Le téléphone
L'invention des télécommunications modernes commença avec le télégraphe. L'idée d'un télégraphe électrique à été imaginé par Georges Lesage en 1774, il avait même construit à Genève un appareil composé d'autant de fils qu'il y a de lettres dans l'alphabet, sur chacun desquels on agissait au moyen de la machine électrique.
Le télégraphe électrique à été imaginé par Georges Lesage en 1774
Dans les années 1820 les phisitiens Faraday et Ampère mettent en évidence ses caractères principaux de l'électricité et développe et la théorie de l'électromagnétisme. Toujours en 1820, le physicien danois Christian Oersted observe la déviation d'une aiguille aimantée près d'un courant électrique. André-Marie Ampère étudia le phénomène et en s'appuyant sur ses théories, il conçut et mit au point plusieurs appareils comme le solénoïde, l'aiguille astatique, le galvanomètre, le télégraphe électrique et l'électro-aimant (ce dernier avec François Arago). En 1826, Poggendorff développe le miroir du galvanomètre, C'est à partir de cette application qu'en 1831, que Johann Karl Friedrich Gauss, en collaboration avec le professeur de physique Wilhelm Weber, conduisant à de nouvelles connaissances en magnétisme. Ils ont construit le premier télégraphe électromagnétique en 1833 et la première ligne télégraphique, longue environ un kilomètre entre l'observatoire et le laboratoire physique de université de Gottiga. Le baron Paul Schilling Von Canstadt, un diplomate russe, mettra au point son syteme à partir de 1832 dans son appartement à Saint-Pétersbourg. Son télégraphe fut le premier télégraphe électromagnétique au monde. Son système fut composé de 6 galvanomètres magnétiques avec aiguilles. En 1836, le télégraphe Schilling a été testé sur un 5 km dans une ligne de métro. En 1837, les physiciens britanniques, William Cooke et Charles Wheatstone décidèrent de reprendre les travaux d'Ampère. En 1836, ils présentent leur model de télégraphe qui était équipé d'un système d'aiguilles aimantées se dirigeant vers des lettres. Ils mettent ainsi au nord de Londres, la première liaison télégraphique filaire (2 km).
le télégraphe de William Cooke et Charles Wheatstone
Utilisant les travaux de ses prédécesseurs, Morse développe un alphabet constitué de traits et de points (le code Morse), C’est avec l’invention du télégraphe électrique dont le brevet fut déposé en septembre 1838 par l’Américain Samuel F.B. Morse que l’histoire des télécommunications moderne commence. La première ligne fut inaugurée en janvier 1839.
Télégraphe électrique modèle de 1889
En 1874, Emile Baudot mis au point un télégraphe multiple dont le mécanisme fut très complexe. Ce télégraphe imprimant était conçu pour pouvoir fonctionner en duplex sur une ligne, c’est à dire dans les deux sens. Ce télégraphe utilisait un clavier de transmission qui utilisait des séquences binaires de 5 chiffres.
En 1874, alors qu'il voulu lui aussi concevoir un télégraphe multiple Alexander Graham Bell, en 1874, alors qu'il voulu concevoir un télégraphe multiple Alexander Graham Bell, aboutit à l'invention du téléphone et dépose son brevet le 14 février 1876.
En 1860-1861 l'allemand Johann Philipp Reis construit un appareil qu'il nommait téléphone, mais cet appareil réussi à transmettre de la musique, mais pas la parole. Son appareil a été basée sur les théories du télégraphiste français Charles Bourseil, qui en 1854 a proposé un dispositif qui permettrait de faire ou de défaire un courant électrique sous l'influence d'un diaphragme. Pour ses premières expériences Reis utilisé une peau de saucisse tendue et une aiguille de fer ou d'une tige entourée par une bobine de fil. Il a transmettre des tons musicaux simples, mais ne pouvait pas gérer la complexité des formes d'onde de la voix humaine.
