Avant d’observer une croissance exponentielle du trafic sur les réseaux télécoms, on a assisté aux déploiements des commutateurs électroniques de première, puis de deuxième génération. Au fil des années, il s’est avéré que ces déploiements n’étaient pas sans conséquences sur l’environnement technique des systèmes, ni sur leur mode d’alimentation en énergie.
Cet article relate les transformations imposées par les équipements de réseaux mis en place dans les années 70/80. De ce fait, des nouvelles stations d’énergie ont vu le jour et des progrès technologiques très significatifs se sont superposés avec succès. Toutefois, certains développements concernant les nouvelles sources d’énergie se sont traduits par des échecs technico-économiques qu’il convient de souligner et d’expliciter.

Les équipements de réseaux des années 70/80

Traditionnellement, la plupart des équipements électroniques existants (réseaux de connexion, unités de raccordement d’abonnés, concentrateurs, multiplexeurs…) étaient alimentés en courant continu sous 48V, exception faite pour les centres de traitement de l’information (CTI), les dispositifs de sauvegarde et les terminaux d’opérateurs, lesquels présentaient des interfaces d’alimentation en courant alternatif.
Au fil des créations de nouveaux commutateurs électroniques, notamment les systèmes ALCATEL E10 N3, puis les systèmes E10 N1, les équipementiers ont intégré des convertisseurs de tension continue (48V/5V, 48V/12V…) dans les baies d’équipements afin de délivrer les tensions basses nécessaires aux cartes électroniques. Puis en quelques années, ils ont généralisé les accès 230V/50Hz et on a pu observer d’autres évolutions:
• une part croissante des besoins en courant alternatif sans interruption ;
• une baisse importante de la puissance mise en jeu pour un service équivalent ;
• une aptitude des nouveaux équipements à fonctionner entre 5 et 40°C.
Cette généralisation des accès 230V/50Hz a été accentuée par la convergence des équipements de réseaux (commutation, transmission…) et des équipements de type informatique (serveurs, routeurs…), car ces derniers étaient systématiquement alimentés en courant alternatif.

L’apparition de la chaîne d’alimentation hybride

Dès la fin des années 70, l’introduction de la commutation électronique de type spatial ou temporel a fait apparaitre des besoins nouveaux tels que des onduleurs de puissance pour alimenter les calculateurs centraux et les systèmes annexes sous 230V/50Hz. A la même période, les accumulateurs au plomb étanches ont fait leur apparition et la réglementation en vigueur a autorisé le déport des batteries, des redresseurs associés et des petits onduleurs dans les salles d’équipements de réseaux. C’est ainsi que l’on a vu apparaître des chaînes d’alimentation hybrides pour le 48V et le 230V/50Hz, avec des équipements d’énergie dans les salles de commutation.
Parallèlement, les opérateurs ont souhaité réduire les coûts d’investissement sans compromettre la qualité et la disponibilité de l’alimentation des systèmes. On a donc cherché à optimiser les stations d’énergie en renonçant le plus possible aux spécificités et en sélectionnant des produits sur catalogue. De ce fait, le fournisseur devait garantir l’interchangeabilité et la compatibilité ascendante de ses matériels afin d’assurer la pérennité des installations.

La nécessité d’une double chaîne d’alimentation

Pour faire face aux besoins évolutifs, donc difficiles à appréhender, on a ensuite prévu deux chaînes d’alimentation dans la structure des stations d’énergie :
• une chaîne de courant continu avec des redresseurs modulaires et des blocs « batteries » intégrés dans des racks de 19 pouces ;
• une chaîne de courant alternatif avec des Alimentations Sans Interruption (ASI).

Les exigences concernant la qualité et la disponibilité mises à part, les opérateurs étaient sensibles à deux critères incontournables :
• le concept modulaire et extensible pour optimiser les investissements ;
• le rendement électrique maximal pour réduire la facture énergétique.

A titre indicatif, une ASI  interactive offre un rendement de 97% en mode économique, alors qu’une solution hybride traditionnelle (redresseurs/batteries/onduleurs) n’offre qu’un rendement global de 72%.
En marge des évolutions concernant l’énergie, la plage de température acceptée par les nouveaux équipements de commutation et de transmission autorisait une forte réduction de la production de froid, donc de la facture énergétique.

Vers une simplification de l’architecture

Comme cela a été souligné, les besoins en courant alternatif permanent et à haute disponibilité se sont accrus de façon irréversible du fait de la convergence entre les techniques informatiques et les techniques des télécoms. Dans ces conditions, la source 48V a pratiquement disparu et une ASI triphasée de forte puissance a pris place dans les locaux réservés à l’énergie.
A la fin des années 80, les équipements d’énergie modulaires et extensibles avaient beaucoup évolué, à l’exception des groupes électrogènes dont les points faibles ne pouvaient plus être ignorés :
• le manque de fiabilité au démarrage ;
• les performances médiocres en régime transitoire ;
• les charges d’exploitation et d’entretien élevées.
De ce fait, le SEBT (1) a fait développer des sources d’énergie plus performantes comme les turboalternateurs de 600 à 1000 kVA pour les grands centres. Dans les autres cas (centres de classe 3 et 4, stations de base …), les perspectives d’emploi des micro-turbines à haute vitesse et des piles à combustible étaient encourageantes.
Un peu plus tard, et dans le cadre d’une activité de conseil en énergie, j’ai proposé la chaîne d’alimentation ASCETE (Architecture Simplifiée Conçue pour l’Environnement Technique et l’Energie) qui a fait l’objet du brevet France Télécom/CNET N°98/01845 du 16/02/98.

Salle d’énergie Salle d’équipements

Chaine d’alimentation simplifiée ASCETE

La chaîne proposée associe la source de remplacement du réseau (SR) à une ASI interactive offrant un rendement élevé. Lorsque la tension du réseau disparaît, les batteries bien gérées par l’ASI sont sollicitées pour assurer le lancement automatique de SR qui délivre à son tour le courant de charge des batteries. En effet, contrairement aux groupes électrogènes, les piles à combustible et les micro-turbines délivrent du courant continu (voir la rubrique PROJET ASCETE).
On remarquera que le tableau basse tension (TBT) et à fortiori l’inverseur de source « normal/secours », dont la fiabilité était souvent mise en cause dans les incidents majeurs, ont totalement disparu dans ce concept.

Un contexte défavorable aux innovations

Vingt ans plus tard, les applications ASCETE sont restées marginales pour deux raisons essentielles :
• les piles à combustible et les micro-turbines, produites en petite série aux Etats-Unis, présentaient des coûts trop élevés pour des applications de secours ;
• les opérateurs en compétition se limitaient au stockage d’énergie dans les batteries pour secourir les petits centres.
Face à ce constat, un groupe électrogène adapté en courant continu a été testé avec des industriels pour la mise en application de ce concept. Le lecteur intéressé trouvera la description détaillée, les spécifications techniques et la validation du prototype dans la rubrique PROJET ASCETE.

En conclusion, l’alimentation énergétique des réseaux télécoms a subi une double mutation : celle qui lui a été imposée de l’extérieur pour répondre à l’évolution des besoins et celle qui lui a été imposée de l’intérieur parce qu’elle résultait de la loi du marché et de la compétition entre les différentes technologies. A cet égard, les développements de nouvelles sources d’énergie n’ont pas été au rendez-vous et se sont traduits par des échecs industriels et commerciaux.
René Revol

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(1) SEBT : Service de l’Energie des Bâtiments et des Transports de France Télécom