Les câbles optiques sous-marins

The Conversation - Serge BESANGER - 21 oct 2021 / IDNA / Telegeography / ASN / www.photoniques.com - José CHESNOY/ Institut Rousseau – Ophélie Coelho – 26 aoû 2020

Câble vs Satellite ?

            Constellations de satellites, lancements de SpaceX, notions de « cloud » ou de sans-fil : tout cela tend à faire croire que smartphones, ordinateurs et autres machines sont liés les uns aux autres via l’espace. Or, depuis 1980, ce n’est plus le cas : les satellites représentent à peine 1 % des échanges de données.

.            Le satellite ne permet pas de faire transiter les immenses volumes de données actuellement utilisés par internet. Et en plus d’être sensiblement plus cher que le câble, il est beaucoup moins rapide. Le câble, non seulement autorise des transferts bien plus volumineux, mais évite la perte de temps induite par la distance nécessaire pour effectuer une transmission par satellite (0,24 seconde dans le cas d'un aller-retour vers un satellite géostationnaire). Peut-être encore, jusqu’au jour où les myriades de satellites à orbite basse …

.            Les deux dernières décades du 20e siècle ont vu une révolution complète des réseaux d’infrastructure fixes de communication avec l'introduction de la fibre optique. Grâce aux technologies optiques, la capacité par câble sous-marin a augmenté d’un facteur supérieur à 10.000 menant, dès l’an 2000, à la transmission équivalente à plus de 100 millions d'appels téléphoniques simultanés à travers l'océan sur un seul câble ; la capacité de transmission sur fibre connaît sa loi de Moore comme l’électronique.

Loi de Moore : ensemble de lois empiriques qui ont trait à l'évolution de la puissance de calcul des ordinateurs et de la complexité du matériel informatique. La première de ces lois est émise en 1965 par le docteur Gordon E. Moore (né en 1929 à San Francisco), lorsque celui-ci postule sur une poursuite du doublement de la complexité des semi-conducteurs tous les ans à coût constant. Dix ans plus tard Moore ajusta sa prédiction à un doublement du nombre de transistors présents sur une puce de microprocesseur tous les deux ans. Ce second postulat se révéla particulièrement exact, et popularisa le terme « loi de Moore », si bien que ce dernier a fini par s'étendre au doublement d'une capacité quelconque en un temps donné.

Et, en 2016, après une pause qui a suivi l’éclatement de la bulle Internet, la capacité sur un câble sous-marin a de nouveau augmenté de plus d'un facteur 20, conduisant à une capacité approchant 20 Tbit/s par paire de fibres optiques sur un câble transatlantique.

Dans l’infrastructure des communications internationales voix-données-images, les câbles optiques sous-marins constituent un maillage continu, dépassant désormais 1,3 million de kilomètres. Leur faible coût et leur efficacité ont permis de créer à l’échelle de la planète le « village global », slogan utilisé dès 2001. Cette capacité de communication, presque illimitée et d’un coût au bit transporté très faible, rend possible tous les développements du web, y compris l’actuel déploiement du nuage (cloud).

.            Les câbles sous-marins transportent pratiquement tout le trafic mondial des données. Outre près de 99 % des échanges sur Internet, ils assurent la circulation d'informations multiples : journalistiques, diplomatiques, financières, images, vidéos, communications téléphoniques. Véritable « colonne vertébrale » des télécommunications mondiales, les câbles sous-marins sont des infrastructures indispensables à la mondialisation ; le trafic entre l’Amérique du Nord et l’Europe double tous les deux ans en moyenne ! Et la croissance de ce trafic ne se limite pas à la communication entre personnes (un email parcourt ainsi en moyenne 15.000 km pour parvenir à destination !), car le trafic échangé entre les machines a maintenant dépassé le volume échangé entre les êtres humains. Aussi les câbles sous-marins constituent-ils le maillon essentiel du réseau des communications modernes qui requiert une multitude de serveurs répartis dans le monde entier qu’il faut donc relier.

Kilo (k): 1.000 ; Méga (M), million : 1.000.000 = 106 ; Giga (G), milliard : 1.000.000.000 = 109 : Tera (T), billion : 1.000.000.000.000 = 1012 = 1.000 milliards ; Péta (P), billiard = 1.000.000.000.000.000 = 1018 = 1.000.000 milliards.

Dans la théorie de l'information, un bit (binary digit, élément binaire) est la quantité minimale d'information transmise par un message, et constitue à ce titre l'unité de mesure de base de l'information en informatique. Le bit, l'unité la plus simple dans un système de numération, ne pouvant prendre que deux valeurs, désignées le plus souvent par les chiffres 0 et 1, est l'élément constitutif du système de numération binaire. A ne pas confondre avec le byte qui est généralement une suite de 8 bits (cas d’un octet)

Comment en est-on arrivé là ?

