Pourquoi la liaison radio-relai reste incontournable en 2024

Une liaison radio-relai (RRL) est l'une des plus anciennes technologies de transmission de données sans fil point à point, et elle reste étonnamment pertinente aujourd'hui. Malgré l'expansion de la fibre optique, des réseaux satellites et mobiles, le radio-relai continue de jouer un rôle clé dans les infrastructures télécoms. On l'emploie pour les grands axes de communication, les connexions de secours, la couverture en zones montagneuses, forestières ou sur des pylônes d'opérateurs, ainsi que partout où l'installation de câbles s'avère impossible ou trop coûteuse.

Principe de fonctionnement d'une liaison radio-relai

Le principe est simple : le signal est transmis via un faisceau radio très étroit, d'une station à une autre, sur des distances parfois de plusieurs dizaines de kilomètres. Si nécessaire, des stations relais intermédiaires sont ajoutées, formant une chaîne " point à point à point ". Cette architecture garantit stabilité, grande capacité et faible latence, tout en minimisant les dépenses d'infrastructure.

Mais pourquoi cette technologie, développée il y a plus de cinquante ans, est-elle encore en usage ? Elle offre un équilibre unique : simplicité, autonomie, fiabilité et capacité à établir des liens là où aucune autre solution n'est possible. Pour comprendre sa place dans les réseaux modernes, il est important de savoir comment elle fonctionne et comment elle est conçue.

Origines et évolution de la radio-relai

La radio-relai est un système de transmission de données par faisceau radio étroit entre deux (ou plusieurs) stations distantes. Une visibilité directe entre antennes est essentielle, avec des signaux transmis sur des fréquences allant de quelques à plusieurs dizaines de gigahertz. Contrairement aux réseaux mobiles ou au Wi-Fi, le radio-relai n'est pas destiné à de multiples abonnés : il s'agit exclusivement de communications " point à point " ou en chaîne.

Apparue au milieu du XX^e siècle, la radio-relai était d'abord réservée à l'armée, pour des communications fiables sur de longues distances sans câbles vulnérables. Les opérateurs télécoms l'ont ensuite adoptée pour relier villes, stations et tours. Avant la fibre optique de masse, c'est le radio-relai qui assurait la téléphonie interurbaine, la diffusion radio/télé et les premiers canaux numériques.

Son principal avantage résidait dans la possibilité d'installer des liaisons dans les zones les plus inaccessibles : montagnes, forêts, steppes, déserts. Les antennes étaient placées sur des hauteurs ou des tours, créant des chaînes de stations couvrant des centaines de kilomètres : une révolution à l'époque, offrant un canal rapide, sans câble et résistant aux dommages physiques.

Avec le temps, la radio-relai est passée au numérique : débits accrus, fiabilité améliorée, antennes plus compactes, consommation réduite. Aujourd'hui, elle sert de secours à la fibre, de solution principale en terrains difficiles et de technologie de transport pour les opérateurs mobiles.

Comment fonctionne une liaison radio-relai : explication simplifiée

Une liaison radio-relai transmet un signal radio concentré d'une antenne à l'autre. Les antennes sont orientées avec une précision extrême pour que l'énergie voyage presque en ligne droite, comme la lumière d'une lampe torche, mais invisible à l'œil nu. Cette connexion exige une visibilité parfaite : aucun obstacle (montagne, arbre, bâtiment) ne doit interférer, sous peine d'affaiblir ou d'interrompre le signal.

Chaque station reçoit le signal et le retransmet. Si la distance est trop grande ou le terrain trop accidenté, des relais intermédiaires sont ajoutés : ils se contentent d'amplifier et de renvoyer le signal, sans en modifier le contenu.

Les fréquences utilisées vont de 1 à 80 GHz. Plus la fréquence est élevée, plus le débit et la précision du faisceau sont importants, mais la sensibilité aux intempéries (pluie, neige, brouillard) augmente. À basse fréquence, on peut franchir plusieurs dizaines de kilomètres en un seul saut; à haute fréquence, la portée est réduite, mais la capacité de transmission est bien supérieure.

