La fibre optique jusqu'à la maison

Nous sommes en 2020 et les Gernsback se sont installés dans leur nouvelle maison. Papa regarde le football sur l'écran plat de son home cinéma, mais il n'est pas satisfait des émissions standard. Le canal Custom SuperView lui permet de sélectionner quatre vues en cours ou en relecture instantanée à partir d'une douzaine de caméras haute définition stationnées autour du stade. Maman travaille à l'étage et utilise la téléprésence pour contrôler un robot qui nettoie un site de déchets toxiques dans le New Jersey. Leur fils adolescent joue aux échecs en trois dimensions avec un ami à Paris ; un superordinateur de New York calcule les données utilisées pour afficher les pièces sur leurs écrans holographiques numériques. Sa sœur, quant à elle, pratique avec une chorale composée de personnes qui vivent dans une dizaine de villes d'Amérique du Nord et du Sud ; un ordinateur à Mexico fusionne leurs voix et retransmet la musique à leurs ordinateurs en temps réel, tout en créant un tableau de leurs visages sur un seul écran.

Une partie de cette technologie se trouve aujourd'hui dans des laboratoires bien équipés, mais pas dans les maisons. L'autoroute de l'information d'aujourd'hui n'a pas la bande passante pour fournir les signaux requis, se détériorant en un sentier boueux lorsqu'elle atteint votre cour avant. La plupart des foyers se connectent à Internet via des modems qui délivrent au plus 56 000 bits par seconde. Les utilisateurs haut de gamme se tournent vers les modems câble et les lignes d'abonné numérique (DSL) qui peuvent transporter quelques mégabits par seconde. C'est un grand pas en avant, mais à peine suffisant pour satisfaire le foyer Gernsback : le scénario décrit ci-dessus exigerait 100 à 200 mégabits par seconde.

J'ai nommé notre famille futuriste d'après Hugo Gernsback, un technophile et écrivain qui a publié le premier magazine américain de science-fiction en 1926. Mais dans quelques mois, certains habitants de Palo Alto, en Californie, auront un avant-goût de ces pouvoirs lorsque leur les maisons sont câblées directement aux fibres optiques. Palo Alto n'est pas seul à l'avant-garde de la fibre. L'automne dernier, BellSouth a commencé à brancher de la fibre jusqu'à 400 foyers à Dunwoody, en Géorgie, une banlieue aisée juste au nord d'Atlanta. Contrairement à d'autres systèmes de fibre optique jusqu'au domicile qui ont été déployés dans le passé sous forme d'essais sur le terrain, Dunwoody est une installation permanente. Au nord de la frontière, Futureway Communications, une nouvelle entreprise de téléphonie canadienne à la recherche d'un créneau offrant des services haut de gamme, relie la fibre optique aux foyers de cinq banlieues de Toronto. Optical Solutions, une jeune entreprise de Minneapolis, fournit à Futureway des connexions par fibre optique pour 20 000 foyers et a vendu des centaines de liaisons résidentielles à d'autres petites entreprises de téléphonie.

Concurrencer le cuivre

Ces systèmes de pointe sont encore rares. La plupart des sociétés de téléphonie et de télévision par câble utilisent la fibre optique uniquement comme technologie de base pour acheminer les signaux entre leurs propres installations. En fait, les fibres sont les liaisons standard vers et depuis les centraux téléphoniques desservant chaque communauté, et s'étendent souvent de là vers les grandes entreprises clientes ou les nœuds de distribution de quartier. Une seule paire de fibres peut désormais transporter jusqu'à des centaines de gigabits par seconde, chaque fibre transmettant des signaux séparés à des dizaines de longueurs d'onde dans une direction. Pourtant, le reste du réseau de distribution est pratiquement entièrement en cuivre - c'est un investissement d'une valeur de plus de 100 milliards de dollars et les compagnies de téléphone et de câblodistribution ne sont pas désireuses de l'abandonner. À la fin de l'année dernière, la compagnie de téléphone régionale SBC Communications a annoncé un programme de construction de fibres optiques de 6 milliards de dollars sur trois ans dans sa zone de service dans l'ouest des États-Unis.

