Meta

Inside the Lab : améliorer la connectivité sous-marine, terrestre et aérienne

https://about.fb.com/fr/wp-content/uploads/sites/12/2021/10/FacebookConnectivitySizzle_09242021_v23_FR.mp4?_=1

Nous comptons constamment sur Internet, tant pour notre travail, notre éducation et notre santé que pour nos liens sociaux, avec une consommation individuelle grimpant de 20 à 30 % par an. En dépit de cette rapide augmentation, près de la moitié de la population mondiale est laissée pour compte, parce qu’elle a un accès limité ou complètement inexistant à Internet.

Pour donner au plus grand nombre un accès rapide et fiable à Internet, Facebook Connectivity collabore avec ses partenaires pour développer de nouvelles technologies qui garantissent l’accès à l’Internet à haut débit. Aujourd’hui, nous partageons nos avancées récentes concernant certaines de ces technologies de connectivité, dont le but est d’améliorer considérablement la capacité d’Internet dans le monde entier, en passant par la mer, la terre et les airs.

« Nous avons observé une économie florissante là où l’Internet est largement accessible aux individus et aux entreprises » déclare Cynthia Perrett, Fiber Program Manager chez Facebook. Au Nigéria, par exemple, l’augmentation de la bande passante est corrélée à une augmentation de 7,8 % de la probabilité d’emploi pour les personnes résidant dans des zones reliées aux câbles de fibre optique. Cela signifie donc que pour chaque million de personnes résidant dans des zones reliées à la fibre, ce sont 78 000 personnes supplémentaires qui trouvent un travail. La situation est comparable en République démocratique du Congo, où l’augmentation de la connectivité s’est accompagnée d’une augmentation de 19 % du PIB par habitant (789 $ contre 663 $ en parité de pouvoir d’achat).

L’Internet mondial repose essentiellement sur des câbles sous-marins reliant les continents entre eux. Alors que nous construisons plus de 150 000 km de ces câbles avec nos partenaires, nous œuvrons également au développement de nouvelles technologies pour que des bouées fonctionnant à l’énergie solaire et flottant au milieu de l’océan puissent aider ces câbles à transporter des volumes de données bien plus importants.

Sur terre, nous avons développé un robot appelé Bombyx. Capable de se déplacer de façon autonome le long des lignes à haute tension et d’y enrouler un câble, ce dernier pourrait réduire considérablement le coût de déploiement des câbles de fibre optique au niveau local. Nous n’oublions pas les zones urbaines denses ni les environnements où le déploiement de la fibre s’avère plus délicat. C’est pourquoi nous avons développé Terragraph, une technologie sans fil de connectivité aérienne pour l’Internet à haut débit afin de connecter foyers et entreprises.

« Avec nos efforts en faveur de la connectivité, nous avons contribué à donner à plus de 300 millions de personnes un accès à un Internet plus rapide, et nous sommes impatients de mettre une connectivité abordable et de haute qualité à la disposition d’un milliard de personnes supplémentaires », affirme Dan Rabinovitsj, VP de Facebook Connectivity.

Aujourd’hui, nous partageons les dernières actualités concernant ces nouvelles technologies de connectivité développées au sein de nos laboratoires.

Câbles sous-marins : l’innovation au service de la construction d’infrastructures

Chaque jour, nous utilisons nos téléphones, nos ordinateurs ou nos casques de VR pour communiquer avec les personnes qui nous sont chères ou pour trouver les informations dont nous avons besoin. Pourtant, nous avons tendance à oublier la technologie qui rend ces moments possibles. Pour garantir un Internet abordable et à haut débit, les câbles de fibre optique n’ont pas leur pareil, puisqu’ils transportent plus de mille fois la bande passante des autres technologies de communication. Si la fibre optique a le potentiel indéniable d’améliorer la connectivité, plus de 70 % de la population mondiale vivait pourtant toujours à plus de 10 km de la fibre en 2019. Cette lacune s’explique en partie par des défis particulièrement complexes et peu connus du grand public, mais dont la résolution aurait un impact considérable. Ces défis concernent notamment les terrains difficiles, comme les montagnes et les déserts, les coûts élevés que représente pour les opérateurs le déploiement de la fibre dans des zones rurales et peu peuplées, ainsi qu’un manque de matériaux abordables capables de résister aux conditions climatiques rudes que sont les vents forts ou la chaleur du désert.

