Les réseaux sous-marins, épine dorsale du monde digital de demain

Dossier : Vie des entreprisesMagazine N°757 Septembre 2020
Par Paul GABLA (X83)
Par Olivier GAUTHERON (83)

Paul Gabla (83) et Olivi­er Gau­theron (83), respec­tive­ment directeur com­mer­cial & mar­ket­ing et directeur tech­nique d’Alcatel Sub­ma­rine Net­works — leader mon­di­al de la fab­ri­ca­tion et de la pose de câbles sous-marins — nous en dis­ent plus sur ces réseaux de com­mu­ni­ca­tion, les pro­jets d’ingénierie com­plexe et les per­spec­tives pour le monde dig­i­tal de demain.

Une capacité de transmission gigantesque au service de la révolution numérique

Les tous pre­miers câbles sous-marins de télé­com­mu­ni­ca­tions, instal­lés au milieu du XIXe siè­cle, trans­met­taient des com­mu­ni­ca­tions télégraphiques.

Aujourd’hui, les réseaux sous-marins à fibre optique véhicu­lent des don­nées numériques à très haut débit, depuis les sim­ples échanges de cour­riels ou com­mu­ni­ca­tions télé­phoniques, jusqu’à la vidéo très haute déf­i­ni­tion en stream­ing. Grâce aux évo­lu­tions tech­nologiques réal­isées au cours des deux dernières décen­nies, la capac­ité de trans­mis­sion d’un câble sous-marin mod­erne peut attein­dre 300 Terabits/s soit 30 000 fois plus que le pre­mier câble transat­lan­tique à ampli­fi­ca­tion optique TAT12/13 déployé en 1996.

De fait aujourd’hui, très loin devant le satel­lite réservé aux solu­tions d’accès ou de dif­fu­sion télévi­suelle, plus de 99 % du traf­ic inter­con­ti­nen­tal, voix et don­nées con­fon­dues, est assuré par les quelques 400 câbles sous-marins déployés à tra­vers le monde. Cette supéri­or­ité tech­nologique des réseaux sous-marins à fibre optique a rapi­de­ment attiré l’attention des acteurs « Over The Top » (ou GAFAM) tels que Face­book, Google, Ama­zon ou Microsoft à la recherche de grandes artères de com­mu­ni­ca­tions inter­na­tionales pour trans­porter de façon fiable les énormes flux de don­nées que génèrent leurs appli­ca­tions et leurs serveurs. D’un marché his­torique­ment dom­iné par les grands opéra­teurs télé­coms pour com­mer­cialis­er du trans­port de don­nées, le secteur des réseaux sous-marins est en pleine muta­tion, avec une par­tic­i­pa­tion de plus en plus affir­mée des OTT au développe­ment des nou­veaux réseaux sous-marins. Les OTT vont même jusqu’à con­stru­ire leurs pro­pres sys­tèmes, dédiés à leur pro­pre traf­ic. En effet, si la crois­sance inter­na­tionale du traf­ic IP con­tin­ue de croître à des taux plus qu’enviables (supérieur à 20 % par an), le développe­ment du traf­ic entre cen­tres de don­nées (supérieur à 40 % par an) a défini­tive­ment pris le pas sur les échanges entre per­son­nes physiques. En effet, du fait de l’implantation con­ti­nen­tale des « méga dat­a­cen­ters », la sécuri­sa­tion des don­nées exige des stock­ages simul­tanés en dif­férents endroits de la planète et un trans­fert per­ma­nent de don­nées afin de min­imiser le coût d’exploitation de ces dat­a­cen­ters. Pour répon­dre aux besoins crois­sants de capac­ité, de con­nec­tiv­ité, de flex­i­bil­ité et de disponi­bil­ité, les routes sous-marines se mul­ti­plient afin d’offrir une résilience accrue.

Des grands projets d’ingénierie complexe

L’industrie de ces réseaux s’est struc­turée autour de sys­témiers inté­grés ver­ti­cale­ment qui pro­posent des solu­tions clés en main, inclu­ant à la fois la con­cep­tion, la fab­ri­ca­tion, l’installation ter­restre et sous-marine ain­si que l’exploitation et la main­te­nance du sys­tème com­plet pen­dant la durée de vie du sys­tème, à savoir 25 ans.

La sec­tion immergée d’une liai­son sous-marine est con­sti­tuée des prin­ci­paux élé­ments suivants :

