Les réseaux satellite dans un contexte de convergence IP

La convergence vers le tout IP est désormais une réalité. Ceci est perceptible, d’une part, à travers les efforts accomplis par les fournisseurs d’infrastructures qu’elles soient fixes, mobiles, câblées ou sans fil. Cela est également visible chez les opérateurs qui, désormais, ne conçoivent les services qu’ils proposent que dans un contexte de tout IP. Cette affirmation est en particulier vraie pour les réseaux de télécommunications par satellite. Nous nous proposons dans ce chapitre de décrire le chemin suivi par les réseaux de télécommunications géostationnaires et ayant abouti à leur intégration au sein de l’infrastructure des réseaux Nouvelle Génération NGN (Next Generation Network).

Nous dépeindrons les étapes successives de développement des satellites de télécommunications. En situant cette évolution dans le contexte général de l’évolution des réseaux, nous dégagerons les principaux facteurs ayant favorisé leur adaptation à transporter de l’IP et par là même faciliter leur intégration dans un contexte de convergence IP. Ensuite, nous exposerons les principales caractéristiques des systèmes bidirectionnels de télécommunications par satellite amenés à acheminer de l’IP. Cela permettra de prendre conscience des contraintes techniques mais également des solutions mises en place pour adapter cette catégorie de réseaux à la transmission de l’IP par satellite.

Les satellites de télécommunications et la convergence IP

Un peu d’histoire

Le terme satellite fut employé pour la première fois en 1945 par Arthur C. Clarke. Dans son article publié dans le magazine « Wireless World» [1], il décrivait le satellite géostationnaire comme un engin élevé au-dessus de la surface de la terre servant à distribuer les signaux de télévision. Le satellite a ainsi été défini par sa fonction principale : un relais de signaux de télécommunications. L’idée n’a pas eu l’écho escompté à l’époque. Elle ressurgit en 1955 avec J.R. Pierce des laboratoires AT&T qui envisagea sérieusement l’idée d’utiliser un répéteur placé à une orbite moyenne comme miroir pour des signaux émis par des stations terrestres.

Cette idée était motivée par un constat. C’est celui des difficultés considérables pour établir des communications à longue distance observées à l’époque. La télévision, service en plein essor, ne pouvait toujours pas être diffusée en direct. Les câbles sous-marins, limités en capacité, contraignaient les performances des liaisons transatlantiques. TAT-1, reliant l’Europe aux Etats-Unis et au Canada, a été conçu pour traiter un maximum de 36 communications simultanées. Victime de son succès, il a acheminé 588 conversations le premier jour de sa mise en service en septembre 1956. Plusieurs pistes étaient explorées à l’époque afin de pallier ces difficultés. L’idée de placer un répéteur dans l’espace capable de gérer 1000 communications téléphoniques simultanées, avancée par Pierce, devenait de plus en plus séduisante.

Le satellite, tel que le concevait les pionniers de l’époque, était non seulement un support pour des communications à longue distance mais aussi un moyen d’acheminer une plus grande quantité d’informations. Pourtant, le premier satellite de l’histoire de l’humanité fut Sputnik-1. Equipé d’un émetteur radio embarqué, il fut lancé par les russes en 1957 et suivi par Sputnik-2 en 1958. Pendant ce Les réseaux satellite dans un contexte de convergence IP 5 temps, les Américains expérimentaient les répéteurs passifs (ECHO) et actifs capables d’amplifier le signal et de transmettre une plus grande quantité d’informations. 

Les services de télécommunications par satellite Initialement, le satellite n’était perçu que comme un relais entre deux points géographiquement distants. Les services de télévision et de téléphonie se réduisaient donc à des communications point-à-point exploitant peu la large couverture du satellite. Depuis une quarantaine d’années et en raison des progrès technologiques considérables, (semi conducteurs, traitement du signal, puissance, lanceurs..) une mutation à dans deux directions, a vu le jour. Les satellites « rudimentaires » du début, se sont étoffés de composants de plus en plus sophistiqués et résistants. Ils ont ainsi vu leur taille croître.

Le poids d’INTELSAT 1 ne dépassait pas les 68 kg pour une capacité de 480 canaux téléphoniques et une durée de vie d’environ un an et demi. Le satellite KA-SAT [2] offrira 500 Mbit/s et pèsera 5,8 tonnes pour une durée de vie estimée à 15 ans. D’autre part, les stations terrestres très imposantes au départ se sont progressivement munies d’antennes de plus en plus réduites. Les antennes actuelles des récepteurs TV par satellite ne dépassent pas les 96 cm alors que 2 antennes de 30 m de diamètre étaient nécessaires pour la première transmission de télévision en direct avec TELESTAR.

La taille décroissante des stations terrestres a parallèlement entraîné leur coût à la baisse et permis leur vulgarisation auprès des professionnels tout d’abord et puis des particuliers. Cette évolution a avantagé l’exploitation d’une des qualités intrinsèques des satellites : leurs larges couvertures et par conséquent leur habilité à collecter plusieurs signaux provenant de sources différentes et à les diffuser par la suite vers plusieurs destinations. Ainsi, il devint possible pour le satellite de recevoir des signaux issus de multiples stations terrestres avant de les transmettre à une seule station centrale traditionnellement appelée Hub ou Gateway. Inversement, il fut possible d’émettre depuis cette station centrale en direction d’un ensemble de stations terrestres situées dans la zone de couverture du satellite.