XIV - La Transmission Analogique


Postulat.

Avec l'accroissement continu du trafic téléphonique, et notamment le trafic interurbain, s'imposa à l'Administration la nécessité d'accroître le nombre de voies téléphoniques de transmission entre commutateurs téléphoniques.

En effet, pour pouvoir acheminer les communications à travers tout le pays, il est nécessaire de construire un réseau de câbles téléphoniques chargés de connecter les commutateurs téléphoniques entre eux.

Ce fut donc la course pour multiplier les câbles de transmissions sur tout le territoire, "ouvrir les liaisons" entre les villes, avec toutes les difficultés matérielles et financières que cela comportait.

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Évolutions de la technologie de Transmission Analogique.

- Initialement, une liaison de transmission ne pouvait véhiculer qu'une seule voie téléphonique, qu'une seule conversation téléphonique à la fois.

- Au début du téléphone, sur ces premières liaisons téléphoniques, les courants qui circulaient étaient tout simplement les courants analogiques bruts générés par les voix des deux correspondants au travers des microphones des téléphones. De ce fait, les signaux étaient rapidement affaiblis par les pertes induites par les câbles métalliques, ainsi que par les courants telluriques qui parasitaient les transmissions vocales brutes. Les liaisons de longue distance, interurbaines, étaient alors impossibles.

- L'ingénieur serbe Mihajlo Idvorski Pupin inventa en 1894 une technologie (la Pupinisation) qui permit de limiter l'affaiblissement des conversations vocales sur de longues distances, par le biais de bobines de charge insérées à intervalles réguliers tous les 1830 mètres sur les liaisons de transmissions. Les liaisons longue distance devinrent possibles, mais sous une qualité tout de même plus que précaire...

Avant le début de la première guerre mondiale, il existe alors en France, seulement 2 câbles téléphoniques pupinisés de quelques kilomètres seulement :

  • - Paris-Versailles,
  • - Lille-Tourcoing.
  • - Il s'agit plus de câbles suburbains que de câbles réellement interurbains, étant donné leur faible longueur.

- Dès le lendemain de la première guerre mondiale, les premiers amplificateurs analogiques stables à tubes électroniques, issus de l'invention de la triode par Lee De Forest en 1906 furent déployés sur le réseau de transmissions pour accroître la portée des liaisons téléphoniques de transmissions. Il s'agissait d'appareils fragiles qui nécessitaient une surveillance régulière et un entretien continu. Ils étaient disposés à intervalles de 70Km.

- La première liaison interurbaine téléphonique à grande distance (interurbain manuel), entre Paris et Strasbourg, est commandée le 7 septembre 1923 (date de notification du marché),

  • Le but de l'existence du câble Paris-Strasbourg est alors, au lendemain de la Première Guerre Mondiale, de rattacher téléphoniquement de manière efficace l'Alsace-Lorraine de nouveau réintégrée dans la Nation Française. 
  • L'idée est lancée dès la fin 1919 par Alexandre Millerand, alors Commissaire Général de la République en Alsace-Lorraine depuis le 22 mars 1919 (Décret du 21 mars 1919, J.O. du 22 mars 1919, Page 2950).
  • Les études préalables commencent dès 1920.
  • Au terme de reports successifs et assez laborieux depuis la fin de la grande guerre, un budget de 160 millions de francs est enfin voté par la Chambre des Députés le 30 juin 1923 par la Loi de Finance pour construire le câble.
  • Notification du marché par l'Administration des PTT à la société LTT le 7 septembre 1923.
  • Mise en construction du câble dès Septembre 1923 par la société LTT (société d'études des Lignes Télégraphiques et Téléphoniques), une filiale entre autres de la société LMT.
  • Liaison livrée en ordre de marche le 1er avril 1926 à l'Administration des PTT,
  • Ouverture officielle à l'exploitation le 9 août 1926.
  • À Paris, l'extrémité de ce câble est implantée dans le central de la rue des Archives, le "Cerveau Téléphonique de la France" comme l'on disait jadis.
  • Câble sous enveloppe de plomb, à 94 Quartes Combinables : 28 quartes de conducteurs de 1,3mm et 66 quartes de 0,9mm.
  • Liste des ouvertures à l'exploitation téléphonique des premières liaisons interurbaines manuelles entre 1926 et 1939 au départ de Paris.
  • Le câble Paris-Strasbourg, le premier sur notre territoire, baptisé LGD 1 (pour Ligne Grande Distance numéro 1) assurera un service continu jusques en Décembre 1994, soit une durée de 67 ans !
  • Cet illustre câble, sous enveloppe de plomb, de fiabilité supérieure tant il était constitué de plusieurs couches protectrices qui lui permirent de traverser 7 décennies sans trop de problèmes, est remplacé par une fibre optique en modulation numérique synchrone.
  • Nota : ce sont bien les deux câbles Paris-Strasbourg (LGD1) et Paris-Metz (LGD62 - en service jusqu'en Juillet 1994) qui furent dérivés par notre Ingénieur des Télécommunications Robert Keller, Martyr, durant l'Occupation et donnèrent lieu à la plus grosse opération d'espionnage contre l'ennemi allemand.

