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Lestélécommunications sont définies comme la transmission d’informations à distance en utilisant des technologiesélectronique,informatique, de transmission filaire, optique ou électromagnétique. Ce terme a un sens plus large que son acception équivalente officielle « communication électronique ». Elles se distinguent ainsi de laposte qui transmet des informations ou des objets sous forme physique.
L'installation sous les océans decâbles sous-marins raccordés aux réseaux terrestres permet le transit des données sur de très grandes distances d’un continent à un autre.
Le mottélécommunications vient du préfixe grectele- (τηλε-), signifiantloin, et du latincommunicare, signifiantpartager[1]. Le mottélécommunication a été utilisé pour la première fois en 1902[2] parÉdouard Estaunié,ingénieur auxPostes et Télégraphes, pour intituler un cours de l'école professionnelle des Postes et Télégraphes (ancêtre de l'École nationale supérieure des télécommunications, devenueTélécom ParisTech) dont il est directeur de 1901 à 1910. Le terme est repris et popularisé en 1904 par Édouard Estaunié dans sonTraité pratique de télécommunication électrique, pour désigner les multiples réseaux créés tout au long duXIXe siècle pour assurer la diffusion des signaux écrits et sonores[3].
Les moyens simples naturels anciens comme la parole ou les signaux à vue, permettent de communiquer à courte distance. Le besoin de communiquer à plus grande distance dans les sociétés humaines organisées a amené très vite à développer des télécommunications primitives :tambours,signaux de fumée,langage sifflé, etc.
Certains de ces types de communications, comme lespavillons,sémaphores ouhéliographes sont encore utilisés dans la marine, même si cet usage est devenu marginal.
Bien que la communication par signaux optiques entre des points hauts soit très ancienne, on doit à l'ingénieurClaude Chappe la création à partir de 1794 du premier réseau simple et efficace de transmission optique de messages. Ce réseau qu'il a nommé« télégraphe » fut développé sur les grands axes français et resta en service jusqu'en 1848.
Letéléphone classique fut inventé indépendamment parAlexander Bell etElisha Gray en 1876. Cependant, c'estAntonio Meucci qui inventa le premier dispositif permettant la transmission de la voix à l'aide d'une ligne parcourue par un signal.
La physique a permis grâce au développement des mathématiques d'édifier la théorie de l'électromagnétisme. Sont apparus alors les premierspostes à galène, puis lestubes à vides, lessemi-conducteurs et l'opto-électronique, qui sont à la base de l'électronique. L'électromagnétisme, en particulier l'étude des phénomènes de propagation, permet de modéliser la propagation des ondes à travers un canal, qu'il soit filaire (coaxial, fibre optique…) ou sans fil (propagation hertzienne). De même, l'invention dulaser par les physiciens a ouvert la voie aux communications par fibres optiques modernes (prix Nobel de physique 2008).
Lachimie, par le biais de l'affinement des processus chimiques, a permis de réduire le poids et d'allonger l'autonomie desbatteries, autorisant l'emploi d'appareils portables de télécommunications.
L'informatique fondamentale et appliquée[9] quant à elle a révolutionné le monde de la communication à distance par le développement deslangages de programmation et des programmes informatiques (génie logiciel) associés à lamicroélectronique.
Une liaison de télécommunications comporte trois éléments principaux :
unémetteur qui prend l’information et la convertit en signal électrique, optique ou radioélectrique ;
un média de transmission, pouvant être uneligne de transmission, unefibre optique ou l'espace radioélectrique, qui relie émetteur et récepteur ;
unrécepteur qui reçoit le signal et le convertit en information utilisable.
Par exemple, en radiodiffusion, l’émetteur de radiodiffusion émet grâce à son antenne la voix ou la musique, qui passe dans l’espace sous forme d’onde électromagnétique, jusqu’à un récepteurAM ouFM qui la restitue.
Les liaisons de télécommunications peuvent être monodirectionnelles, comme en radiodiffusion ou télévision, ou bidirectionnelles, utilisant alors unémetteur-récepteur. Quand plusieurs liaisons sont interconnectées entre plusieurs utilisateurs, on obtient unréseau, comme leréseau téléphonique ouInternet.