Mais la sagesse conventionnelle veut que l'acheminement de la fibre jusqu'au domicile soit trop coûteux, de sorte que les fibres de SBC s'arrêteront aux nœuds de distribution qui desservent généralement des centaines de clients. Les données continueront de s'infiltrer dans la maison elle-même sur du cuivre à l'ancienne. C'est comme si une équipe de relais de sprinteurs de classe olympique devait s'appuyer sur un patient gériatrique pour la dernière étape de la course, connue dans le jargon des télécommunications comme le dernier kilomètre.

Les compagnies de téléphone et de câble promettent chacune un remède différent pour l'attente mondiale subie par les utilisateurs à domicile de modems commutés (voir le tableau à la dernière page Battle of the Last Mile). Les systèmes de câble fournissent jusqu'à 36 mégabits par seconde via le même câble coaxial qui relie CNN et HBO au téléviseur. Les compagnies de téléphone ont conçu le DSL comme un stratagème pour tromper le fil de cuivre ordinaire en lui faisant se comporter comme s'il s'agissait d'un tuyau d'information plus gros, transportant jusqu'à plusieurs mégabits par seconde.

Les personnes qui passent des connexions Internet ordinaires aux modems câble traversent généralement un arc d'expérience qui commence par la joie : la liaison est toujours active, tout comme l'électricité dans une prise, et les informations circulent à des vitesses qui laissent les modems commutés dans la poussière. Ensuite, les inconvénients deviennent évidents : la bande passante du câble est partagée entre un groupe d'utilisateurs, de sorte que les connexions ultra-rapides rencontrées au début commencent à traîner au fur et à mesure que vos voisins se connectent. La sécurité est un autre problème ; si le partage de fichiers est activé - un paramètre par défaut commun - tout le monde sur une ligne de modem câble peut accéder à vos fichiers. DSL a un problème différent. Les fréquences de signal plus élevées qui transportent les données numériques de la DSL s'estompent lorsqu'elles traversent le fil de cuivre, limitant ces connexions aux maisons situées à moins de cinq kilomètres de câble d'un poste de commutation téléphonique. Les systèmes sans fil, une alternative émergente à large bande passante, peuvent être bloqués par le mauvais temps, les arbres et les bâtiments.

Si le passé est une ligne directrice, d'ailleurs, la demande de bande passante dépassera bientôt la capacité de ces alternatives truquées par un jury. Déjà, les sites Web actuels riches en images rampent lorsqu'ils sont consultés à 56 kilobits/seconde. La vidéo plein écran, par exemple, apparaît sous la forme d'une image saccadée à faible résolution dans un coin de l'écran. Le besoin d'une capacité plus élevée dans la maison est susceptible de s'intensifier à mesure que les entreprises se lancent dans le commerce électronique. Pourquoi ne montrer qu'une image statique et les spécifications d'un produit pour un réfrigérateur si vous pouvez demander à un excellent vendeur de présenter une présentation vidéo tout en la démontrant à l'écran ? Un objectif raisonnable peut être de 100 mégabits/seconde, ce qui devrait permettre une vidéo plein écran et plein mouvement et satisferait probablement les Gernsback. Là encore, la satisfaction est une cible mouvante. La bande passante est une drogue ; une fois que vous êtes accro, vous n'en voulez plus. Une seule fibre optique peut facilement transporter plus de 600 mégabits/seconde vers des utilisateurs individuels, bien au-delà des capacités des lignes DSL ou câblées. En effet, les modems DSL et câble aiguiseraient l'appétit des consommateurs en leur donnant un avant-goût d'une bande passante abondante que seule la fibre peut satisfaire.

Il est maintenant temps de faire cet investissement, au moins pour de nouvelles installations, affirme Asim Saber, président d'Optical Solutions. Saber dit que l'installation de la fibre optique coûtera 15 à 25 % de plus, mais affirme que les bénéfices se produiront dans quelques années à mesure que la demande de bande passante augmentera. Mieux vaut, dit-il, dépenser plus maintenant que d'être obligé de déchirer les trottoirs dans 8 ou 10 ans pour augmenter la capacité.

