Gilbert Le FORT
LE LABORATOIRE DE TRANSMISSIONS NUMERIQUES DE LANNION.
Le Développement à la fin des années 60 de multiplexeurs MIC et de systèmes de transmission pour multiplex temporel 36voies puis 30 voies sur câbles à paires symétriques, conduit la direction de la SAT à créer en 1970 un laboratoire de transmissions numériques haut débit afin de participer à l’évolution inévitable vers le numérique, du domaine des transmissions interurbaines
Le choix de l’établissement de LANNION spécialisé dans la production de composants électroniques pour accueillir ce laboratoire, est lié à deux considérations principales :
- La proximité du CNET LANNION où sont localisées les équipes spécialisées dans ce domaine
- La facilité d’installation d’infrastructures indispensables au test des équipements : il est plus facile d’installer des câbles enterrés sur la zone industrielle de LANNION que rue CANTAGREL !
Ce constat a d’ailleurs été fait également par nos deux concurrents ALCATEL et LTT qui ont également implanté à LANNION leur laboratoire de transmission numérique
Ce laboratoire qui a été dirigé successivement par Patrick BOUTMY,Gilbert LE FORT et Daniel BETOULE ,a permis de développer pendant trois décennies, des systèmes de transmissions haut débit sur câbles à paires coaxiales puis sur câbles à fibres optiques,qui ont donné à la SAT une place de choix comme fournisseur de réseaux d’infrastructure. Au cours de ces trois décennies, l’évolution des technologies a été très importante (composants électroniques et optiques),et les spécifications des systèmes développés ont dû tenir compte en permanence de cette évolution ,mais aussi de l’évolution des besoins de nos clients opérateurs en matière de capacité de transmissions , de disponibilité du service, et d’aides à l’exploitation de plus en plus sophistiquées .Ces trente années ont été ponctuées par de nombreux brevets et publications sur les développements effectués
Systèmes de transmissions sur paire Coaxiale
En 1970, seul le débit du multiplex 30 voies à 2.048Mbit /s est normalise par le CCITT . Pour le deuxième niveau, il y a débat entre 6Mbit /s (3*2.048) ou 8Mbit/s (4*2.048).dans l’attente de la décision, il est impératif de développer un système haut débit compatible avec ces deux possibilités. L’urgence de développer un premier système, est lié aux nombreux problèmes à résoudre pour mettre au point un système de ligne complet
Le système doit être compatible avec l’infrastructure de câble existant exploités en analogique. Le réseau le plus important est constitué de câbles à paires coaxiales 1.2/4.4 avec point d’amplification au pas de 2km ou 3 km.
Pour tenir compte de ces deux impératifs ainsi que des possibilités technologiques disponibles, il est décidé de développer deux systèmes : un système à 26 Mbit /s pour câble piquetés à 3km puis un système à 52Mbit/s pou câble piquetés à 2km.
Le développement de ces deux systèmes permit aux équipes impliquées, de découvrir les problèmes spécifiques aux transmissions numériques (régénération du signal à chaque répéteur, localisation des pannes sur des liaisons pouvant faire 100 km et comporter 50 répéteurs ) et d’acquérir une compétence qui serait utile pour les développements ultérieurs. Les équipements sont mis au point grâce au réseau de câbles installé à LANNION qui permet de réaliser des liaisons d’essais avec quelques dizaines de répéteurs.
Pendant ce développement, le CCITT a statué sur la hiérarchie de multiplexeurs numériques, et opte pour la gradation 8-34-140Mbit/s. Les multiplexeurs hors hiérarchie à 26 Mbit/s (3*8.448) et 52Mbit/s (6*8.448) ont donc été développés pour être associés aux équipements de ligne
La liaison expérimentale à 26 Mbit/s a été installée avec succès en XXXX entre Domfront et La Ferte suivi d’un déploiement industriel assez faible quand arrive sur le marche le 34Mbit/s développé par LTT
La liaison expérimentale à 52 Mbit/s se fait entre Paris (centre Archives) et Meaux en XXXX. Le déploiement industriel de ce système sera plus important : il n’a pas de concurrent immédiat, et de plus le débit de 52Mbit/s a également été choisi pour les faisceaux hertziens SAT (PHARAON) Pour cette dernière application, il a même été développe un équipement dit « allégé »pour des prolongements de faisceaux hertziens d’une dizaine de km. Globalement, il sera vendu N Répéteurs 52Mbit/s et les équipements associés (Terminaux de ligne, Téléalimentation.)