1850-1900 :

.            Le premier câble sous-marin de télécommunication date de 1850 ; c’était un câble coaxial. Il était posé entre le cap Gris-Nez (entre Boulogne-sur-Mer et Calais) et le cap Southerland (Angleterre). Il a fonctionné pendant 11 minutes.

Le premier câble transatlantique (4.200 km) a été tiré en août 1858 entre Valentia (Irlande) et Trinity Bay (Terre-Neuve), par deux navires militaires reconvertis en câbliers. La transmission du premier message télégraphique de 100 mots (509 lettres) entre la reine Victoria et le président des Etats-Unis, James Buchanan, mit 17 heures et 40 minutes à traverser l’océan Atlantique. Malheureusement, la ligne ne fonctionna que 20 jours.

Le premier câble sous-marin reliant la France et les États-Unis fut posé en 1869 par la Compagnie Française des Câbles Télégraphiques. Il reliait Brest à Cap Cod près de Boston, via Saint-Pierre-et-Miquelon.

En 1870, suite à une requête du gouvernement britannique, un câble sous-marin reliant Londres à Bombay est installé. Cette mise en place fût exécutée avec le paquebot Great Eastern reconverti. (Le plus grand navire jamais construit à l’époque –4.000 passagers- le plus long jusqu'en 1899, 211 m et le plus gros jusqu'en 1901, 32.000 t). En 1882, l’Angleterre détenait près des deux tiers des câbles du monde.

Côté français, la Compagnie Française des Câbles Télégraphiques (CFCT) installe en 1898 un câble reliant Brest et New-York.

1850 à nos jours :

.            1,2 million de mots par semaine c’est ce que permettaient de transférer les 21 câbles reliant l’Angleterre et la France en 1917, année des premiers services téléphoniques publics transatlantiques. Avec des coûts prohibitifs, très peu y avaient accès.

.            Courber la trajectoire de la lumière par réfraction a permis la création de nombreuses inventions telles que la fibroscopie, ou encore les fontaines lumineuses. Le premier usage de la réfraction avec de longues fibres de verre est le fait de Baird et Hansell en 1927. Les premières utilisations opérationnelles de la fibre optique remontent aux années 1950 et concernent le domaine médical, avec le fibroscope.

.            En 1950, les répéteurs immergés apparaissent et permettent de ré-amplifier régulièrement le signal.

.            Le 25 septembre 1955, le TAT1 (Trans-Atlantic Telephonic cable), le premier câble téléphonique coaxial sous-marin entre Oban en Écosse et Clarenville dans la province de Terre-Neuve-et-Labrador au Canada, est mis en service. A modulation de courant et fréquence, sa capacité initiale était de 35 liaisons téléphoniques simultanées ; il disposait de 48 canaux d’un débit unitaire de 64 kbps (soit 3,1 Mbps).

Les systèmes optiques sont basés sur quatre inventions clés : le laser, la fibre optique, l’amplification optique et la technologie de détection cohérente.

Le laser à semi-conducteur, démontré en 1962, par Robert Hall (1919, Connecticut – 2016) a été associé à une fibre optique en 1964, par Charles Kao (1933, Concession française de Shanghai – 2018) permettant l’émission, sans perte, d’un signal télécommunication à longue distance.

Dans les années 1970 aux Etats-Unis la technologie connaît de grandes avancées et l’on peut dès lors construire des réseaux de télécommunications par fibre optique performants. Le déploiement des câbles optiques transocéaniques prenait corps.

.            Le premier câble optique transatlantique TAT8 (le 8e câble de communication transatlantique), entre la France, l’Angleterre et les États-Unis date de 1988. Le système contenait deux paires de fibres optiques fonctionnelles ; un troisième était en réserve. Le signal sur chaque fibre optique était modulé à 295,6 Mbit/s (transportant 20 Mbit/s de trafic) et régénéré par des équipements (répéteurs) placés dans des boîtiers sous pression séparés par environ 40 km de câble. Il permettait l’échange simultané de 40.000 voies téléphoniques. L’amplification optique a amené avec elle le multiplexage en longueur d’onde (WDM). La fibre qui, avant 2000, reliait uniquement les centraux téléphoniques, s’est invitée depuis 2005 chez les particuliers.