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CableParisStrasbourgLGD1en1994

Ci-dessus : vue d'une extrémité du 1er câble Longue Distance français (Paris-Strasbourg LGD1) lors de sa mise hors-service en Décembre 1994.

Photo France-Télécom.

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Les débuts du Multiplexage à Répartition de Fréquences (MRF) :

Au fur et à mesure du déploiement du réseau téléphonique interurbain et transfrontalier, il est apparu de plus en plus compliqué et coûteux de maintenir le principe "une paire téléphonique pour une communication téléphonique".

Aussi, les recherches se concentrèrent sur la possibilité de pouvoir faire circuler simultanément plusieurs conversations téléphoniques sur une seule paire de cuivre. Nous pouvons aisément imaginer le gain en matières premières et en frais d'installation et d'entretien.

- À la fin des années 1920, l'ingénieur français Pierre Marzin, invente le procédé de Multiplexage Analogique par onde porteuse. Désormais sur une liaison de transmission il est possible de transmettre deux conversations téléphoniques simultanément, sans qu'elles se mélangent, grâce à la Répartition en Fréquences. Les progrès furent continus, on parvint à faire passer ultérieurement 3 puis 6 conversations téléphoniques simultanées sur la même liaison métallique de deux fils et plus encore par la suite...

(Il est fait mention pour la première fois de l'emploi de tels systèmes à courants porteurs dans une note du 18 juin 1931 (BO PTT 1931 n° 18, page 630))

- Il fut inventé également le principe du circuit fantôme qui consista, avec deux liaisons, à créer une troisième voie, la voie fantôme : c'est à dire qu'avec deux liaisons métalliques de transmissions, nous pouvions désormais transmettre 1 voie téléphonique supplémentaire portée entre les deux liaisons métalliques, ce qui permettait d'augmenter sensiblement le nombre de voies de transmissions avec le même nombre de liaisons métalliques installées...

Dans le monde, le premier système à courants porteurs à 3 voies téléphoniques modulées est mis en service entre Londres et Madrid (avec stations intermédiaires à Versailles, Saumur, Saintes, Bordeaux, Saint-Sébastien et Saragosse) le 8 juin 1928.

En France, les 2 premiers systèmes à courants porteurs à 3 voies sont mis en service (fournis par la société LMT) pour les communications interurbaines :

  • le 5 août 1929 entre Dijon et Annemasse,
  • le 5 octobre 1929 entre Marseille et Nice.

Retrouvez ici une série d'articles de 1929 concernant les Liaisons Téléphoniques Grande Distance - de la Revue LMT.

SystemeCourantsPorteurs3Voies

Ci-dessus : vue d'ensemble d'un imposant équipement terminal d'un système à courants porteurs à 3 voies, à Paris. (Cliché LMT, Collection C. R-V.)

En haut, à droite sur la baie la plus à droite, nous distinguons 8 rangées de tubes électroniques à effet thermoïonique, utilisés pour l'amplification, la modulation et la démodulation des signaux téléphoniques transmis.

