permet une mise en contexte et une compréhension des relations

entre les entreprises offreuses et l'évolution de la demande au fil des années.

Attardons nous pour l'instant sur Alcatel-Lucent, entreprise aujourdhui omnipotente

dans le secteur des câbles sous marins.

30

DOSSIER SUR LES CABLES SOUS-MARINS

2) ALCATEL-LUCENT

Carte d'identité : Wikipédia :

ALCATEL

Alcatel est une entreprise très vieille, née en France, qui a débuté avec la conception et la

fabrication des équipements de télécommunications. Elle a fusionné avec Lucent Technologies au

mois de décembre 2006 pour devenir Alcatel-Lucent.

Alcatel était le leader mondial du marché des équipements d'accès DSL et dans les réseaux

optiques. C'était aussi un des leaders mondiaux dans la fourniture de commutateurs téléphoniques,

des routeurs ATM et IP, des câbles de transmission sous-marins, de l'infrastructure mobile

(GSM, GPRS, UMTS), des applications de réseaux intelligents, des applications de Centre

d'Appel, des applications vidéo (fixe et mobile) ainsi que des satellites et des charges embarquées.

Alcatel fournissait aussi des services à tous ses clients depuis la conception de réseaux jusqu’à

l'exploitation de ceux-ci en passant par le déploiement, l'intégration et l'installation.

En 2005, Alcatel était présent dans plus de 130 pays, avec un chiffre d'affaires de 13,1 milliards

d'euros.

Alcatel-Lucent Submarine Networks :

Ayant plus de 150 années d’expérience dans le domaine sous-marin, Alcatel-Lucent

conduit l’industrie en termes de :

-capacité et innovation : capacité de l’ordre de multi-terabit par câble, utilisant la

dernière technologie DWDM (dense wavelength-division multiplexing)

-une large base : avec plus de 500 000 km de réseaux sous-marin

-une unique approche du marché traditionnelle et émergente

Depuis sa fusion Alcatel-Lucent en décembre 1996 (Lucent étant anciennement la

section de fabrication d’AT&T spécialisée dans les câbles sous-marins, qui s’en est séparé en

septembre 1996), Alcatel-Lucent Submarine Networks couvre toute l’activité sous-marine,

en ayant un quasi-monopole, de la conception à la maintenance.

Ses activités sont donc diverses :

Un centre de conseil et conception, qui évalue avec le client une estimation de

l’activité et de ses besoins en câbles. Ce centre est orienté service et lie directement

l’activité d’Alcatel avec les besoins des demandeurs. Il analyse et modélise l’architecture à

31

DOSSIER SUR LES CABLES SOUS-MARINS

concevoir, tout en garantissant la sécurité du système, tant d’un point de vue risques

physiques que d’un point de vue continuité de l’activité sur le long terme.

Un centre d’intégration et de déploiement, qui installe effectivement les structures

en les intégrant aux réseaux existants. Il s’agit ici d’instaurer un site de construction,

développer les câbles à utiliser et les différents équipements, tester l’interopérabilité des

composants du réseau. Alcatel développe également les logiciels opérateurs permettant de

gérer la structure ainsi que les applications utilisateurs.

Un centre d’exploitation et de maintenance, permettant au client de disposer en

permanence d’une meilleure disponibilité du réseau, et des hautes performances qu’offre la

technologie Alcatel. Pour ceci, l’entreprise possède un support à l’assistance, ainsi que de

nombreuses ressources de maintenance, multi-fournisseurs et multi-technologie. Alcatel

opère effectivement sur le terrain en intervenant sur les câbles en mer pour les surveiller, les

réparer ou les améliorer.

B) LES EVOLUTIONS DU DOMAINE ECONOMIQUE

Le secteur économique a, entre 1998 et 2010, connu différentes phases de

développement dans le domaine des câbles sous-marins.

Tout d’abord, comme il a été exposé précédemment, les années 90 forment une

période d’euphorie. C’est la bulle internet qui apparaît. Les gains promis par les sociétés du

secteur des télécommunications entraînent une frénésie des investisseurs. Ce qui se traduit

par des volumes importants de transactions bancaires. De plus, la déréglementation mise en

place entre 1987 et 1996 remodèle également le paysage des télécommunications. Les

opérateurs, jusqu’alors protégés par un monopole, doivent s’adapter à la concurrence.

Partout dans le monde, les groupes historiques changent de statut (AT&T en 1994, France

Telecom en 1996). Des nouveaux exploitants nationaux se disputent désormais le marché.

Dans le secteur des câbles sous-marins, cela se remarque par l’arrivée de nouveau

opérateurs et entrepreneurs. Les fournisseurs en câble doivent alors suivre le mouvement et

répondre à des demandes grandissant exponentiellement. C’est face à ces perspectives de

gros profits que les entreprises peuvent faire des erreurs. Nombreuses sont celles qui ont

ignoré les besoins des clients, au point de développer des structures inadaptées à

l’utilisation qu’on voudrait en faire. Car si la croissance des transports d’information et du

trafic mondial est sans précédent, les prix se sont effondrés de manière brutale suite à

l’énorme surcapacité du réseau. Comme dans tout le secteur des communications, les

entreprises ont vu à trop long terme et se sont vu surprendre par l’effondrement de leurs

investissements, dès mars 2000. De nombreux projets ont été abandonnés (comme le projet

Oxygen visant à mettre en place un réseau mondial surestimé). Les entreprises sortent des

années 90 très endettées, et la solution est quelquefois de déposer le bilan, ou bien, plus

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DOSSIER SUR LES CABLES SOUS-MARINS

souvent, la revente à bas prix des structures et des câbles, souvent à des nouveaux

opérateurs émergents, en se protégeant sous la loi américaine des faillites.

