Histoire des fréquences

Tout a commencé en 1870 avec James Clerk Maxwell, physicien et mathématicien écossais qui avait mis en évidence, sur le plan théorique et pour la première fois, la production d’une onde électromagnétique par induction, due à la variation du champ magnétique et du champ électrique. Mais, il a fallu attendre 26 ans (jusqu’en en 1896) pour qu’Heinrich Hertz, physicien allemand, concrétise en pratique ce que Maxwell avait imaginé. Hertz est ainsi entré dans l’histoire en donnant son nom à l’unité de fréquence d’un signal périodique. Exprimée en Hertz (Hz), la fréquence correspond au nombre d’oscillations d’un signal radioélectrique périodique par unité de temps. Quant à la bande de fréquence, elle définit une plage de fréquences des ondes radio qui ont des propriétés similaires.

Mais le mérite revient aussi à l’Italien Guglielmo Marconi qui a pu en 1895, réaliser le premier système émetteur-récepteur capable de transmettre un signal sur plusieurs kilomètres.  En Mai 1897,  il établit la Première communication en code morse  à plus de 13 km entre Lavernock (Pays de Galles) et Brean (Angleterre).

Marconi a déposé un brevet à cet effet.  Ainsi, est née en 1897, la radiotélégraphie ou la Transmission sans fil (TSF).

Réellement, l’histoire des fréquences et de  la radioélectricité a débuté après décembre 1901, quand  Guglielmo Marconi a récidivé en réalisant la première transmission radio sur une grande distance. Ce qui lui valut le prix Nobel en 1909. La première liaison transatlantique radio a eu lieu entre les Cornouailles (en Angleterre) et Terre Neuve (au Canada) en 1904.

Au Maroc, la première ville ayant utilisé un système radio à base de fréquence radioélectrique fut Casablanca en 1907, soit six ans après l’expérience de Marconi. Les fréquences ont ainsi été utilisées pour la première fois à Casablanca pour effectuer des communications notamment du Maroc vers l’international et particulièrement vers Paris (Tour Eiffel), pour plus d’informations à ce sujet voir mon article sur le lien : https://ftth.ma/la-premiere-antenne-telecom-de-rabat-a-ete-installee-dans-sa-medina-en-1908/.

Aux premiers temps de la télégraphie sans fils, la faible capacité d’information des ondes de basse fréquence ne posait pas de problème étant donné la baisse de portée qu’impliquait toute augmentation de la fréquence. Les ingénieurs et techniciens des télécoms concluaient à l’époque que les basses fréquences étaient les plus utiles pour les télécommunications. Le constat que faisaient le gens de la radio est que les fréquences supérieures à quelque 3 MHz étaient inutilisables.

Mais les radioamateurs étaient libres de faire les essais sur les fréquences qu’ils voulaient utiliser. Ainsi à la surprise générale, et au cours des années 1920, les radioamateurs ont commencé à réussir des transmissions à de très grandes distances avec des fréquences supérieures à 3 MHZ.  Exactement  le 27 novembre 1923 des radioamateurs réalisent la première liaison bidirectionnelle transatlantique en haute fréquence sur une longueur d’onde spécialement autorisée d’environ 103 mètres (2,912 MHz), depuis la France et depuis les États-Unis.

Les professionnels du domaine ont commencé à être très intéressés par ces expériences concluantes des radioamateurs. Ils ont vite arrivé à trouver une explication à ce phénomène, les fréquences qui se propageaient de la sorte étaient comprise entre 3 et 30 MHz. Ils trouvèrent, que l’ionosphère était à l’origine de cet extraordinaire effet de propagation. Cette couche d’air ionisé, à l’instar d’un miroir, réfléchit les ondes courtes vers le sol, qui est atteint en un point situer très loin au-delà de l’horizon.

