Câble électrique sous-marin

Un câble sous-marin est un câble posé sur le fond marin, destiné à acheminer des télécommunications ou à transporter de l'énergie électrique.

Les câbles sous-marins sont mis en place et maintenus par des navires câbliers, après reconnaissance bathymétrique pour repérer le trajet idéal (le plus court, mais sans risque pour le câble). Par faibles profondeurs, et lorsque la nature du fond le permet, les câbles sont généralement ensouillés à l'aide d'un outil marin de type charrue à soc creux afin de minimiser les risques de crochages par le train de pêche des chalutiers. Les câbles ont en général un diamètre de 69mm et pèsent environ 10kg/m, même si des câbles plus légers et plus fins sont utilisés pour les sections en eaux profondes.

Arrivée (atterrissement) à New York (Rockoway Beach) du premier câble sous-marin reliant l'Italie (Rome) à l'Amérique du Nord. Ce câble passait par les Açores et Málaga en Espagne

Transport d'énergie

Les câbles sous-marins électriques relient souvent les îles au continent, ou interconnectent des réseaux distincts. Ils sont aussi utilisés pour acheminer l'électricité produite dans les parcs éoliens en mer (« parcs offshore »), ainsi que l'alimentation électrique des plate-formes pétrolières. Ces câbles permettent de transporter l'énergie (courant alternatif ou continu) sous des tensions comprises entre 30 kV et plus de 400 kV; ils comportent généralement une ou plusieurs fibres optiques permettant la transmission simultanée d'informations d'exploitation (parcs éoliens) ou de télécommunications.

Télécommunications

Les câbles de télécommunications sous-marins installés entre 1850 et 1956 ont servi au réseau mondial de télégraphie, ils utilisaient d'abord une technologie de câbles binaires en cuivre pur isolés à la Gutta-percha, puis coaxiale à partir de 1933 grâce à la découverte du polyéthylène. Les câbles sous-marins téléphoniques coaxiaux apparaissent en 1956 avec TAT-1 (en), grâce à la mise au point en 1955 des amplificateurs répéteurs régénérant périodiquement le signal et grâce à la mise au point de câbles coaxiaux à porteur central permettant un signal modulé en fréquence. Les câbles sous-marins numériques sont apparus en 1988 avec la pose du câble transatlantique TAT-8 (en), contenant 2 paires de fibres optiques. Aujourd'hui la technologie numérique transporte indifféremment sur tous les continents l'interconnexion du réseau Internet, le réseau téléphonique et les réseaux professionnels de télévision numérique.

Historique

XIX^e siècle

Le remorgueur Goliath pendant la pose du câble France-Angleterre

• 1838, premiers essais de câbles sous-marins isolés au caoutchouc.
• 1843, découverte de la gutta-percha isolant naturel par le docteur William Montgomerie à Singapour.
• 1845, l'allemand Werner von Siemens découvre l'extrusion et le collage de la gutta-percha sur un fil de cuivre.
• 1849, le 10 janvier C.V.Walter immerge 2 milles de câble isolé à la gutta-percha dans le port de Folkestone.
• 1850, le 28 août les frères Brett, à bord du remorqueur Goliath, posent le premier câble sous-marin entre le cap Gris-Nez, en France, et le cap Southerland, en Angleterre. Il ne fonctionnera que 11 minutes.
• 1851, sur la même concession, un câble à 4 conducteurs renforcé à 8 tonnes, posé par le remorqueur Blazzer fonctionnera pendant plus de 40 ans. Il sera retenu par l'histoire comme le 1^e câble commercial sous-marin télégraphique.
• 1852, 1er décembre, les équipements intermédiaires de Douvres et Calais sont supprimés pour établir une liaison directe entre les deux capitales. Les messages sont transmis en moins d'une heure entre les bourses de Paris et Londres au lieu de 3 jours auparavant.
• 1853-1860, l'Angleterre est reliée à l'Irlande, à la Belgique et aux Pays-Bas.
• 1853, 10 juin, Napoléon III accorde une seconde concession aux frères Brett. Ils relient la Corse et l'Algérie à la France.

