Le haut-débit ADSL (version expert)

ADSL : Généralités et introduction

La ligne téléphonique

Pour clarifier les choses, et puisqu'il va en être beaucoup question ensuite, on appelle "ligne téléphonique" une paire de fils de cuivre (2 fils, donc), qui part du central téléphonique et qui arrive dans l'habitation.

Avant le haut-débit

Depuis les premières offres d'accès à Internet jusqu'en 1999, et à moins d'être une grande entreprise richissime, les communications informatiques étaient transportées sur les lignes téléphoniques de la même façon que la voix : des sons modulés à différents niveaux (si vous avez déjà entendu les bruits stridents du fax ou du Minitel, c'est la même chose !).

Il y avait un encodeur et décodeur à chaque bout de la ligne téléphonique pour convertir tout cela en information numériques exploitables par l'ordinateur. Ce procédé n'était pas fiable ni rapide.

L'ADSL

L'ADSL (Asymetric Digital Subscriber Line) est le nom d'une technologie de communication qui permet de véhiculer directement des informations numériques sur une ligne téléphonique, avec une rapidité incomparable aux technologies qui l'ont précédée, et cela en parallèle de la voix¹, avec une rapidité et fiabilité meilleure que le "bas-débit".

Le procédé ADSL consiste à utiliser des fréquences électriques sur la paire de fils de cuivre du téléphone, lesquelles fréquences bien distinctes de celles utilisées pour la téléphonie classique de France Telecom (la voix, donc).

Définitions : "débit", "bande-passante", "octet"

En informatique, et en particulier dans le domaine des réseaux de télécommunications, le terme de "débit" exprime la vitesse de transmission des informations. On exprime cette vitesse en kilobits ou mégabits par secondes, en abrégé kbps ou Mbps. C'est un critère de comparaison essentiel entre les différents fournisseurs d'accès Internet et les technologies.

On parle de "bande passante", qui désigne le débit maximal pouvant être atteint, cette limite dérivant, pour faire simple, du support de transmission (câble téléphonique, fibre optique, etc.).

La différence entre "débit" et "bande passante" tient au fait que le débit indique la vitesse à un instant précis (vitesse mesurée), alors que la bande passante indique le débit maximum². Par analogie, un barrage a été conçu pour relâcher un certain nombre de mètres cubes d'eau au maximum, mais au quotidien, hors crues, le barrage laisse passer beaucoup moins d'eau.

Si les vitesses s'expriment en kilobits ou mégabits par seconde, le volume des informations numériques s'exprime en octets, kilo-octets (ko), Méga-octets (Mo) voire giga-octets (Go).

Du "bas-débit" au "haut-débit"

On a commencé à parler de "haut-débit" par opposition au "bas-débit".

Si regarder une vidéo en direct sur Internet paraît aujourd'hui habituel, il n'en a pas toujours été ainsi. Jusqu'en 1999, afficher une page Internet entière prenait plusieurs secondes à quelques dizaines de secondes !

En 1999, France Telecom Interactive commercialise les premières offres exploitant la technologie haut-débit ADSL.

On multiplie alors par 10 la vitesse d'affichage des pages, puis de nos jours par 250, dans les cas les plus favorables !

Le haut-débit au quotidien

Le haut-débit a permis l'émergence de nombreuses applications autrefois impossibles à concevoir avec le bas-débit.

Pour n'en citer que quelques-unes :

• vidéo en direct : location de film, réception de chaînes étrangères (plus besoin de payer un abonnement onéreux au satellite),
• télé-travail : certes encore peu démocratisé en France, mais technologiquement parlant, un salarié peut être connecté à son entreprise à son domicile,
• formalités administratives via Internet : par exemple, le nouveau système d'immatriculation des véhicules fonctionne de manière électronique, votre garagiste ne se déplace plus en préfecture pour faire immatriculer votre voiture !
• télé-médecine : certains praticiens isolés (stations de ski, par ex.) communiquent avec des confrères pour obtenir un diagnostic complémentaire. L'envoi des clichés radio-graphiques ou du dossier médical est quasi instantané !
• téléphonie par Internet : le fait de faire transiter les conversations téléphoniques par Internet revient beaucoup moins cher que d'utiliser le réseau de téléphonie "classique" de France Telecom. Les opérateurs Internet ont ainsi pu proposer la gratuité des appels vers les téléphones résidentiels (numéros 01, 02, 03, 04, 05).

