Les télécommunications sont définies comme la transmission d’informations à distance en utilisant des technologies électronique, informatique, de transmission filaire, optique ou électromagnétique. Ce terme a un sens plus large que son acception équivalente officielle « communications électroniques ». Elles se distinguent ainsi de la poste qui transmet des informations ou des objets sous forme physique.
Les télécommunications dont les prémices datent, entre autres, des signaux de fumée et du télégraphe optique, concernent depuis le début du l'utilisation d'équipements électriques puis électroniques associés à des réseaux analogiques ou numériques comme le téléphone fixe et mobile, la radio, la télévision ou les ordinateurs connectés à Internet. Elles constituent une partie importante de l'économie et font l'objet de régulations au niveau mondial.
Robert Hooke invente en 1667 le premier téléphone de l'histoire : le téléphone à ficelle. Par la suite, au , des inventeurs comme Antonio Meucci, Alexander Graham Bell ou Guglielmo Marconi ont mis au point des dispositifs de communication comme le télégraphe, le téléphone ou la radio. Ceux-ci ont révolutionné les moyens traditionnels tels que les pavillons ou le télégraphe optique de Chappe.
L'installation sous les océans de câbles sous-marins raccordés aux réseaux terrestres permet le transit des données sur de très grandes distances d’un continent à un autre.
Généralités Étymologie Le mot télécommunications vient du préfixe grec tele- (τηλε-), signifiant loin, et du latin communicare, signifiant partager Telecommunication, tele- and communication, New Oxford American Dictionary (), 2005.. Le mot télécommunication a été utilisé pour la première fois en 1902 par Édouard Estaunié, ingénieur aux Postes et Télégraphes, pour intituler un cours de l'école professionnelle des Postes et Télégraphes (ancêtre de l'École nationale supérieure des télécommunications, devenue Télécom ParisTech) dont il est directeur de 1901 à 1910. Le terme est repris et popularisé en 1904 par Édouard Estaunié dans son Traité pratique de télécommunication électrique, pour désigner les multiples réseaux créés tout au long du pour assurer la diffusion des signaux écrits et sonores Jean-Marie Dilhac, From tele-communicare to Telecommunications, LAAS-CNRS, 2004 ..
Définition Les télécommunications (abrév. fam. télécoms), sont considérées comme des technologies et techniques appliquées et non comme une science.
On entend par télécommunications toute transmission, émission et réception à distance, de signes, de signaux, d’écrits, d’s, de sons ou de renseignements de toutes natures, par fil électrique, radioélectricité, liaison optique, ou autres systèmes électromagnétiques Définition de l'Oftel, renommé en Ofcom dans le Telecommunications Act de 1984..
Histoire right|thumb|Robert Hooke, inventeur du premier téléphone, reconstruction à partir des descriptions de ses collègues Aubrey et Waller
Origine des télécommunications Les moyens simples naturels anciens comme la parole ou les signaux à vue, permettent de communiquer à courte distance. Le besoin de communiquer à plus grande distance dans les sociétés humaines organisées a amené très vite à développer des télécommunications primitives : tambours, signaux de fumée, langage sifflé, etc.
Certains de ces types de communications, comme les pavillons, sémaphores ou héliographes sont encore utilisés dans la marine, même si cet usage est devenu marginal.
Télégraphe et téléphone thumb|Un téléphone Gower de 1879La Compagnie du Téléphone Gower collectionhistorique.orange, 2014. au Musée des arts et métiers à Paris.
Bien que la communication par signaux optiques entre des points hauts soit très ancienne, on doit à l'ingénieur Claude Chappe la création à partir de 1794 du premier réseau simple et efficace de transmission optique de messages. Ce réseau qu'il a nommé fut développé sur les grands axes français et resta en service jusqu'en 1848.
Le premier service commercial de télégraphie électrique fut construit par Charles Wheatstone et William Fothergill Cooke, et ouvrit en 1839. C’était une amélioration du télégraphe électromagnétique inventé auparavant The Electromagnetic Telegraph, J. B. Calvert, 19 mai 2004, voir archive.. Samuel Morse développa indépendamment une version de télégraphe électrique, qu’il montra le . Le code Morse était une avancée importante comparé au télégraphe de Cooke et Wheatstone.
Le premier câble télégraphique transatlantique opérationnel fut mis en service le entre Terre-Neuve et l’Irlande , Bern Dibner, Burndy Library Inc., 1959.. Sa longueur était de . pour un poids total de .
Le téléphone classique fut inventé indépendamment par Alexander Bell et Elisha Gray en 1876. Cependant, c'est Antonio Meucci qui inventa le premier dispositif permettant la transmission de la voix à l'aide d'une ligne parcourue par un signal.
Télécommunications et sciences Le domaine des télécommunications est un lieu de convergence et d'interaction entre différentes technologies et disciplines scientifiques.
Les mathématiques et plus particulièrement les mathématiques appliquées sont à la base du développement des théories du traitement du signal (modernisation des télécommunications), de la cryptologie (sécurisation des échanges), de la théorie de l'information et du numérique.
La physique a permis grâce au développement des mathématiques d'édifier la théorie de l'électromagnétisme. Sont apparus alors les premiers postes à galène, puis les tubes à vides, les semi-conducteurs et l'opto-électronique, qui sont à la base de l'électronique. L'électromagnétisme, en particulier l'étude des phénomènes de propagation, permet de modéliser la propagation des ondes à travers un canal, qu'il soit filaire (coaxial, fibre optique…) ou sans fil (propagation hertzienne). De même, l'invention du laser par les physiciens a ouvert la voie aux communications par fibres optiques modernes (prix Nobel de physique 2008).