Différent cette fois ?

Ce n'est pas comme si personne n'avait essayé de fibrer les maisons auparavant. Les sceptiques signalent des essais sur le terrain antérieurs qui n'ont pas réussi à trouver une grande partie du marché intérieur pour l'énorme bande passante de la fibre. Le ministère japonais du Commerce international et de l'Industrie a parrainé le premier, qui a commencé à desservir environ 150 foyers en 1978. L'expérience a coûté 80 millions de dollars sur plusieurs années, mais - avec des essais similaires au Canada et en France - n'a pas réussi à identifier de nouveaux services convaincants qui justifierait le coût élevé de l'installation de la fibre.

Il y a dix ans, BellSouth et plusieurs autres compagnies de téléphone américaines pensaient avoir trouvé une activité à large bande passante pour laquelle les consommateurs paieraient : la vidéo à la demande. Des dizaines de foyers ont été fibrés dans des systèmes d'essai à travers le pays, mais l'étincelle ne s'est jamais produite : le niveau d'intérêt des consommateurs a été jugé insuffisant pour justifier l'achat de serveurs vidéo et d'équipements de fibre coûteux. Les câblodistributeurs ont rapidement répliqué en ajoutant plus de chaînes et de services à la carte à leurs câbles coaxiaux existants. Mais une chose amusante s'est produite depuis la dernière fois que la fibre a été dévidée jusqu'aux domiciles : Internet. La croissance explosive du World Wide Web a soudainement poussé des millions de personnes à avoir soif de bande passante, un produit dont ils ignoraient à peine l'existence quelques années auparavant.

Au cours de la prochaine décennie, les observateurs de fibres aux États-Unis voudront concentrer leur attention sur le sud-est. BellSouth, la compagnie de téléphone qui dessert la région, mène la charge en Amérique du Nord pour la fibre optique domestique, a déclaré Richard Mack, vice-président de KMI, une société d'études de marché basée à Newport, R.I.. L'intérêt pour les nouvelles technologies reflète la croissance rapide de sa zone de service. La plupart des nouvelles communautés veulent des services publics enterrés, et il est beaucoup moins cher de poser des fibres supplémentaires pour une future expansion maintenant que de revenir des années plus tard pour creuser des rues et des cours pour remplacer les câbles obsolètes.

Les résidents de Dunwoody continueront de recevoir un service de téléphonie vocale sur les lignes de cuivre existantes, et les clients se verront offrir deux nouveaux services sur fibre. L'un est la transmission de données de qualité DSL pour 50 $ à 60 $ par mois. Le second est un service vidéo offrant 120 chaînes numériques et 70 chaînes analogiques. L'année prochaine, la société s'attend à ce que de tels systèmes de fibre deviennent la norme pour les nouvelles subdivisions de grande taille. D'ici là, les clients disposant d'une connexion fibre optique chez eux pourront installer eux-mêmes l'équipement. Nous n'avons pas du tout besoin de faire rouler un camion, déclare Dan Spears, directeur de recherche chez BellSouth Science & Technology.

BellSouth admet que le système de fibre optique Dunwoody coûte plus cher à installer que le cuivre, mais affirme que l'objectif est d'acquérir de l'expérience avec la technologie. Au fur et à mesure que le coût de la fibre jusqu'au domicile baisse, BellSouth la déploiera dans de nouvelles situations de construction, car nous déployons maintenant la fibre jusqu'au trottoir, a déclaré Dave Kettler, vice-président de BellSouth Science & Technology.

Des vagues de fond éparses d'intérêt pour les connexions de fibre domestique apparaissent dans les villes riches des États-Unis. À Concord, dans le Massachusetts, le Concord Communications Infrastructure Committee, un comité consultatif municipal, a suggéré à la ville de construire son propre réseau de fibre numérique jusqu'aux foyers. Les modems câblés n'ont pas encore atteint la ville, de nombreux foyers sont hors de portée du DSL et les deux ont une marge d'expansion limitée, se plaint Marc Daigle, ingénieur et membre du comité.

