I. Historique

        Jusqu’à Alexandre Graham Bell, le monde des communications fut un monde numérique. L’appareil numérique le plus connu était le télégraphe qui communiquait en établissant ou en interrompant un courant électrique. La présence ou l’absence d’énergie définissait un message au moyen d’un code convenu à l’avance, comme par exemple le code morse. La contrainte majeure était la faible vitesse de transmission . Un bon opérateur ne pouvait parvenir à transmettre que 25 ou 30 mots à la minute.

        Dès 1870 les premiers télégraphes automatiques voyaient le jour : les caractères Morses étaient perforé à l’avance sur un ruban de papier et ce ruban pouvait passer dans un dispositif de manipulation automatique spécial qui commandait l’émetteur télégraphique à une vitesse plus élevée. Ils atteignaient ainsi des vitesses supérieures à 500 mots par minutes. En utilisant les mêmes circuits filaires mais en transmettant à de plus hautes vitesses la capacité de transport du télégraphe en était grandement accrue. De la même manières des récepteurs télégraphiques automatiques, appelés aussi télégraphes imprimants furent créés pour traiter ces messages, trop rapides pour être décodés par un homme.

        Un autre problème a fait rapidement surface : le problème de la transmission de message sur des longues distances : les circuits télégraphiques longs avaient tendance à accumuler le bruit électrique, principalement du fait, en ces débuts, des orages électriques le long du parcours et de la mauvaise isolation des fils nus sur les poteaux télégraphiques. Plus le circuit était long, plus important était le bruit accumulé, plus le signal était atténué et plus la transmission en était altérée. Pendant des années, il fut donc nécessaire de limiter les distances de transmission à quelques centaines de kilomètres. Pour transmettre un télégramme sur une longue distance, il fallait diviser les parcours en des trajets de moins de 100 km, et en chaque point, un opérateur humain devait lire le message et le ré-acheminer. Ce procédé était coûteux et nécessitait beaucoup d’opérateur pour décoder et ré -émettre le message de point en point. Il était aussi chargé des inexactitudes dues aux multiples retransmissions. C’est pourquoi on a connecté un récepteur automatique en série avec un émetteur automatique pour retransmettre le même message sur un autre circuit télégraphique sans intervention humaine. Une chaîne d’émetteurs et de récepteurs et de récepteurs pouvait être ainsi constituée. La télégraphie avait découvert le principe précieux de la régénération du signal. En régénérant complètement le message à de courts intervalles il était possible de couvrir de plus grandes distances et de limiter encore le nombre d’erreurs qui avaient tendance à s’y glisser.

        Les premiers câbles transatlantiques furent posés dans les années 1850 et 1860 (2600km de câbles de l’Irlande à Newfoundland). Pour des raisons inconnues à l’époque, la vitesse effective de transmission sur ces câbles était réduite à deux ou trois caractères par minute.

        Pour améliorer cette situation, le savant anglais William Thomson inventa un technique ingénieuse pour accroître le débit du câble sans avoir à agir sur ses caractéristiques électriques ou physique. Thomson se rendit compte que le code Morse ordinaire était plutôt inefficace. Les symboles étaient reconnus seulement par deux valeurs de courant : " fermé " et " ouvert " et deux intervalles de temps : " court " et " long " et ces paramètres codés n’étaient pas toujours utilisés efficacement : il fallait près de cinq symboles pour caractériser une seule lettre de l’alphabet. Thomson construisit un appareil qui était capable de transmettre des symboles utilisant jusqu’à cinq niveaux distincts de tension. Dans le code de Thomson, deux de ces cinq niveaux symboliques étaient suffisants pour désigner de façon biunivoques 25 des 26 lettres de l’alphabet. Le code multi-niveaux de Thomson avait accru la densité d’information transmise par chaque symbole.