Pour cela, nous continuons d’investir afin d’améliorer les câbles de fibre optique sous-marins et d’étendre leur portée dans le but d’offrir une meilleure connectivité au plus grand nombre. Par exemple, jusqu’à récemment, les câbles sous-marins transocéaniques se composaient de 2 à 8 paires de fibre. Avec l’aide de différents acteurs du secteur, nous avons réussi à repousser ces limites. Aujourd’hui, nous avons la fierté d’annoncer que le tout premier système de câble sous-marin transatlantique à 24 paires de fibres reliera l’Europe aux États-Unis avec une capacité d’un demi pétabit par seconde, ce qui équivaut à un demi million de gigaoctets ! À titre de comparaison, cela représente une capacité 200 fois supérieure à celle des câbles transatlantiques des années 2000.

Ce nouveau système de câble vient compléter les récentes annonces faites à propos de notre câble sous-marin 2Africa Pearls, qui connecte l’Afrique, l’Asie et l’Europe et constitue le plus long système de câble sous-marin du monde, contribuant à connecter jusqu’à 3 milliards de personnes.

2Africa triple la capacité totale du réseau de câbles sous-marins desservant l’Afrique, l’Europe et l’Asie

Si nous tâchons de garder un point de vue global, nous nous intéressons également aux innovations incrémentales. Par exemple, des portions du projet 2Africa utiliseront un nouveau système conducteur en aluminium pour remplacer les conducteurs traditionnels en cuivre, ce qui rend la fabrication d’un câble d’une telle taille beaucoup plus économe.

Autre avancée majeure : la manière dont ces câbles sont alimentés. À l’heure actuelle, la capacité du câble sous-marin est limitée par le volume d’électricité qu’il est possible d’acheminer depuis le rivage vers une série de répéteurs (qui amplifient le signal tout le long du câble), placés environ tous les 80 kilomètres. Prenons par exemple un câble transatlantique reliant l’Europe aux États-Unis, séparés par plus de 7 000 kilomètres, avec tous ces répéteurs alimentés par le câble depuis le rivage. Cela fait du câble un très long fil électrique.

Pour résoudre ce problème, les ingénieurs travaillent à la conception de bouées capables d’alimenter en électricité les répéteurs, et ce au milieu de l’océan. Nous explorons des moyens plus durables d’y parvenir, en exploitant une combinaison de convertisseurs d’énergie houlomotrice et de panneaux solaires. Cette solution unique nous permettra d’aller plus loin dans l’innovation technologique en décuplant notre capacité, la faisant passer d’un demi pétabit par seconde à 5 pétabits par seconde.

Nous continuons également d’innover et d’évaluer comment et où placer ces câbles. Par exemple, nous avons mis au point un outil de modélisation prédictive, le modèle Atlantis, pour nous aider à prévoir l’itinéraire des câbles sous-marins dans le but de garantir la disponibilité du réseau en cas d’évènements imprévus.

Le modèle Atlantis nous aide à prédire l’emplacement des câbles sous-marins

Si nous sommes en mesure d’en faire autant, c’est en grande partie parce que nous privilégions les partenariats. Par exemple, nos câbles Echo et Bifrost dépendent du consortium de partenaires locaux Keppel, Telin et XL Axiata. Ensemble, nous œuvrons à augmenter la capacité transpacifique globale de 70 %. L’évolutivité des infrastructures sous-marines est un point stratégique de notre approche globale afin de développer des systèmes de connectivité mondiaux qui contribueront à rendre Internet accessible à toujours plus de personnes dans les années à venir.

Quand robotique rime avec déploiement rapide de la fibre

Bien que l’Internet mondial repose essentiellement sur les câbles sous-marins, une fois ces câbles arrivés au rivage, la prochaine étape consiste à délivrer la bande passante au niveau local. Malheureusement, les méthodes de déploiement actuelles sont aussi fastidieuses que coûteuses. Par conséquent, l’installation même de la fibre est un frein au déploiement de la fibre et à la mise à disposition de toujours plus de fibre pour donner à tous un accès libre à Internet, peu importe le niveau de revenus.

Étant donné que chaque brin de fibre optique affiche un coût négligeable au mètre, alors que l’installation de la fibre coûte des dizaines de dollars, voire des centaines, par mètre, nous nous sommes posé la question suivante : est-il possible de faire baisser le coût de l’installation des câbles optiques ?

« Pour répondre à cette question, nous avons d’abord envisagé des câbles d’alimentation de moyenne tension, ces fameux 3 câbles qu’on peut voir accrochés aux poteaux électriques » explique Karthik Yogeeswaran, ingénieur en réseaux sans fil chez Facebook. « Dans la majeure partie du monde, la plupart des rues sont traversées par un câble électrique moyenne tension. Si nous trouvions un moyen de faire passer la fibre par ces câbles, alors nous tiendrions là une solution qui peut être appliquée dans le monde entier. »

Notre solution, la voilà : Bombyx, un robot de déploiement de la fibre aérienne qui rend le processus plus rapide et moins coûteux. Tiré du nom latin du ver à soie, Bombyx incarne notre volonté de faire chuter de façon drastique le coût de déploiement de la fibre terrestre. De fait, la combinaison d’innovations dans les domaines de la robotique et de la conception de câbles optiques permet d’accroître le volume de câbles optiques terrestres, tout en s’épargnant les coûts liés au creusement des tranchées de fibre optique.