Carte du câble télégraphique transatlantique de 1858

• 1858, 5 août, à l'initiative de Cyrus Field, Charles Bright et John Brett, le premier câble transatlantique est posé entre Valentia (Irlande) et Trinity Bay (Terre-Neuve), par les deux navires Niagara et Agamemnon. 4 200 km de câble d’un poids de 7 000 tonnes. Le câble est constitué d'une âme composée d'un toron de sept fils de cuivre pur gainé de trois couches de gutta-percha (12,2 mm de diamètre). Il est armé de 18 torons formés chacun de 7 fils de fer le tout enrobé d'une mince couche de toile goudronnée. Un message inaugural est échangé entre la reine Victoria et le président Buchanan. La transmission du message de 100 mots durera 1 heure 7 minutes. La ligne ne fonctionnera que 20 jours jusqu'au 1er septembre. Whitehouse, ingénieur de la société Newall pensant accélérer la vitesse de transmission, provoquera le claquage de la liaison en appliquant une tension de pile destructrice.
• 1865-66, deux nouveaux câbles transatlantiques posés par le Great Eastern.
• 1870, à la demande du gouvernement britannique, Bombay est relié à Londres par un câble sous-marin posé par le Great Eastern, opération combinée de quatre compagnies de câbles.
• 1871, juin, la Grande-Bretagne est reliée à Hong Kong et un an plus tard à l'Australie.
• 1877, les réseaux télégraphiques britanniques ont une longueur de 103 068 km sur les 118 507 km du réseau mondial. 43 câbles atterrissent en France.
• 1891, premier câble téléphonique sous-marin entre Sangatte et St Margaret, posé par le câblier Monarch. Liaison simple voie inaugurée le 19 mars par le ministre Jules Roche et son homologue britannique M. Raikes. À partir de 1908 tous les câbles France-Angleterre sont téléphoniques.

XX^e siècle

• 1902-03, premier câble télégraphique transpacifique, reliant les États-Unis à Hawaï, à Guam et aux Philippines en 1903. Pose d'une liaison Canada, Australie, Nouvelle-Zélande, Fidji.
• 1917, 21 câbles transatlantiques franco-anglais en service permettent théoriquement d'acheminer 1,2 million de mots par semaine dans les deux sens.
• 1929, 12 câbles transatlantiques sont rompus au sud de Terre-Neuve suite au tremblement de terre des Grands Bancs le 18 novembre et au glissement de terrain sous-marin généré.
• 1950, première liaison téléphonique sous-marine entre Key West(Floride, États-Unis) et La Havane(Cuba). Sa capacité est de 24 circuits et chacun des 2 câbles contient 4 répéteurs.
• 1955, mise au point définitive des amplificateurs répéteurs immergés permettant des liaisons téléphoniques modulées à très grande distance.
• 1956, mise en service de TAT1, 1er câble transatlantique téléphonique à technologie coaxiale et à modulation de courant et de fréquences, 60 circuits téléphoniques.
• 1960-70, mise au point du câble à porteur central, réalisation de nouvelles enveloppes mécaniques des répéteurs, création de nouvelles machines de pose et perfectionnement des méthodes de contrôle de pose.
• 1962, pose de câbles électriques EDF France-Angleterre dit IFA par le N/C Ampère des PTT.
• 1965, transistorisation des répéteurs.
• 1966, le dernier câble télégraphique Bay Roberts-Horto est débranché.
• 1985, pose du dernier câble analogique de grande capacité Sea-Me-We 1 - Marseille-Singapour - 13 500 km en 8 segments - 1 380 voies téléphoniques. Boucle le premier tour de la Terre.

Coupe d'un câble sous-marin de télécommunication à fibres optiques.
1. Polyéthylène.
2. Bande de Mylar.
3. Tenseurs en acier.
4. Protection en aluminium pour l'étanchéité.
5. Polycarbonate.
6. Tube en aluminium ou en cuivre.
7. Vaseline.
8. Fibres optiques.

