Solutions de Montée en débit

Le contexte de la montée en débit

Le haut débit sur support cuivre utilisant les technologies xDSL, atteint ses limites de performance essentiellement à cause des distances souvent très longues séparant le NRA, lieu d’implantation naturel des équipements actifs (DSLAM) et les abonnés.

Malgré un taux d’éligibilité au haut débit xDSL aujourd’hui très élevé comparativement aux autres pays européens, de trop nombreux abonnés se trouvent aujourd’hui dans une des situations suivantes :

- inéligibilité totale
- éligibilité à des débits insuffisants les empêchant notamment d’avoir accès aux offres "triple play" devenues désormais un standard de fait dans l’expression des besoins des usagers.

Dans le premier cas l’inéligibilité peut être le résultat également de la présence d’équipements actifs du réseau de l’opérateur historique, les multiplexeurs, présence rédhibitoire pour l’accès au haut débit même pour des distantes de lignes courtes.

Un plan de résorption de ces multiplexeurs vient d’être publié fin septembre 2010 par l’opérateur historique, tendant d’ici 2013, à faire évoluer de 98,6 % à plus de 99 % le taux d’éligibilité au haut débit ADSL sur le territoire métropolitain.

De nombreux abonnés se tournent donc vers des solutions d’accès à Internet par satellite, qui est une solution valide mais essentiellement pour la satisfaction des besoins basiques de surf sur Internet.

Pour les abonnés dont les débits sont considérés comme insuffisants, on peut ranger parmi ceux ci les entreprises pour lesquelles une éligibilité minimale à un débit symétrique de 2 Mbit/s semble devoir être la règle, les solutions d’accès à Internet par satellite trouvent elles même leurs limites car connues pour être mal adaptées à des usages de téléphonie sur IP.

Simultanément les premiers réseaux FTTH se déploient, dans des zones très limitées encore , mais tirent l’expression des besoins des usagers vers le haut.

Le déploiement du FTTH sur tout le territoire se réalisera sur le moyen/long terme car confronté à des problématiques réglementaires en cours d’instruction et surtout à la problématique des ressources financières à mobiliser.

Enfin la proximité géographique rencontrée très fréquemment entre des zones d’inéligibilité ou d’éligibilité à des débits faibles telles qu’évoquées plus haut et des zones où le FTTH va se déployer à court terme, crée des conditions de déséquilibre de traitement non seulement entre zones rurales et zones urbaines mais également à l’intérieur des agglomérations elles mêmes.

Un rapport public au parlement commandé à l’ARCEP, intitulé "La montée vers le très haut débit. Améliorer les débits disponibles dans les territoires et favoriser le déploiement du très haut débit dans les zones rurales" publié en septembre 2010 décrivait de façon très pédagogique la problématique de la montée en débit en lien nécessairement, avec la diffusion du très haut débit FTTH dont les règles sont en cours d’élaboration.

Les solutions de montée en débit à la sous boucle locale

Face à cette situation et en attendant par ailleurs que le contexte de déploiement des solutions haut débit mobile (technologies LTE/4G), soit stabilisé, l’ARCEP travaille depuis plusieurs mois en collaboration avec les opérateurs , (en premier lieu avec France Télécom propriétaire de la boucle locale cuivre), et les collectivités, pour déterminer les conditions dans lesquelles une action à la sous boucle locale , permettrait de proposer une montée en débit significative des usagers déjà éligibles et simultanément d’accroître le taux d’éligibilité au haut débit de ces mêmes zones locales.

L’action à la sous boucle locale consiste à réduire à zéro l’affaiblissement apporté par la portion du réseau cuivre comprise entre le NRA et la sous répartition (SR) lieu de brassage du réseau cuivre positionné à la frontière entre les câbles de transport (longueurs les plus importantes) et les câbles de distribution vers les abonnés.

La technique consiste implanter des équipements actifs dans de petits bâtiments situés à proximité immédiate de la SR et suivant trois scénarios techniques décrits ci-après.