Le système 140Mbit/s
A partir de 1971 des études de faisabilité d’un système à 140Mbit/s sur les câbles 1.2-4.4 du réseau existant, ont été menées conjointement par le CNET, SAT et LTT, et en 1973, le CNET a commandé aux deux constructeurs, la réalisation conjointe de ce système. Deux variantes ont été envisagées pour tenir compte des différentes contraintes :
- LTT propose une association d’amplificateurs analogiques et de régénérateurs tous les 8 a 10Km ceci à cause de la consommation et du coût élevé du circuit de régénération réalisé en technologie hybride couche mince avec report de transistors en puces
- SAT parie sur le développement d’un circuit intégré spécifique ( ASIC)pour cette fonction dont le coût et la consommation rendrait possible la solution tout numérique.
Le circuit est développé avec succès en collaboration avec PHILIPS
Dès lors le CNET a demandé à LTT d’abandonner sa solution et de travailler sur la version SAT ce qui ne s’est pas fait sans peine, et M. MARIE Directeur technique de la SAT dut user de beaucoup de diplomatie pour convaincre son homologue M. FROMAGEOT de son intérêt de collaborer avec la SAT (LTT perdait une belle occasion de promouvoir sa technologie couche mince)
Le développement des équipements a été réalisé par les deux sociétés, et leur validation a été effectuée fin 1976 sur le réseau de câbles SAT prolongé jusqu’au laboratoire LTT situé sur la même zone.
Parallèlement, un équipement de multiplexage numérique a été développé pour être associé à ce système de ligne .Cet équipement développé en collaboration avec ALCATEL, permet de multiplexer 16 canaux numériques à 8,448 Mbit/s pour constituer un signal à 139,264Mbit/s permettant de véhiculer 1920 voies téléphoniques.
La production industrielle a commencé en1977, et la première liaison de série a été installée entre RENNES et CHATEAUBRIAND, et inaugurée le 29 septembre 1977 en présence de M. Julier directeur du CNET Lannion et de nombreuses personnalités des PTT .Cette liaison marque le début de la numérisation du réseau national, qui allait s’intensifier grâce à ce système 140Mbit/s qui sera utilisé pour constituer plus de 10 000Kms de liaisons, et aux autres qui allaient suivre
Le Système 140Mbit/s 2G
Dès 1977 c’est-à-dire après un an d’exploitation des premières liaisons à 140Mbit/s le CNET demande à SAT et LTT de développer un système de deuxième génération dont les objectifs (réduction de coût, amélioration des performances, facilité d’exploitation) tenaient compte de l’expérience acquise sur le premier système, et de l’évolution des technologies disponibles, notamment en matière de semi-conducteurs.
Les principales innovations sont :
- Un code en ligne de type 6B/4T, plus performant, rendu possible par l’utilisation des premiers circuits prédiffusés.
- Une télésurveillance des répéteurs gérée par un microprocesseur offrant une plus grande facilite de gestion, et une meilleure disponibilité du service
- L’utilisation de circuits hybrides « couche épaisse » qui permet de réduire le volume des équipements
L’industrialisation des équipements de ligne, et du multiplexeur 34-140Mbit/s de deuxième génération développé en parallèle par l’équipe de Jean Walraet, qui réalisera également le dispositif de télésurveillance, débouchera sur l’installation en juin 1982 de la première liaison de série entre Rennes et Broons faisant 60 km. Cette liaison sera suivie de bien d’autres, tant en France que dans plusieurs pays étrangers, et l’usine de Dinan produira en 10 ans plus de XXX Répéteurs ainsi que les autres équipements associés.
