XIX - La Transmission Numérique


Postulat.

À partir des années 1950 après l'invention du transistor en 1948 et avec la miniaturisation des composants électroniques, il est alors devenu possible de commencer à mettre en application une invention datant de 1937 et brevetée en 1938, née en France dans le Laboratoire Central de Télécommunications (LCT), filiale de la société Le Matériel Téléphonique (LMT), elle-même filiale de la société multinationale ITT ; laboratoire implanté au 46 avenue de Breteuil à Paris, grâce au génial britannique Alec Reeves : la Modulation par Impulsion et Codage, couramment appelée MIC.

La Modulation par Impulsion et Codage est une modulation numérique. Elle permet de transporter facilement sur de longues distances sous forme de nombres mathématiques une voie téléphonique sans affaiblissement ni altération pour peu que l'on dispose çà et là sur les liaisons MIC de transmissions téléphoniques, d'amplificateurs simplifiés à bas coût (les Répéteurs-Régénérateurs) qui vont régénérer à l'identique le signal utile de départ.

La Modulation par Impulsion et Codage permet de créer le Multiplexage Numérique des signaux de conversations téléphoniques en multipliant facilement et à bas coût le nombre de conversations téléphoniques simultanées sur de longues distances.

C'est pour cet ensemble de raisons que l'Administration s'est tournée dès 1957 vers la Transmission Numérique des conversations téléphoniques.

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Contexte initial.

Au départ, il faut rappeler que la totalité des commutateurs téléphoniques de l'époque (rotatifs, crossbar), puis ultérieurement semi-électroniques, commutent les abonnés d'un commutateur à l'autre en signal analogique.

- Pour des distances inférieures à 25 - 30 km, les liaisons sont directement transmises en basses fréquences (jusqu'à 3.400 Hz) directement sur les câbles de transmissions inter centraux.

- Pour les longues distances supérieures à 30Km, les liaisons étaient alors multiplexées analogiquement (par courants porteurs, chaque voie téléphonique étant alors modulée autour d'une fréquence centrale, dans le spectre des fréquences autorisées sur le câble considéré.)

Cependant, bien qu'aucun commutateur numérique n'était encore inventé, il est devenu progressivement rentable de convertir le réseau des transmissions analogiques en liaisons numériques.

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Les débuts de la Transmission Numérique téléphonique.

Le processus de numérisation commença progressivement, par des essais expérimentaux locaux, en région ; puis, l'on commença à convertir certaines grandes artères de cuivre...

Ainsi, par déploiement progressif, nous en sommes arrivés à ce qu'en sortie des commutateurs téléphoniques de transit de grande capacité (alors analogiques), les conversations téléphoniques soient immédiatement numérisées puis multiplexées numériquement pour ensuite être transportées par des liaisons de transmissions numériques, sur de longues distances. 

Le but, au commencement, de la Modulation Numérique étant alors de transporter les conversations sur de longues distances, avec un coût économique réduit.

Sur les faisceaux de liaisons numériques, les signaux sont facilement amplifiés puis régénérés par les Répéteurs Numériques, à bas coût, tout au long de leur trajet.

Puis, ces liaisons numériques, à leur entrée dans le commutateur suivant étaient reconverties en signaux de conversations analogiques basses fréquences, puis commutées soit vers les abonnés demandés, soit vers un commutateur suivant.

La technologie du Multiplexage Numérique remplaçait donc le Multiplexage Analogique sur les artères des centres de transit, petit à petit...