Les premières réflexions de l’arcep et les premières consultations lancées à ce sujet ont donné lieu à la publication d’une synthèse des réponses à ces consultations et d’orientations points de départ de la constitution d’un groupe de travail .

Il est à noter que ces orientations fixent la nécessité d’articuler les décisions qui seront prises avec le développement des réseaux FTTH.

En effet, même si les solutions de montée en débit à la sous boucle locale sont de nature à réduire la fracture numérique entre les zones qui bénéficieront en premier du FTTH et les autres, l’enjeu est bien de considérer les solutions de montée en débit comme des solutions d’attente et pour lesquelles les investissements engagés devront pouvoir être ré-utilisés lors du déploiement du réseau FTTH.

Enfin l’ARCEP dans sa démarche a le souci d’anticiper en les évaluant les risques concurrentiels générés par chacune des trois techniques de montée en débit à la sous boucle locale .

La montée en débit par la technique de ré-aménagement de zone locale.
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Schéma de montée en débit par la technique de ré-aménagement de zone locale. Source Arcep
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Cette technique est très proche dans son concept de la solution NRA ZO proposée depuis plusieurs mois par France Télécom aux collectivités en offre sur mesure mais aussi sous la forme d’une offre de gros accessibles aux opérateurs aménageurs, dénommée offre pour la résorption des zones rurales inéligibles au haut débit .

Cette technique consiste à positionner un ou plusieurs DSLAM (suivant qu’un ou plusieurs opérateurs ont fait le choix d’agir dans cette zone locale), dans un petit bâtiment à côté de la SR.

Ces DSLAM délivreront le haut débit à toutes les lignes de cette SR ; certaines seront donc devenues éligibles, car l’affaiblissement apporté par le câble de transport entre le NRA et la SR sera réduit alors à zéro d’autres auront vu leur éligibilité améliorée pour la même raison.

Cette technique impose que les lignes de cuivre de cette SR soient dérivées vers le nouveau bâtiment et que plus aucune ligne de cette SR ne soit alimentée par un DSLAM situé dans le NRA.
Ceci induit une contrainte financière forte pour les opérateurs présents au NRA avec leur DSLAM, puisqu’ils sont amenés à multiplier leurs investissements en DSLAM par autant de SR concernées, contrainte qui ne peut être assumée que lorsque les SR adressent un nombre de lignes suffisamment important.
L’ARCEP a identifié à ce titre des risques concurrentiels liés au fait que certains de ces opérateurs ne seraient plus en mesure de continuer à fournir un service haut débit aux lignes qui étaient déjà éligibles par le DSLAM implanté au NRA.

Cette solution déjà largement déployée ne nécessite pas d’expérimentation de terrain.
Elle fait l’objet d’études pour l’améliorer dans le cadre du groupe de travail piloté par l’ARCEP, notamment en ce qui concerne une meilleure connaissance de l’état d’éligibilité des lignes avant et après action à la sous boucle locale et l’amélioration des processus relationnels entre les opérateurs de services concernés.
Les collectivités et opérateurs aménageurs pourront donc faire des choix d’action à la sous boucle locale en toutes connaissances de cause : en effet la charge financière des infrastructures, bâtiment et environnement technique associé , génie civil entre la SR et le bâtiment, travaux de dérivation du câble cuivre et lien de collecte entre le bâtiment et le NRA ou le ou les Pops opérateurs de services, sont à la charge de la collectivité et/ou de l’opérateur aménageur.

La montée en débit par la technique de bi-injection.
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Schéma de la montée en débit par la technique de bi-injection. Source Arcep
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Cette technique, variante de la solution réaménagement de zone consiste également à positionner un ou plusieurs DSLAM (suivant qu’un ou plusieurs opérateurs ont fait le choix d’agir dans cette zone locale), dans un petit bâtiment à côté de la SR.