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- En 1939, juste avant la déclaration de guerre, les premiers câbles coaxiaux furent déployés à titre expérimental entre Paris et Vierzon et Vierzon et Limoges et exploités initialement en Basse Fréquence, puis, une fois convertis après la guerre au multiplexage analogique, permirent à l'aide d'amplificateurs à tubes électroniques disposés tous les 9 Km d'atteindre une bande passante utile de 4 MHz, et qui permettait de ce fait de transporter 960 voies de conversations téléphoniques sur le même câble, par Multiplexage Analogique lorsque le Multiplexage Analogique fut mis ultérieurement en service. Ces deux câbles sont fabriqués par la société LTT.

- Il faut attendre le 29 juillet 1947 pour qu'un second câble coaxial soit mis en service en France : Paris - Toulouse. Il s'agira du premier câble coaxial multiplexé mis en service régulier dans notre pays.

Concernant l'historique du câble Paris-Toulouse :

  • Ce câble coaxial est conçu dès 1937, mais sa construction et sa mise en service sont stoppées nettes par la seconde guerre mondiale,
  • Le projet redémarre en Mars 1946 sous l'impulsion de Pierre Marzin alors Directeur du SRCT,
  • De Mars à Août 1946, les études et expérimentations en laboratoire sont entreprises,
  • D'Août 1946 à Décembre 1946, une expérimentation entre Paris et Vierzon en multiplexage analogique a lieu,
  • De Décembre 1946 à Février 1947, le choix des matériels et de leurs caractéristiques techniques sont arrêtés et transmis, aux fins de productions, à l'industrie privée,
  • De Février à Mai 1947, le matériel est fabriqué puis livré,
  • La pose du câble et l'installation des matériels de transmissions associés se déroule entre Mai et Juillet 1947,
  • La mise en service effective du câble téléphonique coaxial Paris-Toulouse a lieu le 29 juillet 1947.

Concernant les caractéristiques techniques du câble :

  • La câble possède un conducteur interne de 5 mm de diamètre et un conducteur externe (concentrique au premier) de 18 mm de diamètre. Sa longueur est de 700 km.
  • Chaque intervalle transportant les signaux vocaux analogiques modulés sont d'une largeur de 4 kHz.
  • La bande passante du câble est de 5MHz.
  • Le câble et ses équipements sont prévus pour permettre la transmission simultanée de 600 voies téléphoniques.
  • Le câble est amplifié par 42 stations. 1 station de départ/arrivée à chaque extrémité du câble et 40 stations d'amplification intermédiaires.

- Avec l'arrivée du transistor inventé en 1948, les amplificateurs et les modulateurs analogiques (les multiplexeurs) se miniaturisèrent, devinrent plus fiables  et moins coûteux, si bien qu'ils furent désormais disposés tous les 4,5 Km, ce qui permit d'atteindre une bande passante exploitable de 12 MHz, soit 2.700 voies dans les années 1950. En combinant des câbles coaxiaux entre eux, en les regroupant nous pouvions multiplier le nombres de voies de conversations téléphoniques analogiques...

- Le Multiplexage Analogique permettait une qualité de service très-élevée, allant de 12 voies en paires symétriques (fréquence supérieure jusque 60KHz) jusqu'à 10.800 voies téléphoniques sur un même câble coaxial (fréquence supérieure jusque 60MHz), qui perdura jusques à la fin de l'année 1997. Cette technologie analogique fut donc exploitée jusqu'à son maximum, en employant des câbles métalliques coaxiaux, si bien que jusque vers la fin des années 1950 la plupart des ingénieurs des télécommunications ne juraient que par le coaxial qui permettait de multiplier les voies téléphoniques en utilisant le spectre de fréquences disponibles.