Le conseil municipal de Palo Alto a déjà approuvé des dépenses de 380 000 $ pour construire un réseau de fibre optique desservant près de 700 foyers dans une zone plus ancienne près du centre-ville. Les résidents obtiendront des connexions à 10 ou 100 mégabits par seconde. Ils paieront environ 70 pour cent du coût, y compris les frais mensuels plus les frais d'installation de 1 200 $ ou 2 400 $, selon le débit de données. Plus de 70 personnes se sont inscrites avant que la ville n'ait fixé un prix ferme, explique Manuel Topete, qui gère le système de fibre pour le service public de la ville.

Le système offrira une transmission de données à une vitesse autrement impossible à obtenir. L'essai est entièrement basé sur la livraison Internet, explique Michael Eager, un consultant de Palo Alto actif dans le projet. Je ne pense pas que les gens auraient été vraiment intéressés si nous ne parlions que de 500 chaînes de télévision.

Optical Solutions a également suscité un vif intérêt. L'entreprise a vendu du matériel de fibre optique jusqu'au domicile à une douzaine d'opérateurs dans sept États, a déclaré le président Asim Saber, ainsi que la commande de Futureway à Concorde, en Ontario, pour du matériel destiné à desservir 20 000 foyers dans cinq banlieues de Toronto. Fondée en 1994, Optical Solutions a accéléré sa croissance de 13 employés fin 1998 à 65 un an plus tard ; Saber s'attend à un effectif de 120 d'ici la fin du printemps. L'an dernier, Optical Solutions, qui parie son avenir sur la fibre optique jusqu'au domicile, a également décroché un investissement de 16 millions de dollars dans un placement privé.

Futureway représente un marché nouveau mais prometteur pour les solutions optiques - de nouvelles sociétés de téléphonie rivalisant pour les affaires en offrant des services haut de gamme non disponibles auprès des grandes sociétés établies. Des entreprises similaires commencent à apparaître ailleurs. En décembre, WideOpenWest de Littleton, Colorado, a annoncé son intention de construire des systèmes de fibre optique jusqu'au trottoir dans les régions de Denver et de Portland, en Oregon. Les autres clients d'Optical Solutions sont des compagnies de téléphone indépendantes cherchant à offrir des services à large bande dans les zones rurales. Rye Telephone de Colorado City, Colorado, installe la fibre optique dans 500 foyers d'une communauté tentaculaire de 80 kilomètres carrés appelée Hatchet Ranch. Le DSL ne peut pas gérer ces distances, et les câblodistributeurs évitent généralement ces zones tentaculaires.

Standardiser la flexibilité

Pour que la fibre optique s'infiltre dans un nombre important de foyers, les compagnies de téléphone doivent se contenter de normes techniques. Un tel effort est en cours. Des représentants de 20 entreprises, dont British Telecom, BellSouth, France Telecom, Nippon Telegraph and Telephone, GTE et SBC, se sont associés pour concevoir un réseau d'accès à service complet (FSAN) allant des installations des entreprises de téléphonie aux foyers et aux entreprises. Le FSAN a déjà été accepté par l'Union internationale des télécommunications et pourrait accélérer le déploiement de la fibre optique jusqu'au domicile en fournissant un ensemble de normes pour les équipements de transmission produits en série. L'architecture FSAN couvre une gamme d'utilisations de la fibre, de l'acheminement des signaux vers les nœuds de quartier et les clients commerciaux jusqu'à la desserte des foyers individuels. Le FSAN pourrait donc permettre à la fibre de s'infiltrer morceau par morceau dans le réseau.

C'est important, car la fibre se dirige progressivement vers la maison. Le projet Pronto de 6 milliards de dollars de SBC Communications apportera plus de 20 000 kilomètres de nouveau câble à fibre optique, étendant le réseau optique à moins de 2,7 kilomètres de la plupart des foyers desservis par la société. SBC n'est pas seul ; US West pose la fibre à moins de 1,2 kilomètre et Bell Canada à moins de 900 mètres, a déclaré Claude Roman, analyste à la société d'études de marché RHK à South San Francisco.