Cependant ces DSLAM n’auront pas nécessité de délivrer le haut débit à toutes les lignes de cette SR .
Certaines lignes de la SR resteront alimentées en haut débit par le DSLAM situé au NRA ; d’où le nom de bi injection.

Le risque concurrentiel lié au fait que certains de ces opérateurs ne seraient plus en mesure de continuer à fournir un service haut débit au lignes qui étaient déjà éligibles par le DSLAM implanté au NRA n’existe plus.

Cette solution nécessite une expérimentation technique de terrain et a un impact fort sur le système d’information de la boucle locale de France Télécom et donc le processus relationnel entre France Télécom et les opérateurs de services internet concernés dont Orange.

Les collectivités et les opérateurs aménageurs ont également dans cette solution la charge financière des infrastructures, bâtiment et environnement technique associé , génie civil entre la SR et le bâtiment, travaux de dérivation du câble cuivre et lien de collecte entre le bâtiment et le NRA ou le ou les Pops opérateurs de services.

La montée en débit par la technique de déport optique.
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Schéma de la montée en débit par la technique de déport optique- Source Arcep
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Cette technique consiste à multiplexer sur un lien optique reliant le NRA et la SR, les signaux haut débit de chaque abonné émis par les DSLAM situés au NRA et à les démultiplexer au niveau de la SR de la zone locale sur laquelle on veut agir.

Cette technique permet d’éliminer pour une large part l’affaiblissement apporté par le ou les câbles cuivre de transport entre le NRA et la SR , rendant ainsi éligibles des lignes qui ne l’étaient pas et améliorant l’éligibilité de celles qui l’étaient déjà.

Il n’y a donc plus nécessité d’installer des DSLAM au niveau de la SR, cependant un bâtiment à proximité de la SR avec environnement technique adapté est nécessaire.

Cette solution est donc transparente vis a vis des risques concurrentiels.
Elle nécessite une expérimentation de terrain détaillée tant du point de vue technique que de son impact sur les systèmes d’information de la boucle locale et les relations entre les opérateurs de services.

Même si les infrastructures techniques à proximité de la SR restent à la charge financière de la collectivité ou de l’opérateur aménageur, on peut penser qu’elles seront moindres.

L’historique des travaux réalisés

Le groupe de travail multilatéral (opérateurs, collectivités territoriales) piloté par l’ARCEP a démarré ses travaux au mois de mai 2010 simultanément aux travaux d’un groupe d’experts techniques chargé des expérimentations.
Les travaux menés ont conduit l’ARCEP à privilégier dans un premier temps la solution montée en débit par réaménagement de la sous boucle locale cuivre de France Télécom, dont la finalisation des modalités techniques et économiques de mise en oeuvre a été réalisée à la fin l’été 2011.
Les collectivités territoriales disposent désormais d’un outil d’amélioration de l’éligibilité au haut débit de ses administrés, moyennant la prise en charge totale de son financement (investissement et fonctionnement).

La technique réaménagement de la boucle locale cuivre a un impact fort sur les conditions d’accès à la sous boucle pour les opérateurs dégroupeurs : en conséquence l’ARCEP a souhaité lier la problématique de la montée en débit à celle de l’analyse du marché de gros des offres d’accès aux infrastructures physiques constitutives de celle ci.
C’est ainsi que la mise en oeuvre opérationnelle d’une opération de montée en débit, se décline par une offre de gros de France Télécom appelée point de raccordement mutualisé (PRM) faisant peser sur lui des obligations destinées à faciliter l’installation des opérateurs dégroupeurs à la sous boucle .
En pratique, France Télécom doit proposer aux opérateurs un espace d’hébergement dans l’armoire de montée en débit et une collecte optique entre cette armoire et le NRA de rattachement, dans des conditions techniques et financières raisonnables.
En conséquence les obligations faites à France Télécom se répercutent sur la collectivité à l’initiative du projet, en l’invitant à mettre à sa disposition les infrastructures qu’elle a financées, dans des conditions les plus compétitives possibles.