Le Système 565Mbit/s
Parallèlement au développement du système 140Mbit/s 2G des études exploratoires étaient menées par le CNET et les constructeurs dont la SAT sur la faisabilité d’un système à plus haut débit nécessaire pour les plus grosses artères du réseau réalisées en câbles 2.6-9.5 mm ou en 2.8-10.2 mm à conducteur extérieur en aluminium, ces deux câbles ayant des caractéristiques de transmission très voisines.
Ces études débouchent sur la définition d’un débit en ligne de 565 Mbit/s obtenu par multiplexage de 4 signaux à 139.264 Mbit/s permettant de transmettre l’équivalent de 7680 voies téléphoniques. Le CNET confiera le développement de ce système à la SAT associée à ALCATEL.
Ce développement sera surtout caractérisé par le fait que les composants disponibles étaient aux limites des besoins de traitement de signaux à ce débit .La réalisation nécessitera le développement de nombreux circuits hybrides en couche épaisse effectué grâce à une collaboration très étroite avec le laboratoire de circuits hybrides dirigé par M. MERY.
La première liaison industrielle installée en 1981 sur la portion BORDEAUX-NERAC de l’artère BORDEAUX-TOULOUSE sera un pas de plus dans la généralisation de la numérisation du réseau national.
A ce stade, la SAT seul constructeur à avoir à son catalogue les deux systèmes de ligne (140Mbit/s et 565Mbit/s) était le principal fournisseur des PTT pour les réseaux d’infrastructure. La production de ces deux systèmes et des multiplexeurs associés assurera une activité soutenue à l’usine de DINAN pendant plusieurs années. Mais une autre révolution est en cours qui va bouleverser la donne. Le passage aux transmissions optiques qui permet des portées de quelques dizaines de km au lieu des 2 km du 140Mbit/s, ou des 1.5 km du 565Mbit/s va réduire d’un facteur 10 les quantités d’équipements à construire, réduction qui ne sera que partiellement compensée par l’incroyable explosion des besoins en débit liés aux services nouveaux qui vont au fil des années rendre marginaux les besoins de la téléphonie qui constituent encore en 1980 la majeure partie du trafic. Le laboratoire de LANNION ne pouvait pas être étranger à cette évolution.
Les systèmes de transmission sur fibre optique
Dès le début des années 80 des études exploratoires ont été menées dans le but de se familiariser avec ce nouveau mode de transmission dont chacun sentait qu’il allait révolutionner le domaine des transmissions. L’évolution des recherches effectuées au niveau mondial, tant au niveau des supports de transmission (fibres optiques et câbles) que des composants optiques (émetteurs et récepteurs) est tellement rapide, que les concepteurs de systèmes voient leurs projets rendus obsolètes avant même d’être réalisés. Les options sont en effet multiples :
- Au niveau du support : fibres multimodes puis monomodes avec possibilité d’exploiter les fenêtres à 850nm, 1300nm ,1500nm.
- Au niveau des émetteurs : diodes électroluminescentes (DEL) ou diodes laser (DL) à différentes longueurs d’onde
- Au niveau des récepteurs : diodes PIN ou diodes à avalanche (APD)
- Au niveau du raccordement : épissures ou connecteurs
Afin d’améliorer notre expertise dans ce domaine, nous avons en particulier participé à un programme de recherche européen RACE dont le thème était la «caractérisation des composants optiques » qui permit des échanges très fructueux avec des experts européens de l’optique
Après avoir abandonné le développement d’un système de transmission à 140 Mbit /s sur fibres multimodes devenu obsolète par la montée en puissance des fibres monomodes, nous avons mis la priorité sur les systèmes à très haut débit, les opérateurs ayant fait le choix d’installer des câbles optiques monomodes sur leurs réseaux d’infrastructure.
Le système 565 Mbit/s (4*140Mbit/s)
FRANCE TELECOM ayant décidé au début des années 80 de baser son futur réseau interurbain sur un réseau optique « cible » construit en fibres monomodes, demande à SAT et ALCATEL de développer un système de transmission à 565Mbit/s. Cette étude nous a permis de définir tous les éléments d’un système de transmission optique grande distance et haut débit.