La transmission s'effectue par différents médias selon les systèmes. Historiquement le fil téléphonique fut le premier support de télécommunication et permit le développement du télégraphe et du téléphone. Il est toujours le média principal pour le raccordement aux réseaux téléphoniques et aux réseaux informatiques (téléphone, fax, minitel, internet…), sous forme depaire(s) torsadée(s).
Lecâble coaxial était le média du haut débit avant l'apparition des fibres optiques, il est toujours utilisé dans les réseaux industriels en raison de sa robustesse face aux perturbations. C'est aussi le support de prédilection pour les raccordements en radiofréquence à l'intérieur d'un équipement, parfois remplacé par leguide d'ondes pour les transmissions demicro-ondes de forte puissance.
La fibre optique, qui raccorde progressivement les abonnés en ville, est aussi le média descâbles sous-marins modernes. C'est un fil enverre ou enplastique très fin qui a la propriété de conduire lalumière.
Les liaisons optiques dans l'espace, donc non guidées par fibres, sont utilisées en communications par satellites, ainsi que dans des applications aussi simples que les télécommandes audio-vidéo.
Enfin, certains milieux ne peuvent être traversés que par des ondes acoustiques, c'est le cas des communications dans les mines, ou entre plongeurs, qui s’effectue par ondes ultra-sonores.
Quel que soit le média de transmission, un émetteur convertit l’information en signal électrique, optique ou radioélectrique adapté au média, en le modulant et en l’amplifiant. Inversement, un récepteur convertit le signal transmis en information utilisable.
La technique de ces fonctions d’interface est donc très dépendante du média, de la fréquence d’utilisation, et surtout de la puissance nécessaire pour compenser les pertes de propagation. Ainsi, la transmission sur une ligneEthernet par exemple n’utilise que quelquescircuits intégrés et du câble de faible section, alors qu’une liaison vers une sonde planétaire demande des émetteurs de forte puissance et des antennes de plusieurs dizaines de mètres.
L'antenne radioélectrique convertit les signaux électriques en onde radioélectrique à l'émission, et inversement en réception. De nombreux types d'antennes ont été développés, selon la fréquence d'utilisation, le gain nécessaire et l'application, depuis les antennes miniatures intégrées aux téléphones mobiles, jusqu'auxparaboles géantes deradioastronomie.
Dans les applications bidirectionnelles, comme la radiotéléphonie, les deux fonctions peuvent être combinées dans unémetteur-récepteur. Un récepteur suivi d'un émetteur constituent unrépéteur, par exemple sur unsatellite de télécommunication, ou dans un câble sous-marin.
Le partage du média entre utilisateurs se fait par les techniques d'affectation, de multiplexage et d'accès multiple.
L'affectation de fréquences par bande et par service sur le média hertzien est la première technique apparue pour empêcher les brouillages mutuels.
À l'intérieur d'une bande de fréquences, lemultiplexage fréquentiel est la division d’un média de transmission en plusieurs canaux, chacun étant affecté à une liaison. Cette affectation peut être fixe, par exemple en radiodiffusionFM, une station émet à 96,1 MHz, une autre à 94,5 MHz. L’affectation des fréquences peut être dynamique comme enFDMA[10] (Accès multiple par division en fréquence), utilisée par exemple lors de transmissions par satellite. Chaque utilisateur du canal y reçoit dans ce cas une autorisation temporaire pour une des fréquences disponibles.
En communications numériques, le multiplexage peut également être temporel ou parcodage :
les techniques d’étalement de spectre comme le (CDMA) sont utilisées notamment en téléphonie mobile. Chaque liaison y est modulée par un code unique d’étalement, pour lequel les autres utilisateurs apparaissent comme du bruit après démodulation ;
le codage parpaquets (TDMA) est la clé du systèmeATM de communications internationales et de tout le réseau internet. Chaque utilisateur y transmet des « paquets numériques » munis d’adresses, qui se succèdent dans le canal.
Le fonctionnement de ces techniques d’accès multiple nécessite desprotocoles pour les demandes d’affectation, les adressages, dont le plus connu est leTCP/IP d'Internet.
Letraitement du signal permet d'adapter l'information (sous forme de signal analogique ou numérique) au média de transmission et de la restituer après réception.