En 2008, Nortel, Lucent et Alcatel ont développé la technologie de détection cohérente sur les réseaux terrestres. Elle fut mise en oeuvre dans les terminaux sous-marins transocéaniques en 2010 pour les montées en capacité des câbles existants. Il s’en est suivi de nouveaux câbles transocéaniques de capacité pouvant atteindre 100×100 Gbit/s soit 10 Tbit/s.

Les prochaines années …

.            La durée de vie théorique des câbles est de 25 ans. Ils sont parfois remplacés plus tôt lorsqu’ils sont considérés comme obsolètes technologiquement et que l’on veut doper leurs capacités. Les câbles transatlantiques ont ainsi déjà tous été renouvelés depuis leur pose à la fin des années 80. Face au défi posé par l’explosion du trafic internet mondial, la solution ne sera pas forcément de multiplier sans limite le nombre de câbles mais plutôt celui des paires optiques à l’intérieur. Un câble peut contenir aujourd’hui entre 4 et 8 paires de fibres. Le câble Dunant de Google, mis en service en 2020, en contient 12, un record ; ce qui devrait lui permettre d’atteindre une capacité de 30 Tbit/s.

.            Les câbles des prochaines années continueront à s’appuyer sur les technologies de la génération des systèmes optiques actuels, mais de nombreuses évolutions pourront servir l’augmentation de capacité et l’amélioration des services associés.

Cependant, au-delà, aucune révolution technologique nouvelle n’est aujourd’hui entrevue dans les laboratoires, signifiant que la révolution optique, commencée il y a 35 ans, est proche d’avoir complété son cycle technologique. La limite de l'efficacité spectrale maximale atteignable vient de la théorie de l'information. C’est la limite dite de la loi de Shannon. Mais le multiplexage spatial est un autre progrès qui viendra directement de l'augmentation du nombre de paires de fibres dans le câble, limité techniquement à ce jour, à 12 paires. En particulier, une difficulté pratique majeure viendra de la puissance électrique disponible sur un câble sous-marin.

Loi de Shannon : Le théorème de Shannon (1916, Michigan– 2001), du nom de l'ingénieur qui en a publié la démonstration en posant les bases de la théorie de l'information chez Bell Laboratories en 1949, énonce (en première approximation) que la représentation discrète d'un signal exige des échantillons régulièrement espacés à une fréquence d'échantillonnage supérieure au double de la fréquence maximale présente dans ce signal.

Structure physique du câble optique

.            La technologie fibre optique permet une transmission sans perte de vitesse car la lumière captée par la silice y est enfermée dans une gaine à faible indice de réfraction. L’onde lumineuse qui entre dans la fibre est réfléchie de multiples fois à l’intérieur de la fibre et cette onde va ensuite être propagée par diode laser, avec un parcours en « zigzag » : la lumière « confinée » se propage par la simple utilisation du système naturel de réfraction. Le réseau n’occasionne ainsi qu’un affaiblissement minimal du signal. La distance n’est plus un obstacle pour la vitesse de transmission, et de surcroit, la fibre optique n’est pas sensible aux perturbations électromagnétiques.

.            La fibre elle-même est un fil en verre très fin (250 micromètres, 2 à 3 fois le diamètre d’un cheveu) qui assure par la propagation de la lumière, le transport des données d’un point à un autre.

Au cœur des câbles sont disposées, par paires, les fibres optiques noyées dans du silicone le tout protégé par un tube plastique. Une épaisseur de fils torsadés métalliques, hyper résistants à la traction, entoure l’ensemble, le tout étant placé à l’intérieur d’une autre gaine elle-même protégée par un fourreau en cuivre qui, si besoin, permet également d’acheminer l’électricité nécessaire aux répéteurs. Cet ensemble est isolé et protégé par de la fibre de nylon bitumée. C’est la structure typique d’un câble de grands fonds, légère, d’un diamètre de 15 à 18 mm (celui d’un tuyau d’arrosage !)

Aux abords des côtes ou sur des fonds peu profonds, des couches successives additionnelles de nylon et de nappes de fils métalliques torsadés assurent, la résistance aux attaques et aux chocs extérieurs, notamment des ancres et des chaluts.

Le diamètre du câble optique lui-même n’excède généralement pas 1,7 cm, et une fois recouvert avec les couches de protection mécanique, il peut atteindre environ 10 cm de diamètre.

.            Le transport d’information dans une fibre optique, comme par tout autre système, subit une atténuation avec la distance. Cette contrainte physique nécessite de ré-amplifier le signal régulièrement par l’installation de répéteurs tous les 50 à 80 km. Ces répéteurs ont besoin d’une alimentation électrique qui est fournie par les câbles cuivre qui sont incorporés dans le câble optique.