L’architecture d’une liaison optique se différencie d’une liaison coaxiale, principalement par ce que la portée de l’ordre de 50 km permet de disposer de stations d’énergie pour les répéteurs, et de s’affranchir des difficultés liées à la téléalimentation qui conduisent à limiter dramatiquement la consommation en énergie des répéteurs.
Le principal paramètre d’un tel système est le code en ligne qui doit être un compromis entre diverses contraintes : linéarité des lasers, dispersion chromatique des fibres, largeur spectrale des lasers, possibilité de récupérer le rythme, et de détecter les erreurs de transmission. Le choix s’est porté sur un code à deux niveaux, du type 12B1P1C, et la transmission optique est effectuée dans la fenêtre à 1300nm pour laquelle l’atténuation du câble est de l’ordre de 0.5dB/km
Ce premier système a également permis de définir les fonctions auxiliaires indispensables pour l’exploitation de réseaux complexes et en particulier la télésurveillance et les voies de service (voies téléphoniques et voies de données) Ces fonction sont réalisées par la transmission d’un canal à 256KBit/s transmis en surmodulation optique. Ces dispositions ainsi que l’organisation des raccordements optiques au moyen d’une tête de câble se retrouveront sur tous les systèmes plésiochrones développés par la suite
Cette étude aboutira à une liaison expérimentale en août 1985 dans la région du MANS.
Ce système fut ensuite retenu par FRANCE TELECOM pour l’équipement de son réseau national, suite à un appel d’offre Européen qui était le premier du genre, avant que cette procédure ne se généralise pour toutes les fournitures à l’opérateur historique, et aux autres !!
Le système FOT 565 Mbit/s (12*45Mbit/s) et le contrat LITEL
La dérégulation des Télécommunications aux Etats-Unis a offert à la SAT une opportunité de pénétrer le marché américain. En 1985, la SAT à signé avec un opérateur (LITEL), un contrat initial de 120MF pour la réalisation d’un réseau d’infrastructure à 565 Mbit/s s’étendant sur 7 états du nord-est des Etats-Unis et d’une longueur de 2500Kms
Le réseau optique haut-débit LITEL
L’ampleur de ce projet, et la brièveté du temps de réalisation justifièrent la mise en place d’un groupe de maîtrise d’œuvre piloté par Patrick Boutmy avec Jacques Foucault comme adjoint
Le système de transmission était à la charge du laboratoire de Lannion, Gilbert Le Fort en étant responsable : celui-ci était assisté de Daniel Bétoule pour la partie optique, et de Armand RIOU Pour la partie multiplexage (12 canaux à 45 Mbit /s pour constituer le multiplex à 565 Mbit/s)
La partie exploitation (supervision, sécurisation, interface avec le système de gestion de réseau du client), était à la charge de Philippe Chardon assisté de Michel Mallet et G. Bargeton.
La partie installation et mise en service était à la charge des Chantiers de la SAT
Le temps de développement de la partie transmission optique a pu être raccourci au maximum, grâce au choix du code bipolaire qui a permis d’utiliser toute la technologie du système 565Mbit/s sur câble coaxial utilisant le même code ; en moins de six mois les prototypes d’émetteur et récepteur optique étaient disponibles. Ils ont été testé sur l’infrastructure du client à Columbus dans l’OHIO en avril 1986 par Gilbert Le Fort et Jean Hamonic. Cet essai fut important car il permit de valider la solution technique originale utilisée, mais il permit aussi de mettre en évidence des défauts importants sur les câbles optiques qui avaient été fournis et posés par Pirelli. Notre client se retourna donc vers son fournisseur afin que celui- ci mette à niveau tout le réseau de câbles .
Les différents développement se firent également dans un temps record et en juillet 1986,une plate-forme de test regroupant l’ensemble des équipements fut assemblée à LANNION, afin d’être recettée par une délégation de LITEL conduite par son Directeur Technique. Pendant une semaine cette délégation testa avec succès les équipements et apprécia autant le travail effectué par les équipes de développement, que la cuisine du chef Cornic au restaurant de l’établissement La recette obtenue déclencha la production en série, et le début de l’installation du réseau qui se prolongera par des extensions sur plusieurs années, le réseau final représentant plus de 15000 km de liaisons bilatérales à 565Mbit/s. Il est à noter que la saturation de certaines portions du réseau a conduit au développement d’émetteurs-récepteurs optiques à 1500nm qui permettent de doubler la capacité par fibre par multiplexage des deux longueurs d’onde.