un câble pou­vant con­tenir jusqu’à 32 fibres optiques, des répé­teurs espacés d’une cen­taine de kilo­métres dans lesquels se trou­vent les amplifi­ca­teurs optiques, et des unités de branche­ment optique dans le cas d’un réseau à mul­ti­ples points de con­nex­ion. Le câble, à pro­pre­ment par­ler, est une struc­ture con­cen­trique com­posée, en par­tant du cen­tre, d’un tube d’acier inoxyd­able de 3 mm de diamètre con­tenant les fibres optiques, d’une voûte con­sti­tuée d’une tor­sade de fils d’acier, d’un con­duc­teur cuiv­re faible­ment résis­tif (1 ohm/km) per­me­t­tant d’alimenter les répé­teurs depuis les sta­tions d’atterrage par courant con­tinu (1 A) et enfin d’un enrobage de polyéthylène des­tiné à assur­er l’isolation élec­trique entre le con­duc­teur et l’eau de mer. Le diamètre total du câble ain­si con­sti­tué est de 17 mm. Dans le cas où il est néces­saire de pro­téger le câble con­tre des agres­sions externes, notam­ment en eaux peu pro­fondes (moins de 2 000 m), on ajoute une (ou deux) couche(s) d’armure pro­tec­trice com­posée de torons d’aciers de 3 mm de diamètre, maintenue(s) par un com­pos­ite de goudron et de fibres polypropy­lène : on par­le alors de câble sim­ple (ou dou­ble) armure.

La con­cep­tion de la liai­son implique de trou­ver les meilleurs com­pro­mis de route et d’ensouillage (enfouisse­ment du câble sous le fond de la mer avec une char­rue et un soc jusque 4 mètres, par­fois dans des sols gelés) en fonc­tion des con­traintes bathymétriques et des men­aces sous-marines (sis­miques, cha­lu­tage, ancrage…) tout en gar­dant le meilleur ratio vitesse/contraintes de pose par le navire câbli­er. Le tout est recetté sur la base d’une per­for­mance optique de bout en bout : capac­ité, latence, traitement/reconnaissance du sig­nal trans­mis… Les sys­témiers doivent alors maîtris­er plusieurs dizaines de corps de métiers dif­férents, depuis l’ingénierie sys­tème jusqu’aux com­pé­tences élec­tron­iques, optiques, mécaniques, ther­miques, élec­triques, fia­bil­ité, en pas­sant par l’ingénierie marine ou la con­duite de grands pro­jets d’infrastructures.

La maîtrise de ce très grand éven­tail de com­pé­tences a don­né lieu à une con­cen­tra­tion autour de trois grands acteurs : Alca­tel Sub­ma­rine Net­works (Europe), Sub­com (USA) et NEC (Japon) dis­posant de moyens indus­triels con­séquents et de flottes de navires néces­saires à la pose ain­si qu’à la main­te­nance des sys­tèmes déployés. En cas de coupure, il faut localis­er et répar­er le câble à des pro­fondeurs pou­vant aller jusque 8 000 mètres.

Des infrastructures rendant possibles les applications temps-réel de demain

La per­for­mance tech­nologique des sys­tèmes à fibre optique aug­mente de façon con­tin­ue afin de servir des appli­ca­tions de plus en plus gour­man­des en bande pas­sante : réseaux mobiles 4G/5G, stream­ing vidéo ultra-haute déf­i­ni­tion (8 K), objets con­nec­tés / com­mu­ni­ca­tion machine-to-machine, trans­ac­tions finan­cières à haute fréquence.

La ten­dance devrait con­tin­uer à s’accélérer : de nou­velles appli­ca­tions temps-réel, comme la réal­ité virtuelle, la réal­ité aug­men­tée ou encore les véhicules autonomes, exigeront des futurs réseaux inter­na­tionaux un bond impor­tant en matière de capac­ité et de réduc­tion des temps de latence. Par exem­ple, les appli­ca­tions de réal­ité virtuelle et de réal­ité aug­men­tée exi­gent une bande pas­sante 25 fois plus élevée que le stream­ing vidéo en HD, ain­si qu’un temps de latence réduit à moins de 0,1 ms afin d’offrir flu­id­ité et réal­isme. D’autres appli­ca­tions dynamiques ten­dent à cou­vrir des besoins socié­taux appor­tant aux ter­ri­toires les plus isolés les bien­faits du e‑learning inter­ac­t­if, de la télémédecine ou de la tra­duc­tion simul­tanée automa­tisée. Le vol­ume de don­nées trans­porté devrait ain­si être mul­ti­plié par plus de 50 dans les 5 prochaines années tout en amélio­rant le niveau de sécuri­sa­tion (redon­dance et chiffrage des don­nées) et de résilience des réseaux.

Après plus d’un siè­cle et demi, il est pour le moins fasci­nant que l’industrie des câbles sous-marins à fibres optiques, à la croisée des indus­tries mécaniques, navales, élec­tron­iques et optiques, soit tou­jours au cœur des évo­lu­tions tech­nologiques les plus avancées. Les réseaux sous-marins ont su préempter des tech­nolo­gies d’avant-garde, tout en préser­vant leur ADN d’infrastructures à très haute fiabilité.

Car la bonne marche du monde entier en dépend, comme on a pu le con­stater au cours de la crise mon­di­ale des derniers mois : l’utilisation des réseaux de télé­com­mu­ni­ca­tions a explosé, pour per­me­t­tre aux entre­pris­es de con­tin­uer à fonc­tion­ner grâce au télé­tra­vail, et aux par­ti­c­uliers de ne pas per­dre le lien avec leurs proches grâce aux out­ils de com­mu­ni­ca­tion et de présence virtuelle.


Pour en savoir plus

Site Inter­net d’Al­ca­tel Sub­ma­rine Network

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