À l'émission, les techniques decompression permettent de réduire le débit nécessaire, idéalement sans perte de qualité perceptible, par exemple sur la musique (MP3) ou sur la vidéo (MPEG), lescodages transforment le signal d’information binaire en une forme adaptée à lamodulation.
À la réception, les opérations inverses sont effectuées : démodulation, décodage, correction et décompression. La correction d’erreur permet, grâce à un ajout d'information redondante par uncode correcteur, de diviser de plusieurs ordres de grandeur le taux d’erreur.
Ces techniques varient selon que les signaux à transmettre soient analogiques, comme la musique, la voix, l’image, ou numériques, comme les fichiers ou les textes. Un signal analogique varie continûment alors qu’un signalnumérique est une succession d’états discrets, binaires dans le cas le plus simple, se succédant en séquence.
Dans de nombreuses applications (TNT, téléphonie mobile, etc), le signal analogique est converti ennumérique, ce qui permet des traitements plus efficaces, en particulier le filtrage du bruit[11]. Seuls la modulation, l’amplification et le couplage au média restent alors analogiques.
Un ensemble de liaisons et de fonctions permettant d'assurer un service, constitue unsystème de télécommunications.
Ainsi le système de satellitesInmarsat, destiné aux communications mobiles, comporte plusieurs satellites, plusieurs types de liaisons d'utilisateurs selon les débits et usages, des milliers de terminaux adaptés, et des liaisons de télémesure et de télécommande permettant le contrôle des satellites depuis les stations terrestres, celles-ci étant également connectées par des liaisons terrestres dédiées.
Visualisation des multiples chemins à travers une portion de l'Internet.
Un système de télécommunications peut avoir une architecture :
de « diffusion », comme en télévision où un émetteur est reçu par des milliers de récepteurs ;
de « collecte », comme en surveillance océanographique, où des centaines de capteurs sont reçus par un système central ;
en structure deréseau, où un ensemble d’émetteurs et de récepteurs communiquent entre eux par des liaisons « étoilées » (topologie en étoile) ou « point à point ». C'est la plus commune.
Un réseau deradiotéléphonie de secours est un réseau simple entre un central et des mobiles, géré par des procédures radio et des opérateurs.
Un réseau commuté comme leréseau téléphonique fixe, comporte des liaisons individuelles d'abonnés comme une ligne analogique, une ligneRNIS ou une ligneADSL, descentraux téléphoniques pour établir un circuit entre deux abonnés et des liaisons à haut débit pour relier les centraux téléphoniques.
Un réseau par paquet, commeInternet, comporte desrouteurs qui aiguillent les paquets d’information d'une machine vers une autre désignée par sonadresse IP.
Le transport de la voix par latéléphonie, fut la première avancée des télécommunications, juste après les premiers télégraphes. Letéléphone est l'appareil qui sert à tenir une conversation bidirectionnelle avec une personne lointaine. Il est utilisé à titre privé, pour garder le contact avec ses proches ou à titre professionnel, pour échanger des informations orales sans avoir à se rencontrer physiquement.
La téléphonie qui repose sur leréseau téléphonique permet également des services plus avancés tels que la messagerie vocale, laconférence téléphonique ou les services vocaux. Laligne téléphonique sert aussi de solution d'accès à Internet, d'abord avec unmodem en bas débit, puis en haut débit grâce à l'ADSL.
Laradiotéléphonie, c’est-à-dire la communication à distance sans fil, a d'abord été appliquée aux communications maritimes pour en accroître la sécurité, puis militaires dès la première guerre mondiale, avant de devenir un média populaire avec laTSF. La radiotéléphonie est encore le moyen principal de communication ducontrôle aérien, des liaisons maritimes par laradio maritime et des liaisons de sécurité (police, secours). C'est aussi l'activité principale duradioamateurisme.
La transmission d’images fixes par ligne téléphonique remonte aubélinographe, et est toujours utilisée sous le nom abrégé defax, comme échange de pages photocopiées, documents commerciaux ou technique. Leradiofacsimilé qui permet de transmettre des images par radio est utilisé surtout pour la diffusion de cartes météo, soit directement depuis les satellites d'observation, soit retransmises vers les navires ou les terrains d'aviation.