  • En Mars 1966, la première liaison numérique expérimentale MIC à 36 voies temporelles plésiochrones par câble souterrain est mise en service, en exploitation réelle, entre Paris-Bonne Nouvelle et Chaville (78).
  • Le 15 octobre 1969, la première liaison numérique d'exploitation normale à MIC 36 voies temporelles plésiochrones par câble souterrain est mise en service entre Paris-Bonne Nouvelle et Boussy-Saint-Antoine (33km).
  • Le 1er novembre 1969, la première liaison numérique temporelle plésiochrone par Faisceau Hertzien sur MIC  256 voies est mise en service en Basse-Normandie entre deux Tours Hertziennes (Caen et  Saint-Martin-de-Chaulieu), pour relier à la ville de Caen (Centre de Transit) les villes de Vire, Flers et Condé-sur-Noireau en liaisons numériques par Faisceau Hertzien sur MIC "32 voies" (qui sont en réalité des MIC 36 voies adaptés en 32 voies, les MIC 32 voies standardisés étant alors en cours de finalisation et non encore disponibles dans l'industrie).
  • En 1970, la première liaison numérique MIC à 32 voies temporelles plésiochrones par câble souterrain est mise en service, en exploitation réelle, entre Saint-Pol-de-Léon et Cléder, dans le département du Finistère.
  • En Septembre 1975, une première liaison numérique métallique plésiochrone en exploitation normale au départ de Paris est mise en service à Paris Inter Archives (bâtiment Pastourelle II),
    • Cette première liaison, entre Paris et Meaux, est créée en système 52 Mbit/s. (720 voies téléphoniques simultanées.)
    • La liaison nécessite 27 points intermédiaires de régénération.
    • Elle est mise en chantier en Juin 1974. 
    • Le câble coaxial est posé par la Société Anonyme de Télécommunications (Philips).
    • La mise en essai préalable est effective en Avril 1975.
    • La mise en exploitation est effective en Septembre 1975.
    • Cette première liaison marque le début de l’exploitation courante de la Transmission Numérique à partir de Paris.
    • Cette liaison se substitue à une artère analogique dont les 300 circuits sont ainsi mutés en technologie numérique TN1.
    • À la fin 1979, 10 liaisons de type 52 Mégabit/s sont en service à Paris Inter Archives…
  • En 1971 débutent en France, au CNET, les premières études sur la transmission d'informations sur fibres optiques.
  • En Septembre 1976, une première liaison numérique métallique expérimentale est mise en service entre Rennes et Châteaubriant en technologie plésiochrone 140 Mbit/s (TN4) - 139,264 Mbit/s exactement, soit 1920 voies téléphoniques.
  • Le 1er septembre 1980 est mise en service la première liaison numérique plésiochrone par fibre optique en France, entre les Centres Téléphoniques Tuileries et Philippe Auguste (artère de 70 fibres / 16.000 voies téléphoniques numériques, longueur : 7,3 km, débit : 34 Mbit/s ). La fabrication de la liaison est confiée à Thomson-CSF. 
    • Robert Veilex, notre Ingénieur des Télécommunications nouvellement nommé en Février 1980 à la tête de la nouvelle Délégation aux Communications Optiques déclare pour l'occasion : "La fibre optique représente une révolution technologique qui induit par son ampleur le réexamen de tous les schémas sociaux que nous avions jusqu'ici en matière de transmission d'informations".
  • Le 17 septembre 1985, est mise en service pour la première fois en France une Liaison Spécialisée numérique plésiochrone sur support de fibre optique pour un client professionnel. Débit : 34 Mbit/s. Client : Banque Indosuez, installée dans Paris.
  • Au 31 décembre 1985, l'on a déjà posé en France 8.360 km de fibre optique, pour les liaisons dans les réseaux locaux de transmissions.
  • Le 19 mars 1987, est inaugurée en France, par M. le DGT Marcel Roulet, la première liaison interurbaine plésiochrone de transmissions téléphoniques réalisée en fibres optiques (type monomode), entre Le Mans et La Flèche-sur-Sarthe (45 km). Débit : 140 Mbit/s. Cette date marque en France le début du remplacement des liaisons interurbaines métalliques (analogiques et numériques) entre centres téléphoniques, par des liaisons interurbaines numériques constituées de fibres optiques. Il est estimé à cette époque que le futur réseau interurbain sera constitué, au final, par 20.000 km d'artères optiques.
  • En Février 1993, en France, est mise en expérimentation la première liaison en fibres optiques monomodes, en Hiérarchie Numérique Synchrone (SDH), en Île-de-France - entre Aubervilliers et Paris-Montsouris, en technologie STM4 - 622 Mégabit/s.
  • Le 3 janvier 1995, la Direction Régionale de Melun est la première à basculer une partie de son trafic interurbain, jusque là acheminé par des câbles métalliques numériques plésiochrones, sur des nouveaux anneaux de Fibres Optiques monomodes en Hiérarchie Numérique Synchrone SDH - de types STM1 (155 Mbit/s) et STM4 (622 Mbit/s).

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Jusqu'en 1970, étant donné qu'aucun commutateur autre qu'analogique n'avait encore été inventé, il n'y avait pas le choix : il fallait en bout de liaison de transmission numérique tout reconvertir obligatoirement en signaux de conversations analogiques avant chaque entrée dans un commutateur.

