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29 juillet 2021

LES CÂBLES SOUS-MARINS : des infrastructures vitales !

Publié par Raynald Leconte (1985) et Xavier Maitre (1976) | N° 201 - INTERNET ET SOCIÉTÉ - NUMÉRIQUE ET TRANSITION ÉNERGÉTIQUE -

Le 29 mars dernier, le Groupe Réseaux et Services de Télécom Paris Alumni a organisé un Webinaire sur le thème des Câbles Sous-Marins (CSM) dont le but était de faire mieux connaître le domaine, souvent méconnu. Et ainsi de faire prendre conscience de l’importance vitale des CSM pour les télécommunications mondiales : sans eux, Internet et les réseaux sociaux n’existeraient pas tels que nous les connaissons…


Loïc LE FUR (1996), Directeur Général d’AXIOM, introduit le webinaire. AXIOM est un cabinet de consulting spécialisé dans le domaine des CSM créé il y a une vingtaine d’années.

Après un rapide historique (les premiers câbles sous-marins télégraphiques remontent aux années 1850), Loïc insiste sur les innovations plus récentes :

  • les systèmes à fibres optiques, qui ont remplacé les systèmes coaxiaux à la fin des années 1980,
  • puis l’amplification optique dans les répéteurs, au lieu de la régénération, et le multiplexage en longueurs d’onde, au milieu des années 1990,
  • et depuis 2010, le développement des techniques de détection cohérente.


Il décrit successivement :

  • les différents types de câbles : câbles armés près des côtes, câbles de grand fond (jusqu’à 8 000 m !), … Ces câbles comportent de plus en plus de paires de fibres optiques (jusqu’à 16 !),
  • les systèmes de télé-alimentation des répéteurs immergés (avec des tensions supérieures à 10 kVolt)
  • les équipements immergés : répéteurs, dispositifs de dérivation,
  • les stations d’atterrissement où se trouvent les terminaux de ligne, les équipements de supervision et les équipements de télé-alimentation


La mise en œuvre d’un système sous-marin fait l’objet de nombreuses spécificités par rapport à un système de transmission terrestre, à commencer par l’étude des fonds marins, l’obtention des permis nécessaires pour l’atterrissement, et bien sûr la pose du câble par un navire câblier…

Des redondances sont prises en compte dans la conception pour rendre le système particulièrement fiable et lui assurer une durée de vie de 25 ans.


Jean-Christophe ANTONA (2000), responsable Recherche et Technologie chez Alcatel Submarine Networks, décrit alors les technologies mises en œuvre dans les systèmes sous-marins et présente ainsi :

  • les propriétés des fibres optiques monomodes (cœur de 10 µm) et leurs performances incomparables en termes d’affaiblissement (division par deux de la puissance tous les 20 km à 1 550 nm),
  • les propriétés des amplificateurs en fibres dopés à l’Erbium (EDFA), offrant un gain allant jusqu’à 23 dB et une bande passante de 4,5 THz permettant de multiplexer jusqu’à 60 longueurs d’onde,
  • et enfin, les différentes techniques de détection, avec un focus sur les techniques de détection cohérente, avec modulation gaussienne, qui permettent d’approcher les limites de Shannon.

La mise en œuvre combinée des dernières avancées technologiques (notamment le Space Division Multiplexing) permet de transmettre jusqu’à 18 Tbit/s par paire de fibres et jusqu’à 300 Tbit/s par câble multi-fibres, ce qui a permis, jusqu’à aujourd’hui, de faire face à la croissance exponentielle de besoins en débit pour l’internet et les réseaux sociaux.


C’est au tour de Didier DILLARD (1986), CEO d’Orange Marine, de présenter les activités marines et ses navires câbliers. Orange Marine, filiale du groupe Orange, fait partie des quelques acteurs mondiaux présents sur ce domaine.

Didier décrit alors un navire câblier, capable de stocker des milliers de km de câbles optiques dans ses cuves, et ses engins sous-marins embarqués : ROV (Remote Operated Vehicule), charrues…

Puis il présente une opération de pose. Après des études préalables de survey pour définir précisément la route, la mission de pose commence par le chargement des câbles à poser, puis interviennent la pose proprement dite, les activités spécifiques d’ensouillage près des côtes et d’atterrissement jusqu’aux stations, et les contrôles de bout en bout…

Enfin, Didier présente les activités de maintenance et de réparations des câbles, activités organisées par grandes zones de maintenance, comme l’ACMA (Atlantic Cable Maintenance & Repair Agreement) ou le MECMA (Mediterranean Cable Maintenance Agreement) : les navires de garde concernés se doivent d’appareiller dans les 24 heures suivant le signalement d’un défaut


Enfin, Carine ROMANETTI (1996), Head of Networks Strategy & Submarine Systems, chez Orange International Networks, Infrastructures & Services (OINIS) présente le réseau mondial des câbles sous-marins et ses acteurs.

Elle rappelle d’abord le rôle vital des CSM dans le réseau mondial des télécommunications : plus de 1,2 M km de câbles transportant 99 % du trafic intercontinental !

Ces dernières années, ce sont désormais les GAFA, principalement Google et Facebook, qui sont devenus les plus gros investisseurs dans les nouveaux projets de CSM. D’ici 2025, les besoins en débit cumulés des GAFA se monteront à plus de 5 600 Tbit/s, soit plus de sept fois les besoins cumulés des opérateurs… Devant cette situation, les opérateurs n’ont d’autres choix que de négocier avec les GAFA.

Les opérateurs chinois sont eux aussi devenus des acteurs incontournables : Carine donne l’exemple du projet PEACE reliant la Chine et l’Asie à l’Afrique de l’Est et à l’Europe. Et derrière les opérateurs chinois se profilent les BATX (Baidu, Alibaba, Tencent, Xiaomi).

