{"id":5897,"date":"2022-05-31T15:32:00","date_gmt":"2022-05-31T13:32:00","guid":{"rendered":"https:\/\/www.cailabs.com\/blog\/non-classifiee\/lighting-up-the-future-of-satellite-communications\/"},"modified":"2024-05-02T13:39:38","modified_gmt":"2024-05-02T11:39:38","slug":"lavenir-des-communications-satellite-s-illumine","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.cailabs.com\/fr\/blog\/aerospatial-et-defense\/lavenir-des-communications-satellite-s-illumine\/","title":{"rendered":"L’avenir des communications satellite s\u2019illumine"},"content":{"rendered":"\n

Depuis le d\u00e9but de la conqu\u00eate spatiale, la communication entre les satellites et le sol constitue un enjeu majeur. Quand elle lance le premier satellite artificiel de la Terre, l’URSS inaugure d\u00e9j\u00e0 la transmission d’informations au sol sous la forme d’un signal radio. Facilement d\u00e9tectable par les radioamateurs, le \u00ab bip bip \u00bb le plus c\u00e9l\u00e8bre de l’histoire annonce alors au monde entier que l’URSS est la premi\u00e8re nation \u00e0 atteindre l’orbite.<\/p>\n\n\n\n

Rapidement, l’\u00e9change d’informations avec et entre les satellites s’est impos\u00e9 comme moyen essentiel de contr\u00f4ler des objets en orbite et de rapatrier des donn\u00e9es au sol. Mais ces derni\u00e8res ann\u00e9es, la convergence de diff\u00e9rents facteurs \u2013 bouleversements technologiques, arriv\u00e9e d’acteurs priv\u00e9s et nouvelles formes de cr\u00e9ation de valeur \u2013 a profond\u00e9ment refa\u00e7onn\u00e9 le march\u00e9 du spatial, comme le souligne le premier article de blog de cette s\u00e9rie<\/a>. Avec un nombre croissant de satellites en orbite, et \u00e0 une \u00e9poque o\u00f9 la donn\u00e9e est devenue reine, il n’a jamais \u00e9t\u00e9 aussi important de pouvoir communiquer avec l’espace avec des d\u00e9bits \u00e9lev\u00e9s, de mani\u00e8re fiable et s\u00e9curis\u00e9e.<\/p>\n\n\n\n

Communications par satellite : des besoins sans pr\u00e9c\u00e9dent<\/h5>\n\n\n\n

Aujourd’hui, les satellites couvrent une multitude d’applications, de l’observation de la Terre \u00e0 la m\u00e9t\u00e9orologie, en passant par la t\u00e9l\u00e9diffusion et les t\u00e9l\u00e9communications. Les besoins en donn\u00e9es, aussi bien en termes de volumes que de r\u00e9solution, augmentent sans cesse, faisant pression sur les infrastructures, qui doivent offrir la capacit\u00e9 et le d\u00e9bit n\u00e9cessaires.<\/p>\n\n\n\n

Une fois cet \u00e9tat des lieux \u00e9tabli, il est \u00e9galement important de consid\u00e9rer l’\u00e9volution des besoins en capacit\u00e9, qui augmentent tr\u00e8s rapidement. Les plans de d\u00e9veloppement de Starlink, la constellation de SpaceX, donnent une id\u00e9e de ce que pourrait \u00eatre l’\u00e9cosyst\u00e8me spatial de demain.<\/p>\n\n\n\n

Avec pr\u00e8s de 2.000 satellites d\u00e9j\u00e0 en orbite, Starlink a obtenu l’autorisation de la Commission F\u00e9d\u00e9rale des Communications des \u00c9tats-Unis (FCC) d’en lancer environ 12.000 nouveaux, et envisage d’en mettre en service pr\u00e8s de 30.000 suppl\u00e9mentaires, portant ainsi \u00e0 42.000 le nombre de ses engins spatiaux qui graviteront \u00e0 terme autour de notre plan\u00e8te.<\/p>\n\n\n\n

\u00c0 titre de comparaison, l’Agence Spatiale Europ\u00e9enne (ESA) estime qu’environ 12.500 satellites ont \u00e9t\u00e9 plac\u00e9s en orbite depuis 1957 et que 7.900 d’entre eux se trouvent toujours dans l’espace.<\/p>\n\n\n\n

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\"Esas<\/picture>
Source<\/strong>: Rapport annuel sur l’environnement spatial (2021) de l’Agence spatiale europ\u00e9enne (ESA)<\/em><\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n\n\n\n

L’observation de la Terre a d\u00e9j\u00e0 prouv\u00e9 son utilit\u00e9 dans de nombreux domaines : la m\u00e9t\u00e9orologie, bien \u00e9videmment, mais \u00e9galement le suivi de l’utilisation des sols, la surveillance des ressources naturelles dans le secteur agricole, ou encore l’imagerie de zones sinistr\u00e9es.<\/p>\n\n\n\n

L’arriv\u00e9e de constellations de satellites avec une r\u00e9solution d’un m\u00e8tre au sol r\u00e9pond \u00e0 des attentes majeures en termes d’imagerie, \u00e0 savoir une meilleure d\u00e9finition et des informations en temps r\u00e9el.<\/p>\n\n\n\n

Elle stimule ainsi le march\u00e9 mondial de l’observation commerciale de la Terre, qui a enregistr\u00e9 une croissance annuelle de 5 % sur 5 ans (Euroconsult : \u00ab Earth Observation: Data and Service Market \u00bb, octobre 2021). Le march\u00e9 de la d\u00e9fense, privil\u00e9giant des r\u00e9solutions encore plus \u00e9lev\u00e9es (inf\u00e9rieures \u00e0 50 cm), b\u00e9n\u00e9ficie lui aussi de cette impulsion.