Comment ça marche ?

Pour comprendre comment les communications arrivent jusqu'au domicile, partons du central téléphonique, et rapprochons-nous pas-à-pas de l'habitation, en suivant votre ligne de téléphone.

Le central téléphonique (NRA) : le point de départ

Chaque ville comporte un ou plusieurs centraux téléphoniques, appelés Noeuds de Raccordement Abonné (NRA). Jadis utilisés exclusivement par France Telecom, ils sont dorénavant partagés avec tous les opérateurs (Orange, Bouygues, Free, SFR, etc.). Voici par exemple à Clermont-Ferrand le central du boulevard Lavoisier :

© Google Street View

C'est dans ce central que se situe l'une des extrémités de votre ligne téléphonique.

Sur l'illustration ci-dessous, un répartiteur (qui concentre les branchements de toutes les lignes téléphoniques, et les oriente vers les matériels de télécommunication de votre opérateur téléphonique), et des milliers de fils. Votre ligne consiste en une paire de ces minuscules fils.

© LaFibre.info

Les paires de fils de cuivre sont regroupées en câbles de transport, comprenant des centaines de paires, qui partent en souterrain en direction des différents quartiers. Ces câbles peuvent atteindre plusieurs centimètres de diamètre (il existe des câbles regroupant 1800 fils !) :

© www.infos-reseaux.com et © LaFibre.info

Le sous-répartiteur (SR)

Les câbles de transport partis du NRA arrivent à un point intermédiaire avant l'habitation, qu'on appelle sous-répartiteur. C'est une grande armoire large mais peu profonde sur le trottoir.

De cette armoire partent des câbles moins gros, les câbles de distribution, qui vont aller directement au voisinage de l'habitation. Ci-dessous à droite, en bas, on aperçoit les câbles de transport et les câbles de distribution (contenant chacun plusieurs dizaines de paires) :

© Google Street View et © www.infos-reseaux.com

Chambre d'épissurage

En se rapprochant des habitations, les câbles de distribution (au départ "gros", car contenant de multiples paires) sont progressivement "divisés" pour partir dans des rues différentes.

Par exemple, un câble de 56 paires va donner "naissance" à deux câbles de 28 paires chacun, puis on passera de 28 à 14 et de 14 à 7. Cette "division" progressive, à mesure qu'on avance vers le domicile, se fait dans des chambres d'épissurage : il s'agit de cavités aménagées sous les trottoirs, et repérables grâce à leur couvercle en fonte (illustration à gauche).

La "division" à proprement parler se fait dans des boîtiers d'épissurage étanches (illustration à droite, où l'on aperçoit clairement le câble unique d'un côté et 4 câbles sortant de l'autre) :

© LaFibre.info et © www.telenco-distribution.com

Le point de concentration (PC)

Dernière étape avant le domicile et à proximité immédiate, le point de concentration auquel arrive un câble de distribution (contenant 7 paires de fils de cuivre). De là partent autant de câbles qu'il y a d'abonnés voisins raccordés sur ce PC (7 maximum) ; il s'agît du dernier tronçon de la ligne téléphonique, qui arrive directement au domicile.

Ci-dessous, un point de concentration de ville : petit boîtier blanc (20 cm²) apposé en façade³.

© Google Street View

Au domicile : desserte interne

Selon l'âge de la construction et sa conformité aux normes récentes, le câble téléphonique en provenance de l'extérieur arrive dans une des prises ou boîtiers suivants :

Prise murale	Boîtier de dérivation	DTI

L'arrivée constitue la frontière de responsabilité entre France Telecom (à qui appartient toujours la paire de cuivre entre le NRA et l'habitation) et l'abonné. En d'autres termes, s'il y a un fil coupé dans l'habitation, l'abonné devra contacter un électricien et assumer financièrement les réparations.

L'objectif de cette arrivée est d'alimenter toutes les prises téléphoniques de l'habitation. C'est un peu le principe de la prise multiple ! Le boîtier de dérivation et le DTI permettent de raccorder facilement plusieurs prises ensemble, avec un simple tournevis et des bornes à vis.

