QUE SAIS-JE ?

Les 100 mots des télécommunications

PATRICK-YVES BADILLO

Professeur à Aix-Marseille Université

DOMINIQUE ROUX

Professeur à l’Université Paris-Dauphine

Président de Bolloré Télécom

4emille

Exergue

« J’ai dû ajouter un mot nouveau à un glossaire déjà trop riche au gré de nombreux électriciens. J’espère qu’on voudra bien me le pardonner. Les mots naissent dans les sciences neuves, comme les plantes au printemps. Il faudra s’y résigner, et il n’y a que demi-mal, puisque l’été qui doit suivre se chargera d’élaguer les mauvaises pousses. »

Édouard Estaunié,
auteur du Traité pratique
de télécommunication électrique,
directeur de l’École supérieure des
Postes et Télégraphes,
inventeur du mot
« télécommunication » en 1904.

978-2-13-061628-3

Dépôt légal — 1re édition : 2009

1re édition, 2e tirage : 2009, décembre

© Presses Universitaires de France, 2009
6, avenue Reille, 75014 Paris

Préface

Il faut féliciter Patrick-Yves Badillo et Dominique Roux, s’attaquant à un domaine aussi dense et a priori aussi complexe que celui des télécommunications, d’avoir gagné le pari d’en dresser « en 100 mots » un panorama complet et précis.

Leur travail vient à point nommé et cumule plusieurs vertus.

Tout d’abord, et ce n’était pas une mince gageure, par sa forme. L’accès à cet ouvrage est aisé, sa lecture est facilitée par l’indépendance des chapitres et des entrées. Cette organisation, renforcée par une écriture pédagogique, élargit considérablement l’éventail des lecteurs potentiels, au-delà du petit cercle des spécialistes, à tous nos concitoyens soucieux de comprendre les mutations d’un secteur dont les enjeux concernent l’ensemble de l’économie et de la vie sociale.

En second lieu, ce livre permet d’appréhender la généalogie des progrès scientifiques et des avancées technologiques qui ont conduit aux trois « big bangs » majeurs (la numérisation généralisée, la constitution d’Internet, l’explosion de la connectivité) à l’origine des changements radicaux en cours dans le champ des services de télécommunications, au premier rang desquels la convergence des réseaux et l’extension des services (consommation des contenus, santé, habitat, commerce, réseaux sociaux, etc.).

En troisième lieu, la portée de ce livre s’étend au-delà des réseaux de télécommunications à proprement parler pour couvrir l’écosystème des télécommunications dans son ensemble caractérisé par l’interdépendance et l’interpénétration de quatre grands métiers : équipements, réseaux, services d’intermédiation et contenus. Par de nombreux exemples donnés dans l’ouvrage, les auteurs aident à comprendre à quel point la dynamique de cet écosystème repose sur l’innovation et l’investissement.

Enfin, ce livre nous parle d’avenir, sans tomber dans une vision prométhéenne des technologies, ni masquer la complexité et la multiplicité des dimensions qui le gouvernent. Pour rendre compte des éléments fondamentaux sous-jacents au futur des services de télécommunications, les auteurs dépassent le cloisonnement trop souvent rencontré entre disciplines (science, technique, droit, économie, usages, etc.). Afin de mieux comprendre la période de transition majeure pour les télécommunications en France et en Europe, associée au déploiement des réseaux très haut débit fixes et mobiles, le lecteur trouvera en particulier une utile présentation des tendances et des moteurs fondamentaux à l’œuvre non seulement dans le domaine des technologies, mais aussi dans ceux de la réglementation et de l’économie des réseaux.

On l’aura compris, les éclairages apportés par ce livre constituent une aide précieuse pour toutes celles et tous ceux qui sont désireux de comprendre les grandes mutations en cours dans les télécommunications et les nouvelles technologies.

Didier Lombard
Président de France Télécom.

Introduction

Dès le mythe de Thésée, l’idée de communication à distance, la télé communication, est posée ! En effet, comme le rappelle Didier Lombard, lorsque Thésée revient vainqueur du Minotaure, son père, Égée, l’attend du haut d’un promontoire. Il guette la couleur des voiles du bateau : selon un accord passé avec son fils, elles seront blanches en cas de victoire. Mais Thésée a « oublié » de changer les voiles. Égée aperçoit les voiles noires et se jette dans la mer qui, désormais, porte son nom.

Des flux d’innovations incessants

Depuis l’origine, les progrès technologiques ont sans cesse été renouvelés et ont souvent dépassé ce que l’on espérait :

1876 : l’invention du téléphone par Bell... ;

1947 : les transistors avec Shockley ;

1948 : la théorie de l’information de Shannon ;

1971 :  les microprocesseurs... et aujourd’hui, l’ère d’Internet.