Le numérique ne pouvait être affecté qu'à la transmission des conversations entre centres téléphoniques, ce qui était d'ailleurs l'objet de sa conception et de son exploitation au commencement...

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En 1970, une invention capitale va rapidement changer la donne : la naissance de la Commutation Numérique.

En effet, le 6 janvier 1970,  est mis en service réel pour la première fois dans le monde, en France, le premier commutateur entièrement numérique PLATON, commutateur capable de commuter les signaux numériques sans être obligé de les reconvertir en son sein en signaux basses fréquences analogiques.

Les choses commencent donc à bouger...

Et si, au lieu de convertir les signaux provenant des liaisons de transmissions numériques en signaux analogiques, nous multipliions les commutateurs entièrement électroniques, et que nous laissions les signaux numériques circuler librement sous forme numérique au travers d'un ensemble de commutateurs intégralement numériques ?

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Ce fut la solution retenue pour expérimentation dès 1971 : un petit groupe de commutateurs entièrement numériques, reliés ensembles par des liaisons entièrement numériques allait être rapidement déployé autour de la ville de Lannion. Cette région, où est implanté le CNET, est retenue en raison de sa faible densité de population, étant donné que les tous premiers commutateurs intégralement numériques avaient des capacités de raccordement assez réduites.

Au fur et à mesure de l'accroissement de la maîtrise, des perfectionnements, de la fiabilité et des capacités des commutateurs numériques, ils furent progressivement déployés un peu partout en tant que commutateurs d'abonnés et en tant que commutateurs de transit.

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Les différents assemblages de base numériques :

Après les premières expérimentations numériques par les PTT à partir de 1966, il est décidé de normaliser les types de liaisons numériques.

  • -Le Groupe Primaire Numérique (GPN), encore nommé Bloc Primaire Numérique (BPN), est constitué par le multiplexage numérique de 30 voies téléphoniques échantillonnées à 8 kHz : 8.000 trames sont émises chaque seconde. Chaque trame se décompose en 32 Intervalles de Temps (IT), 30 IT pour coder chaque voie téléphonique successivement, et 2 IT de Synchronisation et de Verrouillage servant à contrôler l’intégrité de la transmission. Alors que le Groupe Primaire (GP) analogique était caractérisé par sa largeur de bande, le Groupe Primaire Numérique (GPN) est caractérisé par son débit binaire : 2.048 Mégabits/s. (2,048 millions d’éléments binaires par seconde.)
  • -Le Groupe Secondaire Numérique (GSN), encore nommé Bloc Secondaire Numérique (BSN), est constitué par le multiplexage numérique de 4 Groupes Primaires Numériques (GPN), en assemblant les 4 trames en une trame plus longue mais émise à une fréquence 4 fois plus élevée : soit un multiplexage numérique de 120 voies téléphoniques échantillonnées à 32 kHz. Le Groupe Secondaire Numérique (GSN) est caractérisé par son débit binaire : 8.448 Mégabits/s. (8,448 millions d’éléments binaires par seconde.)

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Les différents supports de liaisons numériques métalliques normalisés en technologie Plésiochrone (en service avant 1978)

la Hiérarchie Numérique Plésiochrone.

Liaison 2 Mégabits/s (1 GPN) soit 30 voies téléphoniques :

  • -Systèmes TN0 et TN1 sur câbles à paires symétriques.
  • -Système FHD22 sur faisceaux hertziens.

Liaison 8 Mégabits/s (1 GSN) soit 120 voies téléphoniques :

  • -Système TN2 sur câbles à paires symétriques.
  • -Système FHD28 sur faisceaux hertziens.

Liaison 34 Mégabits/s (4 GSN) soit  480 voies téléphoniques :

  • -Système TN3 sur câbles à paires symétriques.
  • -Système FHD?? sur faisceaux hertziens.

Liaison 52 Mégabits/s (6 GSN) soit 720 voies téléphoniques :

  • -Système 52Mbit/s sur câbles à paires coaxiales.
  • -Systèmes FHN13,50 (Pharaon) et FH664 sur faisceaux hertziens.
  • -Le débit 52 Mbit/s n'est pas normalisé, il est utilisé en France dans certaines situations.

Liaison 140 Mégabits/s (16 GSN) soit 1920 voies téléphoniques :

  • -Système TN4 sur câbles à paires coaxiales ou équivalent sur fibres optiques.