Les différents Matériels Électroniques de Transmission par Multiplexage Analogique utilisés dans les PTT puis France-Télécom :

Après les tous débuts des premiers câbles mis en service en France dans les années 1926-33 avec leurs premiers équipements de multiplexage analogique à courants porteurs évoqués plus-haut, qui marquent les débuts de l’exploitation interurbaine et internationale moderne, les principaux matériels d’amplification ultérieurs, modulation-démodulation, amplification et transmission ont été les suivants, notamment déployés à Paris-Interurbain-Archives :

  • -Matériels Type 1934 de la LTT, technologie à tubes électroniques à effet thermoïonique,
  • -Matériels Type 1937 de la LTT, technologie à tubes électroniques, en complément du Matériel Type 1934.
  • -Matériels Type 1944, technologie à tubes électroniques, déployés dans l’immédiate après guerre en débutant sur les liaisons Paris-Lyon. Ce matériel a été utilisé jusques en Juin 1978 et définitivement réformé en 1980.
  • -Matériels Type 1951L déployés à partir de 1953 à Paris Inter Archives, technologie à tubes électroniques miniaturisés, en remplacement des Matériels Types 1934 et 1937. Ce matériel a été réformé vers 1982.
  • -Matériels Type TASI importé des USA, mis en service en 1960 à Paris Inter Archives, permettant de doubler le nombre de voies entrantes sur les premiers câbles internationaux (alors de petite capacité) puis les premières liaisons internationales par satellite. Ce matériel a été progressivement supplanté jusqu’en 1982 par l’arrivée des technologies de Transmission Numérique.
  • -Matériels Type 1960B et C à transistors, déployés à Paris Inter Archives et à Paris Saint-Amand à partir de 1963, permettant de compléter puis remplacer très progressivement les anciennes installations à tubes électroniques. Ces matériels sont plus stables et plus fiables que les systèmes à tubes. Ce matériel a été réformé dans le courant des années 1990 au profit des technologies de Transmission Numérique.
  • -Matériels Type 1960K déployé au début de l’année 1969 à Paris Inter Archives, technologie à transistors, étant l’ultime modernisation des Matériels Types 1960. Par exemple, à Paris Inter Archives, 216 Groupes Primaires en Type 1960K ont été installés, soit 2592 voies téléphoniques simultanées. Ce matériel a été réformé dans le courant des années 1990 au profit des technologies de Transmission Numérique.
  • -Matériels Type 1970 déployé à partir de Juin 1970 durant toutes les années septante. L’on comptera sur le site de Paris Inter Archives environ 2.000 Groupes Primaires, soit 24.000 voies téléphoniques dans cette technologie. Ce matériel a été réformé dans le courant des années 1990 au profit des technologies de Transmission Numérique.

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Les différents assemblages de base à courants porteurs :

Avec l’apparition des matériels de Multiplexage analogique par Répartition de Fréquences (MRF), les premières liaisons à grande distance multiplexées ont d’abord compté 2 puis 3 voies... (Par convention, chaque voie téléphonique est une bande de fréquence réservée d’une largeur spectrale de 4 kHz.)

Puis, avec l’évolution des matériels, les types de liaisons ont été normalisés :

  • -Le Groupe Primaire (GP) a été normalisé en regroupant 12 voies téléphoniques, modulées par 12 ondes porteuses différentes par 12 circuits, sur une bande de fréquences large de 48kHz. (de 60 kHz à 108kHz).
  • -Le Groupe Secondaire (GS) a été normalisé en regroupant 60 voies téléphoniques, en regroupant 5 Groupes Primaires (GP), modulés par 5 ondes porteuses différentes, par 5 circuits, sur une bande de fréquences large de 240 kHz. (de 312 kHz à 552 kHz).
  • -Le Groupe Tertiaire (GT) a été normalisé en regroupant 300 voies téléphoniques, en regroupant 5 Groupes Secondaires (GS), modulés par 5 ondes porteuses différentes, par 5 circuits, sur une bande de fréquences large de 1,232 MHz. (de 812 kHz à 2,044 MHz).
  • -Le Groupe Quaternaire (GQ) a été normalisé en regroupant 900 voies téléphoniques, en regroupant 3 Groupes Tertiaires (GT), modulés par 3 ondes porteuses différentes, par 3 circuits, sur une bande de fréquences large de 3,872 MHz. (de 8,516 MHz à 12,388 MHz).
  • -Au 1er janvier 1970, la France compte en service 4705 Groupes Primaires (GP) de 12 voies téléphoniques à courants porteurs.
  • -Le 10.000ème Groupe Primaire (GP) de 12 voies téléphoniques à courants porteurs est mis en service le 10 février 1973.
  • -Le 20.000ème Groupe Primaire (GP) de 12 voies téléphoniques à courants porteurs est mis en service en France, entre Paris et Bordeaux, via un faisceau hertzien de 1.800 voies, le 2 juin 1975.