Réplique du téléphone utilisé de Johann Philipp Reis
En 1874, alors qu'il voulu lui aussi concevoir un télégraphe multiple Alexander Graham Bell, en 1874, alors qu'il voulu concevoir un télégraphe multiple Alexander Graham Bell, aboutit à l'invention du téléphone et dépose son brevet le 14 février 1876. Elisha Gray dépose un aussi un brevet de téléphone, le même jour que Graham Bell. Gray intente alors plusieurs procès contre Bell qui se solde tous par un jugement en sa défaveur. Il y aurait un premier prototype datant de 1849, conçu par Antonio Meucci cependant il y aurait un doute sur son fonctionnement. En juin 1876, Alexander Graham Bell, présenta alors son appareil à l'exposition universelle de Philadelphie. Il emprunte alors un des fils de la ligne télégraphique New-York Philadelphie. En effet, Le premier système de téléphone n'utilisait qu'un seul fil par ligne. Le microphone et l'écouteur se composaient d'un diaphragme métallique flexible et d'un aimant en fer à cheval avec bobinage en fil de fer. Ce système avait l'avantage d'utilisé le réseau existant du télégraphe mais ce qui provoqué des défauts de diaphonie. Alexander Graham Bell créa alors la Compagnie du téléphone Bell, en 1877 pour une exploité commercialement aux Etats-Unis la même année. En avril 1877, la première ligne téléphonique régulière est inaugurée. En avril 1877, Thomas Edison développe alors un appareil concurrent pour l'American Speaking Telephone Company, filiale de la Western Union Télégraph. Le téléphone Edison étant composé de deux parties bien distinctes, le microphone et l'écouteur.
Alexander Graham Bell et son premier téléphone
Réplique du premier téléphone utilisé par Alexander Graham Bell
Alors que la Western Union possède un meilleur émetteur, Bell a présenté une version plus récente de son téléphone conçu par les ingénieurs Emile Berliner et Francis Blake. En Septembre 1878, la Bell Telephone Company a déposé une poursuite à l'encontre de Western Union. Contre toute attente, la Bell Telephone Company a gagné le procès. Un accord a été conclu en Novembre de 1879, la Western Union Company gave up all its patents, claims, network and inventory of 56,000 phones (a Western Union phone at right). a renoncé à tous ses brevets, ainsi que de son réseau de 56.000 téléphones. En retour, la Western Union Company reçois 20% de la nouvelle compagnie fusionnée du nom de l'American Bell Telephone Company.
Le réseau téléphonique étant inspiré de celui du télégraphe, la première centrale téléphonique est ouvert en 1878 à New Haven, aux États-Unis. En 1891, Almon Brown Strowger un entrepreneur américain de pompes funèbres persuadé que l'épouse de son concurrent employée comme opératrice du téléphone au central téléphonique manuel détourna le trafic des clients en deuil au profit de son mari déposa en 1891 un brevet du "Commutateur automatique". Le premier commutateur sera mis en service en novembre 1892. Le cadran fut mis au point par l'ingénieur français Antoine Barnay en 1923. Le système de commutation automatique Crossbar remplaça le système Strowger à partir de 1944. Les commutateurs électroniques commencent à remplacer les commutateurs mécaniques à partir de 1951. Le premier téléphone à touches firent quand à eux leur apparition en 1962 et fut créé par Western Electric Manufacturing.
Le téléphone pris alors un tel essor que les réseaux deviennent vite saturés. Les laboratoires AT&T développèrent de 1957 à 1960 un réseau de communications basé sur le principe du multiplexage numérique. Le multiplexage est une technique qui consiste à faire passer plusieurs informations à travers un seul support de transmission. Le multiplexage numérique fait son apparition vers 1965.
Grâce au le réseau ARPANET, Les premières tentatives de transmission de paquets de données contenant des échantillons de voix eurent lieux en 1972. Le premier réseau de télécommunication téléphonique constitué de fibre optique fut installé au centre-ville de Chicago en 1977.
Different models de téléphones filaires Ericsson
Apres la transmission de parole, la photographie et les donnés numérique, l'image qui demande beaucoup de bande passante posse beaucoup de problème pour les ingenieurs de l'époque. En 1956 AT & T étudia d’associer un téléphone et un téléviseur. En 1964 AT&T fit la démonstration de son Picturephone à New York. En 1969 Alcatel présenta un appareil similaire. Les Laboratoires Bell mettent au point en 1969, le capteur CCD (Charge-Coupled Device) qui fut adopté sur les caméras.