En outre, la prise DTI permet de faire un test de bon fonctionnement en branchant la box dessus. Ce faisant, cela déconnecte toutes les autres prises raccordées sur l'installation, et on élimine ainsi un éventuel court-circuit sur l'installation de l'abonné, par exemple. Si le test est concluant, le problème vient de l'installation (court-circuit, faux-contact, mauvais branchements) et est à la charge de l'abonné ; si le test échoue, le problème est extérieur.

La box

La box constitue l'extrémité côté abonné de la ligne téléphonique. On a d'un côté Internet, et d'un autre côté le mini-réseau privé de l'habitation (constitué par les ordinateurs et portables connectés sur la box).

De nos jours, les opérateurs fournissent tous cette "box", c'est à dire un matériel informatique faisant office à la fois de modem (pour envoyer et recevoir des informations sur la ligne ADSL), de routeur (pour pouvoir brancher dessus différents ordinateurs via un câble) et point d'accès wifi (pour connecter des portables ou tablettes sans fil).

A cette box "multi-fonctions" sur laquelle Internet arrive dans le foyer, on branche également le téléphone fixe de l'habitation, car les communications téléphoniques sont désormais acheminées par Internet, et ensuite via la réseau de l'opérateur choisi par l'abonné.

Dégroupage total / dégroupage partiel

Depuis le début de ce chapitre, on parle en fait du cas du dégroupage total, c'est à dire du cas où l'abonné a résilié son abonnement France Telecom, et a confié l'acheminement de toutes ses communications à un opérateur Internet unique (Orange, SFR, Bouygues, Free, ...) : toutes les communications, téléphoniques ou informatiques, passent par l'ADSL, Internet et la box !

Il existe aussi le dégroupage partiel ; l'abonné a dans ce cas conservé son abonnement à France Telecom pour les communications téléphoniques, mais a souscrit en parallèle un abonnement Internet ADSL à un autre opérateur pour ses communications informatiques.

Sur la même paire de fils de cuivre, on fait alors transiter deux types de communications. Pour ne pas qu'elles se brouillent, et pour que chacune aille là où il faut (téléphone ou box), on utilise un filtre ADSL dont le rôle est de séparer les deux types de communications :

© Castorama.fr

La box se branche sur la petite prise en bas, et le téléphone sur la fiche en forme de T.

Notons qu'en dégroupage total, ce filtre est strictement inutile (puisqu'il n'y a plus de communications téléphoniques France Telecom, donc plus rien à séparer).

Limitations techniques

Limitations sur la longueur de la ligne téléphonique

L'ADSL a cependant ses limites. Le signal électrique envoyé dans la ligne s'affaiblit, jusqu'à être perdu au bout d'une poignée de kilomètres. Autrement dit, cette technologie est viable mais uniquement dans un rayon de 0 à 5 kilomètres autour du central téléphonique ; au-delà, ce procédé ne peut être mis en oeuvre tel quel.

L'affaiblissement des signaux électriques a pour conséquence que plus la ligne est longue, moins l'abonné pourra prétendre à un débit élevé : l'affaiblissement et le débit sont liés.

Cela explique que lors d'une démarche d'abonnement au haut-débit ADSL, on vous demande votre adresse postale précise et votre interlocuteur commercial fait ce qu'on appelle un test d'éligibilité : votre adresse et numéro de téléphone permettent d'identifier votre ligne téléphonique et d'en connaître toutes ses caractéristiques, notamment sa longueur.

Ci-dessous, le graphique indiquant le rapport entre la longeur de la ligne (axe horizontal) et le débit maximum (pour info, l'unité utilisée sur le graphique est le débit ATM, qui tient compte de "l'enveloppe technique" nécessaire au transport des données de l'abonné ; le chiffre du débit est ainsi plus important ; c'est comme de tenir compte de l'épaisseur d'un tuyau, son diamètre interne et externe ne sont pas identiques !)

© www.ispreview.co.uk

Oxydation, faux-contact, phénomènes électro-magnétiques

En plus de la longueur de la ligne téléphonique, qui pénalise le débit plus celle-ci est longue, il y a d'autres phénomènes qui peuvent expliquer que l'abonné ne bénéficie pas de la vitesse promise par rapport à son éligibilité.

Dans l'hypothèse où l'abonné est éligible, il faut noter que les fils de cuivres ne sont pas continus de l'habitation jusqu'au central, mais sont raccordés à plusieurs endroits (comme expliqué précédemment, dans le sous-répartiteur et les boîtiers d'épissurage), ce qui peut aussi, certes rarement, impliquer un faux-contact lors d'une action humaine mal maîtrisée.