Antennes de télévision UHF.
Après le téléphone et la radio, latélévision est présente dans tous les foyers. Les forêts d'antennes yagi et de paraboles ont envahi les villes, les chaînes satellites, d'abord analogiques puis numériques ont multiplié les programmes nationaux et internationaux.
Les récepteurs modernes à plasma ou LCD fournissent des images de haute qualité et latélévision numérique terrestre augmente encore le choix des usagers.
La transmission d’images simultanées à une liaison de téléphonie est possible grâce à lavisioconférence utilisant des canaux à haut débit dédiés, par la transmission à balayage lent analogique ouSSTV, immortalisée par les premiers pas sur la lune, et par les techniques numériques nouvelles,webcam sur internet ou téléphone mobile de dernière génération.
Préparation et présentation à Paris, le[12],[13], de la première transmission de cinéma numérique par satellite[14] en Europe d'unlong métrage cinématographique par Bernard Pauchon, Alain Lorentz, Raymond Melwig et Philippe Binant[15],[16],[17]. Cette démonstration marque l'origine, en France, de l'application des télécommunications à l'industrie cinématographique avec les retransmissions par satellites d'opéras et d'événements dans les cinémas, l'acheminement des rushes dans les salles de vision et des films dans les salles de cinéma[18].
Unréseau informatique est un ensemble d'équipements reliés entre eux pour échanger des informations. Quoique l'Internet ne soit pas le seul système de réseau informatique, il en est presque devenu synonyme. La structure d'Internet est complexe et peut se séparer en plusieurs parties :
des fonctions de communication (les lignes d'abonnés, lesmodems, lesrouteurs qui connectent auweb) ;
des fonctions de transport entre utilisateurs (lesprotocoles, lesserveurs…) ;
Latélémesure, terrestre comme en hydrologie ou en météorologie, ou spatiale comme les imagesmétéosat ou celles des sondes planétaires lointaines, permet la surveillance des installations industrielles, augmente notre connaissance de l’environnement, du climat ou de l’univers.
Latélécommande, la plus simple comme en domotique ou en HiFi et vidéo, ou la plus complexe comme celle des robots martiens, est la commande à distance sans fil, optique ou radio, généralement couplée à la télémesure.
Le signal radioélectrique peut contenir d'autres informations, comme des paramètres permettant les calculs de position, le temps universel, la détection de cibles ou la cartographie du terrain.
Cetteantenne radar longue portée est connue sous le nom ALTAIR. Elle se trouve sur l'atoll Kwajalein desÎles Marshall.
Radar
Quoique leradar ne soit pas à proprement parler un système de communication, mais de télédétection, ses techniques combinent micro-onde, traitement du signal, radioélectricité, et peuvent être rattachées au monde des télécommunications. Initialement développé pour la détection des raids aériens, le radar est très vite installé sur les navires, puis les avions. D'abord militaire puis civil, les contrôles aérien et maritime utilisent intensivement le radar pour la sécurité. Enfin, leradar météorologique permet de cartographier les pluies et nuages, y compris depuis lessatellites d'observation.
Trois récepteurs GPS.
Radionavigation
Laradionavigation a permis, dès les débuts de la radio, d'aider à la navigation maritime puis aérienne, grâce à laradiogoniométrie et auxradiophares, puis aux systèmes hyperboliques comme leLORAN. Les systèmes de navigation par satellite comme leGPS ouGalileo sont devenus des équipements courants des véhicules. Les systèmes d'identification automatique comme l'AIS et de détection d'obstacle améliorent la sécurité de la navigation. La diffusion dutemps universel et de signaux horaires est intégrée aux signaux de radionavigation GPS actuels, mais a longtemps été un service spécifique d'aide à la navigation astronomique, ou de synchronisation scientifique, par émissions HF comme leWWV, ou BF comme l'émetteur d'Allouis ou leDCF77.
Confidentialité
Pour leurs télécommunications, les militaires utilisent des méthodes de discrétion comme l'évasion de fréquence, et lechiffrement, sur des réseaux de radiotéléphonie HF et VHF, ou des satellites dédiés, commeSyracuse. Les gouvernements utilisent également les techniques radioélectriques dans un but de renseignement électromagnétique, comme le systèmeEchelon d'écoute satellitaire[19], ou des systèmes de brouillage et de contre-mesures radioélectriques.