Ces répéteurs amplifient non seulement le signal, mais malheureusement aussi tout bruit introduit en cours de route, ce qui bride l'intérêt d'augmenter l'énergie. Ces répéteurs sont intégrés, pour leur protection, dans des boitiers qui ressemblent à une ogive de l’ordre de 1 m de long pour 30 cm de diamètre d’un poids pouvant atteindre 300 à 400 kg, et coûtent jusqu'à 1 million $ pièce.

.            On compte quatre principaux fabricants de câbles sous-marins dans le monde : ASN (Alcatel Submarine Networks) l’ancien joyau français d’Alcatel racheté par Nokia en 2015, TE SubCom LCC, issu de l’opérateur américain historique AT&T, NEC Submarine System au Japon et le Chinois Huawei Marine. ASN, le leader mondial, qui fabrique à Calais, détient environ un tiers du marché.

A quel coût ?

.            Il existe différents types de câbles. Les petits mesurent entre 50 et 100 km et coûtent autour de 30 millions d’euros. Ils sont dits non répétés, c’est-à-dire qu’ils ne nécessitent pas de répéteurs pour amplifier le signal. Les plus longs s’étendent sur plusieurs milliers, voire dizaines de milliers de km et sont dits répétés. Ces derniers peuvent coûter jusqu’à 600 ou 700 millions d’euros, voire 1 milliard.

Les progrès technologiques ont fait diminuer le coût du bit transporté d’un facteur 2.000, en passant de 5 Gbit/s par canal à 100 Gbit/s !

Mise en œuvre

La pose

.            Outre les fatals montages financiers et les partenariats entre opérateurs de télécommunication, la première étape consiste à étudier le tracé par une opération de reconnaissance des fonds (survey).

Puis par la méthode analogue à la pose des pipe-lines sous-marins, la mise en place des câbles sous-marins se fait au moyen de navires câbliers. Il n'existe en réalité qu’une dizaine de véritables câbliers dans le monde, la trentaine d’autres navires ayant souvent été refondus ou adaptés pour leurs missions. Ils sont armés, en général, d’une cinquantaine de marins et d’une équipe spécialisée d'une douzaine d'ingénieurs/techniciens.

En se déplaçant, le navire déroule le câble qui est ainsi déposé par gravité au fond de l’océan. Ces câbles ont été préalablement disposés dans d’immenses tourets horizontaux, d’une vingtaine de mètres de diamètre et une dizaine de hauteur, dans lesquels sont "lovés" pas moins de 4 à 5.000 km de câbles pesant plus de 6 à 7.000 tonnes. Le raccordement des câbles et de tous ses composants, est effectué par des équipes de techniciens embarqués, à chaque changement de touret et installation d’un répéteur, et aussi parfois, … en cas de rupture !

.             Dans les zones sensibles, les câbles sont ensouillés (enfouis sous les sédiments entre 1 et 3 mètres de profondeur), sauf dans les zones sismiques où ils risqueraient d’être rompus par les secousses. Cette procédure est en particulier nécessaire en cas d’obstacles naturels dommageables, et en eau peu profonde, où les chaluts et les ancres pourraient les endommager. L’ensouillage nécessite une « charrue » spéciale qui, tirée par le navire câblier, creuse une tranchée pour ainsi lui assurer une protection, et une fois le câble déposé au fond, ce sillon se comble naturellement très vite. Près des côtes, l’ensevelissement est effectué à l’aide de jet d’eau haute pression, en général par des plongeurs, et un tube protecteur est installé.

Ensouilleuse « Orange »

Un navire câblier peut normalement poser entre 80 et 120 kilomètres de câble par jour, sauf en cas d’ensouillage où l’on ne dépasse les 20 km par jour.

.            Au niveau de la pose et de la maintenance, ASN (Alcatel Submarine Networks) est parmi les leaders, tout comme Orange Marine, filiale du groupe Orange avec ses 7 navires qui représentent 15% de la flotte mondiale et qui serait par ailleurs membre d’une quarantaine de consortium propriétaires. Le reste du secteur est partagé par d'autres grands industriels tels que Tyco (USA), Global Marine Systems (Grande-Bretagne), les japonais NTT World Engineering Marine Corporation et KDDI et de plus en plus, les GAFAM.

.            La France, avec France Télécom Marine qui détient une part du marché mondial d'environ 12%, est le point d’entrée de la plupart des câbles reliant l’Europe au reste du monde, avec l’exploitation de 13 stations d’atterrissement sur son territoire côtier pour connecter les réseaux filaires nationaux à 23 câbles sous-marins. La plupart de ces câbles océaniques atterrissent en Bretagne (Plérin, Lannion, Penmarc’h), sur la côte atlantique (Saint-Hilaire-de-Riez, Bruges, Cap-Ferret, …), ou encore à Marseille/La Seyne-sur-Mer.

