Faisceau hertzien (FH) : comment ça marche ? points positifs / négatifs

L'ADSL et la fibre sont les moyens de connexions les plus connus. Parfois coûteux, inaccessibles en zone rurale ou montagneuse, non fiables ou au débit ralenti, il peut être intéressant de porter sa réflexion vers une autre technologie. La technologie du Faisceau Hertzien (FH) est une bonne solution lorsque les besoins du professionnel en matière de connectivité doivent être plus puissants, en zones géographiques à risques ou "blanches". On détaillera ici, son mode de fonctionnement, les facteurs perturbateurs, ses avantages et ses inconvénients, son utilité pour les professionnels ou encore son histoire. Le faisceau hertzien (FH) est proposé par des fournisseurs au sein de leurs offres et services.

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Faisceau hertzien (FH) : qu'est-ce que c'est ?

• L'accès au réseau peut se faire de différentes manières :
• Le sol : fibre optique, ADSL, VDSL ;
• Les airs : par satellite ou par faisceau hertzien, qui utilise des ondes radio.

L'accès à internet est une question cruciale sur les territoires, en France, et bien entendu à l'étranger.

Le faisceau hertzien est une technologie permettant la transmission d'informations et de données d'un point A à un point B par l'intermédiaire d'ondes radioélectriques, dont les fréquences sont comprises entre 1 et 86 GHz. Ce dispositif "sans fil" peut être rapproché du wifi domestique et dispose de nombreux avantages. Cette technologie s'améliore continuellement, stimulée par de nombreuses recherches scientifiques.

Le Plan national du très haut débit En février 2013, le gouvernement a partagé son ambition de croissance, notamment au travers du développement du numérique sur le territoire.
Pour cela, le président de la République a alloué un budget annoncé de 20 milliards d'euros sur les 10 ans à venir afin d'accroître l'accès au très haut débit. L'objectif du gouvernement est de proposer, à horizon 2022, un accès à une connexion internet d'au moins 30 Mb/s à toute la population française, surtout en zones rurales et difficiles d'un point de vue topographique. Pour ce faire, l'état souhaite notamment s'appuyer sur le faisceau hertzien (FH).
Afin de préciser les besoins et les enjeux deux cahiers des charges ont été conçus. Un datant de 2013 et l'autre de 2015.

Le faisceau hertzien semble être le moyen de communication parfait pour les connexions avec les objets mobiles : les automobiles, les trains, les bateaux, les avions, les satellites, les piétons, etc. Cette technologie est intéressante notamment dans le cadre de la diffusion d'un émetteur à plusieurs récepteurs.

Par exemple, à l'échelle d'une ville, il paraît plus intéressant et moins coûteux de mettre en place un seul émetteur et une antenne chez chaque particulier, plutôt que de les relier les uns aux autres avec un câble.

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Faisceau hertzien (FH) : comment ça marche ?

Une onde radioélectrique moins coûteuse

Ces ondes radioélectriques sont focalisées et concentrées grâce à des antennes directives. Afin que les ondes arrivent à bon port lors de longues distances géographiques, le trajet hertzien entre deux équipements d'extrémité est la plupart du temps sectionné en plusieurs tronçons ou "bonds", grâce à des stations relais. On peut opposer le faisceau hertzien à la fibre optique qui demande d'importants travaux de génie civil et nécessite un support physique entre l'émetteur et le récepteur.

Une technologie "sans fil"

Le faisceau hertzien, par sa technologie "sans fil", ne requiert pas d'acceptation des propriétaires des terrains traversés. En effet, dès lors que l'ARCEP a validé l'installation de la connexion entre deux antennes relais aucune autre demande n'est requise.

Le faisceau hertzien semble être une des meilleures solutions pour développer l'installation d'internet au sein de secteurs topographies difficiles tels que les zones de montages, rurales, etc.

Un pont radio en bande réservée

Le faisceau hertzien peut être considéré comme un pont radio en bande réservée, soit une fréquence radio privée et certifiée par l'ARCEP. Des antennes directives converties au numérique peuvent effectuer le relai. A contrario, la fibre utilise une bande passante, plusieurs usagers peuvent la partager. Aussi, les "points" intermédiaires dans les réseaux de fibre sont plus nombreux. Ces deux éléments apportant plus de latence.