Le Centre d’Etude Technique de l’Equipement de l’ouest (CETE Ouest) a apporté le 27 juillet 2011 une contribution synthétique et pédagogique à la problématique de la montée en débit.

L’Offre de référence de France Télécom pour la création de Points de raccordements Mutualisés "PRM" a été publiée le 29 juillet 2011.
Elle remplace l’offre de France Télécom dénommée NRA ZO qui est simultanément retirée de son catalogue.

Enfin un guide "La montée en débit sur le réseau cuivre " publié par l’ARCEP en novembre 2012, est destiné à accompagner de manière concrète les collectivités désireuses d’instruire un projet de montée en débit.

Pour ce qui concerne les autres solutions de montée en débit par action à la sous boucle locale :
- une offre de gros de France Télécom appelée point de raccordement passif (PRP) a été publiée rendant effectives les obligations d’accès à sa sous boucle locale cuivre et qui permettra la mise en oeuvre de la technique bi-injection dès que le groupe expert cuivre aura communiqué ses conclusions à son sujet. (échéance prévue mi 2011).
- par ailleurs le même groupe expert doit rendre ses conclusions quant à la mise en oeuvre de la technique de déport optique en 2012.

L’essentiel à savoir pour instruire un projet de montée en débit s’appuyant sur l’offre PRM de France Télécom

De quoi s’agit-il ?

La nouvelle offre publiée par France Télécom le 29 juillet 2011, appelée Point de Raccordement Mutualisé (PRM), vient se substituer à l’offre précédente appelée NRA-ZO, pour prendre en compte, en complément de la problématique de résorption des zones blanches du haut débit ADSL, l’objectif de montée en débit des abonnés déjà éligibles.
L’offre PRM reprend les principes de l’offre NRA-ZO basée sur l’implantation d’équipements ADSL à proximité des armoires de sous répartition (SR) en aval des noeuds de raccordement d’abonnés (NRA) ; en raccourcissant la longueur des lignes entre les abonnés et leur équipement ADSL, le débit accessible par les abonnés desservis par cette zone de sous répartition peut en effet être augmenté de façon conséquente et ce d’autant plus que la SR est raccordée en technologie fibre optique à son NRA origine, ce qui est la spécificité majeure de l’offre PRM par rapport à l’offre NRA-ZO
Elle doit être complétée par un ensemble de prestations à la charge de la collectivité ou de l’opérateur aménageur sur lequel elle s’appuie, pour réaliser une opération de montée en débit.(MED)
Schéma de principe d'une opération de montée en débit.

Schéma de principe d’une opération de montée en débit (Source CETE-OUEST)

Quelles performances faut-il attendre d’une opération de MED ?

Une opération de MED permet dans de nombreux cas de rendre éligible une très grande majorité des lignes à un débit supérieur à 10 Mbit/s, ce qui en fait alors une vraie solution d’attente du très haut débit FttH.
On notera néanmoins qu’une opération de MED ne garantit en rien, ni l’éligibilité au haut débit de toutes les lignes situées en aval de la SR (à cause de la présence éventuelle de petits multiplexeurs), ni la possibilité de délivrer des services triple play (internet, téléphone, télévision), même si le débit le permet.
En tout état de cause, les débits délivrés ne peuvent dépasser, pour les lignes les plus proches, la limite des débits fournis par les services ADSL soit 25Mb/s.

La montée en débit prépare t-elle l’arrivée du très haut débit ?

Une très faible partie seulement des investissements consentis pour une opération de MED pourraient être réutilisables pour la réalisation ultérieure d’un réseau FttH.

Qui fait quoi ?

C’est à la collectivité que revient l’initiative d’une opération de MED : elle en évalue l’opportunité et l’efficience et en est le maître d’ouvrage ; à ce titre elle assure techniquement et financièrement l’ensemble des prestations hors périmètre de la composante PRM. France Télécom fournit la prestation PRM et coordonne les opérations vis a vis des autres opérateurs.