Les futures constellations de satellites en orbite basse devraient \u00e9galement offrir la couverture Internet mondiale qu’attendent les zones isol\u00e9es, toujours d\u00e9pourvues de connexion au r\u00e9seau terrestre.<\/p>\n\n\n\n

De leur c\u00f4t\u00e9, les consommateurs exigent toujours plus de connectivit\u00e9, notamment pour le streaming ou le t\u00e9l\u00e9chargement en haute d\u00e9finition, les r\u00e9seaux sociaux ou encore les jeux ou les achats en ligne.<\/p>\n\n\n\n

Enfin, de nouveaux besoins font leur apparition, comme la connectivit\u00e9 Internet en vol, aujourd’hui anecdotique en raison de son co\u00fbt prohibitif, mais qui pourrait se g\u00e9n\u00e9raliser dans les prochaines ann\u00e9es.<\/p>\n\n\n\n

Dans ce contexte, on pr\u00e9voit une progression du march\u00e9 de l’acc\u00e8s Internet haut d\u00e9bit par satellite \u00e0 un rythme annuel de 21% (PwC : \u00ab Main Trends & Challenges in the Space Sector \u00bb, d\u00e9cembre 2020).<\/p>\n\n\n\n

L’acc\u00e8s internet par satellite pourrait prendre en charge une large part du trafic internet global, rendant plus essentielle que jamais la possibilit\u00e9 d’\u00e9changer des donn\u00e9es entre l’espace et le sol en grande quantit\u00e9, \u00e0 grande vitesse et de mani\u00e8re fiable.<\/p>\n\n\n\n

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\"Accenture,
Source <\/strong>: Accenture : \u00ab\u00a0Will satellites and 5G spark a new world of mining?\u00a0\u00bb<\/em><\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n\n\n\n
La technologie actuelle, la radiofr\u00e9quence, atteint ses limites<\/h5>\n\n\n\n

Alors que les besoins en d\u00e9bit, d\u00e9j\u00e0 \u00e9lev\u00e9s, devraient encore augmenter au cours de la prochaine d\u00e9cennie, la technologie actuelle utilis\u00e9e pour la transmission de donn\u00e9es, la radiofr\u00e9quence, semble atteindre ses limites.<\/p>\n\n\n\n

En pratique, certains facteurs limitent d\u00e9j\u00e0 les performances de la radiofr\u00e9quence. Tout d’abord, des ondes radio \u00e9mises sur une m\u00eame fr\u00e9quence par des sources diff\u00e9rentes peuvent interf\u00e9rer entre elles, ce qui d\u00e9grade la qualit\u00e9 de la transmission.<\/p>\n\n\n\n

La premi\u00e8re limite technique porte donc sur les bandes de fr\u00e9quences, offrant chacune une bande passante limit\u00e9e. De plus, les op\u00e9rateurs de satellites doivent demander une autorisation pour exploiter une bande de fr\u00e9quences, et les d\u00e9lais d’obtention de ces licences sont souvent tr\u00e8s longs. Enfin, chaque utilisateur d’un satellite doit s’acquitter d’une redevance pour exploiter une bande donn\u00e9e.

Il y a pr\u00e8s de dix ans, en 2013, une enqu\u00eate men\u00e9e par le Satellite Interference Reduction Group (SIRG), aujourd’hui devenu le Satcoms Innovation Group, a montr\u00e9 que 93 % des 500 op\u00e9rateurs de satellites interrog\u00e9s subissaient des interf\u00e9rences au moins une fois par an.<\/p>\n\n\n\n

Pour plus de la moiti\u00e9 d’entre eux, ces perturbations se produisaient au moins une fois par mois, et 17 % indiquaient m\u00eame en p\u00e2tir en permanence dans le cadre de leurs activit\u00e9s quotidiennes. Mais un autre facteur pourrait bien acc\u00e9l\u00e9rer la saturation des bandes de radiofr\u00e9quence : le d\u00e9ploiement massif de la 5G, qui occupera une part de la bande traditionnellement utilis\u00e9e par les op\u00e9rateurs de satellites ou l’industrie de la d\u00e9fense pour les communications spatiales.