Depuis que nous avons commencé à travailler sur Bombyx, nous avons allégé le robot de 4,5 kg, réduit le temps que met Bombyx à parcourir un câble électrique (passé ainsi de 17 minutes à moins de 4 minutes) et amélioré les mécanismes de stabilisation pour assurer la position verticale du robot sur le câble.

Aujourd’hui, nos efforts visent également à permettre à ce robot, déjà semi-autonome, de franchir un obstacle de façon entièrement autonome. Grâce à notre système semi-autonome actuel, les opérateurs supervisent et dirigent les mouvements du robot lorsqu’il franchit des frontières. Lorsque nous aurons atteint une autonomie complète, les techniciens n’auront plus qu’à charger le robot sur le câble et à le laisser calculer son itinéraire pour contourner les obstacles.

Notre travail sur Bombyx s’inspire des techniques d’enroulement hélicoïdal de la fibre optique. Remontant aux années 1980, ces méthodes présentaient le désavantage de couper l’alimentation électrique des clients dans les zones d’installation. Nous avons compris que, pour installer la fibre sans déconnecter les foyers ni les entreprises, il fallait également que le robot enrouleur puisse franchir les obstacles rencontrés sur son parcours sans l’aide d’un humain.

En premier lieu, il nous fallait toutefois résoudre des problèmes de conception urgents. Par exemple, lorsque vous enroulez la fibre autour d’un câble électrique, vous devez transporter la totalité du volume de fibre que vous comptez déployer. Un kilomètre de fibre aérienne pèse 113 kg, et même le câble spécial utilisé dans l’ancien système d’enroulement hélicoïdal pesait 36 kg. Combiné à un robot pour déployer la fibre, il serait trop lourd pour les câbles électriques, généralement très fins et incapables de supporter un tel poids. Les câbles moyenne tension ayant également tendance à beaucoup chauffer, nous avions besoin d’un câble de fibre capable de résister à l’étirement et à la fonte.

Confrontés à ces défis techniques, nous avons mis en place différentes stratégies. En premier lieu, nous avons utilisé une corde Kevlar tressée pour renforcer le câble, sans ajouter en taille ni perdre en flexibilité. Ensuite, nous nous sommes attaqués à la taille et au poids en réduisant le nombre de fibres de 96 à 24. Grâce aux nouvelles technologies, un seul brin de fibre peut connecter jusqu’à 1 000 foyers, 24 fibres permettent donc de connecter l’ensemble des foyers et entreprises traversés par chaque câble électrique. Enfin, nous avons travaillé avec des fournisseurs de matériaux de premier plan pour développer une gaine de fibre capable de résister aux températures élevées courantes sur les câbles électriques et aux dégâts causés par la formation d’arc sous l’effet de la haute tension.

Notre défi suivant, et pas des moindres, était la conception d’un robot capable de grimper aux câbles et d’éviter les obstacles. Bombyx utilise des techniques de mouvement avancées pour s’équilibrer et pour se retourner lorsqu’il contourne des obstacles en enroulant la fibre autour des câbles.

Bombyx enroule la fibre autour de câbles téléphoniques existants, évitant les obstacles et se retournant lorsque nécessaire sur son parcours

À terme, chaque robot sera capable d’installer plus d’1 kilomètre de fibre et de franchir des dizaines d’obstacles gênants de façon autonome, tout ceci en environ 1 heure et demi. Si nous n’en sommes encore qu’aux débuts de ce projet, les ingénieurs se montrent optimistes quant à son impact.

Bombyx intéresse également, et de plus en plus, les entreprises du service public, qui ont besoin de la bande passante de la fibre pour moderniser leur exploitation du réseau, mais également pour contribuer à combler la fracture numérique. « Pour les services publics, Bombyx est un outil qui répond à leurs critères de modernisation du réseau et capable d’apporter la bande passante dans les zones les plus rurales, au coût le plus bas pour le contribuable » affirme Joshua Broder, PDG de Tilson Tech, une entreprise de services informatiques et de construction de réseaux.

Terragraph : faire passer la fibre par l’air

Lorsque nous serons en mesure d’augmenter le volume de fibre proposé aux communautés, nous pourrons nous attaquer à la dernière étape, qui consiste à amener la fibre dans les maisons et les bureaux. La connectivité dite « du dernier kilomètre » est un défi pour le moins délicat.