Le Picturephone d'AT & T (1964)
Le premier visiophone d' Alcatel en 1969
Le réseau expérimental en fibres optiques de Biarritz fut ouvert au service commercial en mai 1984. Ce réseau desservi 1 500 abonnés et permis notamment un service de la visiophonie noir et blanc de bonne qualité. Les premier essai commerciales de Visiophone on commencé en 1981,Mais le coût de ce réseau empêché l’extension de ce système. La propriété physique de propagation des photons dans la matière étant supérieur à celle des électrons à convaincu les laboratoires Corning Glass Works. Les progrès de la fibre optique et la mise au point du laser à permis de transmettre un signal de puissance suffisante sur une grande distance. Avec une transmission de donné pouvant atteindre un débit compris entre 50 et 100 Mbit/s, mais surtout, la fibre présente une atténuation quasiment constante. Mais seulement voila, le remplacement par la fibre optique des anciensfils de cuivre aurait un cout un cout prohibitif.
Le Visiophone experimentale de Biarritz
Le réseau téléphonique traditionnel appelé aussi Réseau Téléphonique Commuté (ou RTC) fut conçu pour une connexion analogique, ne permettent pas d'accepter les bandes passantes supérieures à environ 4 kHz. Avec l'arrivé des du système numérique notamment avec les normes V.34 puis V.90 les débit peuvent alors passé à 56 Kbit/s en réception et 33,6 Kbit/s en émission. Lancé en 1984 la norme RNIS (réseau numérique à intégration de services) ou ISDN (Integrated Services Digital Network) permettra la une transmission numérique sur l'ensemble d'une ligne de téléphone analogique ce qui autorisa un débit de 64 kbit/s par seconde. Avec l'arrivé des du système numérique notamment avec les normes V.34 puis V.90 les débit peuvent alors passé à 56 Kbit/s en réception et 33,6 Kbit/s en émission. La visiophonie devient alors possible sur une grande partie du Réseau Téléphonique Commuté (ou RTC). Conçu pour les réseaux RNIS la norme H.320 a ensuite été déclinée pour les différents types de support réseaux afin de donner la série de normes H.32x. Les normes H.32x H.323, le portage de H.320 sur des réseaux de type IP, H.324 pour le réseau téléphonique commuté (RTC) ou la H.324M, la visiophonie pour les téléphones mobiles.
Visiophone compatible avec les réseaux RNIS
Visiophone compatible avec les réseaux RNIS
La transmission d'une vidéo étant volumineuse, et les techniques de l'époque étant limité, il fallut donc recourir à différente solution de compression. En 1993 l’Union internationale des télécommunications présente la norme H.320. Suite a ces nouvelle norme plusieurs logiciels de visiophonie conçu pour une utilisation pour internet voie le jour comme NetMeeting, VideoPhone ou PictureTel. Le MPEG-1 (Moving Picture Experts Group) ne permis alors uniquement la commercialisation de support numérique. La norme de seconde génération MPEG-2 présenté en 1994 fut alors utilisé pour les format numérique, comme les DVD et SVCD mais également utilisé dans la diffusion de télévision numérique par satellite, câble, réseau de télécommunications ou hertzien. MPEG-4 fut introduit en 1998, devient de plus en plus l'unique format de compression. La Télévision IP fut lancé en septembre 1999 par Kingston Communications.
Avec la croissances de la demande de transfert de contenus, les technologies Digital Subscriber Line (DSL) et ses dérivé HDSL, SDSL, ADSL, RADSL, VDSL, perme la transmission de données haut débit sur une simple ligne téléphonique en cuivre offrant en théorie un débit minimum de 64 ko/seconde pour l’ADSL jusqu'à 100 Mbit/s pour le VDSL. Le standard ADSL qui a été finalisé en 1993 par l'Union Internationale des Télécommunications permet notamment le transport de données TCP/IP, ATM et X.25. L'autre intérêt de ADSL est de s'affranchir de l'opérateur historique. Le standard ADSL a fait son apparition en Corée en 1998.