Synoptique d'une opération de montée en débit (Source offre PRM de France Télécom

Synoptique d’une opération de montée en débit (Source offre PRM de France Télécom)

Quel est le coût d’une opération MED ?

Deux composantes de coûts s’ajoutent et sont à la charge de la collectivité :
- la prestation PRM : entre 34 000 € HT et 76400 € HT
- les travaux à la charge de la collectivité : de 15000 € HT à plus de 100 000 € HT.
L’autorité de régulation des communications électroniques évoque un coût total standard des travaux de l’ordre de 100 000 € HT.

Quel est la durée de mise en œuvre d’une opération de MED ?

En dehors de la phase préalable de réflexion de la collectivité pour lancer un projet (dont le temps d’instruction d’un éventuel appel d‘offres pour une AMO), la durée minimale de mise en oeuvre d’une opération de MED est de 10 mois à compter de la réception de la commande PRM par France Télécom.

Chronologie d’une opération de montée en débit

Toutes les zones sont-elles éligibles à une opération de MED ?

Des critères d’éligibilité techniques et de contexte vis a vis de projets d’investissements FttH sont fixés par France Télécom dans son offre PRM, sur recommandation de l’ARCEP.

Téléchargement du mode opératoire détaillé

Le 4G / LTE

Les différentes générations de téléphonie mobile ont permis progressivement des usages de transmissions de données et d’accès à Internet à haut débit en situation de mobilité, (la génération 3G + notamment) et avec une couverture du territoire qui reste néanmoins encore très restreinte.

La dernière génération le LTE ou 4G, dont le processus de partage et d’attribution des fréquences est initialisé sous l’égide de l’ARCEP, (consultations en cours), affiche des perspectives de débits crêtes proches de la notion de très haut débit sur fibre optique.(typiquement 100 Mbit/s)

Il convient néanmoins de fixer un point important : le débit annoncé est une ressource qui sera nécessairement mutualisée sur la cellule équipée en LTE/4G, cette ressource étant par ailleurs encore diminuée en vraie situation de mobilité par opposition à une utilisation en fixe en substitution/attente d’une solution filaire.

Le débit efficace dépendra donc du nombre d’utilisateurs simultanés dans une cellule et de la nature des usages.

Le découpage définitif du spectre de fréquences, autour des 800 Mhz (réutilisation du spectre de fréquences de la TV analogique - dividende numérique) et autour de 2,6 Ghz, sera connu à l’issue des consultations et après avis de l’ARCEP.

Les performances du très haut débit mobile (par opposition au haut débit mobile actuel - quelques centaines de kbit/s) pourront alors mieux être évaluées ; elles seront en tout état de cause plutôt comparables au haut débit fixe dans le meilleur des cas.

A ce titre, elles sont des solutions envisageables dès leur disponibilité (dans le meilleur des cas pas avant 2014) , en solution d’attente du FTTH sur les territoires qui ne pourront pas bénéficier de cette technologie à moyenne échéance.

Les investissements à consentir par les opérateurs mobiles pour introduire la 4G dans leurs réseaux (création/densification de points hauts) vont les conduire de manière assez naturelle à concentrer leurs efforts sur les zones les plus rentables, ce qui ne satisfait pas le besoin d’accès au haut débit des zones les plus rurales.

Extrait de la consultation ARCEP de juillet 2010 donnant une idée des performances à attendre de la technologie LTE à moyen terme.