Les télécommunications sont un élément crucial de la société moderne. En 2006, l’industrie des télécommunications représentait un revenu de 1 200 milliards de dollars, soit 3 % du revenu mondial[20].
Plus précisément en France, le secteur des télécoms représente le quart de la croissance entre 2000 et 2008[21], 300 000 emplois en 2010 et plus de six milliards d'euros d'investissements annuels par les opérateurs, notamment pour le développement des réseaux fixes et mobiles. C'est le premier secteur d'investissement privé dans les infrastructures d'après une analyse[22] deArthur D. Little pour laFédération française des télécoms sur la base de donnéesInsee.
À l’échelle microéconomique, les entreprises utilisent les télécommunications pour construire leur activité, comme les ventes en ligne, ou améliorer leur efficacité, comme les magasins traditionnels[23]. Dans le monde entier, des services à domicile peuvent être obtenus sur simple appel téléphonique, des livraisons de pizzas au dépannage. Dans les communautés les plus pauvres, le téléphone mobile sert aussi bien auBangladesh qu’enCôte d'Ivoire pour négocier les ventes agricoles au meilleur prix du marché[24].
En raison des avantages économiques d’une infrastructure correcte de télécommunications, à laquelle une grande partie du monde n’a pas accès, l’écart de développement par manque de télécommunications, oufracture numérique, peut se creuser[25].
Les télécommunications modernes permettent de transmettre des images, du son et du texte dans le monde entier. Ces moyens techniques sont neutres par rapport à leur contenu. Cependant, les télécommunications sont à l'origine de débats en termes d'uniformisation de la culture, d'identité nationale ou, au contraire, de nouvelles possibilités d'expression, de communication permettant de s'affranchir des frontières et des espaces traditionnels.
Le développement des moyens de transmission hertzien, terrestre puis satellitaire, a favorisé le déploiement à grande échelle desmédias de masse (radio, télévision…) dans les sociétés[26], modifiant ainsi les modes de pensée et les schémas culturels traditionnels. Par exemple, pendant la guerre froide, la radio reçue internationalement enondes courtes depuis les émetteurs américains vers laRDA, russes vers l'Europe ou chinois installés enAlbanie, a servi de média de propagande entre deux idéologies. La télévision par satellite dont les paraboles garnissent les immeubles des banlieues européennes, permet aux communautés minoritaires de garder leur lien culturel.
Enfin, la convergence des réseaux numériques et des infrastructures de télécommunications mondiales permet de se connecter auWeb par le biais du réseauInternet presque en tout point de la surface terrestre. Ce nouveau mode de communication transforme progressivement les manières d'échanger, de communiquer et de travailler[27] non seulement dans une société, mais aussi entre sociétés de cultures différentes.
Cependant, on trouve aussi sur le Web par exemple des albums CD et des films avant leur mise en vente, ce qui provoque des réactions restrictives, voire policières, des grands distributeurs. Les informations vraies ou fausses peuvent circuler en quelques jours, les groupes extrémistes ou criminels peuvent s'organiser sans limitation.
Les industriels des télécommunications conçoivent et produisent des équipements et des logiciels destinés aux télécommunications. Ils participent aussi à la normalisation en proposant de nouvelles solutions aux organismes de standardisation.
Certains constructeurs se focalisent sur une technologie commeExtreme Networks sur Ethernet. D'autres, commeCisco, essayent de couvrir la plupart des technologies, tous les marchés (particulier, entreprise, opérateur de télécommunications), tous les services (support, installation, architecture, etc.).
Unopérateur de télécommunications est une entreprise qui commercialise des services en utilisant des infrastructures de télécommunications. Cela peut être une entreprise indépendante qui possède ses réseaux, ou une filiale d'un constructeur, qui loue une capacité sur un réseau pour vendre des abonnements et des connexions individuelles, ou encore une ancienne entreprise publique propriétaire du réseau, comme lesopérateurs historiques européens.