Si certaines solutions apportent d\u00e9j\u00e0 des r\u00e9ponses \u00e0 ces probl\u00e8mes, notamment l’exploitation de nouvelles bandes de fr\u00e9quences ou l’utilisation d’antennes \u00e0 faisceaux orientables adapt\u00e9es aux satellites en orbite basse, il appara\u00eet d’ores et d\u00e9j\u00e0 que la nature m\u00eame de la technologie de radiofr\u00e9quence ne lui permettra pas de g\u00e9rer l’explosion annonc\u00e9e des besoins en communication de donn\u00e9es spatiales.<\/p>\n\n\n\n

Le r\u00f4le crucial des communications optiques dans les ann\u00e9es \u00e0 venir<\/h5>\n\n\n\n

Le secteur des communications spatiales conna\u00eet une transformation semblable \u00e0 celle qui s’est op\u00e9r\u00e9e pour les r\u00e9seaux terrestres il y a quelques ann\u00e9es, lorsque de tous nouveaux proc\u00e9d\u00e9s technologiques, comme les amplificateurs EDFA, avaient permis d’accro\u00eetre les performances des communications optiques, signant le passage des r\u00e9seaux cuivre aux r\u00e9seaux fibre.<\/p>\n\n\n\n

Les communications optiques offrent indiscutablement des d\u00e9bits sans commune mesure avec le cuivre, non seulement lorsque la lumi\u00e8re transite via une fibre optique, mais \u00e9galement lorsqu’elle est projet\u00e9e en \u00ab espace libre \u00bb avec un laser.

Ces communications optiques en espace libre s’inscrivent r\u00e9solument dans le th\u00e8me que nous abordons aujourd’hui. Les communications entre l’espace et le sol \u00e0 l’aide d’un laser l\u00e8vent toutes les limitations inh\u00e9rentes aux bandes de fr\u00e9quences. Elles offrent des d\u00e9bits sup\u00e9rieurs (de 10 \u00e0 100 Gbits\/s, contre 1 Gbit\/s au maximum avec la radiofr\u00e9quence) et des connexions plus s\u00fbres, puisque les faisceaux laser sont plus directifs, moins interceptables et non brouillables.

Naturellement, les communications laser en espace libre ne b\u00e9n\u00e9ficient pas encore de la m\u00eame maturit\u00e9 que la radiofr\u00e9quence dans le secteur spatial. Cependant, m\u00eame s’il est difficile d’estimer le d\u00e9lai de mise sur le march\u00e9 des communications laser (comme c’est le cas pour toute technologie \u00e9mergente), ces deux technologies sont vou\u00e9es \u00e0 coexister.<\/p>\n\n\n\n

Aujourd’hui, tous les acteurs de l’industrie spatiale cherchent \u00e0 se positionner sur le march\u00e9 des communications laser, comme l’illustrent le projet \u00ab SpaceDataHighway \u00bb men\u00e9 par l’ESA et Airbus Defence and Space ou encore le programme \u00ab Transport Layer \u00bb de la Space Development Agency (USA).<\/p>\n\n\n\n

Mais le march\u00e9 des communications laser n’est pas aussi mature que celui de la radiofr\u00e9quence, et si certains projets ont d\u00e9montr\u00e9 leur faisabilit\u00e9 par une preuve de concept, aucun n’est encore d\u00e9ploy\u00e9 dans un cadre industriel. Il ouvre n\u00e9anmoins des opportunit\u00e9s int\u00e9ressantes et procurera un avantage strat\u00e9gique aux entreprises qui auront su identifier la future solution technologique optique et se positionner en cons\u00e9quence.
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Conclusion<\/h5>\n\n\n\n

Sous la convergence de diff\u00e9rents facteurs, le march\u00e9 spatial conna\u00eet une forte dynamique et une croissance soutenue. Aliment\u00e9e par cette impulsion, la demande en services spatiaux stimule elle aussi la dynamique du secteur.<\/p>\n\n\n\n

Les exigences toujours plus \u00e9lev\u00e9es, telles qu’une meilleure r\u00e9solution pour l’observation de la terre, et les nouvelles attentes en mati\u00e8re de connectivit\u00e9 internet par satellite vont mettre \u00e0 l’\u00e9preuve l’infrastructure actuelle, qui repose sur la radiofr\u00e9quence.<\/p>\n\n\n\n

Heureusement, les communications optiques en espace libre ouvrent des perspectives prometteuses et joueront \u00e0 coup s\u00fbr un r\u00f4le majeur dans l’\u00e9cosyst\u00e8me de demain.<\/p>\n\n\n\n

Avec l’explosion des besoins en bande passante et les limitations de la radiofr\u00e9quence, cette technologie va devenir incontournable et donnera un avantage strat\u00e9gique majeur aux acteurs qui l’auront d\u00e9ploy\u00e9e.<\/p>\n\n\n\n

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Par Julien Bayol<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Julien Bayol est ing\u00e9nieur en m\u00e9canique INSA, et a suivi un Master en Management \u00e0 la Toulouse Business School. Son domaine d\u2019int\u00e9r\u00eat est port\u00e9 sur les techniques de fabrication de pointe, via l\u2019utilisation de solutions optiques innovantes. A Cailabs, Julien est assistant chef de produit, il contribue au d\u00e9veloppement et \u00e0 la commercialisation des gammes produits CANUNDA et TILBA\u00ae.<\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n\n\n\n

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