"Les technologies de quatrième génération permettent la mise en œuvre de
canalisations plus larges qu’en 3G. Ainsi, la technologie LTE (« Long Term Evolution ») est
normalisée pour des canalisations pouvant aller jusqu’à 20 MHz. De telles canalisations
seront développées dans la bande 2,6 GHz. Dans la bande 800 MHz, des terminaux avec des canaux de 10 MHz sont prévus, soit deux fois plus larges que la canalisation de 5 MHz de l’UMTS.
Toutefois, des incertitudes demeurent sur le développement d’équipements avec des
canalisations plus larges de 15 ou 20 MHz dans la bande 800 MHz.
Ces canalisations larges permettent une utilisation plus efficace de la ressource radio.
Dans le cas d’un réseau peu chargé, l’ensemble de la ressource d’un canal peut être dédié à un utilisateur, ce qui contribue à la fourniture de débits élevés (pour un utilisateur unique dans un réseau, le débit qu’il peut atteindre est, au premier ordre, proportionnel à la taille du canal), qui peuvent, dans des conditions idéales (notamment à proximité de la station de base), être proches des débits crêtes, soit de l’ordre de 60-80 Mbit/s dans un canal de 10 MHz ou 120-160 Mbit/s dans 20 MHz.

Toutefois, comme le montre l’expérience de la 3G les débits réels pour le
consommateur dans une situation particulière demeureront dépendants de sa distance à
la station de base la plus proche, du nombre d’utilisateurs simultanés et du profil de
trafic par utilisateur."

L’ARCEP a ouvert le 15 juin 2011, la possibilité de candidater, pour les opérateurs désireux de se voir attribués des fréquences dans les bandes 800 Mhz et 2600 Mhz, pour la commercialisation de services mobiles de 4ème génération.

Le satellite THD

Les progrès des dernières années de la technologie par satellite (notamment le satellite bidirectionnel) a permis de solutionner des problématiques de résorption de zones d’ombre haut débit .

En effet la caractéristique principale de l’accès haut débit par satellite est sa disponibilité sur l’ensemble du territoire, sous réserve d’un pointage adapté des antennes.

Vu sous l’angle de l’usage triple-play qui tend à devenir un standard dans les besoins exprimés, le satellite a fait par ailleurs ses preuves pour la diffusion de multiplex TV numériques .

Il n’en reste pas moins qu’à l’instar du haut débit mobile, le débit proposé par les équipements "répéteurs » embarqués", constitue une ressource partagée qui a donc les mêmes limites d’utilisation : limite à laquelle s’ajoute pour les usages internet, des délais de transmissions des signaux échangés peu compatibles avec des usages temps réel comme la video ou la voix sur IP.

En résumé, la technique satellitaire présente

des Avantages
- Couverture globale, quelle que soit la situation géographique de l’abonné (urbaine, rurale ou isolée) avec le même niveau de service.
- Rapidité de mise en œuvre.
- Solution d’accès bidirectionnelles complémentaires (en terme de couverture) aux solutions terrestres ADSL, pour l’accès haut débit.

des Inconvénients
- Bande passante partagée (Taux de contention plus important que pour les accès par technologie filaire).
- Temps de latence important (500 à 600 ms) qui rend cette solution incompatible avec certains usages temps réel .

Les dernières avancées technologiques issues de la miniaturisation des répéteurs avec pour conséquence positive leur nombre croissant embarqué dans un même satellite, et le recours à la bande de fréquence Ka plus performante, conduisent à la possibilité de proposer sur une territoire donné et pour un faisceau couvrant une zone circulaire de 250 km de rayon , une capacité totale d’écoulement de trafic de près de 1 Gbit/s. (ce sont les performances attendues suite au lancement par Eutelsat en décembre 2010 du satellite KASAT) .

Un telle performance est bien du domaine du très haut débit, mais, à un instant donné et à condition qu’ils ne soient pas trop nombreux, les utilisateurs ne pourront bénéficier que d’un débit au mieux de quelques Mbit/s.

Le satellite THD est donc très probablement une bonne solution d’attente de résorption de zone d’ombre ou de montée en débit en milieu rural, mais ne pourra vraisemblablement pas répondre aux attentes du très haut débit au sens FTTx du terme sur des territoires étendus ou de densité moyenne.