Car, rappelons-le, Internet est fondamentalement un réseau de télécommunications ! S’il a fallu près d’un siècle au téléphone pour s’imposer, nous sommes passés en un peu plus d’une décennie du lancement de l’Internet à son essor planétaire. Nous avons déjà connu la première guerre des navigateurs, la montée au sommet en 2001 puis l’explosion de la bulle et, aujourd’hui, les télécommunications préparent encore de nouvelles mutations.

Vers le très haut débit
et un nouvel essor de la TV sur IP

Le marché du haut débit est appelé à se développer avec, en France, un taux de pénétration dans les ménages de 76 % prévu en 2011, contre 55 % en 2008. Les usages audiovisuels sur les lignes fixes, notamment avec la TV sur IP, seront de plus en plus importants. Les opérateurs trouveront de nouvelles sources de revenus avec la vidéo à la demande ou la télévision payante.

Mobilité, ubiquité :
les nouvelles applications des téléphones portables

Le taux de pénétration des mobiles, qui est déjà, en France en 2008, supérieur à 88 %, devrait passer à 110 % en 2011 ! Au niveau mondial, depuis 2002, le nombre d’abonnés au téléphone mobile est supérieur à celui des abonnés au téléphone fixe. Cependant, il ne s’agit pas d’un simple changement de terminal pour communiquer. La téléphonie mobile est porteuse d’une nouvelle révolution. La mobilité et l’ubiquité deviennent des termes de référence d’une nouvelle société, dite ubiquitaire, c’est-à-dire dans laquelle on a la possibilité d’être présent dans plusieurs lieux simultanément. Déjà, actuellement, il y a au Japon 40 millions de téléphones NCF (Near Field Communication), qui permettent de nouvelles applications, en particulier l’échange de données entre un lecteur et n’importe quel terminal possible. Ils sont très utiles pour le e-commerce, le contrôle d’accès ou le téléchargement de fichiers.

Terminaux communicants, Internet des objets

Nous allons entrer dans une ère de connectivité permanente, en tout lieu. Les terminaux communicants proliféreront. Les réseaux, grâce à des capteurs, pourront faciliter la vie quotidienne en termes de gestion des transports, de l’habitat, de la télésurveillance et de la e-santé, par exemple.

Vers de nouvelles applications dans les domaines
de la santé, des transports, de la gestion d’énergie

En 2020, on devrait avoir à disposition de façon universelle une infrastructure de très haut débit dans tous les pays développés. La téléprésence se généralisera avec des applications dans les domaines de la santé, de l’éducation... Il sera de plus en plus possible d’effectuer des diagnostics à distance, ou encore d’optimiser le chauffage d’une maison, etc.

Une nouvelle vie sociale
avec la troisième génération d’Internet :
la connectivité permanente des personnes et des objets

Une nouvelle vie sociale se prépare en liaison avec l’évolution des télécommunications. La première vague d’Internet a permis l’essor des messageries, des navigateurs, la production de vidéos courtes... La seconde vague a été celle du Web collaboratif, des réseaux sociaux et de la production des internautes. Aujourd’hui, près de 500 millions de personnes dans le monde utilisent des réseaux sociaux virtuels dont 16 millions en France. La troisième vague, celle d’une connectivité permanente entre les objets et les personnes, sera rendue possible grâce aux capacités exponentielles des réseaux : il y aurait vers 2015 environ 40 milliards d’objets communicants ; les individus auront des identités virtuelles (plusieurs milliards d’ici une décennie environ). Eli Noam, professeur à Columbia, prévoit qu’en 2035 le virtuel sera devenu tellement performant qu’il deviendra « supérieur » au réel, ou tout au moins sera perçu comme tel. Une telle évolution sera due aux progrès exponentiels enregistrés au niveau des réseaux et du traitement de l’information. Entre utopies et réalités, quelle sera la frontière ? Puissions-nous hisser les voiles blanches des télécommunications ! Pour cela, à n’en pas douter, connaître le monde des télécommunications est plus que jamais nécessaire.