        Un début de projet de téléphone fut créé par l’allemand Johann Philipp Reis, qui inventa un dispositif dans lequel les vibrations de la voix humaine établissait et rompait un courant électrique à lame. On pouvait ainsi reproduire quelques tonalités de la voix. C’est en 1875 et 1876, qu’Alexander Graham résolu le problème de la transmission de la voix en changeant complètement le principe : au lieu d’utiliser des courants intermittents, Bell découvrit une manière de produire un courant électrique qui variait continûment avec les variations de la voix humaine et d’autres sons. Il travailla sur deux méthodes pour atteindre ce but : l’induction magnétique d’une part et la résistance variable d’un circuit d’autre part. La parole était reçue par un diaphragme qui faisait vibrer physiquement un petit aimant, ce qui induisait un courant électrique fluctuant dans un circuit filaire. Au récepteur, le processus était inversé : les courants variables induisaient un champ magnétique qui faisait vibrer physiquement un autre aimant attaché à un diagramme pour amplification.

        Bell appelait sa technique " courant ondulatoire " qui est devenu aujourd’hui transmission analogique. Les transmissions analogiques ont donné la preuve de leur simplicité, de leur fiabilité et de leur bas prix sur une grande quantité d’applications. L’idée de la reproduction analogique des ondes guida également les premiers chercheurs radio. Tous les systèmes radio développés pendant la première moitié du vingtième siècle utilisèrent les mêmes principes fondamentaux que la téléphonie sur fil. De façon générale, de 1876

        En 1962, le premier système T fut installé sur une artère téléphonique interurbaine. C’était le commencement de la fin du réseau analogique.

        AT & T avait travaillé pendant de nombreuses années pour découvrir des techniques capables d’accroître les capacités des coûteuses installations de fils de cuivre en combinant de multiples conversations téléphoniques simultanément sur le même câble. Les systèmes T étaient les derniers nés de ces systèmes de multiplexage. Ils combinait 24 circuits téléphoniques sur une simple paire de fils. Fort de leur succès, plus de la moitié des toutes artères interurbaines était équipée de systèmes T en 1983. Le format T était adapté aux faisceaux hertziens au début des années 1980 et est devenu effectivement l’ossature de transmission du réseau téléphonique interurbain moderne.

        La particularité des systèmes T était qu’il était le premier système de communication numérique de la voix humaine, ils convertissaient les sons vocaux en une série d’impulsions codées, similaires, de façon générale, aux impulsions du télégraphe, excepté leur vitesse plus grande : la vitesse de transmission du canal T était de plus de 1,5 millions d’impulsions par seconde. Chacun des 24 circuits de voix était représenté par un flux d’impulsions défilant à une vitesse de 64 000 par seconde. Les 24 flux d’impulsions étaient combinés à l’extrémité d’émission et envoyés comme flux continu, puis séparés à l’extrémité de réception. De nouveaux dispositifs de traitement avaient dû être développés pour manipuler des données se déplaçant à des vitesses aussi phénoménales. La durée de chaque impulsion était inférieure à une microseconde. Les questions de temps dans de tels systèmes étaient très aiguës.

        L’impulsion technologique donnée aux communications numériques fut liée à la révolution produite par le transistor et l’ordinateur. Le flux de données, " pompé " par un système T était très voisin de celui des données dans un ordinateur : il pouvait être stocké, copié, manipulé, additionné, analysé avec les mêmes outils électroniques.

        Aujourd’hui un simple circuit numérique peut contenir des milliers, voire même des dizaines de milliers, de conversations téléphoniques, toutes encodées dans le langage spartiate " établi " et " coupé ".

        Les processus de la communication numérique sont d’une majesté impressionnantes en vitesse, en précision, en termes de perfection technique pure. Cependant ces processus sont, bien entendu, bien plus complexes que le simple téléphone de Bell. Une question se pose :

        Que veut dire réellement " numérique " ? Comment ces transformations se font elles en réalité ? Comment les riches et subtils caractères de la voix humaine sont-ils réduits en une simple suite de 1 et de 0 et enfin reconstitués avec une fidélité suffisante ?