La chimie, par le biais de l'affinement des processus chimiques, a permis de réduire le poids et d'allonger l'autonomie des batteries, autorisant l'emploi d'appareils portables de télécommunications.
L'informatique fondamentale et appliquéeL'informatique est-elle une science ? Robin Milner (Conférence - ENS, 2007). quant à elle a révolutionné le monde de la communication à distance par le développement des langages de programmation et des programmes informatiques (génie logiciel) associés à la microélectronique.
Technique des télécommunications Principes Une liaison de télécommunications comporte trois éléments principaux : un émetteur qui prend l’information et la convertit en signal électrique, optique ou radioélectrique ; un média de transmission, pouvant être une ligne de transmission, une fibre optique ou l'espace radioélectrique, qui relie émetteur et récepteur ; un récepteur qui reçoit le signal et le convertit en information utilisable.
Par exemple, en radiodiffusion, l’émetteur de radiodiffusion émet grâce à son antenne la voix ou la musique, qui passe dans l’espace sous forme d’onde électromagnétique, jusqu’à un récepteur AM ou FM qui la restitue.
Les liaisons de télécommunications peuvent être monodirectionnelles, comme en radiodiffusion ou télévision, ou bidirectionnelles, utilisant alors un émetteur-récepteur. Quand plusieurs liaisons sont interconnectées entre plusieurs utilisateurs, on obtient un réseau, comme le réseau téléphonique ou Internet.
Médias de transmission thumb|right|Fibres optiques.
La transmission s'effectue par différents médias selon les systèmes. Historiquement le fil téléphonique fut le premier support de télécommunication et permit le développement du télégraphe et du téléphone. Il est toujours le média principal pour le raccordement aux réseaux téléphoniques et aux réseaux informatiques (téléphone, fax, minitel, internet…), sous forme de paire(s) torsadée(s).
Le câble coaxial était le média du haut débit avant l'apparition des fibres optiques, il est toujours utilisé dans les réseaux industriels en raison de sa robustesse face aux perturbations. C'est aussi le support de prédilection pour les raccordements en radiofréquence à l'intérieur d'un équipement, parfois remplacé par le guide d'ondes pour les transmissions de micro-ondes de forte puissance.
La fibre optique, qui raccorde progressivement les abonnés en ville, est aussi le média des câbles sous-marins modernes. C'est un fil en verre ou en plastique très fin qui a la propriété de conduire la lumière.
La radiocommunication, qui peut être définie comme toute communication par l'intermédiaire de l'espace hertzien, a révolutionné les télécommunications au début du . C'est le média de la radiodiffusion de programmes, des services de communications en radiotéléphonie, des réseaux de téléphonie mobile, du Wi-Fi, des loisirs radio comme le radioamateurisme, des liaisons par satellite de télécommunications ou par faisceau hertzien, aussi bien que des simples télécommandes domestiques. La radioélectricité étudie la transmission hertzienne, la propagation des ondes, les interfaces avec l'émetteur et le récepteur par l'intermédiaire des antennes.
Les liaisons optiques dans l'espace, donc non guidées par fibres, sont utilisées en communications par satellites, ainsi que dans des applications aussi simples que les télécommandes audio-vidéo.
Enfin, certains milieux ne peuvent être traversés que par des ondes acoustiques, c'est le cas des communications dans les mines, ou entre plongeurs, qui s’effectue par ondes ultra-sonores.
Émetteur et récepteur thumb|Antenne rideau HF de télécommunication.
Quel que soit le média de transmission, un émetteur convertit l’information en signal électrique, optique ou radioélectrique adapté au média, en le modulant et en l’amplifiant. Inversement, un récepteur convertit le signal transmis en information utilisable.
La technique de ces fonctions d’interface est donc très dépendante du média, de la fréquence d’utilisation, et surtout de la puissance nécessaire pour compenser les pertes de propagation. Ainsi, la transmission sur une ligne Ethernet par exemple n’utilise que quelques circuits intégrés et du câble de faible section, alors qu’une liaison vers une sonde planétaire demande des émetteurs de forte puissance et des antennes de plusieurs dizaines de mètres.
Dans un canal de transmission hertzien, le signal porté par l'onde radioélectrique est atténué par l'affaiblissement de propagation, les absorptions atmosphériques et les précipitations, et dégradé par les diffractions et réflexions. L'équation des télécommunications inclut tous ces facteurs et détermine la puissance et les antennes nécessaires.
L'antenne radioélectrique convertit les signaux électriques en onde radioélectrique à l'émission, et inversement en réception. De nombreux types d'antennes ont été développés, selon la fréquence d'utilisation, le gain nécessaire et l'application, depuis les antennes miniatures intégrées aux téléphones mobiles, jusqu'aux paraboles géantes de radioastronomie.
Dans les applications bidirectionnelles, comme la radiotéléphonie, les deux fonctions peuvent être combinées dans un émetteur-récepteur. Un récepteur suivi d'un émetteur constituent un répéteur, par exemple sur un satellite de télécommunication, ou dans un câble sous-marin.
Partage du média de transmission Le partage du média entre utilisateurs se fait par les techniques d'affectation, de multiplexage et d'accès multiple.
L'affectation de fréquences par bande et par service sur le média hertzien est la première technique apparue pour empêcher les brouillages mutuels.