Liaison 565 Mégabits/s (64 GSN) soit 7680 voies téléphoniques :

  • -Système TN5 sur câbles à paires coaxiales ou équivalent sur fibres optiques.
  • -Technologie peu utilisée ; utilisée sur quelques câbles sous-marins en fibres optiques comme le TAT9...

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Supports ultérieurs en Fibres Optiques dites STM (Synchronous Transmission Module) - Norme mise en étude à partir de 1991 ; uniquement sur fibres optiques monomodes :

la Hiérarchie Numérique Synchrone.

Liaison 155 Mégabit/s : STM1

Liaison 622 Mégabit/s : STM4

Liaison 2,5 Gigabit/s : STM16

Liaison 10 Gigabit/s : STM64

Arrivée de l'ATM (Asynchronous Transmission Module )

Définition de l'ATM donnée par le CNET : l'ATM est une technique de transfert d'informations de type paquets conçue pour un environnement multiservice, comportant aussi bien des applications de données à haut débit que des applications à fortes contraintes de temps, telles que l'audiovisuel ou le son de qualité, voire des applications demandant une intégrité sémantique comme le son à haute fidélité ou le service synchrone dit d' « émulation de circuit ». c'est-à-dire qui fournit l'équivalent d'un circuit. 

Le format de la cellule élémentaire fixé à 53 octets (5 octets pour l'identification de la cellule et 48 octets pour la charge utile) et à des nœuds de commutation à files d'attentes courtes, avec des mécanismes d'allocation de ressources et de contrôle d'accès garantissant une intégrité suffisante. 

Chaque cellule contient un identificateur de conduit virtuel, VPI (Virtual Path Identifier) et un identificateur de circuit virtuel, VCI (Virtual Channel Identifier)

La technique comporte ainsi deux niveaux de multiplexage à l'intérieur du conduit de transmission et distingue un réseau de conduits virtuels gérés par des nœuds, les brasseurs de VP, et un réseau superposé de commutateurs de circuits virtuels opérant sur l'ensemble des identificateurs de conduits virtuels VPI et de circuits virtuels VCI.

  • Le père de la Transmission ATM (Technique Temporelle Asynchrone) est l'Ingénieur des Télécommunications Jean-Pierre Coudreuse (né en 1947), responsable de la conception du Réseau PRELUDE (format de cellule fixé à 16 octets).
  • De 1982 à 1987 : projet PRELUDE (Prototype de REseau Large bande Universel à Dispositifs Electroniques), précurseur du réseau ATM, démontrant la faisabilité du projet ATM.
  • De Mai 1989 à Décembre 1993, lancement par le CNET et ALCATEL du projet SONATE (pour les réseaux entreprise).
  • Décembre 1990 : projet BREHAT (Brasseur de REseau à Haut débit ATM) - (pour la mise en œuvre du futur réseau public de brassage ATM) lancé par le CNET, ALCATEL et TRT (Philips).
  • Le 12 novembre 1992, six opérateurs européens - British Telecom (BT), Deutsche Telekom, France Télécom, Telefonica (Espagne), STET et IRITEL (Italie) signent un protocole d'accord en vue de construire et de tester ensemble un réseau expérimental en norme ATM.
  • De Décembre 1992 à Juillet 1993, l'achat des équipements nécessaires à la constitution du Réseau ATM Expérimental a été réalisé.
  • En Avril 1993, signature d'un accord européen entre 12 opérateurs pour installer chacun un brasseur ATM pour confectionner un réseau interconnecté par des liaisons ATM à 34 Mbits/s.
  • Le 1er trimestre 1994 voit l'installation des équipements,
  • Le 2ème trimestre 1994 voit les premiers essais de qualification du Réseau Expérimental,
  • Du 1er juillet au 31 décembre 1994 se déroulent les premiers essais de fonctionnement des services devant être portés par le Réseau Expérimental ATM, (Phase Pilote consistant à vérifier l'aptitude du réseau ATM  à porter les services déjà existants dans les autres réseaux, tels que le service de visioconférence à N fois 64 kbit/s portés par TRANSDYN, ainsi que le transfert de données jusqu'à un débit de 2 Mbit/s.)
  • Le 22 juillet 1994, la première liaison expérimentale en ATM est mise en service entre le CNET de Lannion et le CSELT de Turin. La Transmission par ATM expérimental devient une réalité vérifiée à cette date.
  • Le 27 octobre 1994, France Télécom ouvre à la commercialisation le premier service  européen d'interconnexion de réseaux locaux sur ATM (Asynchronous Transfer Mode) : Transrel ATM. Commercialisé par Transpac et partie intégrante de la gamme Transrel qu'il complète dans les hauts débits (de 2 à 25 Mbit/s).
  • Le 24 novembre 1994 voit l'inauguration officielle du Réseau Expérimental ATM qui se déroule en simultané à Dublin et à Bruxelles, en retransmission intégrale dans tout le Réseau Expérimental européen (en transmission ATM).
  • Du 1er janvier au 31 décembre 1995, l'expérimentation est poursuivie, par prolongation d'une année, avant son déploiement dans le réseau téléphonique français, ainsi que dans le réseau international.

