Il y a 150 ans, le 16 août 1858, le président des États-Unis, James Buchanan, reçut un télégramme de félicitations de la reine Victoria et lui envoya un message en retour. Le premier échange officiel de messages sur le câble télégraphique transatlantique nouvellement posé a été marqué par un défilé et un feu d'artifice au-dessus de l'hôtel de ville de New York. Les festivités ont été éclipsées par un incendie qui s'est produit pour cette raison, et après 6 semaines, le câble est tombé en panne. Certes, même avant cela, il ne travaillait pas très bien - le message de la reine a été transmis dans les 16,5 heures.
De l'idée au projet
La première proposition de télégraphe et de l'océan Atlantique était un système de relais dans lequel les messages délivrés par les navires devaient être télégraphiés de Terre-Neuve au reste de l'Amérique du Nord. Le problème était la construction d'une ligne télégraphique le long du terrain difficile de l'île.
La demande d'aide de l'ingénieur en charge du projet a attiré l'américainhomme d'affaires et financier Cyrus Field. Au cours de son travail, il a traversé l'océan plus de 30 fois. Malgré les revers rencontrés par Field, son enthousiasme a mené au succès.
L'homme d'affaires a tout de suite sauté à l'idée d'un virement transatlantique. Contrairement aux systèmes terrestres, dans lesquels les impulsions étaient régénérées par des relais, la ligne transocéanique devait se contenter d'un seul câble. Field a reçu des assurances de Samuel Morse et Michael Faraday que le signal pouvait être transmis sur de longues distances.
William Thompson en a fourni la base théorique en publiant la loi du carré inverse en 1855. Le temps de montée d'une impulsion traversant un câble sans charge inductive est déterminé par la constante de temps RC d'un conducteur de longueur L, égale à rcL2, où r et c sont la résistance et capacité par unité de longueur, respectivement. Thomson a également contribué à la technologie des câbles sous-marins. Il perfectionna le galvanomètre à miroir, dans lequel les moindres déviations du miroir provoquées par le courant étaient amplifiées par projection sur un écran. Plus tard, il a inventé un appareil qui enregistre les signaux avec de l'encre sur du papier.
La technologie des câbles sous-marins a été améliorée après l'apparition de la gutta-percha en 1843 en Angleterre. Cette résine d'un arbre originaire de la péninsule malaise était un isolant idéal car elle était thermoplastique, ramollie lorsqu'elle était chauffée et reprenait une forme solide lorsqu'elle refroidissait, ce qui facilitait l'isolation des conducteurs. Dans les conditions de pression et de température au fond de l'océan, ses propriétés isolantesamélioré. La gutta-percha est restée le principal matériau d'isolation des câbles sous-marins jusqu'à la découverte du polyéthylène en 1933.
Projets de terrain
Cyrus Field a mené 2 projets, dont le premier a échoué et le second s'est soldé par un succès. Dans les deux cas, les câbles étaient constitués d'un seul fil à 7 conducteurs entouré de gutta-percha et armé de fil d'acier. Le chanvre goudronné offrait une protection contre la corrosion. Le mille nautique du câble de 1858 pesait 907 kg. Le câble transatlantique de 1866 était plus lourd, à 1 622 kg/mile, mais parce qu'il avait plus de volume, il pesait moins dans l'eau. La résistance à la traction était respectivement de 3 t et 7,5 t.
Tous les câbles avaient un conducteur de retour d'eau. Bien que l'eau de mer ait moins de résistance, elle est soumise à des courants vagabonds. L'alimentation était fournie par des sources de courant chimiques. Par exemple, le projet de 1858 avait 70 éléments de 1,1 V chacun. Ces niveaux de tension, combinés à un stockage inapproprié et négligent, ont provoqué la défaillance du câble transatlantique en haute mer. L'utilisation d'un galvanomètre à miroir a permis d'utiliser des tensions plus faibles dans les lignes suivantes. Comme la résistance était d'environ 3 ohms par mille marin, à une distance de 2000 milles, des courants de l'ordre du milliampère, suffisants pour un galvanomètre à miroir, pouvaient être transportés. Dans les années 1860, un code télégraphique bipolaire a été introduit. Les points et les traits du code Morse ont été remplacés par des impulsions de polarité opposée. Au fil du temps, développéschémas plus complexes.