Et même avant Dunwoody, BellSouth utilisait régulièrement de la fibre dans toutes les rues des nouveaux développements. À la fin de l'année dernière, l'entreprise avait installé un service hybride fibre/cuivre pour un demi-million de foyers. Des câbles à fibres enfouis se dirigent vers des coffrets de branchement qui reposent comme de la graisse, des bouches d'incendie carrées le long du trottoir, et des fils de cuivre partent de chaque coffret vers plusieurs maisons. À Dunwoody, l'entreprise superpose des fils de fibre en parallèle avec des fils de cuivre existants jusqu'aux maisons.

Le FSAN facilite cette expansion avec une conception appelée réseau optique passif. L'idée est de conserver des composants actifs coûteux et sensibles, tels que des émetteurs et des récepteurs, aux extrémités du système. Au lieu de diriger les signaux via des commutateurs intermédiaires, le système divise simplement la lumière entre jusqu'à 32 fibres de sortie. Aucun composant entre le commutateur central et l'extrémité de la fibre ne nécessite d'alimentation électrique, ce qui permet de réduire les coûts de construction et de maintenance.

Les mises à niveau vers un système FSAN doivent être faciles, impliquant généralement des modifications uniquement de l'équipement aux extrémités de la fibre. Les vitesses de données peuvent être augmentées en divisant la capacité de fibre entre moins de clients. À plus long terme, chaque fibre pourrait transporter un canal de longueur d'onde par client - une technique connue sous le nom de multiplexage de longueur d'onde (voir Wavelength Division Multiplexing , TR mars/avril 1999).

Les sociétés qui ont développé la norme FSAN, parmi lesquelles Lucent Technologies, NEC et Hewlett-Packard, insistent sur sa capacité d'adaptation. Certains conçoivent déjà des produits. Nous développons un système qui fournira un accès à la fibre à faible coût aux petites et moyennes entreprises, car nous pensons que c'est là que la preuve la plus évidente est la fibre jusqu'aux clients, déclare Ed Harstead, qui gère la fibre jusqu'au -recherche à domicile chez Lucent. En effet, les ventes de fibre à l'entreprise contribueront à faire baisser les prix du matériel pour des applications plus sensibles aux coûts, une clé pour lancer des systèmes de fibre domestique. British Telecom et France Telecom, deux des sociétés à l'origine de la norme, souhaitent vivement appliquer le FSAN aux abonnés professionnels ; BT prévoit d'acheminer les fibres vers les quartiers commerciaux, les fibres se ramifiant entre les entreprises comme elles le feraient entre les maisons. Nippon Telegraph and Telephone, qui a testé la fibre optique jusqu'au domicile et coopère avec BellSouth, se concentre désormais également sur les clients professionnels. D'un point de vue technique, il est difficile de distinguer la fibre optique vers l'entreprise de la fibre optique jusqu'au domicile, explique Kenji Okada, superviseur de NTT Access Network Service Systems Labs.

Les normes techniques telles que FSAN ne peuvent pas surmonter tous les obstacles qui peuvent entraver la fibration des maisons. BellSouth a l'avantage de desservir une région qui connaît une croissance économique et démographique rapide. Cela signifie de nombreux nouveaux développements résidentiels, chacun étant une opportunité relativement facile de fibrage, car le terrain est déjà creusé pour la pose de toutes sortes d'infrastructures électriques et de télécommunications. Ce n'est pas le cas dans la plupart des États-Unis, où l'installation de la fibre optique signifie une nouvelle construction. Sans parler des maux de tête en Europe. Spears de BellSouth dit qu'un collègue de Telecom Italia a été étonné par une photo d'un paysage mis à nu par un développeur. Spears se souvient que l'Italien lui a dit : Quand nous allons à Rome et commençons à creuser dans la rue, nous pouvons rencontrer un artefact, et ils ont mis une clôture autour de lui et ont arrêté la construction jusqu'à ce que les archéologues fassent leur travail.