Les systèmes bas débit : 8, 34 et 140 Mbit/s
Après le réseau national, l’opérateur national France Télécom décide de déployer des câbles optiques monomodes dans les zones urbaines et régionales, qui ne nécessitent pas à l'époque, des débits très élevés. La SAT décide donc de développer à LANNION une gamme de systèmes moyen débit, comportant des équipements à 8,34 et 140Mbit/s.
Cette gamme de produits sera enrichie progressivement, et déclinée en fonction des besoins de France Telecom et des autres clients:
- Version urbaine pour des liaisons point à point inférieures à 5 km, et version interurbaine pour des liaisons longues, cette dernière version se caractérisant surtout par des aides à l'exploitation plus élaborées nécessaires pour les répéteurs intermédiaires
- Version en chassis classique de 600mm, et version en mécanique Slim-Rack, qui permet l'intégration en usine d'un système complet dans un bâti.
- Version système de ligne et version FOT-MX associant des terminaux de ligne,et des multiplexeurs numériques de 3ème génération développés en parallèle
Si on y ajoute les différents types d'émetteurs (DEL, laser 1,3 microns, laser 1,5 microns) et de récepteurs (diodes PIN, APD) on obtient une gamme de produits pour les trois débits (8,34 et 140Mbit/s) permettant de répondre à tous les besoins des clients .Cette gamme sera développée à Lannion ,
La première liaison de série à140Mbit/s sera installée en janvier 1988. Ces systèmes seront ensuite produits en quantités importantes ( xxx Terminaux ?) par l'usine de Dinan, pour les besoins du marché français et aussi de nombreux pays à l' export
Le système 2,5 Gbit/s : « Projet EUREKA »
La croissance du trafic fait apparaître dès la mise en service en 1985 du système à 565Mbit/s, qu'un système de plus grande capacité deviendrait rapidement nécessaire. Le coût estimé de développement d'un tel système étant relativement élevé, la SAT décide de s'associer à trois constructeurs européens afin de partager l'effort de développement. L'anglais GEC, l'allemand ANT et l'italien TELLETRA s'associent à la SAT pour former le consortium ECTRANS dans le but de définir et de réaliser un système de transmission à 2,5Gbit/s par multiplexage de 16 canaux à 140Mbit/s .Ce projet obtient le label européen EUREKA et les financements associés.
La difficulté principale de ce projet réside dans le fait que les composants disponibles (semi-conducteurs et composants optiques) sont à la limite des besoins.
La première phase du projet qui est la rédaction des spécifications du système, intègre donc une veille technologique très active, des tests des composants les plus performants et une collaboration très étroite avec les fournisseurs de ces composants. Ces tâches sont organisées et réparties entre les quatre partenaires par des réunions mensuelles et aboutissent en 1988 à la rédaction de la spécification complète et au partage des tâches de développement.
Les Systèmes SDH
Mais, tout en travaillant sur ce projet ,le groupe suit avec beaucoup d'attention les travaux menés par le CCITT qui étudie un nouveau concept de multiplexage avec deux objectifs principaux :
- Transmettre dans le même conduit des signaux aussi divers que le téléphone, les sons, les images et les données.
- Permettre une gestion centralisée au niveau réseau et améliorer la disponibilité des services.
Pour bien suivre ces travaux qui ont un impact direct sur notre projet, Armand Riou participe aux groupes de travail de SEOUL et TOKIO qui définissent ce nouveau concept ; la nouvelle hiérarchie synchrone ( SDH ) est née et elle sera définitivement adoptée par le CCITT à Melbourne en novembre 1988 .Le SDH va constituer une étape essentielle dans l'évolution des réseaux de télécommunications.