Il est clair que ces évolutions posent quelques questions géostratégiques et on note d’ailleurs que les tensions américano-chinoises se traduisent par quelques difficultés dans le monde auparavant policé des câbles sous-marins…

Dans cet environnement très évolutif, Orange, reste un acteur important, mettant à profit la position géographique de la France pour y faire atterrir les nouveaux câbles, stratégie bien sûr soutenue par le Gouvernement… Orange a aussi un rôle majeur pour la connexion des départements et territoires d’Outre-Mer à la métropole et pour la connexion à Internet de ses filiales africaines.

Enfin, Carine rappelle le rôle majeur d’Orange dans l’exploitation des réseaux CSM internationaux, via l’exploitation des stations d’atterrissement et la fonction d’« autorité de maintenance » pour superviser les câbles et, en cas de détection de défauts, déclencher des opérations de réparation.


Après ces présentations, s’est tenue une table-ronde virtuelle animée par Raynald et Xavier avec les quatre intervenants.

Raynald demande tout d’abord si le rôle de plus en plus important des GAFA a un impact sur les prix.

La réponse est oui… Didier en fait régulièrement l’expérience pour les activités de pose. Jean-Christophe confirme que les GAFA mettent une forte pression sur le coût par bit/s. Loïc souligne que cette pression sur les prix est réelle, mais cela ne se fait pas au détriment de la qualité.

À la suite de la présentation de Jean-Christophe, Xavier lui demande comment les systèmes sous-marins vont pouvoir à l’avenir faire face à des besoins en débit de plus en plus importants.

Jean-Christophe souligne que les demandes de Google et Facebook sont réelles : les besoins sont là et leurs câbles sont remplis en deux ou trois ans !
Jean-Christophe confirme qu’effectivement cela devient difficile de répondre à cette croissance : bientôt, la seule réponse pour faire face à la croissance des besoins sera de diversifier les systèmes…

S’appuyant sur plusieurs questions posées, Raynald évoque le sujet de la sécurité des communications sur les câbles sous-marins et plus précisément les risques d’espionnage.

Loïc indique que c’est une pratique très courante au niveau des terminaux de ligne. Cela paraît plus difficile en mer, même si il se dit que les Américains le font. Jean-Christophe ajoute que les techniques d’IA, avec les data centers adaptés, permettent de faciliter le tri des données. La protection des communications peut être augmentée par utilisation de cryptage de bout en bout.

Carine confirme que ces écoutes légales existent depuis toujours. Ensuite c’est la course entre les techniques de cryptage de plus en plus performantes et le développement d’autres techniques pour casser les clés de cryptage … D’où l’enjeu essentiel pour un pays à maîtriser sur son territoire les arrivées des câbles sous-marins internationaux…

Faisant écho à des sujets d’actualité, Xavier demande quelle est la dépendance au niveau des composants utilisés.

Jean-Christophe indique que les équipements immergés n’utilisent pas de composants chinois, mais par contre, les équipements terrestres et les équipements d’upgrades en dépendent. Loïc ajoute que, pour l’élément critique que sont les pompes optiques dans les répéteurs sous-marins, il n’y a que deux fournisseurs, tous les deux américains !

Xavier demande ensuite comment se traduisent les tensions entre américains et chinois dans le monde des CSM. Carine répond qu’il y a effectivement déjà eu des interdictions d’atterrissement de câbles en technologie Huawei sur le sol américain et que les câbles transpacifiques à capitaux américains ne veulent plus atterrir en Chine… Hong Kong a longtemps été un point d’atterrissement important pour desservir l’Asie et la Chine, mais cela est aussi en train de changer au profit de Singapour.

Puis, Raynald demande à Carine si Orange a des partenariats avec des projets de câbles à capitaux chinois, comme il y en a avec les projets des GAFA. Carine répond que c’est le bien le cas et rappelle le projet Europe-Asie : Peace, pour lequel Orange va fournir le point d’atterrissement à Marseille. Elle donne aussi l’exemple du projet 2Africa, promu par Facebook, dans lequel Orange est partenaire et où China Mobile International a également investi.

Xavier demande alors comment se positionne Huawei (en fait HMN) en termes de performances. Carine estime que, en termes de performances, HMN reste encore en dessous des deux grands équipementiers que sont ASN et TE Subcom. Mais leurs prix sont très compétitifs dans les appels d’offres… Loic rappelle qu’il ne faut pas oublier l’équipementier japonais NEC, qui est très présent sur le marché transpacifique.

Enfin, Raynald évoque la question des câbles sous-marins en Méditerranée : Loïc et Carine confirment qu’il y a des projets (au moins quatre ou cinq) qui prévoient d’atterrir à Marseille. Carine indique que cette attractivité de Marseille a permis le développement de plusieurs data centers, mais que d’autres ports comme Gênes ou Barcelone se positionnent aussi.

Orange Marine, avec sa filiale Elettra, est très présent en Méditerranée. Didier souligne que c’est une zone où il y a effectivement beaucoup de câbles et de projets : compte tenu du contexte politique et du faible développement des réseaux terrestres de certains pays du sud, les câbles sous-marins sont le moyen privilégié pour l’écoulement du trafic international de pays tels Israël, l’Égypte, l’Algérie… À ces câbles locaux s’ajoutent les grands câbles Europe-Asie, qui passent par le canal de Suez.

Xavier conclut le webinaire en remerciant les intervenants et en espérant que les participants auront découvert ou redécouvert le monde si particulier des câbles sous-marins et auront eu les réponses à leurs questions.

Auteurs

Raynald Leconte (1985)
Xavier Maitre (1976)

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