Avec la fibre optique, et les technologies DSL, différant services deviennent accessible, comme les appels ou consultation de l’internet en illimités, ainsi que télévision ou visiophonie sur une simple ligne téléphonique devient possible. La facturation par Unités téléphoniques est donc révolue. Le principe de la technologie DSL étant de relié les noeuds de raccordement abonnés (NRA) grâce à un réseau de fibre optique, puis utilisé la paire de cuivre reliant l'abonné. Cette technologie permet alors d’atténuer le plus possible l'effet Joule, c'est-à-dire la perte d’énergie sous forme de chaleur courant électrique. Le FTTH (Fiber To The Home) permet l’installation de la fibre optique jusque chez l'abonné est donc le seule moyen d’éliminé cette perte, mais les coûts de déploiement de cette technologie ralenti sa progression, et elle reservé pour les zone urbaine. Comme pour les technologies DSL, le FTTX dispose de plusieurs configurations de déploiement de fibre optique (FTTN, FTTC, FTTB, FTTH),
FTTH (fibre jusque chez l'abonné)
FTTB (fibre jusqu'à l'immeuble)
FTTC ( fibre jusqu'au trottoir généralement dans les 300m)
FTTN (ce qui est très similaire à FTTN) . Le FTTN (Fiber To The Neighborhood) ou VDSL (Very high bit-rate DSL) doit amener de la fibre optique jusqu'à chaque quartier, c'est dont une technologies de transition entre le DSLX et le FTTX.
MaLigne visio, de France Télécom utilisant la technologies DSL
En septembre 2009, Les ingénieurs d'Alcatel Lucent ont annoncé avoir franchi un nouveau record de vitesse de transmission de données sur réseau optique. Bell Labs, le centre de recherche et développement de l'équipementier, est parvenu sur une distance de 7000 km (Paris-Chicago) à atteindre 15,5 Tbit/s Soit l'équivalent de 100 pétabits (100 millions de Go) par seconde par kilomètre ou encore l'envoi de 400 DVD par seconde. Ce record dépasse de dix fois la capacité actuelle des câbles transocéaniques de dernière génération. Le principal intérêt de ce record fut d’espacer de 90 km la distance entre deux répéteurs, soit une distance supérieure de 20 % par rapport à la norme sur les réseaux longue portée. La méthodologie WDM (Wavelength Division Multiplexing) fut elle aussi experimenté. C'est grâce à elle que les ingénieurs ont pus atteindre ce niveau. La convergence fixe et mobile, est donc devenu stratégique pour les opérateurs des télécommunication. En effet, afin de répondre à une demande toujours croissante, les antennes-relais des l'opérateurs seront reliés au réseau fibre optique. Les antennes de téléphonie mobile sont traditionnellement connectées entre elles par le réseau de cuivre de la téléphonie fixe. Grâce au HSDPA, qui est considere comme une technologie intermédiaire entre l'UMTS qui utilise le RTC et la 4G LTE. La technologie LTE est prévue à utiliser exclusivement le protocole IP et la fibre optique. Le RTC ne permettant plus de supporter des débits aussi importants des opérateurs mobiles.
Avec l'arrivé des Femtocells, qui permettra d'étendre considérablement la couverture d'un réseaux 3g par la connexion d'une antenne sur une ligne DSL. les Femtocell, n'ayant toujours pas commercialisé, ont ne connait toujours pas leurs modèles économiques. La technologie MIMO (Multiple Input Multiple Output) développé par Airgo Networks est déjà exploitée pour le Wi-Fi donnera donc tout son sens aux système femtocell. En attendant un femtocell pour les réseaux LTE, NTT DoCoMo à déja lancé son femtocell HSPA.
Vodafone Royaume-Uni et le premier en Europe à commercialise un femtocell. Vodafone Access Gateway Femtocell peut connecter quatre abonnais Vodafone équipé d'appareils 3G. La Vodafone Access Gateway Femtocell est conçu par Alcatel-Lucent et Sagem Communications. Ce service était déjà commercialisé par Sprint et Verizon Wireless aux États-Unis. La passerelle d'accès fonctionne avec tous les téléphones 3G et est capable de traiter jusqu'à quatre appels en même temps.
Vodafone Access Gateway Femtocell
Le cabinet d'études Berg Insight à annoncé que le nombre de femtocells livrées va connaître une croissance annuelle de 127% entre 2009 et 2014, passant de 200 000 utilisateurs à 12 millions, soit un ratio de 6 femtocells pour une station de base d'un réseau classique. Le nombre d'utilisateurs se connectant à une femtocell devrait donc dépassera les 70 millions à cette période. Le modèle économique des femtocells n'est pas encore clairement défini. Une solution qui satisfera à la fois opérateurs et consommateurs sera le prochain grand défi.