Le marché de la fibre optique jusqu'au domicile est jeune et les analystes hésitent à prévoir sa croissance. Il est difficile de faire des projections basées sur des services qui n'existent pas encore, déclare Jeff Kagan, analyste du secteur à Marietta, en Géorgie. À court terme, le plus grand point d'interrogation est de savoir comment les consommateurs américains et les câblo-opérateurs réagiront à la haute définition numérique. la télévision, qui engloutira la bande passante comme nous n'en avons jamais vu jusqu'à présent. À long terme, la croissance continue d'Internet poussera la demande numérique à la hausse. Les images statiques communes à de nombreuses pages Web se chargent lentement à 56 000 bits/seconde, entraînant une demande de modems DSL et câble dans la plage des mégabits/seconde. Alors qu'un nombre croissant de concepteurs de sites Web cèdent à la tentation d'afficher des images en mouvement, même ces connexions semblables à des éclairs peuvent commencer à sembler lentes.

En extrapolant la croissance de 20 fois de la bande passante des modems des années 1990, les modems sont passés de 2 400 à 56 000 bits/seconde, pour aboutir à une projection selon laquelle d'ici 2020, 100 mégabits/seconde seront de routine. Et cela peut être conservateur. Adel Saleh, architecte en chef du réseau chez Corvus à Columbia, Maryland, dit que 100 mégabits/seconde pourraient arriver dans les foyers dès 2005. Saleh prédit que d'ici 2010, les systèmes multiplexés en longueur d'onde fourniront une bande passante de l'ordre de 1 000 mégabits/seconde. Avec ce genre de capacité, le plus gros problème sera de trouver comment puiser dans notre Gernsback intérieur.

Bataille du dernier kilomètre

Technologie Comment ça marche Capacité (Mbit/s) Avantage Limites Fibre jusqu'au domicile La fibre transporte les données jusqu'aux domiciles. Pourrait également transporter la vidéo diffusée, soit dans le même signal, soit à d'autres longueurs d'onde. Plusieurs centaines, jusqu'à 1 000 Vitesse la plus élevée Coût de construction Ligne d'abonné numérique (DSL) Transmet des données numériques sur les lignes téléphoniques à des fréquences supérieures à celles utilisées pour la voix. Les fréquences sont séparées à la maison. Les maisons individuelles bénéficient de lignes dédiées. En aval : 6-8
En amont : jusqu'à 1,5 Peut utiliser les lignes téléphoniques existantes Pas de service pour les maisons à plus de 5,5 km du nœud de commutation téléphonique Vitesses maximales possibles uniquement sur les lignes courtes Non disponible pour tous les clients de téléphonie Modem câble Les données voyagent jusqu'à la maison sur le câble TV (coaxial) dans une fréquence bande utilisée pour un canal vidéo. La transmission en amont se fait à une fréquence plus basse ou sur des fils téléphoniques. En aval : généralement ~ 1
En amont : généralement 0,1-0,5 Utilise le câble coaxial existant Chutes de débit de données individuelles avec le nombre d'utilisateurs Mauvaise sécurité Non disponible sur tous les systèmes de câble Sans fil (terrestre) L'antenne locale diffuse des micro-ondes, captées par l'antenne domestique. Diffuse des signaux vidéo et peut transmettre des données. Comparable à DSL Pas d'installation de câble Interférences multi-trajets provenant des bâtiments Les arbres, le terrain et la pluie peuvent bloquer les signaux Interférences possibles provenant d'autres cellules Les signaux parcourent une distance limitée (comme un téléphone portable) Sans fil (satellite) Le satellite diffuse des signaux de données ; les récepteurs individuels captent leur signal. Peut être ajouté au service de diffusion directe par satellite ou au service mobile en orbite terrestre basse tel que Teledesic. À définir Pas de câble, pas d'antennes de diffusion locale Mieux adapté à la diffusion en raison de la grande zone de couverture par satellite Débits de données limités probables

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