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Les différents supports de liaisons à courants porteurs :

Les liaisons normalisées sont réalisées par regroupements de groupements de base normalisés sur différents supports.

Câbles à paires symétriques par liaisons 4 fils :

  • Pour chaque quarte symétrique au choix, par 12, 24, 36, 60 ou 120 voies téléphoniques maximum, par formation à partir de Groupes Primaires et/ou Groupes Secondaires.

Câbles à paires symétriques par liaisons 2 fils :

  • Pour chaque paire symétrique à 2 fils, au choix, de 12 à 300 voies téléphoniques maximum, par formation à partir de Groupes Primaires (GP) et/ou Groupes Secondaires (GS).

Câbles à paires coaxiales :

  • Pour chaque paire coaxiale, au choix, de 120 à 10.800 voies téléphoniques maximum, par formation à partir de Groupes Secondaires (GS), Groupes Tertiaires (GT) et/ou Groupes Quaternaires (GQ). (en général l’utilisation des câbles coaxiaux débute au minimum pour 300 voies). Elles sont désignées par la fréquence supérieure limite du spectre transmis : 1,3 MHz (300 voies téléphoniques), 4 MHz (960 voies téléphoniques), 6 MHz (1.200 voies téléphoniques), 12 MHz (2.700 voies téléphoniques)… Jusqu’à 60 MHz maximum (soit pour un maximum de 10.800 voies téléphoniques).

Faisceaux Hertziens :

  • Pour chaque faisceau hertzien, la capacité varie entre 120, 300, 600, 1200, 1800 et 2.700 voies téléphoniques maximum, par formation à partir de Groupes Secondaires (GS), Groupes Tertiaires (GT) et/ou Groupes Quaternaires (GQ). Les liaisons hertziennes sont désignées par la bande de fréquences d’ondes radio utilisée : bande des 6 GHz, 7GHz…

Câbles sous-marins internationaux :

  • Attention ! En Multiplexage Analogique, la largeur de bande allouée à chaque voie téléphonique est réduite à seulement 3 kHz (au lieu des 4 kHz habituels des liaisons interurbaines ou internationales terrestres ou hertziennes). Ceci permet de passer plus de communications téléphoniques simultanées sur le même câble sous-marins, au prix d’une sensible perte de qualité téléphonométrique.
  • Par convention, les Groupes Primaires (GP) portent 16 voies téléphoniques et les Groupes Secondaires (GS) portent 80 voies téléphoniques, en norme « sous-marine ». Leur capacité s’étendant jusqu’à plusieurs milliers de voies téléphoniques simultanées.

Liste (à compléter) des différents câbles sous-marins ouverts à l’exploitation à partir de la France, par Multiplexage analogique à Répartition de Fréquences (MRF) :

Les capacités indiquées sont celles lors de la mise en service ; celles-ci ayant été la plupart du temps accrues ultérieurement par l'évolution des équipement de multiplexage sis aux extrémités.