Le grand écart : la transition du téléphone analogique vers le tout numérique.

Alors, évidemment, les deux grandes familles téléphoniques (Analogiques et Numériques), ont dû cohabiter pendant encore 30 années entre 1970 et 2000, car l'on ne pouvait pas d'un claquement de doigts changer en une nuit le Tout Analogique pour le Tout Numérique...

Le réseau téléphonique français a ainsi cumulé simultanément jusqu'à la totalité des 6 grandes familles de commutateurs téléphoniques entre 1970 et 1979 (Rotatifs pas à pas à contrôle direct et indirect, Rotatifs à contrôle par impulsions inverses, Crossbar, Semi-électroniques et Numériques temporels de 1ère génération), combinées avec les deux familles de transmissions (Analogiques et Numériques). Nous pouvons dire que ce fut le grand écart, et que les convertisseurs analogique vers numérique et numérique vers analogique, installations très coûteuses et volumineuses florissaient partout, au fur et à mesure de la numérisation très progressive du réseau...

Très-progressivement, le réseau des transmissions fut donc numérisé jusqu'à l'être totalement en 1997 (l'Île-de France l'étant dès Avril 1993), ainsi que l'ensemble des commutateurs les plus anciens (à commutation analogique-spatiale) fut progressivement remplacé ;

  • - les systèmes à organes tournants éliminés du réseau en Juillet 1985.
  • - les systèmes électromécaniques crossbar éliminés du réseau téléphonique le 6 décembre 1994.
  • - les systèmes semi-électroniques spatiaux éliminés du réseau téléphonique le 27 novembre 2000.

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Liste (à compléter) des différents câbles sous-marins internationaux ouverts à l’exploitation à partir de la France, par Multiplexage Numérique :

  • C'est en 1978 que le gouvernement français décide de construire les futures liaisons sous-marines en technologie Fibre Optique, nonobstant le risque d'abandonner la technologie métallique alors parfaitement maîtrisée.
  • Marseille - Ajaccio 3 (CC3), 7.680 voies téléphoniques simultanées, 280 Mbit/s, mis en service le 10 septembre 1987, en technologie Fibre Optique monomode.
  • France - Grande-Bretagne - USA (TAT-8), 40.000 voies téléphoniques simultanées, 2 x 280 Mbit/s, mis en service le 14 décembre 1988, en technologie Fibre Optique. Il est le premier câble sous-marin transatlantique dont les conversations téléphoniques soient multiplexées en technologie numérique. (retiré du service en 2002)
  • France (Dieppe) - Grande-Bretagne (Brighton) 3, 1.920 voies téléphoniques simultanées, 140 Mbit/s, mis en service en 1989
  • France - Portugal (TAGIDE 2), mis en service en 1991
  • France - Grande-Bretagne - USA (TAT-9), 80.000 voies téléphoniques simultanées, 2 x 565 Mbit/s, mis en service le 2 Mars 1992. (retiré du service en 2004)
  • France - Madère (EURAFRICA), 120.000 voies téléphoniques simultanées, 2 x 565 Mbit/s, mis en service en Septembre 1992.
  • France - Grande-Bretagne 4, mis en service en 1992
  • France - Grande-Bretagne - USA (TAT-11), 120.000 voies téléphoniques simultanées, 2 x 565 Mbit/s (+1 paire de secours mutuel), mis en service le 10 septembre 1993. (retiré du service en 2004)
  • Marseille - Singapour (SEA-ME-WE 2), 120.000 voies téléphoniques simultanées, 2 x 565 Mbit/s, mis en service le 26 juillet 1994 (18 octobre 1994 inauguration ?). (retiré du service en Octobre 2006).
  • Marseille - Grèce Chania (L'ARIANE 2), 120.000 voies téléphoniques simultanées, 2 x 565 Mbit/s, mis en service le 28 Juin 1995.
  • France - Grande-Bretagne - USA (TAT-12), 300.000 voies téléphoniques simultanées, 2 x 5 Gbit/s, mis en service le 16 octobre 1995. (retiré du service le 31 décembre 2008)
  • France - Grande-Bretagne - USA (TAT-13), 300.000 voies téléphoniques simultanées, 2 x 5 Gbit/s, mis en service en Septembre 1996. (retiré du service le 31 décembre 2008)  Nota : TAT12 et TAT13 formaient une boucle de sécurisation en cas d'avarie.
  • France Lille - Grande-Bretagne 5 Sheriton, mis en service avant 1996.
  • France Penmarc'h - Monde (SEA-ME-WE 3), 40 Gbit/s, mis en service le 30 août 1999. (En service actuellement)
  • France - Grande-Bretagne - USA (TAT-14), 640 Gbit/s, mis en service le 21 mars 2001. (En service actuellement à 3,2 Tbit/s !)
  • France Penmarc'h - Afrique de l'Ouest (Africa Coast to Europe), Capacité initiale de 200 Gbit/s, capacité maximale possible de 5,12 Tbit/s, mis en service le 19 décembre 2012.