• 1988, mise en service de TAT8, 1^er câble transatlantique à fibres optiques (2 x 280 Mbits/s) équivalent à 40 000 circuits téléphoniques.
• 1990, découverte de la fenêtre 1,550 nm, longueur d'onde dans le verre de la fibre optique minimisant les effets de la diffraction. La bande passante utile est portée à 12,5 THz (12 500 GHz).
• 1995, génération tout optique des liaisons avec la mise au point de l'amplification optique dans les répéteurs par fibres dopées à l'erbium. Technique EDFA (Erbium Doped Fibre Amplified). Mise en service des câbles transatlantiques TAT12, TAT13 et TPC5 à amplification optique à correction d'erreurs. La capacité passe de la technologie S560 Mbits/s par fibre à 60 Gbits/s.
• 1998, première génération de système de filtrage optique WDM (multiplexage en longueurs d'onde où plusieurs couleurs portant chacune un signal différent sont transmises simultanément). Capacité 20 à 40 Gbits/s par paire de fibres. Pose du câble AC1 États-Unis-Allemagne utilisant cette technique, avec 2 fibres et 16 couleurs, transporte 160 Gbits/s.
• 1999, 23 août, mise en service de Sea-Me-We 3, premier câble à technologie WDM, relie tous les pays d'Europe et tout l'océan Indien jusqu'au Japon. 40 atterrissements, 40 000 km, une capacité initiale de 500 Mbits/s. La modularité des équipements terrestres permettant des mises à niveau des terminaux sans toucher à la partie maritime, ce câble a aujourd'hui une capacité de 130 Gbits/s par paire de fibres, soit 26 fois sa capacité initiale.

XXI^e siècle

• 2000, nouvelle amélioration de la technologie EDFA, la capacité passe à 10 Gbits/s par couleur, soit 160 Gbits/s par paire de fibres.
• 2001, mise en service du câble TAT14, États-Unis-Grande-Bretagne-Allemagne-France. Technique EDFA sur 64 couleurs, capacité 5,12 terabits/s.
• 2002, en conservant les terminaux à 10 Gbits/s, les systèmes multiplexent jusqu'à 100 couleurs par paires, capacité de l'ordre de 1 terabits/s.
• 2002, pose du câble Apollo, de Cable & Wireless, constitué de deux câbles (Apollo North et Apollo South), contenant quatre paires de fibres optiques. Chaque câble a une capacité de transmission de 3,2 Terabits/s^[1].
• 2005, conception du système DWDM (Dense Wavelengh Division Multiplexing). Technologie à 20 Gbits/s par couleur avec environ 40 couleurs par fibres.^[2]

Pose d'un câble

• Une étude de documents est faite pour choisir le tracé potentiel de la liaison. Étude des cartes géographiques et bathymétriques, lois et règlementations dans les zones traversées, activités humaines (pêche, zones pétrolières...). Le choix des atterrissements est fait en fonction du réseau terrestre et de l'environnement marin à leur voisinage.

Après avoir retenu un tracé sur carte, une mission de sondage est effectuée à l'aide d'un navire océanographique. Un couloir d'une dizaine de kilomètres de large est étudié, définissant la bathymétrie de la zone au mètre prés. Sur les zones ensouillables de 0 à 1000m de profondeur, des prélèvements par carottages déterminent la nature et la dureté du sol. L'étude de ces informations permet de choisir le tracé définitif, les types de câbles à utiliser et les longueurs nécessaires à la fabrication. Un calcul de mou est effectué pour prendre en compte les particularités du profil des fonds et du type de câble utilisé. Un mou insuffisant provoque des suspensions qui augmentent les risques d'usure du câble. Un mou trop important provoque des boucles-coques sur le câble.

Lovage du câble en cuve avant pose

Pose d'un câble sous-marin.

• Embarquement : L'opération d'embarquement correspond au chargement du câble et des répéteurs sur le navire.

Un plan de chargement est établi pour répartir la charge sur le câblier, mais surtout en fonction des opérations de pose à suivre, sens de pose, ordre des opérations. Le câble extrait de l'usine de fabrication par une machine de traction à pneus, est lové manuellement dans les cuves du navire. Les répéteurs sont chargés par grue et stockés hors cuve sur des étriers en zone climatisée sur le pont de travail. À la fin de l'embarquement, l'ensemble de la liaison jointée est testée par (échométrie, mesure de la résistance, capacité, isolement, test de transmission optique OTDR (Optical Time Domain Reflectometer) et permet de vérifier le bon fonctionnement de la liaison avant pose.

Atterrissement d'un câble sous-marin

• Pose d'un atterrissement : Le navire mouille sur le tracé retenu le plus près possible de la côte. Le câble est remorqué vers la plage, porté par des ballons flottants. À son arrivée sur la plage il est solidement ancré et connecté au réseau terrestre. Des plongeurs libèrent les ballons pour que le câble se pose sur le fond.