Cette gamme de fréquences comprises entre 3 et 30 MHz fut appelée la bande de haute fréquence. Ce qualificatif est toujours employé, bien que prêtant à confusion puisque, de nos jours, on émet sur des fréquences supérieures qui sont donc considérablement plus hautes dans le spectre radioélectrique. Des ondes de haute fréquence ont été réservées pour de nombreux services mobiles, tels que les radios communications des navires et des avions. Sur l’ensemble de cette partie du spectre, on a prévu de nombreuses bandes étroites qui sont attribuées à des services déterminés. Et depuis on a cessé d’évoluer technologiquement dans le domaine des fréquences. Aujourd’hui les fréquences sont utilisées dans tous les domaines y compris dans les satellites et dans l’astronomie.  Peut-être il viendra un temps où on assistera à la naissance d’un nouveau type de support de télécommunication. Déjà et comme on l’avait annoncé en marge du séminaire organisé à l’Institut National des Postes et des Télécoms de Rabat, en décembre 2012 autour du thème du « Boson de Higgs », les physiciens de la NASA aux USA ont pu envoyer un message en codes binaire par paquets de neutrinos le long d’un trajet d’un peu plus d’un kilomètre, dont 240 m sous le sol, à travers la roche, (http://www.anrt.ma/sites/default/files/Physique-des-particules-Ahmed-khaouja20121207.pdf).La recherche et l’innovation n’ayant pas de limites, les télécommunications s’ouvriront certainement à de nouveaux horizons inattendus, car comme disait René Guenon, philosophe français : « On ne peut pas arrêter le progrès ! ».

L’Union internationale des télécommunications

Le 17 mai 1865, la première Convention télégraphique internationale a été signée à Paris par vingt membres fondateurs, et l’Union télégraphique internationale (la première incarnation de l’UIT) a été créée pour superviser les modifications ultérieures à l’accord. Cette date importante a fini par devenir la Journée mondiale des télécommunications et de l’information de la société.

Les problèmes des connexions internationales sont survenus depuis le début. La question a été soulevée en 1902, lorsque le prince Henri de Prusse, de retour à travers l’Atlantique à la fin d’une visite aux Etats- Unis, a tenté d’envoyer un message de courtoisie de son navire au président américain Theodore Roosevelt. Le message a été rejeté par la station côtière des États-Unis parce que l’équipement radio du navire était d’un type différent. À la suite de cet incident, le gouvernement allemand a appelé à une conférence Radio préliminaire à Berlin en 1903 avec l’objectif d’établir des règles internationales pour les communications radiotélégraphiques. Cet événement a été suivi en 1906 par la tenue de la première Conférence radiotélégraphique internationale à Berlin, en présence de représentants de 29 nations. Il a été décidé que le Bureau de l’UIT agisse comme administrateur central de la conférence et une Section Radiotélégraphique du Bureau a été créée.

La conférence de 1906 a donné lieu à la Convention radiotélégraphique internationale avec une annexe contenant les premiers règlements dans ce domaine. Ceux-ci ont été élargis et révisés par de nombreuses conférences ultérieures, et sont devenus communément connus sous vocable de Règlement des radiocommunications « qui constitue le cadre réglementaire mondial d’utilisation du spectre, auquel les 189 pays de l’UIT  sont tenus de se conformer ».  Aujourd’hui , compte tenu de la multitude de services sans fil, les règlements comprennent plus de 1000 pages d’informations sur la façon dont la ressource limitée du spectre des fréquences radioélectriques – ainsi que des orbites de satellite – doit être partagée et utilisée au niveau international .

Dans le règlement des radiocommunications, on peut lire la définition suivante : « Ondes radioélectriques ou ondes hertziennes : « ondes électromagnétiques dont la fréquence est par convention inférieure à 300 GHz, se propageant dans l’espace sans guide artificiel » ; elles sont comprises entre 9 kHz et 300 GHz qui correspond à des longueurs d’onde de 33 km à 1 mm» Les ondes de fréquence inférieure à 9 kHz sont des ondes radio, mais ne sont pas réglementées. Les ondes de fréquence supérieure à 300 GHz sont classées dans les ondes infrarouges car la technologie associée à leur utilisation est actuellement de type optique et non électrique.

 Les fréquences radioélectriques étant des ressources rares, leur attribution s’effectue dans le cadre des instances de l’UIT, en particulier les conférences mondiales de radiocommunications « CMR ». Ces conférences ont le mandat de définir les conditions d’accès au spectre par les pays membres de l’UIT, pour chaque type de système et de réseau et de décider des modifications à apporter au Règlement des Radiocommunications. Au niveau de chaque pays, on a créé des organismes pour assurer la gestion du spectre des fréquences et ce en coordination étroite avec l’UIT, avec les utilisateurs nationaux et les pays de frontières. La gestion du spectre, étant l’ensemble des procédures administratives, scientifiques et techniques nécessaires au bon fonctionnement des équipements et des services de radiocommunications, sans brouillage préjudiciable entre utilisateurs et entres pays voisins.

Par Ahmed Khaouja consultant Télécoms et TICs