Chapitre I

L’épopée des télécommunications

Une mise en perspective historique et une introduction au vocabulaire technique sont indispensables pour appréhender les télécommunications. La théorie de l’information élaborée par l’ingénieur Claude Shannon est à l’origine de toutes les avancées technologiques en ce domaine. Les définitions de base (mesure de l’information ou code binaire...), les grands jalons de l’épopée des télécommunications, commencée il y a plus de deux siècles, doivent d’abord être rappelés. Les découvertes comme le télégraphe de Chappe, les câbles sous-marins, le téléphone, les ondes électro-magnétiques ou encore la TSF et la radiotéléphonie de Marconi constituent des aventures humaines exceptionnelles. Imaginer la pose du premier câble sous-marin transatlantique (réussie après une dizaine d’échecs successifs) ou la première liaison transatlantique TSF, pour laquelle Marconi installa des mâts de 15 m de hauteur et un cerf-volant en réception, permet de saisir le caractère « humain » des inventions des fondateurs des télécommunications modernes. Génies de la technique, opiniâtres, ces fondateurs ont réussi à impulser des innovations extraordinaires. Les découvertes majeures comme celles de Maxwell contiennent l’essentiel de ce qui a donné naissance à la téléphonie mobile contemporaine.

Dans ce premier chapitre, le lecteur disposera aussi d’une introduction simple aux termes techniques comme, par exemple, les notions de bruit, de répéteur, d’hertz, de spectre des fréquences, de bande passante.

Enfin, n’oublions pas deux inventions majeures du milieu du XXe siècle qui orientent l’essor des télécommunications contemporaines : la mise au point des transistors (1947) et, plus tard (1960), celle des microprocesseurs.

1 – Théorie de l’information

C’est en 1948, au sein des laboratoires d’AT&T, les « Bell Labs », que la théorie de l’information a été développée. Depuis, le monde des technologies des communications n’a plus jamais été le même.

La théorie conçue à l’origine par l’ingénieur Claude E. Shannon avait pour but d’améliorer les performances des systèmes de télécommunications. Son point de départ se situe entre 1939 et 1948, au moment où la recherche en génie électrique est à son apogée et où apparaissent les premiers calculateurs, ancêtres des ordinateurs. Dans le domaine des télécommunications, les capacités sont encore faibles : quand Shannon publie sa théorie dans le Bell System Technical Journal en 1948, le plus gros câble de l’époque ne pouvait transporter simultanément que 1800 conversations. Plusieurs chercheurs aux États-Unis, comme Wiener (qui a été l’un des professeurs de Shannon au MIT), von Neumann, Bush ou Weaver, ainsi que Turing en Grande-Bretagne, participent à des degrés divers au développement de cette théorie.

Shannon élabore une théorie de l’information, appelée aussi « théorie mathématique de la communication ». En effet, pour les ingénieurs, « communication » et « information » sont à l’époque des termes synonymes. La communication, apparaît comme un pur mécanisme de transmission d’information et l’information, elle, est conçue comme un signal. Shannon, qui est ingénieur des télécommunications, part d’un schéma simple : un émetteur a une information qu’il souhaite transmettre, l’information est acheminée via un canal de transmission vers un récepteur qui éventuellement décodera, si nécessaire, cette information. Ce schéma est aussi qualifié de modèle E-C-R (émetteur-canal-récepteur ou encore émission-communication-réception). La théorie de Shannon peut être aussi bien appliquée aux télécommunications qu’à l’informatique, puisqu’il s’agit de transmettre des séries de bits et d’améliorer la performance de la transmission.

L’expression « théorie de l’information » s’est progressivement imposée. On peut dire que toutes les communications numériques de sons, d’images et de données – qu’elles soient réalisés sur des lignes téléphoniques, dans des fibres optiques, à travers l’atmosphère, ou entre un processeur de PC et sa mémoire – dépendent des fondations mathématiques de la théorie de l’information élaborée à la fin des années 1940 dans les Bell Labs.

2 – Système de télécommunications

Selon Shannon, un système de communication (on dirait aujourd’hui de télécommunications) est constitué de cinq parties :

– une « source d’information » qui produit un message ou une séquence de messages pour être transmis(e) au terminal de réception ;

– un « transmetteur » qui transforme le message de sorte que celui-ci puisse être transmis sous forme de signal ; dans le domaine de la téléphonie, cette opération consiste à changer les différences de pression du son en un courant électrique proportionnel ; ce « transmetteur » est généralement appelé « codeur » ;

– un « canal » capable d’acheminer le signal ; le canal peut être une paire de fils de cuivre, un câble coaxial ou une fréquence radio, etc. ;

– le « récepteur » ou « receveur » (en anglais : receiver) qui réalise l’opération de décodage, c’est-à-dire qui reconstruit le message à partir du signal émis ; il est aussi appelé décodeur ;

– à l’autre bout de cette chaîne se trouve le destinataire : une personne, un ordinateur... à qui le message est adressé.

Fig. 1...