  • Marseille-Alger I, 80 voies téléphoniques simultanées à courants porteurs, est mis en service en 1957. Il est le premier câble sous-marin à courants porteurs à vocation téléphonique mis en service par la France. 
  • Penmarc’h-USA (TAT2), 36 voies téléphoniques, mis en service en Septembre 1959. (retiré du service en 1982).
  • Perpignan-Oran (Mers-El-Kebir), 80 voies téléphoniques, mis en service en 1961.
  • Saint-Hilaire-de-Riez – USA Tuckerton (TAT4), 138 voies téléphoniques, mis en service le 15 septembre 1965. (retiré du service en 1987).
  • Cannes - Île-Rousse, 96 voies téléphoniques, mis en service en 1966. (retiré du service en 1993).
  • Perpignan-Tétouan, 96 voies téléphoniques, mis en service le 21 juillet 1967. (retiré du service en 1993).
  • Marseille – Tel-Aviv (MARTEL), 96 voies téléphoniques, mis en service en 1968. (retiré du service en 1993).
  • Marseille-Bizerte, 96 voies téléphoniques, mis en service en 1969.(retiré du service en 1993).
  • Marseille-Beyrouth 1, 120 voies téléphoniques, mis en service le 25 juillet 1970.
  • Marseille-Alger 2, 640 voies téléphoniques, mis en service en Février 1973. (retiré du service en 1994).
  • Penmarc’h-Casablanca, 640 voies téléphoniques, mis en service le 13 septembre 1973.
  • Marseille-Grèce Hêraklion (L’ARIANE), 640 voies téléphoniques, mis en service le 5 décembre 1974. (retiré du service en 1997).
  • Perpignan-Bizerte (HANIBAL), 640 voies téléphoniques, mis en service le 15 juillet 1975. (retiré du service en 1998).
  • Marseille-Beyrouth 2, 640 voies téléphoniques, mis en service le 13 décembre 1975.
  • Marseille-Italie Palo (MARPAL), 3.440 voies téléphoniques, mis en service le 16 avril 1976.
  • Courseulles-sur-Mer – Grande-Bretagne 1 Eastbourne, 3.440 voies téléphoniques, mis en service le 13 juillet 1976.
  • Saint-Hilaire-de-Riez - USA Rhode-Island (TAT6), 4.000 voies téléphoniques, mis en service en Août 1976. (retiré du service en 1994).
  • La Seyne sur Mer - Bastia, mis en service en 1977, (retiré du service en 1995).
  • Martigues-Tétouan (AMITIE), 2580 voies téléphoniques, mis en service en Septembre 1978.
  • Marseille - Tripoli, 480 voies téléphoniques, mis en service en fin 1978.
  • Veules-les-Roses – Grande-Bretagne 2 Eastbourne, 5.000 voies téléphoniques, mis en service en Novembre 1979.
  • La Seyne sur mer - Grèce - Lehena  (ARTEMIS), 2580 voies téléphoniques, mis en service en Juillet 1981.
  • Marseille-Singapour (SEA-ME-WE 1), 1380 voies téléphoniques, mis en service le 25 avril 1986. Il est le dernier câble coaxial, à transmission analogique, mis en service dans le monde. (retiré du service en Juin 1999.)
  • Par la suite, les câbles ultérieurs seront constitués de fibres optiques, les conversations téléphoniques étant multiplexées numériquement.

Tous ces câbles sous-marins galvaniques de technologie analogique coaxiale sont aujourd'hui réformés et abandonnés.

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Limites de la Transmission Analogique.

- Les liaisons analogiques demeurent quoi que l'on fasse, sensibles aux parasites et à l'affaiblissement électrique. Elles demeurent donc chères à exploiter par l'usage obligatoire d'amplificateurs qui nécessitent d'être multipliés partout le long des liaisons de transmissions et d'équipes de techniciens chargés de les étalonner et dépanner régulièrement...

- L'explosion du trafic téléphonique à partir du début des années 1960 rendait la situation intenable ; il eût fallu multiplier sur tout le territoire national le nombre de câbles multiplexés analogiquement, avec les effectifs qui aillent avec, dans des proportions tout bonnement utopiques techniquement et matériellement...

- De plus, pour les petits faisceaux locaux de transmissions, vu le coût et la complexité des installations de multiplexage et de démultiplexage analogique à généraliser il n'était pas rentable de généraliser le Multiplexage Analogique. Donc pour le maillage local, départemental, les signaux étaient transmis, avec plus ou moins de succès, uniquement en basses fréquences, avec une liaison métallique = une conversation téléphonique, comme aux débuts du téléphone...

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  • Les derniers achats en matériels de transmissions analogiques sur câbles coaxiaux ont eu lieu en 1990.
  • La mise hors service de ces matériels analogiques coaxiaux ayant eu lieu avant la fin 1997.

Le Multiplexage Analogique était une bonne technologie éprouvée, mais hélas complexe et coûteuse à construire, à mettre en œuvre et à entretenir, et de ce fait, elle n'était rentable à exploiter que sur les grandes artères de transmissions.

Il fallait donc trouver une nouvelle solution technologique...


Histoire des Télécommunications Françaises © Claude Rizzo-Vignaud, 20 août 2017.

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