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Détail de l'agenda de la numérisation du téléphone français.

  • Mi 1975 : 0,82 % des abonnés sont sur réseau temporel (données Commutation et Transmissions confondues : 62.000 sur 7,553 millions d'abonnés.)
  • Fin 1976 : 2,38 % des abonnés sont sur réseau temporel (données Commutation et Transmissions confondues : 200.000 sur 8,39 millions d'abonnés.)
  • Fin 1982 : 14,8% des Commutateurs Téléphoniques sont de type Électroniques Temporels. Les Transmissions Interburbaines sont numérisées à 23,5%.
  • Fin 1983 : 21,7% des Commutateurs Téléphoniques sont de type Électroniques Temporels. Les Transmissions Interburbaines sont numérisées à 28%.
  • Fin 1984 : 35% des Commutateurs Téléphoniques sont de type Électroniques Temporels. Les Transmissions Interburbaines sont numérisées à 41%.
  • Fin 1985 : 44% des Commutateurs Téléphoniques sont de type Électroniques Temporels. Les Transmissions Interburbaines sont numérisées à 48%.
  • Fin 1986 : 53% des Commutateurs Téléphoniques sont de type Électroniques Temporels. Les Transmissions Interburbaines sont numérisées à 56%.
  • Fin 1987 : 55% des Commutateurs Téléphoniques sont de type Électroniques Temporels. Les Transmissions Interburbaines sont numérisées à 65%.
  • Fin 1988 : 60,5% des Commutateurs Téléphoniques sont de type Électroniques Temporels. Les Transmissions Interburbaines sont numérisées à 71%.
  • Fin 1989 : 70% des Commutateurs Téléphoniques sont de type Électroniques Temporels. Les Transmissions Interburbaines sont numérisées à 74%.
  • Fin 1990 : 75% des Commutateurs Téléphoniques sont de type Électroniques Temporels. Les Transmissions Interburbaines sont numérisées à 77,5 %.
  • Fin 1991 : 80% des Commutateurs Téléphoniques sont de type Électroniques Temporels. Les Transmissions Interburbaines sont numérisées à 86%. Les Transmissions Locales à plus de 99%.
  • Fin 1993 : 86,4 % des Commutateurs Téléphoniques sont de type Électroniques Temporels. Les Transmissions Interburbaines sont numérisées à 90,6%. Les Transmissions Locales à 100%.
  • Le 31 mars 1994 : M. le Directeur Général de France Télécom Charles Rozmaryn présente officiellement le plan de modernisation du Réseau Téléphonique Métropolitain, en remplaçant sur plusieurs années d'ici l'an 2000 (à hauteur de 20 à 25 milliards de francs par an) le cœur du réseau téléphonique constitué d'artères de cuivre, par des artères de fibre optique, au débit inégalable, à la souplesse et à la fiabilité accrues (100.000 km de câbles).
  • Fin 1994 : Les Transmissions Interburbaines sont numérisées à 95%. Les Transmissions Locales à 100%.
  • Fin 1997 : Plus de 95 % des Commutateurs Téléphoniques sont de type Électroniques Temporels. Les Transmissions Interburbaines sont numérisées à 100%. Les Transmissions Locales à 100%.