Câbles et stations d’atterrissements autour de la France (source : Telegeography).

La réparation d’un câble

.            C'est une opération rare en phase de pose (rupture à la traction, accident de relief, …), mais plus fréquente au stade maintenance, avec des causes variées : Pêcheurs (chaluts) : 38% ; Ancres dérivantes ou non : 25% ; Défaillance technique : 12 % ; Rupture lié au fond sous-marin : 8% ; Abrasion : 6% ; Divers (sabotages, …) : 11%.

La première difficulté sera peut-être de « trouver » le câble, lequel pourra avoir subi les influences des courants, des tremblements de terre, des avalanches sous-marines, … et donc avoir dérivé de plusieurs kilomètres.

Après avoir demandé à l’opérateur la désactivation des flux de données et de l'alimentation électrique du câble, les deux extrémités ou la partie à sectionner sont remontées sur la navire. Des tests de continuité sont bien sûr effectués une fois la réparation achevée, avant de le redéposer sur le fond.

L’enjeu vital d’une infrastructure très sensible

.            On estime que plus de 10.000 milliards de dollars de transactions financières quotidiennes, soit quatre fois le PIB annuel de la France, transitent aujourd’hui par ces « autoroutes du fond des mers ». C’est notamment le cas du principal système d’échanges de la finance mondiale, le SWIFT (Society for Worldwide Interbank Financial Telecommunications).

On peut aussi mentionner le projet conjoint des Etats-Unis, de l’Australie et du Japon pour la construction d'un câble sous-marin destiné à améliorer l’accès internet des Etats insulaires de Kiribati, Nauru et des États fédérés de Micronésie dans le Pacifique. Des micro-Etats qui ont pourtant une importance géopolitique pour les occidentaux et donc évidemment cruciale pour la Chine, dans son combat pour juguler la reconnaissance de Taïwan. Il ne faut pas oublier que les câbles sous-marins, ces routes de la soie « digitales », font partie du vaste programme d’infrastructures dans le monde financé par Pékin.

Or, l’extrême concentration géographique des câbles, notamment au niveau de leur point d’atterrissement (par exemple en Europe : Marseille, Aquitaine, Bretagne, Cornouailles…), les rend particulièrement vulnérables aux perturbations qui coupent les flux de données et aussi à l’espionnage ! Car dès qu’une donnée transite, ... elle est consultable. Ce qui pose des questions sur la sécurité souveraine et l’espionnage. Le Brésil et l’Europe ont ainsi construit un câble reliant les deux continents pour ne plus dépendre uniquement des câbles américains.

.            Ces infrastructures sont aujourd’hui aussi cruciales que les gazoducs et les oléoducs. Et on recense en moyenne chaque année plus d’une centaine de ruptures de câbles sous-marins.

En 2015, c’est une ancre qui fût à l’origine d’une section de câble privant presque toute l’Algérie d’Internet pendant deux semaines.

En juillet 2020, la Somalie a été totalement privée d’Internet pendant plusieurs heures en raison d’une opération de maintenance à distance du câble sous-marin EASSy qui relie la côte est-africaine au réseau.

Un mois plus tard, une grue sous-marine travaillant à la collecte de sable dans la baie de Kuakata a heurté un câble sous-marin de télécommunications, se traduisant par une perte de 40 % de la vitesse du réseau internet du Bangladesh.

Ces événements ne sont pas anodins à l’échelle d’un pays : les banques, les compagnies aériennes, les entreprises, les médias et certains services gouvernementaux sont dépendants d’Internet pour fournir leurs services.

.            Le positionnement au fond de l’océan ne protège bien évidemment pas des actes délictueux ! Et il est difficile de mesurer les attaques intentionnelles, mais les mouvements de certains navires commencèrent à attirer l’attention dès 2014 : leur route suivait les câbles sous-marins de télécommunication.

Les premières attaques de l’ère moderne datent de 2017 : câbles Grande-Bretagne / USA, puis France / États-Unis, arrachés par les chalutiers suspects. En 2007, des pêcheurs vietnamiens ont coupé 50 km d’un câble sous-marin afin d’en récupérer les matériaux composites et de tenter de les revendre. Le Vietnam perdit ainsi près de 90 % de sa connectivité avec le reste du monde pendant une période de trois semaines. Une attaque de ce type est extrêmement facile à réaliser, y compris par des acteurs non étatiques.