Charrue sous-marine utilisée pour l'ensouillage des câbles sous-marins

Machine linéaire de pose de câble

• Pose ensouillée : sur les zones sensibles aux causes de dérangements et lorsque la nature du fond le permet, le câble est ensouillé à environ 80 cm sous le sol par une profondeur de 20 à 1500 m . Le navire-câblier remorque une charrue qui creuse un sillon. Le câble est déroulé depuis ce même navire, passe dans la charrue et est déposé dans le sillon.
• Pose principale : En dehors des zones côtières du plateau continental, la pose classique "grand fond" s'effectue grâce à une machine à câble installée sur le pont du navire. Elle extrait le câble des cuves de stockage, contrôle sa longueur en fonction de la vitesse du navire et de la sur-longueur (mou) nécessaire pour recouvrir au mieux le profil du fond. En cas de poses multiples nécessitant des épissures intermédiaires, la partie dernièrement posée est mise sur bouée avant récupération et épissure de la section finale.^[3]

Après la réalisation de l'épissure finale, le navire débarque les réserves de la liaison dans le dépôt désigné par l'autorité de maintenance.^[4]

Réparation d'un câble

Les câbles sous-marins peuvent être mis hors service par les chalutiers de pêche, le mouillage des navires, les avalanches sous-marines et même par les morsures de requin. Les coupures étaient, au début de la période télégraphique, dues à l'usage de matériaux simples et à la pose de câbles directement sur le fond océanique, plutôt que de les enterrer dans les zones vulnérables. En temps de guerre, les câbles sont également souvent coupés par les forces ennemies.

La réparation d'un câble sous-marin.

Pour effectuer une réparation de câble sous-marin, le navire-câblier drague le fond au moyen d'un grappin, teste chaque extrémité, met le côté sain sur une bouée et relève l'autre jusqu'au défaut. Par grand fond, le câble doit être physiquement coupé et chaque extrémité est séparément ramenée à bord du navire. Une nouvelle section au moins égale à deux fois la hauteur d'eau est insérée et soudée avant d'être reposée au fond sur le côté de l'axe du tracé^[5].

Un certain nombre de ports près des principales routes de câble sont devenus des bases spécialisées pour les navires-câbliers de réparation. C'est ainsi que Halifax, Nouvelle-Écosse, servit de base dès le début du XX^e siècle à une demi-douzaine de ces navires et que deux d'entre eux furent contactés pour récupérer les victimes du naufrage du RMS Titanic.

Le travail de ces équipes apporta beaucoup à l'amélioration des techniques de réparation et de pose, ainsi qu'au développement de la pose ensouillée des câbles à l'aide de « charrue », dispositif destiné à les enterrer sur les zones sensibles.

Propriétaires et câbleurs

Câblier René Descartes, de France Telecom Marine, à la Seyne-sur-Mer en 2006

• États-Unis : TYCO^[6]
• France Propriétaire : France Télécom Marine^[7]
• France Câbleur : ASN Marine (Alcatel Submarine Networks)
• Italie : Elettra. ^[8]
• Royaume-Uni : Global Marine Systems Limited^[9]
• Japon : NTT World Engineering Marine Corporation (NTT-WEM)^[10]
• Chine : S. B. Submarine Systems^[11]
• Émirats arabes unis : e-marine^[12]

Voir aussi

• Câblier
• Liste des câbles de communication sous-marins
• Fibre optique

Notes et références

Bibliographie

• R. Salvador, G. Fouchard, Y. Rolland et A. P. Leclerc, Du morse à l'Internet, 150 ans de télécommunications par câbles sous-marins, AAcsM, 2006. (ISBN 978-2-9526-1210-4)
• Gilles Puel et Charlotte Ullmann, « Les nœuds et les liens du réseau Internet : approche géographique, économique et technique » dans L'Espace géographique (Tome 35 - 2006/2, pages 97 à 114), Éditions Belin, 2006.
• (en) Anton A. Huurdeman, The Worldwide History of Telecommunications, Wiley-IEEE Press, 2003, (ISBN 978-0-4712-0505-0)

Lien externe

• (en) Site de l'International Cable Protection Committee

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