Ces raccords laissent parfois apparaître le fil cuivre, et qui dit cuivre dit oxydation au contact de l'air et de l'humidité. Si certains boîtiers d'épissurage ne sont plus étanches (ou ont été mal refermés), c'est la catastrophe assurée. Même l'éclairage public peut provoquer des perturbations électro-magnétiques nuisibles à l'acheminement des communications ADSL.

Au final, l'abonné constate que le débit est bien en-deçà de la promesse liée à son éligibilité, et il commence à maudire son opérateur ! Lequel ne maîtrisant pas cette portion de ligne entre son client et le NRA (toujours propriété exclusive de France Telecom), devra se retourner vers France Telecom, qui va évidemment prendre son temps pour traiter le dossier du concurrent (leur délai contractuel avec les opérateurs alternatifs est de 2 à 5 jours).

L'ADSL n'est donc pas fiable à 100% (en particulier dans les secteurs où les lignes téléphoniques ne sont pas enterrées, et donc soumises aux intempéries), ni approprié dans les zones isolées. Certaines variantes technologiques, comme Re-ADSL, ont étendu quelque peu le rayon d'éligibilité autour du central téléphonique⁴, mais on reste sur une technique qui atteint aussi rapidement ses limites, en terme de longueur de ligne et débit.

Par ailleurs, même en ville, résider à plusieurs kilomètres du NRA (central téléphonique) implique de voir son débit chuter de façon vertigineuse. En-dessous de 4 à 6 Mbps, adieu la télévision par Internet ! Mais cela n'empêche pas l'opérateur de facturer le même prix !

Demain le très haut-débit : évolutions en vue

VDSL2

Après des expérimentations (province, Paris), le VDSL2 est maintenant commercialisé par des opérateurs Internet. Il s'agit non pas d'étendre la portée des services du haut-débit ADSL, mais d'accroître significativement le débit pour les lignes proches du central téléphonique (de longueur inférieure à 1000 mètres), pour atteindre un débit jusqu'à 100 Mbps !

© Degrouptest.com

On augmente le débit (par rapport à l'ADSL), mais uniquement pour certains abonnés ; on crée donc à nouveau d'autres inégalités géographiques !

L'avantage pour l'abonné est que sa box est certainement déjà compatible avec cette technologie, et pour l'opérateur, il n'y a pas de travaux d'infrastructure et donc de réelles économies à pouvoir satisfaire la demande de l'abonné d'avoir un débit supérieur sans pour autant investir lourdement (comme c'est le cas pour la fibre optique, une autre alternative).

La fibre optique

Plutôt que d'utiliser la paire de fils de cuivre existante, la technologie ADSL et ses dérivés (Re-ADSL, VDSL2), avec les problèmes de limite kilométrique autour du central téléphonique (quelle qu'elle soit, selon la technologie), la fibre optique reprend le problème à zéro, en changeant de support et de technologie.

Ce n'est plus l'électricité qui véhicule l'information, mais la lumière ; le support n'est plus le fil de cuivre mais une fibre en verre ou plastique, un dispositif permettant d'acheminer de la lumière sur une longueur importante, sans phénomène d'atténuation et beaucoup plus rapidement.

Ci-dessous, la fibre (trait translucide au centre) ; autour, des gaines isolantes et protectrices :

© www.eti-construction.fr

Ladite lumière est produite avec une simple LED ou un laser (pour les grandes distances). A l'extrémité de la fibre optique, chez l'abonné, un dispositif convertit les signaux lumineux en signaux électriques pouvant être acheminés sur les câbles réseaux traditionnels (utilisés pour connecter box et ordinateurs).

Les offres commerciales commencent timidement, dans les grandes villes, en raison du coût important impliqué par cette technologie : coût de la fibre à poser, travaux de génie civil, armoires de mutualisation à installer à intervalles réguliers, installations dans les immeubles.

Pour maîtriser les coûts, en 2014, les raccordements en fibre optique sont mutualisés, c'est à dire qu'un abonné doit partager avec d'autres le débit maximal de la fibre optique (la bande passante). Cela donne des offres commerciales qui promettent un débit de 100 ou 200 Mbp, en moyenne et au maximum⁵.