Expéditions 1857-58 et 65-66
£350 000 ont été levés grâce à l'émission d'actions pour poser le premier câble transatlantique. Les gouvernements américain et britannique garantissaient un retour sur investissement. La première tentative fut faite en 1857. Il fallut 2 bateaux à vapeur, l'Agamemnon et le Niagara, pour transporter le câble. Les électriciens ont approuvé une méthode dans laquelle un navire posait la ligne à partir d'une station à terre, puis connectait l'autre extrémité à un câble sur un autre navire. L'avantage était qu'il maintenait une connexion électrique continue avec le rivage. La première tentative s'est soldée par un échec lorsque l'équipement de pose de câbles est tombé en panne à 200 milles au large. Il a été perdu à une profondeur de 3,7 km.
En 1857, l'ingénieur en chef de Niagara, William Everett, a mis au point un nouvel équipement de pose de câbles. Une amélioration notable était un frein automatique qui s'activait lorsque la tension atteignait un certain seuil.
Après une violente tempête qui faillit faire couler l'Agamemnon, les navires se rencontrèrent au milieu de l'océan et le 25 juin 1858, reprirent la pose du câble transatlantique. Le Niagara se déplaçait vers l'ouest et l'Agamemnon se déplaçait vers l'est. 2 tentatives ont été faites, interrompues par des dommages au câble. Les navires retournèrent en Irlande pour le remplacer.
17 juillet, la flotte repart à la rencontre. Après de légers contretemps, l'opération a été un succès. Marchant à une vitesse constante de 5 à 6 nœuds, le 4 août, le Niagara est entrédans la baie de la Trinité Terre-Neuve. Le même jour, l'Agamemnon est arrivé à Valentia Bay en Irlande. La reine Victoria a envoyé le premier message d'accueil décrit ci-dessus.
L'expédition de 1865 a échoué à 600 milles de Terre-Neuve, et seule la tentative de 1866 a réussi. Le premier message sur la nouvelle ligne a été envoyé de Vancouver à Londres le 31 juillet 1866. De plus, l'extrémité d'un câble perdu en 1865 a été retrouvée et la ligne a également été complétée avec succès. Le taux de transfert était de 6 à 8 mots par minute pour un coût de 10 $/mot.
Communication téléphonique
En 1919, la société américaine AT&T lance une étude sur la possibilité de poser un câble téléphonique transatlantique. En 1921, une ligne téléphonique en eau profonde fut posée entre Key West et La Havane.
En 1928, il a été proposé de poser un câble sans répéteurs avec un seul canal vocal à travers l'océan Atlantique. Le coût élevé du projet (15 millions de dollars) au plus fort de la Grande Dépression, ainsi que les améliorations de la technologie radio, ont interrompu le projet.
Au début des années 1930, les progrès de l'électronique ont permis de créer un système de câbles sous-marins avec des répéteurs. Les exigences pour la conception d'amplificateurs de liaison intermédiaire étaient sans précédent, puisque les appareils devaient fonctionner sans interruption au fond de l'océan pendant 20 ans. Des exigences strictes ont été imposées sur la fiabilité des composants, en particulier des tubes à vide. En 1932, il existait déjà des lampes électriques testées avec succès dansdepuis 18 ans. Les éléments radio utilisés étaient nettement inférieurs aux meilleurs échantillons, mais ils étaient très fiables. En conséquence, TAT-1 a fonctionné pendant 22 ans et pas une seule lampe n'est tombée en panne.
Un autre problème était la pose d'amplificateurs en pleine mer à une profondeur allant jusqu'à 4 km. Lorsque le navire est arrêté pour réinitialiser le répéteur, des plis peuvent apparaître sur le câble à armure hélicoïdale. En conséquence, un amplificateur flexible a été utilisé, qui pouvait s'adapter à l'équipement conçu pour le câble télégraphique. Cependant, les limites physiques du répéteur flexible limitaient sa capacité à un système à 4 fils.
UK Post a développé une approche alternative avec des répéteurs durs de diamètre et de capacité beaucoup plus grands.