Principe de la conversion des signaux analogiques en signaux numériques binaires :

Il s'agit de passer d'un état analogue à une grandeur physique (les ondes vibratoires vocales) à un état mathématique formé par un ensemble de nombres...

Pour parvenir à la conversion de signaux analogiques téléphoniques en signaux numériques téléphoniques, il est nécessaire de procéder à 3 premières étapes : l'échantillonnage, la quantification puis le codage binaire.


- Étape 1 : Échantillonnage. En téléphonie classique avec des téléphones basiques qui existent depuis l'invention du téléphone, les signaux analogiques vocaux (ainsi que les tonalités transmises) d'une conversation en cours entre deux abonnés sont tout d'abord échantillonnés à la fréquence de 8.000 Hz. (Un échantillon vocal est prélevé et mesuré toutes les 125 µs. Ceci signifie que l'on effectue 8.000 mesures de tension à chaque secondes.)

Un tel échantillonnage permet de pouvoir reconstituer à chaque extrémité de la chaîne de commutation et de transmission les conversations de manière fidèle jusqu'à une fréquence maximale audible de 4.000 Hz, limite suffisante pour reconstituer des conversations en cours qui soient compréhensibles.

L'échantillonnage est en fait une approximation d'un signal analogique dans le temps.

MicEchantillonage

Source : Documents Information Télécommunications. 01/1972.

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- Étape 2 : Quantification. Une fois les échantillons vocaux prélevés toutes les 125 µs, il est nécessaire de procéder à une seconde approximation : l'approximation en niveau de tension.

En effet, un signal analogique étant susceptible de prendre une infinité de valeurs entre une tension A et une tension B, cet aspect impose de réduire les valeurs de tensions possibles de ces échantillons en un nombre limité de valeurs-étalons.

La valeur de sortie de l'étage de quantification est la valeur-étalon de référence la plus proche de la valeur réelle de la tension d'échantillonnage d'entrée.

Il a été retenu, en norme téléphonique, que les niveaux de tensions échantillonnées seraient compris entre 256 niveaux de tensions différents (256 valeurs-étalons). (Chaque échantillon est donc systématiquement arrondi en une valeur numérique comprise entre une valeur comprise entre 0 et 255.)

Une telle quantification, même s'il ne s'agit pas de Haute-Fidélité telle que l'on pourrait la qualifier en acoustique, permet en norme téléphonique, le codage de suffisamment d'états d'amplitude possibles des signaux vocaux.

MicQuantification

Source : Documents Information Télécommunications. 01/1972.

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- Étape 3 : Codage. Puis ces échantillons vocaux, qui peuvent prendre 256 valeurs différentes sont convertis en numération binaire (en base 2) sur des mots d'une longueur de 8 bits.

À partir de là, les échantillons sont devenus des nombres exprimés en base 2, c'est à dire par un nombre au format de 8 chiffres, dont chaque chiffre peut prendre la valeur 0 ou 1.

Comme ces signaux codés sont échantillonnés à la fréquence de 8.000 Hz, sur un mot binaire de 8 bits, le débit équivalent en éléments binaires par secondes (e.b/s) sera de 8.000 Hz x8 bits = 64.000 bits/s.

Nota : Bit est l'abréviation de BInary digiT, qui constitue la plus petite quantité d'information possible par exemple «OUI» ou «NON» ; «0» ou «1».

En français, le Bit se traduit par Élément Binaire (e.b.)

MicCodage

Source : Documents Information Télécommunications. 01/1972.

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Il serait déjà avantageux de réaliser des transmissions sur de longues distances sous forme numérique, car l'intérêt premier serait de pouvoir amplifier de manière peut coûteuse la liaison numérisée, étant donnée que nous savons à l'avance qu'à un instant donné, la valeur théorique transportée est soit égale à 0, soit égale à 1.

Par contre, dans ce cas présent, nous ne pourrions transporter sur de longues distances qu'une seule voie téléphonique simultanément, ce qui finalement ne s'avérerait pas très avantageux...

Il faut donc trouver quelque chose de plus...

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Le Multiplexage Numérique.

Lorsque nous avons échantillonné à chaque instant T, toutes les 125µs, en fait, cet instant T a duré 3,90µs. (durée fixée par les normes téléphoniques : il faut l'instant le plus court possible, mais tout en gardant une durée suffisamment longue de sécurité, eu égard aux tolérances des composants électroniques, qui eux, sont bien réels, et ne sont pas des formules mathématiques parfaites...)

