Pour comprendre comment la fibre optique continue de transformer la connectivité, il faut répondre à la question suivante : qu’est-ce qu’un GPON ? Voici comment cela fonctionne.

Pour vous faire bénéficier à domicile d’un internet à haut débit, les opérateurs de télécommunications ont le choix entre plusieurs technologies. La technologie la plus avancée, qui repose sur des câbles à fibres optiques, est appelée fibre jusqu’au domicile (FTTH). La FTTH la plus souvent utilisée en Europe pour assurer ce type de services est le réseau optique passif gigabitaire (GPON). Voici comment fonctionne un GPON.

L’évolution du web (ou de l’internet) : plus vite, plus efficace, plus fort

Depuis le milieu des années 90, l’internet a révolutionné nos vies et la demande de transferts de données toujours plus rapides et plus fiables n’a cessé de croître. La diffusion de vidéos en haute définition ou même en 4K, le télétravail et la visioconférence figurent parmi les services internet contribuant à l’explosion du transfert de données et de la bande passante. La période de confinement liée à la crise du COVID-19 a montré l’importance d’une connexion internet fiable à la maison. Une connexion à haut débit à domicile permet un télétravail efficace, mais aussi le maintien de certains loisirs et de contacts étroits avec nos proches grâce à la visioconférence. Le transfert de données sur tous les réseaux a fortement augmenté pendant la période de confinement.

Les premiers réseaux de télécommunications ont été construits avec des câbles en cuivre comme moyen de transmission du signal. Pendant de nombreuses années, ces réseaux ont été utilisés pour des services téléphoniques de base, principalement des appels vocaux et des télégrammes. Avec la progression de l’internet depuis le milieu des années 90, les appels vocaux ont progressivement été remplacés par les données. Et le cuivre a rapidement montré ses limites au niveau de la transmission de données, motivant ainsi la mise au point de la technologie de la fibre optique pour y remédier.

Mais tout d’abord, d'un point de vue technologique, pourquoi la fibre optique est-elle capable de fournir des services plus rapides et à plus haut débit que le cuivre ? Le cuivre transmet des électrons, tandis que la fibre de verre transmet des photons. En d’autres termes, les câbles à fibres optiques transmettent de la lumière, qui circule plus rapidement que les électrons, offrant ainsi une vitesse plus élevée. Et lorsqu’ils passent par un câble optique, les signaux optiques perdent moins de puissance en fonction de la distance que les signaux électriques transmis par câbles en cuivre.

Les premiers réseaux optiques ont été déployés à la fin des années 80. À l’origine, ils étaient utilisés pour des câbles sous-marins ou longue distance reliant des grandes villes, comme New York et Londres ou Londres et Paris. Progressivement, l’ensemble du réseau dorsal internet a fonctionné à partir de câbles à fibres optiques, remplaçant ceux en cuivre.

Et une fois que le réseau dorsal a augmenté ses capacités grâce à la fibre optique, la technologie a progressivement été déployée, reliant d’abord les bâtiments des grandes entreprises et des administrations publiques, puis raccordant en fin de compte les logements des particuliers.

Un GPON, une rivière de lumière

Voici comment les GPON sont conçus :

L'émetteur optique principal, appelé terminaison de ligne optique (OLT, pour optical line termination) est situé dans le bâtiment de l’opérateur de télécommunications, le répartiteur de la boucle locale. Un laser situé au niveau de la terminaison de ligne optique injecte les photons depuis le répartiteur de la boucle locale dans un câble à fibres optiques constitué de verre et de plastique qui se termine par un séparateur optique passif. Le séparateur divise le signal unique du répartiteur de la boucle locale en de nombreux signaux qui pourront ensuite être distribués à 64 clients au maximum. Le nombre de clients desservis par un laser dépend de critères techniques définis par l’opérateur, qui peut choisir de le réduire (très souvent, à 32 clients).

En outre, l’opérateur pourrait décider de diviser le signal deux fois, par exemple, une fois en huit, puis plus loin sur le câble de nouveau en quatre. La distance maximale jusqu’au répartiteur de la boucle locale peut être de 20 km, même si les opérateurs la limitent généralement à 16 km, afin de pouvoir fournir un service de qualité.

Andres Gavira Etzel, ingénieur en chef à la Banque européenne d’investissement, explique que l’avantage de la fibre optique, c’est un affaiblissement du signal, à savoir la diminution de la force du signal en fonction de la distance, qui est nettement inférieur à celui d’un réseau électrique.

« Représentez-vous ces deux technologies comme une rivière qui traverse une petite ville », demande Andres Gavira Etzel. « Avec le cuivre, le canal devient de plus en plus petit, de sorte qu’il est plus difficile pour les électrons d’aller jusqu’au bout. Dans le réseau à fibres optiques, le canal est toujours le même, de sorte qu’il est possible d’aller plus ou moins jusqu’au bout. En outre, le signal d’un câble en cuivre va altérer le signal d’un câble voisin, dégradant davantage la qualité du signal. »

Dans un rayon de 16 km autour d’un répartiteur de la boucle locale, tous les foyers peuvent avoir accès à l’internet à haut débit, contrairement à la technologie de l’ADSL, dont le signal se dégrade à mesure que s’allonge la distance entre le répartiteur de la boucle locale et le foyer, avec déjà une importante perte de signal au bout de 3 km.

La qualité du service de la fibre optique est au moins dix fois supérieure à celle d’un réseau en cuivre, soit un gigabit contre 100 mégabits au maximum. Bien souvent, cette différence est encore plus grande, un réseau en cuivre dépassant rarement 50 mégabits.

La fibre optique, une technologie plus économe en énergie et à l’épreuve du temps

L’affaiblissement moindre du signal et la possibilité de diviser une fibre en de nombreuses autres constituent aussi des avantages par rapport à la technologie en cuivre du point de vue de l’efficacité énergétique. Compte tenu de l’affaiblissement du signal, les opérateurs doivent injecter depuis le répartiteur de la boucle locale davantage de puissance dans une ligne en cuivre que dans une ligne en fibres optiques. Pour les réseaux ADSL en cuivre, les opérateurs calculent environ 1,8 watt par utilisateur. De récentes analyses montrent que la fibre réduit cette énergie à 0,5 watt par utilisateur. Multipliée par des millions d’utilisateurs en Europe, la migration à la fibre permettrait de réduire considérablement les émissions de CO₂.

La fibre optique étant une technologie assez récente, elle doit encore être pleinement déployée en Europe. Mais comme pour toute technologie dans le domaine des télécommunications, les fabricants d’équipements travaillent déjà sur la prochaine génération, qui sera encore plus rapide. Les réseaux de fibres optiques peuvent encore adopter la génération suivante en modifiant le laser mais en ne touchant pas à leur déploiement coûteux.

« Il s’agit d’une technologie à l’épreuve du temps dont les possibilités sont encore nombreuses et permettant une plus grande efficacité énergétique », affirme Andres Gavira Etzel.

C’est pourquoi la Banque européenne d’investissement participe aux efforts nationaux visant à rendre accessible à tous l’internet rapide et fiable. Elle finance ainsi plusieurs projets en lien avec le déploiement des infrastructures de fibre optique. Les projets de la banque de l’UE dans le domaine de la fibre optique peuvent être mis en œuvre directement par des opérateurs ou dans le cadre de dispositifs gouvernementaux, principalement en Europe, mais aussi dans des pays tiers.