Couper des câbles sous-marins, une pratique de guerre ancienne et éprouvée

.            Les attaques subies par des câbles ne sont pas un fait nouveau. Les premières de ce type ont eu lieu en 1898, lors de la guerre hispano-américaine. Cette année-là, dans la baie de Manille (aux Philippines), l’USS Zafiro coupa le câble reliant Manille au continent asiatique afin d’isoler les Philippines du reste du monde, ainsi que le câble allant de Manille à la ville philippine de Capiz. D’autres attaques spectaculaires contre les câbles eurent lieu dans les Caraïbes à Porto Rico et à Cuba.

La France et le Royaume-Uni ont déjà vécu cette expérience … aux mains des Allemands pendant la Première Guerre mondiale. Ces câbles faisaient partie du réseau mondial de télégraphie par câblogrammes.

De nos jours, cinq tendances accélèrent les risques pour la sécurité et la résilience de ces câbles :

*  le volume croissant des données circulant sur les câbles, qui incite les États tiers à espionner ou à perturber le trafic.

*  l’intensité capitalistique croissante de ces installations, qui mènent à la création de consortiums internationaux impliquant jusqu’à des dizaines de propriétaires. Ces propriétaires sont souvent distincts des entités qui fabriquent les composants des câbles et de celles qui posent les câbles le long du fond océanique. L'entrée dans ces consortiums, est facile pour des acteurs étatiques qui pourraient utiliser leur influence pour perturber les flux de données, voire les interrompre dans un scénario de conflit.

*  l’espionnage, qui nécessite des sous-marins spécialement équipés, ou des submersibles opérant à partir de navires, capables d’intercepter, voire modifier, les données transitant dans les câbles à fibres optiques sans les endommager. À ce jour, seuls la Chine, la Russie et les États-Unis disposent de tels moyens.

*  la vulnérabilité des stations d’atterrissage. Ainsi, la commune de Lège-Cap-Ferret (33), en bordure du Porge où atterrit en septembre 2021 (mise en service prévue à l’été 2022) le câble franco-américain Amitié de Facebook qui relie l'Etat du Massachusetts, serait-elle devenue un nid d’espions !

*  la tendance des câblo-opérateurs à utiliser des systèmes de gestion à distance pour leurs réseaux câblés, systèmes de sécurité médiocres, qui exposent les câbles à des risques de cybersécurité.

Un marché d’acheteurs de plus en plus restreint (oligopsone)

.            Les câbles peuvent être commandités par des acteurs privés qui en ont seuls l’usage ou qui louent une partie de leurs capacités. Mais aussi par des consortiums rassemblant différents acteurs copropriétaires.

.            Les grands consortiums, avec de nombreux associés, sont de plus en plus délaissés au profit de regroupements plus réduits qui permettent de pouvoir conserver un monopole décisionnel. Si les propriétaires historiques des câbles sous-marins étaient les entreprises privées ou publiques des télécoms, les géants du numérique, depuis 2016, investissent massivement et possèdent ou louent aujourd’hui plus de la moitié de la capacité des câbles sous-marins. Soumis aux aléas du marché et à la loi du plus fort, les câbles sous-marins deviennent progressivement la propriété d’une minorité d’acteurs qui disposent ainsi d’un pouvoir et d’une influence grandissantes sur les États et les entreprises.

.            Alors que le projet Africa Coast to Europe (ACE), ouvert en 2012, appartient à un consortium de 19 entreprises des télécoms, le câble Marea reliant les États-Unis à l’Espagne n’appartient qu’à Facebook, Microsoft et Telxius. Le chantier colossal 2Africa de Facebook, lancé en 2018, et déployé sur tout le pourtour du continent africain n’est porté que par 8 acteurs. Google va encore plus loin : le géant fait construire ses propres câbles ; ainsi, le câble Dunant qui relie depuis janvier 2020 les États-Unis et la France lui appartient en totalité.

.            Ayant besoin de toujours plus de bande passante pour diffuser des vidéos, des photos et d'autres données entre leurs centres de données mondiaux, les entreprises comme les GAFAM préfèrent avoir une capacité dédiée pour leur propre usage. Les GAFAM participent probablement à 60-70% des projets en cours. Google est bien évidemment très actif, investissant dans pas moins de 13 câbles sous-marins via des consortiums. Il va aussi déployer son premier câble privé baptisé Curie à destination du Chili. On estime qu'à mesure que les technologies des câbles sous-marins s'améliorent, de telles entreprises construiront de plus en plus de nouveaux itinéraires plus rapides entre les continents.

La part de marché des GAFAM avec leurs capacités financières d'avoir leurs propres câbles pourrait ainsi passer de 5 % à 90 % en moins de 10 ans !