Mise en œuvre de TAT-1
Le projet a été relancé après la Seconde Guerre mondiale. En 1950, la technologie des amplificateurs flexibles a été testée par un système reliant Key West et La Havane. Au cours des étés 1955 et 1956, le premier câble téléphonique transatlantique a été posé entre Oban en Écosse et Clarenville sur l'île. Terre-Neuve, bien au nord des lignes télégraphiques existantes. Chaque câble mesurait environ 1950 milles marins et comportait 51 répéteurs. Leur nombre était déterminé par la tension maximale aux bornes pouvant être utilisée pour l'alimentation sans affecter la fiabilité des composants haute tension. La tension était de +2000 V à une extrémité et de -2000 V à l'autre. La bande passante du système, dans sala file d'attente était déterminée par le nombre de répéteurs.
En plus des répéteurs, 8 égaliseurs sous-marins ont été installés sur la ligne est-ouest et 6 sur la ligne ouest-est. Ils ont corrigé les décalages accumulés dans la bande de fréquence. Bien que la perte totale dans la bande passante de 144 kHz ait été de 2 100 dB, l'utilisation d'égaliseurs et de répéteurs l'a réduite à moins de 1 dB.
Mise en route TAT-1
Dans les premières 24 heures après le lancement le 25 septembre 1956, 588 appels ont été passés de Londres et des États-Unis et 119 de Londres au Canada. TAT-1 a immédiatement triplé la capacité du réseau transatlantique. La bande passante du câble était de 20 à 164 kHz, ce qui permettait 36 canaux vocaux (4 kHz chacun), dont 6 étaient répartis entre Londres et Montréal et 29 entre Londres et New York. Un canal était destiné au télégraphe et au service.
Le système comprenait également une connexion terrestre via Terre-Neuve et une connexion sous-marine vers la Nouvelle-Écosse. Les deux lignes consistaient en un seul câble de 271 milles marins avec 14 répéteurs rigides conçus par UK Post. La capacité totale était de 60 canaux vocaux, dont 24 reliaient Terre-Neuve et la Nouvelle-Écosse.
Améliorations supplémentaires de TAT-1
La ligne TAT-1 a coûté 42 millions de dollars. Le prix de 1 million de dollars par canal a stimulé le développement d'équipements terminaux qui utiliseraient la bande passante plus efficacement. Le nombre de canaux vocaux dans la gamme de fréquences standard de 48 kHz a été augmenté de 12 à 16 en réduisantleur largeur de 4 à 3 kHz. Une autre innovation était l'interpolation temporelle de la parole (TASI) développée aux Bell Labs. TASI a doublé le nombre de circuits vocaux grâce aux pauses de parole.
Systèmes optiques
Le premier câble optique transocéanique TAT-8 a été mis en service en 1988. Les répéteurs régénèrent les impulsions en convertissant les signaux optiques en signaux électriques et vice versa. Deux paires de fibres de travail fonctionnaient à une vitesse de 280 Mbps. En 1989, grâce à ce câble Internet transatlantique, IBM a accepté de financer une liaison de niveau T1 entre l'Université de Cornwall et le CERN, ce qui a considérablement amélioré la connexion entre les parties américaine et européenne du premier Internet.
En 1993, plus de 125 000 km de TAT-8 étaient en service dans le monde. Ce chiffre correspondait presque à la longueur totale des câbles sous-marins analogiques. En 1992, TAT-9 est entré en service. La vitesse par fibre a été augmentée à 580 Mbps.
Percée technologique
À la fin des années 1990, le développement d'amplificateurs optiques dopés à l'erbium a entraîné un saut quantique dans la qualité des systèmes de câbles sous-marins. Les signaux lumineux d'une longueur d'onde d'environ 1,55 microns peuvent être directement amplifiés et le débit n'est plus limité par la vitesse de l'électronique. Le premier système optiquement amélioré à survoler l'océan Atlantique était le TAT 12/13 en 1996. Le débit de transmission sur chacune des deux paires de fibres était de 5 Gbps.
Les systèmes optiques modernes permettent la transmission de volumes aussi importantsdonnées que la redondance est essentielle. En règle générale, les câbles à fibres optiques modernes tels que le TAT-14 se composent de 2 câbles transatlantiques séparés qui font partie d'une topologie en anneau. Les deux autres lignes relient les stations côtières de chaque côté de l'océan Atlantique. Les données sont envoyées autour de l'anneau dans les deux sens. En cas de bris, l'anneau s'auto-répare. Le trafic est dévié vers des paires de fibres de réserve dans les câbles de service.