Dans les années 2000, les erreurs ont été comprises et désormais, les infrastructures

ne sont installées qu’en fonction des besoins réels. Des autorités de régulation sont mises en

place et évitent les sur-constructions. Il reste encore une grande surcapacité dans

l’Atlantique, mais les opérateurs viennent peu à peu à la combler en profitant des

installations déjà présentes et des bas prix actuels. En effet, les prix n’ont commencé à se

stabiliser qu’au cours des années 2000, pour arriver à une situation stable aux alentours de

2005, où les prix arrêtèrent de descendre pour finalement connaître les premières hausses.

Avec, toutefois, des petits secteurs d’accélérations dans certaines zones du globe. Les

liaisons Europe/Etats-Unis/Japon sont stables, mais l’émergence de nouveaux pôles de

communication (tels que l’Asie du sud, le Moyen-Orient ou l’Afrique) relance régulièrement

des problèmes localisés de surcapacités et d’investissements massifs.

C) STATUTS JURIDIQUES

La convention de Paris du 14 Mars 1884 est l'une des premières (et la plus

importante) des conventions internationales sur la juridiction des câbles sous-marins (qui

appartiennent aux opérateurs). Le texte indique qu'en dehors des Eaux Territoriales, la

détérioration ou la rupture d'un câble est un délit. Les Etats se doivent d'apporter une

garantie de sécurité et de fiabilité lorsqu'ils posent dans leurs eaux territoriales un câble relié

à la structure maritime internationale. Ils se doivent également de poursuivre les coupables

de délit sur les câbles à l'intérieur de leurs terres, autant d'un point de vue pénal que civil.

Cette convention n'est applicable qu'en temps de paix, et est citée puis reprise dans les

conventions futures sur les droits de la mer.

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DOSSIER SUR LES CABLES SOUS-MARINS

CONCLUSION

L’histoire des télécommunications n’est pas le musée des théories révolues, elle nous a montré, particulièrement dans le secteur des câbles sous-marins comment l’innovation est le fruit d’une époque dont les besoins évoluent. Ces mêmes besoins intensifient le progrès technique qui permet l’ouverture vers de nouvelles perspectives.

L'évolution des télécommunications sous-marines et la tournure que prend le réseau vers une conversion au tout optique dans les années 2000 est à la convergence de deux facteurs : l’offre qui se diversifie et s’améliore, et la demande en croissance continue depuis les années 70.

Les nouvelles techniques dans les câbles sous marins ne reposent pas uniquement sur l’amélioration des qualités de la fibre optique, mais résident aussi dans l’amélioration des processus et des opérations de déploiement.

De plus, le câble sous marin est une entité qu’il est nécessaire de considérer comme partie d’un ensemble bien plus grand et soumis a de fortes contraintes : le réseau mondial.

Cet ensemble, ce réseau optique sous-marin est géré par un ensemble réduit d’acteurs qui font de l’économie des câbles sous marin ce qu’elle est aujourd’hui et est réglementé par un statut juridique spécifique et des conventions internationales.

L’innovation dans le domaine des câbles sous-marin est intimement liée avec les besoins mondiaux en communication.

D'une part de nouveaux besoins naissent avec le boom de l'internet. Les progrès technologiques majeurs (diodes, lasers, progrès dans le domaine des matériaux) permettent de répondre à ces besoins.

D'autre part, il est nécessaire de considérer que l'ensemble des nouvelles connaissances technologiques et leur utilisation (dans des technologies de plus en plus publiques et accessibles) a aussi fait naitre de nouveaux besoins. L'innovation dans le domaine des câbles sous-marins n'est donc pas simplement une question de progrès technique ou de besoin mais se trouve bien à l'interface de ces deux cofacteurs. Il s'agit d'une coévolution : besoin / technique.

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BIBLIOGRAPHIE

SITES INTERNET

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http://www.arte.tv/fr/aventure-humaine/Le-fabuleux-destin-des-inventions/Le-telegraphe-

transatlantique/737622.html

http://atlantic-cable.com/Cables/1858-66Atlantic/index.htm

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http://fr.wikipedia.org/wiki/Fibre_optique

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http://www.zdnet.fr/galerie-image/0,50018840,39380381,00.htm

http://www.journaldunet.com/management/diaporama/nexans/1.shtml

http://www.courierinternational.fr

COURS

Cours du CNAM.

Cours PCC INSA-Lyon 1ère année : optique géométrique.

Cours PCC INSA-Lyon 2ème année : ondes et optique ondulatoire.

Cours 3TC – ATP-pf (Omar Gaouar) / NET (Antoine Fraboulet).

LIVRES

Du Morse à l'Internet : 150 ans de télécommunications par câbles sous-marins. René Salvador, Gérard

Fouchard, Yves Rolland, Alain Paul Leclerc. La Seyne sur Mer : AACSM, Association des amis des

câbles sous-marins , DL 2006 .