Des stratégies en pleine expansion

.            Le nombre des câbles sous-marins augmente régulièrement : il y en avait environ 263 en 2014, 378 en 2019 et 406 en 2020. Mi-2021, on en dénombre 473, dont 448 opérationnels, parmi lesquels plus de 300 câbles en fibre optique ; 25 traversent l’océan Atlantique et 22 le Pacifique. La longueur actuelle estimée des câbles optiques sous-marins est de 810.000 miles, soit 1,3 million de km, plus de trois fois la distance Terre-Lune. Le plus court mesure 131 km ; le plus long plus de 20.000 km entre la Malaisie et la Californie. Le tracé du réseau est en réalité ancien, reprenant les routes empruntées au XIXe siècle par le télégraphe, puis au XXe siècle par le téléphone.

 Avec 36 nouveaux câbles, l’année 2020 fut marquée par un nombre record de déploiements.

 .            Après plusieurs dizaines d’années très cycliques, le marché semble ne plus connaître la crise. La croissance est soutenue, car alimentée par les GAFAM, lesquelles modifient sensiblement les pratiques du secteur en intensifiant outrageusement les commandes. Auparavant, on avait un projet important tous les 12 à 15 mois ; désormais, chaque année connait 3 ou 4 projets d’envergure. L’augmentation de capacité constatée est telle que, pour l'instant, elle dépasse la demande ; seuls 30 % environ de la capacité potentielle des principaux câbles sous-marins sont actuellement utilisés, alors que plus de 60 nouveaux câbles sont mis en service en 2020-2021.

.            La plupart des câbles sous-marins de communication les plus longs actuellement en service sont déjà âgés d'une vingtaine d'années, à l’image du FLAG Europe-Asia (FEA), initialement Fibre-optic Link Around the Globe (FLAG), long de 28.000 km et mis en service en 1997 pour desservir 15 pays entre le Japon et l’Angleterre.

FEA

.            Le Sea-Me-We3 (SMW3) est le plus long système de câble sous-marin au monde avec une longueur totale de 39.000 km. Il relie 39 stations terrestres dans 33 pays de 4 continents, l'Asie, l'Australie, l'Afrique et l'Europe. Ce câble est la propriété d’un consortium qui regroupe 92 investisseurs. Actuellement le câble est dirigé par France Télécom & China Telecom. Sa mise en service a eu lieu en mars 2000 avec une capacité initiale de 20 Gb/s pour chacune de ses deux paires de fibre. SMW3 a déjà connu quatre augmentations de capacité majeures, la capacité par paire de fibres variant désormais, selon les besoins et les contraintes physiques, entre 20 Gb/s et 250 Gb/s grâce à la densification du multiplexage en longueur d'onde.

Sea-Me-We 3 (SMW3)

.            Le Southern Cross construit par Fujitsu et Alcatel, relie l'Australie, la Nouvelle-Zélande et les États-Unis. Il est entré en service en novembre 2000 et s'étend sur une longueur de 30.500 kilomètres (dont 1.600 terrestres) à travers le Pacifique.

Southern Cross

.            Microsoft et Facebook en commun, ont réalisé Marea. Reliant la Virginie aux Etats-Unis à Bilbao en Espagne, d'une longueur de 6.600 km, ce câble fibre optique est doté d'une capacité de 160 To/s de bande passante. Les travaux de pose, réalisés par Telxius (filiale de l'opérateur télécom Telefonica) ont été achevés en 2017.

.            Propriété de Google, Dunant, l’autoroute de 6.600 kilomètres de fibre optique, atterri à Saint-Hilaire-de-Riez, en Vendée, en mars 2020, raccorde la France à la côte Est des Etats-Unis à Virginia Beach. (Les côtes françaises n'avaient plus accueilli de câbles transatlantiques depuis le TAT-14 mis en service en 2001). Orange, "landing party" chargé en particulier d'assurer la maintenance de la station d’atterrissement sur la côte française, a obtenu un droit irrévocable d’usage de 2 des 12 paires de fibres d’une capacité unitaire de 30 Tbit/s pour son propre usage.

Ce câble fait entrer les « dorsales de l'internet mondial » dans une nouvelle génération, grâce à ses capacités décuplées. Google estime qu'il peut transmettre tout le contenu de la bibliothèque du Congrès de la Virginie vers la France trois fois par seconde.

Il fait partie (bien sûr !) des câbles sous-marins espionnés par le GCHQ, le service de renseignement britannique chargé de la surveillance des télécommunications.