Faisceau hertzien (FH) : comment l'installer ?

L'installation d'un faisceau hertzien est proposée par des opérateurs de réseaux. Une étude de terrain et de faisabilité est alors nécessaire :

1. En fonction de l'adresse de l'entreprise concernée, un premier pronostique de faisabilité peut être prononcé ainsi qu'un budget prévisionnel ;
2. Suite à un premier accord de principe, l'opérateur se rend sur le terrain afin d'effectuer une étude approfondie ;
3. Une fois la faisabilité du projet confirmée, la commande est alors déployée dans un délai de 8 à 20 semaines, en fonction de l'opérateur.

Faisceau hertzien (FH) : Quel tarif ?

Le tarif de l'installation du faisceau hertzien est bien entendu calibré en fonction du projet, il inclut :

• Les frais d'accès aux services : les frais du déploiement et du raccordement de l'antenne ;
• Un abonnement mensuel : variable en fonction du débit, du réseau de l'opérateur et de la zone géographique de l'entreprise.

Qui sont les fournisseurs ?

Les fournisseurs sont nombreux, et vous proposent un accompagnement expert afin de déployer cette offre. En plus d'apporter un dignostique, un conseil, l'installation du matériel et de sa mise en place, les fournisseurs se proposent en général de gérer la partie administrative avec l'ARCEP.

Par exemple :

• Bouygues Telecom Entreprises
• Orange
• Iris64
• Triad
• ADW Network
• Alcatel-Lucent

Quelles sont les conditions d'utilisation des faisceaux hertziens (FH) ?

La station émettrice rayonne, traversant le territoire afin d'atteindre le récepteur. L'énergie que la station déploie décroit au fur et à mesure qu'elle avance vers le récepteur. Il est donc important d'étudier le trajet parcouru et de veiller à adapter les éléments qui l'entourent et qui peuvent affecter son déploiement.

Premier ellipsoïde de Fresnel. Il s'agit d'un volume présent dans l'espace qui permet de mesurer l'atténuation que peut apporter un obstacle (colline, immeuble ou encore montagne) lors de la propagation d'une onde.

Toutes les conditions d'utilisation des réseaux sont recommandées et définies par l'UIT-R.

1. Pour que les ondes puissent correctement se propager de la station émettrice au récepteur, il est important de veiller au dégagement de la zone de liaison. Le relief, la végétation ou encore le bâti peuvent causer des pertes d'émission. L'énergie la plus importante est contenue dans la zone appelée "premier ellipsoïde de Fresnel". À cet effet, l'étendue de cette zone - concentrée sur quelques dizaines de mètres - doit être dégagée.
2. Il est aussi primordial d'étudier les conditions climatiques et atmosphériques de la zone traversée par l'onde. Les rayons ne se déploient pas en ligne droite, mais se calent aux zones disposant d'un fort indice électromagnétique, soit les couches de l'atmosphère les plus denses. Ce que l'on appelle aussi la réfraction atmosphérique. Les fortes précipitations peuvent aussi perturber la propagation de l'onde. À cet effet, lors des études de terrain préalables, il est important de mener des études statistiques afin d'anticiper le déplacement de l'onde en fonction de la courbure de la terre et des changements climatologiques.

La réfraction atmosphérique Ce phénomène optique se produit lorsque la trajectoire d'une lumière est non rectiligne du fait de la variation de la densité de l'air avec l'altitude.

Faisceau hertzien (FH) : quels facteurs peuvent perturber leur propagation ?

Les facteurs pouvant perturber la propagation des faisceaux hertziens sont liés à celles des ondes radios.

Lors de la propagation de l'onde hertzienne, trois types d'éléments peuvent la perturber :

1. Son rayonnement en espace libre, impliquant la difficulté parfois à palier à la présence d'obstacles sur son chemin ;
2. Les variations aléatoires climatologiques, les hautes précipitations pouvant perturber son parcours ;
3. Les interférences, les perturbations électromagnétiques, les brouillages ou encore la réflexion principale ou de multi-trajets.