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En 2011, les plus grands opérateurs mondiaux de télécommunications par nombre d'abonnés étaient :
Google,Apple ouFacebook tentent de se développer dans ce domaine avec leurs technologies d'infrastructure. Selon certains, ils pourraient ainsi concurrencer directement les acteurs majeurs des télécommunications[28].
L'interopérabilité entre équipements ou systèmes différents nécessite des standards et desprotocoles de télécommunications précis qui évoluent en versions successives selon les avances techniques. Un fabricant dont une ou plusieurs innovations sont à la base d'unenorme ou d'un standard, est assuré de prendre une avance significative sur son marché. Les constructeurs d'équipements tissent donc des liens très étroits avec les organismes de normalisation et de standardisation.
Parmi les principaux organismes de normalisation-standardisation mondiaux, citons :
l'ETSI :European Telecommunication Standards Institute ou Institut européen des normes de télécommunication ;
l'UIT (Union internationale des télécommunications), en anglais :ITU :International Telecommunication Union ;
par des révisions du « Règlement des Radiocommunications » ouRR qui sont décidées dans le cadre desCMR (Conférence Mondiale des Radiocommunications) appelées « WRC » (World Radiocommunication Conference) en anglais.
Chaque pays gère ces règlementations internationales à l'intérieur de ses frontières, sous le contrôle d'administrations nationales :
laFCC (federal commission of communications) aux États-Unis ;
l'ARCEP (autorité de régulation des communications électroniques et des postes) et l'ANFR (agence nationale des fréquences), en France.
Le secteur des télécommunications était historiquement lié à la puissance publique de chaque état et exploité par cet état. Depuis les années 1980-1990, un mouvement mondial de déréglementation (ou dé-régulation) du secteur des télécommunications est intervenu, amenant par exemple audégroupage des réseaux téléphoniques.
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Le secteur des télécommunications a été profondément influencé en France par laphilosophie des réseaux.Saint-Simon, souvent considéré comme l’un des précurseurs dusocialisme, est à l’origine de ce concept[29]. Il imaginait une société organisée enréseaux dans laquelle les échanges de connaissances, d’informations et de ressources seraient fluides et accessibles à tous. Son idéal était de créer une société où les élites techniques et scientifiques remplaceraient les classes dirigeantes traditionnelles.
Après la mort du philosophe en 1825, lesaint-simonisme s'est constitué à l'origine comme unesecte[30], avec des rituels et une hiérarchie spirituelle, mais il s’est rapidement transformé en un mouvement plus pragmatique visant à influencer les politiques industrielles et technologiques en France. Les disciples du mouvement, appelés saint-simoniens, cherchaient à concrétiser la vision de Saint-Simon à travers la construction de réseaux physiques et symboliques. Leur influence a été particulièrement forte dans la promotion du développement d’infrastructures telles que leschemins de fer, lescanaux et, plus tard, les télécommunications, qui sont tous des systèmes basés sur l’idée d’interconnexion et de circulation de l’information[31].
Selon une étude du cabinet Gartner, en 2009, les secteurs des télécommunications et de l'information seraient responsables de 2 % des émissions anthropiques degaz à effet de serre (équivalent à l'aviation). Selon l'IDATE, en 2010, on estime les rejets liés à l'activité télécoms dans les cinq grands pays européens à un peu plus de 30 Mt de CO2, soit 1,1 % de leurs émissions totales.
En France, pour ce qui est des consommations électriques, le secteur des télécoms représente 1,5 % des consommations. Cette part reste modérée au regard de sa contribution économique pour la France : plus de 2 % duproduit intérieur brut en 2010.
Les opérateurs français ont signé en une charte d'engagements volontaires pour ledéveloppement durable dont l'objectif est de diminuer l'impact environnemental des TIC[32].
En, ils ont réalisé le premier bilan d'application de cette charte dont le principal enseignement est que malgré une explosion des usages, les consommations électriques du secteur restent maîtrisées[33].
↑Gerhard SchmidRapport sur l’existence d’un système d’interception mondial des communications privées et économiques, système d’interception ECHELON, Parlement européen,, 202 pages, rapport A5-02-64/2001.
« Bernard Pauchon, lorsque le cinéma s'élance vers les étoiles »,La Lettre, n° 181, Commission Supérieure Technique de l'Image et du Son, mai 2022, p. 54-55lire en ligne.