.            Amitié, un réseau de 6.800 km de long construit par Alcatel Submarine Networks, dont la mise en service est prévue début 2022, relie via l’Angleterre (Bude), le Massachusetts à la France (Le Porge, près de Bordeaux). L'américain Equinix ouvrira son premier data-center hors de la région parisienne afin d'héberger ce câble. Orange, opérateur en partenariat avec Facebook et Vodafone, disposera là aussi de deux paires de fibres pour son propre usage, parmi les 16 d’une capacité unitaire maximale de 23 Tbit/s, et agira également en qualité de "landing party".

.            Amitié et Dunant cumulés, auront une capacité supérieure à celle de tous les systèmes existants en service sur le front transatlantique. Ces câbles sont conçus pour évoluer au même rythme que les futures générations de technologies de transmission optique, et sont supposés être en mesure de maintenir un niveau de performances élevé pour au moins pendant les 20 prochaines années. Orange bénéficiera avec les 4 paires de fibres de ces deux systèmes transatlantiques d’une capacité totale de 100 Tbit/s, ce qui permet le chargement simultané de 15 millions de films HD. Orange enrichit ainsi son panel de clients partout dans le monde et l’empreinte de son réseau mondial qui relie plus de 300 points de présence grâce à 45.000 km de fibres à travers l’Europe, les États-Unis, l’Afrique et l’Asie.

.            Essentiellement porté par la Chine qui le considère comme un modèle d’« intégration civilo-militaire », le câble Pakistan and East Africa Connecting Europe (PEACE, tout un symbole !), a atterri sur les côtes marseillaises à l’automne 2021. Long actuellement de 12.000 km, il relie la France à l’Afrique (Mombasa au Kenya) d’une part, et à l’Asie (Gwadar au Pakistan) d’autre part. Des ramifications sont prévues dans un second temps du Kenya vers l’Afrique du Sud, ainsi que vers les îles Maurice et Seychelles. PEACE atteindra alors les 15.000 km. Il entrera en service en 2022 et permettra à l’opérateur Orange d’augmenter ses capacités dans l’océan indien et aussi … aux géants chinois Baidu, Alibaba, Tencent et Xiaomi de développer leurs activités en Afrique et en Europe.

PEACE

.            Google déploie également le titanesque câble Equiano qui bordera toute la côte ouest du continent africain, sur plus de 12.000 km, pour relier Lisbonne (Portugal) à Cape Town (Afrique du Sud). Selon Google, Equiano offrira une capacité de réseau de 150 Tb/s, environ 20 fois plus importante que les câbles qui desservent actuellement la région, grâce à l’emploi de la technologie de multiplexage par répartition spatiale - Space-Division Multiplexing (SDM). La première phase, déployée par Alcatel Submarine Networks devrait être achevée en 2021. Neuf “unités de branchement” sont prévues tout au long du câble afin de pouvoir connecter d’autres pays du continent africain ultérieurement.

Il s’agit du 14ème câble télécom sous-marin dans lequel Google investit et le troisième qu’il finance intégralement. Le géant américain se flatte d’avoir déjà injecté 47 milliards de dollars dans l’amélioration de son infrastructure au cours des trois dernières années.

.            Google fait ainsi concurrence au projet 2Africa de Facebook, au sein d’un consortium d'entreprises télécoms. Ce câble, l'un des plus longs au monde, reliera l'Europe de l'ouest au Moyen-Orient et à 16 pays d'Afrique, parcourant la Méditerranée, la mer Rouge, le golfe d'Aden, la côte africaine de l'océan Indien jusqu'au cap de Bonne-Espérance, pour remonter l'océan Atlantique jusqu'en Grande-Bretagne. Sur 37.000 kilomètres le câble, fabriqué par Alcatel, renfermera 16 paires de fibres optiques, chacune étant exploitée indépendamment par chacun des opérateurs du projet. La mise en service est prévue en 2023 ou 2024.

Câbles Equiano (Google) -à gauche- et 2Africa (Facebook) –à droite-, en cours de déploiement autour du continent africain (source : Telegeography).

.            En mars 2021, Facebook et Google ont annoncé la construction de deux câbles sous-marins qui reliront l’Amérique du Nord à Singapour et l’Indonésie, le projet Apricot, visant à connecter le Japon, Singapour et d'autres pays de la région APAC d'ici à 2023. Et  n’oublions pas Amazon ni Microsoft, également derrière plusieurs autres projets !

.            Dunant pourrait ne pas rester le plus rapide pendant longtemps. Le géant japonais de la technologie NEC affirme disposer d'une technologie qui permettra d'installer des câbles sous-marins longue distance comportant 16 paires de fibres optiques pour des capacités de 12 Pétabit/s, d’ici à 2024.