Donc, sur une liaison numérique, nous voyons qu'il y a un temps mort de 125µs - 3,90µs = 121,10µs.

Puisqu'il existe un si grand temps mort entre deux échantillons numériques vocaux, pourquoi ne pas y insérer d'autres échantillons vocaux émanant d'autres conversations téléphoniques ?

Ainsi nous pourrions transmettre sur une même liaison numérique 125µs/3,90µs = 32 conversations téléphoniques numérisées à la fois ! En fait, si la durée d'échantillonnage est de 3,90µs, nous avons 32 Intervalles de Temps disponibles (IT) pour faire circuler à la fois successivement et simultanément 32 conversations téléphoniques.

C'est ce que l'on appelle le Multiplexage Numérique : à partir d'une simple liaison numérique, nous pouvons acheminer simultanément 32 voies téléphoniques, de quoi faire disparaître la pénurie de capacités de voies de transmissions de conversations, en réutilisant les liaisons métalliques existantes, qui ne peuvent acheminer en basses fréquences qu'une seule conversation à la fois...

Le Multiplexage Numérique est en fait un système Multiplex à répartition dans le temps.

Le Multiplexage Numérique est réalisé dans une matrice de conversion dénommée Circuit M.I.C.


- Étape 4 : Multiplexage Numérique. Ces signaux numérisés sous forme de mots binaires de 8 bits, émanant d'une conversation en cours, avec un débit binaire de 64.000 bits/s, sont ensuite insérés dans une voie d'un Circuit MIC, et ce côte à côte avec d'autres signaux provenant d'autres conversations en cours. (jusqu'à 30 conversations téléphoniques simultanées peuvent circuler sur une même liaison MIC.)

Un Circuit MIC est équipé de 32 voies, car une Liaison MIC est "découpée" en 32 Intervalles de Temps de 3,90µs chacun.

Nota : pour chaque circuit MIC, seulement 30 voies sont en réalité réservées au transport des conversations téléphoniques, car 2 voies sont notamment affectées à la synchronisation et au contrôle d'erreur.

En effet, parmi les 32 voies, numérotées de 0 à 31, 

- la voie 0 est destinées à la synchronisation : qui doit permettre d'indiquer aux équipements de multiplexage (ou de démultiplexage) quel est le premier Intervalle de Temps parmi les 32 possibles,

- la voie 16 est destinée par convention à l'échange de signaux de signalisation (dialogues) entre équipements téléphoniques, pour permettre l'aiguillage des conversations, le contrôle d'erreurs etc...

Une fois multiplexés, les signaux des 30 voies de conversations téléphoniques sortent sur une Liaison M.I.C.

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MicMultiplexage

Source : Documents Information Télécommunications. 01/1972.

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En conclusion :

  • - Chaque liaison MIC à deux fils pourra donc transporter utilement, à pleine charge, sous forme de nombres binaires, 30 conversations téléphonique simultanément, pour un débit de 32x64 Kbits/s, soit 2,048 Mbits/s (ce que l'on nomme vulgairement le 2 Méga Bits).
  • - Dans le cas des liaisons MIC, qui sont des Multiplexages Numériques, les signaux transmis en logique à deux états (des suites de 0 et de 1) sont bien moins sensibles aux parasites ou à l'affaiblissement que les anciennes liaisons de transmission à Multiplexage Analogique, qui nécessitaient jadis de nombreuses stations de réamplification des signaux disposées à intervalles réguliers, nécessaires pour maintenir le niveau électrique des signaux de conversation suffisamment élevés par rapport au bruit général et aux parasites radio électriques.
  • - De plus, le risque de diaphonie (mélange) entre plusieurs conversations est quasiment inexistant, par rapport aux anciennes liaisons multiplexées analogiquement. (à moins que passagèrement, une liaison MIC se retrouve soit de manière transitoire due à une perturbation passagère, ou pour cause d'avarie d'un équipement, désynchronisée et que les échantillons numériques prélevés en sens inverse afin de reconstituer les signaux de conversations s'interpolent. Ce phénomène de mélange des Intervalles de temps est rarissime, mais il peut parfois se produire.)


Ci-dessous : 2 notices anciennes expliquant les bases de la Transmission Numérique.


Histoire des Télécommunications Françaises © Claude Rizzo-Vignaud, 5 février 2018.

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