Facebook Connectivity a développé une technologie appelée Terragraph, qui franchit le dernier kilomètre par les airs et offre des vitesses comparables à la fibre, mais sans fil, à un coût qui représente une fraction de celui des approches traditionnelles. À Anchorage, en Alaska, comme à Perth, en Australie, Terragraph a déjà bouleversé la vie des habitants, et nous comptons bien étendre Terragraph à un territoire bien plus vaste.

Terragraph utilise des transmetteurs fixés au mobilier urbain et aux toits pour créer un réseau réparti qui assure une connectivité fiable à haute vitesse dans les maisons et les bureaux. Si Terragraph est plus facile à déployer que la fibre en tranchée, c’est parce qu’il s’appuie sur des points existants dont il étend les capacités sans fil, à travers des nœuds fixés à du mobilier urbain existant, comme des lampadaires ou des feux de circulation.

Nœuds de raccordement Terragraph attachés à des lampadaires et des toits, créant ainsi un maillage résistant capable de rerouter le signal si nécessaire afin d’empêcher la réduction des capacités pour les maisons et bureaux en cas d’obstruction, comme des échafaudages.

Ce qui en 2015 était encore une technologie au stade expérimental arrive aujourd’hui sur le marché grâce à notre écosystème de partenaires composé de fabricants d’équipements d’origine et de fournisseurs de services du monde entier. Nous avons concédé gratuitement la licence de Terragraph à des fabricants d’équipements d’origine, et 5 partenaires ont déjà annoncé disposer de produits matériels compatibles avec Terregraph. Jusqu’à ce jour, ces fabricants d’équipements d’origine partenaires ont expédié plus de 30 000 unités Terragraph à plus de 100 fournisseurs de services et intégrateurs de système à travers le monde.

Nous observons déjà les effets de Terragraph dans 2 récents déploiements commerciaux : à Anchorage, en Alaska, et à Perth, en Australie. En partenariat avec Cambium Networks, Alaska Communications fournit 1 Go de vitesse de téléchargement et 100 Mo de vitesse d’importation à plus de 6 500 foyers à Anchorage. L’entreprise projette par ailleurs de s’étendre à d’autres quartiers d’Anchorage, de Fairbanks, de Juneau et de la péninsule Kenai dans les années à venir. Pour découvrir comment le quotidien des Alaskains a été transformé par un Internet plus rapide et plus fiable, poursuivez la lecture sur cette page.

Perth, en Australie, est l’une des villes les plus isolées du monde, mais aussi une autre communauté où Terragraph a eu un impact profond. « En 2019, Perth était citée comme affichant l’un des débits Internet les plus bas des capitales australiennes » déclare Stephen Cornish, PDG de Pentanet.

Pentanet exploite l’équipement cnWave 60 GHz de Cambium Networks, alimenté par Terragraph, pour apporter un Internet haut débit aux habitants de Perth pour qui une connectivité rapide, fiable et abordable est plus importante que jamais. « Le métaverse et le gaming transforment Internet et des vitesses de l’ordre des gigaoctets sont nécessaires », ajoute Cornish.

Et après ?

Nous continuerons à faire évoluer l’ensemble de nos technologies de connectivité. Nos essais commenceront sous peu pour tester des bouées qui viendront alimenter nos câbles sous-marins en plein océan. Sur terre, nous lancerons bientôt des essais de Bombyx pour les services publics. Nous poursuivrons également notre partenariat étroit avec les fabricants d’équipement d’origine pour étendre Terragraph à bien d’autres marchés dans le monde.

Nous avons franchi un cap dont nous sommes fiers : apporter un Internet haut débit fiable à plus de 300 millions de personnes. Et nous sommes loin d’en avoir fini. Pour connecter des milliards de personnes, bien des approches doivent être explorées. Nous continuerons à développer des solutions innovantes pour aider le secteur à combler la fracture numérique.

« Les internautes réclament des moyens de se connecter plus performants que ceux existant, il y a encore beaucoup à faire pour améliorer l’expérience numérique », conclut Mike Schroepfer, CTO chez Facebook. « En réponse à ce défi se profile un ensemble de nouveaux espaces virtuels, que beaucoup appellent d’ores et déjà le « métavers ». Cet univers fictif donnera naissance à la prochaine génération d’expériences sociales en ligne, attrayantes et immersives au-delà de notre imagination. »

Pour connecter ainsi les individus, l’accès à un Internet rapide, plus fiable et abordable doit être étendu à tous. Nous avons la conviction que ce travail est essentiel pour une société plus juste où chacun peut bénéficier des avantages économiques, éducatifs et sociaux d’un monde numérique connecté.