Conscients de l'importance de cette évolution, nous décidons donc de réorienter notre projet de système à 2,5Gbit/s afin de prendre en compte la nouvelle norme. Dans la phase de développement qui suit, la SAT a en charge les fonctions de multiplexage 16x140Mbit/s au format SDH ce qui entraîne la spécification et la réalisation de plusieurs circuits prédiffusés (ASIC). Cette phase aboutit à la réalisation et aux tests de prototypes de laboratoire du système. Elle ne donnera pas lieu à un développement industriel, principalement à cause de l'absorption de TELLETRA par ALCATEL principal concurrent tant en France qu'en Allemagne. L'expertise acquise au cours de ce projet dans le domaine des transmissions à très haut débit et dans la nouvelle norme SDH permettra cependant à la SAT d'avoir une activité importante dans le domaine SDH.
Le premier appel d'offre de France Telecom en 1990 pour les systèmes de ligne SDH entraîne la mise en place d'un nouvel accord de partenariat avec SIEMENS et GEC devenu entre-temps GPT après absorption d'un autre constructeur anglais PLESSEY. Cet accord permet à la SAT de participer avec succès à de nombreux appels d'offre tant en France qu'à l'export. Le laboratoire de LANNION sera une pièce maîtresse dans ce succès en intervenant dans la validation, l'intégration et l'adaptation aux besoins spécifiques de nos clients des produits OEM de nos partenaires et en développant des produits SAT complémentaires de ceux de nos partenaires, en particulier :
- Les émetteurs-récepteurs optiques STM-4 (OIC pour Optical Interface Card ). Ce produit intégré dans le multiplexeur à insertion-extraction développé par GPT sera fabriqué en grandes quantités pour couvrir les besoins des trois partenaires.
- Le FOT 155 multiplexeur SDH au niveau STM-1 qui peut être utilisé pour des liaisons point à point ou en multiplexeur à insertion-extraction.
La SAT a pu grâce à cette activité se positionner comme fournisseur significatif des opérateurs français et étrangers pour la construction de leurs réseaux de télécommunications. Retenue par France Télécom suite aux deux appels d'offre concernant les systèmes de ligne et les multiplexeurs d'accès la SAT a également été retenue par de nombreux opérateurs en France (COLT, ADP, CEL, sociétés d'autoroute...) et à l'export (Chine, Hongrie, Sénégal, Maroc, Côtes d'ivoire ...). Le chiffre d'affaire généré a augmenté rapidement,de 100MF en 1992 ,pour dépasser 500 MF annuel à partir de 1995
Ces succès ont généré un volume d'activité importante à l'usine de Dinan en charge de la production industrielle. La proximité des deux centres a d'ailleurs favorisé ce succès en permettant une assistance technique efficace du laboratoire au centre de production.
La Fin d'une histoire ?
Au cours de trois décennies, le laboratoire de transmissions de LANNION a su gérer les trois grandes mutations intervenues dans le domaine des transmissions :
- Le passage de l'analogique au numérique dans les années 70.
- Le passage des câbles cuivre aux câbles à fibre optique dans les années 80.
- Le passage du multiplexage plésiochrone au SDH dans les années 90.
Les besoins des opérateurs en capacité de transmission toujours plus élevé associés aux progrès technologiques au niveau des composants ont permis au laboratoire d'offrir des nouvelles générations de produits SDH et en 2006 le débit obtenu par multiplexage électronique est de 10Gbit/s. Associé au multiplexage optique de longueurs d'ondes qui atteint 64 canaux il permet de transmettre 640Gbit/s sur une seule fibre optique . On mesure l'évolution en comparant le premier système développé en 1970 permettant de transmettre 360 voies téléphoniques sur un câble cuivre de 4,4mm de diamètre au plus récent permettant de transmettre 10 millions de voies téléphoniques sur une fibre optique de 100 microns de diamètre
Le laboratoire dirigé par Daniel Betoule poursuit sa tâche dans les mêmes locaux de LANNION qui ont été vendus, entre-temps, à la communauté de commune de LANNION. La politique de la SAGEM en matière de Télécommunications nous dira pour combien de temps encore !!!