Faisceau hertzien (FH) : quelle est son utilité pour les professionnels et les entreprises ?

De nombreux opérateurs proposent un service de mise en place de faisceau hertzien, notamment Bouygues Telecom Entreprises, ADW Network ou encore Orange.

Les professionnels et entreprises ayant recours à ce type de technologies sont motivés par un accès Internet Très Haut Débit, dont les locaux sont situés en "zone blanche", soit un lieu qui n'est pas éligible à la fibre optique et où l'ADSL ne suffirait pas.

La technologie du faisceau hertzien (FH) permet aussi de limiter l'enveloppe budgétaire allouée à la construction d'un réseau de communication relié à Internet, contrairement à la fibre optique. Le faisceau hertzien semble être une technologie économique et facile de mise en place. Le faisceau hertzien ne demande pas de travaux de grande ampleur, les coûts d'installation d'un faisceau hertzien sont en moyenne dix fois moins élevés que ceux utilisés dans le cadre de l'installation de la fibre optique.

Avantage et inconvénient d'un faisceau hertzien (FH)

Les avantages

• Sans fil et robuste ;
• Très haut débit - jusqu'à 2 Gbits/s ;
• La transmission de tous les types de flux (voix, data, vidéo) ;
• Travaux moins coûteux - meilleur rapport qualité/prix par rapport à la fibre ;
• Installation facile, rapide et évolutif : 4 à 5 jours pour installer la liaison hertzienne ;
• Une connexion pour tous - au sein de zones topographiques difficiles et éloignées.

Les inconvénients

Les inconvénients d'un faisceau hertzien, ceux des moyens radio :

• Les ondes sont sensibles aux masquages et obstacles tels que le relief, la végétation et les bâtiments ;
• Liaison perturbée en cas de fortes intempéries, comme la pluie, la réfractivité de l'atmosphère et aux phénomènes de réflexion ;
• Les paraboles doivent avoir une vue directe ;
• La confidentialité et sa traçabilité - il est possible de pouvoir intercepter une communication, car l'information est transmise en "espace libre".
  Dans ce cas, un système de cryptage peut être mis en place entre l'émetteur et le récepteur.

L'histoire des faisceaux hertziens (FH)

1931 : après de multiples recherches, une première liaison entre Calais et la ville Douvres est effectuée.

1942 : l'ANTRC, fabrication du premier faisceau hertzien (FH) aux États-Unis, anciennement appelé VHF, puis "câble hertzien".

1944 : cette technologie fut transmise aux Français en dotation à l'époque du débarquement.

1944 - fin des années 80 : mise en service pour les transmissions des forces, pour ensuite servir à la D.O.T.

Pendant les années 60 : la technologie se développe pour donner vie à 3 nouvelles gammes de faisceaux hertziens. Chacun de ces appareils répond à des besoins spécifiques, les faisceaux hertziens de l'Avant (QR-MH-8), de descente de site (QR-TH-3) ou bien de franchissement de coupures ou encore des grandes unités (ARIANE ou GR-MH-11). Afin de pouvoir respecter les besoins de confidentialité nécessaires à l'époque de la guerre froide, le RITA a été mis en place. Cet appareil a permis par le chiffrement de jonction, de respecter un degré de discrétion acceptable.

Pendant les années 70 : France Télécom fait l'usage des faisceaux hertziens pour des besoins régionaux.

2006 - 2010 - 2012 et 2014 : les conditions de l'utilisation sont réglementées et revues par les autorités.

Février 2013 : le Plan France Très Haut Débit a été initié par le président de la République.

2018 : l'Institut Fraunhofer a permis d'atteindre un débit de 40 Gbit/s pour 1 km de distance, ce qui en fait une avancée scientifique car quasiment équivalente à la puissance de la fibre optique.
Par exemple, l'ADSL en France propose un débit de 6 Mbit/s, soit un total de 6 000 fois moins.

Ces recherches menées par l'Institut Fraunhofer a aussi mis en valeur la haute résistance du faisceau hertzien (FH) face aux conditions climatiques extrêmes qui peuvent parfois dégrader et perturber la qualité du signal entre l'émetteur et le récepteur.