Les antennes sont généralement paraboliques (de 30 cm à 3 m de diamètre), parfois plates. Plus l'antenne est grande, plus le faisceau est étroit et stable. L'alignement doit être précis au dixième de degré près : tout déplacement entraîne la dégradation ou la perte du lien.

La transmission repose sur des technologies numériques (modulation QAM, compression, correction d'erreurs) permettant de gros volumes de données avec une grande fiabilité, même à longue distance. La liaison radio-relai agit comme un " câble invisible " : au lieu d'une fibre, on utilise un faisceau radio dirigé.

Ce principe rend la radio-relai très flexible : déploiement rapide, indépendance vis-à-vis des câbles et infrastructures lourdes. Voilà pourquoi elle s'impose là où la fibre est impossible ou trop chère.

De quoi se compose une liaison radio-relai ?

Une liaison radio-relai comprend plusieurs éléments essentiels, chacun jouant un rôle dans la fiabilité et la portée du système. Malgré la diversité des marques et modèles, la structure reste similaire.

Station radio-relai

Un ensemble qui reçoit, amplifie, traite numériquement et retransmet le signal. Elle se compose généralement de :

• un module radio (radio module),
• un modem qui génère le flux de données,
• une alimentation électrique,
• un système de contrôle/monitoring,
• un équipement d'interfaçage réseau (Ethernet/SDH).

Les stations sont placées sur des pylônes, toits, mâts ou points surélevés pour garantir la visibilité directe avec la station voisine.

Antenne

Élément clé : l'antenne parabolique (ou " dish ") concentre le signal en un faisceau étroit. Plus le diamètre est important, plus le faisceau est précis et la portée grande. En ville, on utilise souvent des antennes de 30-60 cm, pour les longues distances 1-3 m.

Module radio (ODU - Outdoor Unit)

Installé à proximité de l'antenne, à l'extérieur. Il assure la transmission/réception radio, l'amplification, la modulation/démodulation et la filtration des interférences. Plus il est proche de l'antenne, meilleures sont les performances.

Unité interne (IDU - Indoor Unit)

Installée en salle technique, reliée au module radio par câble, elle gère le traitement des données numériques, la gestion des flux Ethernet/SDH, la modulation, la puissance et le diagnostic.

Système d'alimentation (Feeder)

Câbles ou guides d'ondes reliant antenne et module radio. Pour les hautes fréquences, on privilégie les guides d'ondes aux câbles coaxiaux, pour limiter les pertes.

Relais

Si la visibilité directe n'est pas possible ou la distance trop grande, des relais intermédiaires sont ajoutés. Ils reçoivent et retransmettent le signal à l'identique, à la manière d'un miroir radio.

La combinaison de ces éléments permet de réaliser aussi bien des axes urbains courts pour les opérateurs mobiles que des liaisons complexes à travers montagnes, forêts et régions isolées.

Les bandes de fréquence radio-relai et leurs spécificités

Les liaisons radio-relai exploitent les ondes micro-ondes et millimétriques, de 1 à 80 GHz. Chaque bande possède ses avantages et limites, déterminant la portée, la stabilité et la capacité du lien.

Basses fréquences (1-6 GHz)

Idéales pour les longues distances (30-50 km entre stations) et peu sensibles à la météo. Toutefois, le faisceau est moins étroit, rendant la gestion des interférences plus complexe et la bande passante limitée.

Fréquences moyennes (7-13 GHz)

Bande " polyvalente " pour le radio-relai (10-25 km). Couramment utilisées par les opérateurs mobiles, les réseaux ferroviaires et le secteur énergétique.

Hautes fréquences (15-23 GHz)

Permettent des débits élevés (jusqu'à plusieurs centaines de Mbit/s voire 1 Gbit/s), mais la portée se réduit à 5-15 km. Les fortes pluies provoquent des atténuations notables, gérables mais à surveiller.

Ondes millimétriques (24-38 GHz et 60-80 GHz)

Pour des débits multigigabits (5-10 Gbit/s et plus), sur 1-5 km seulement. Ces bandes sont extrêmement sensibles aux intempéries et requièrent un alignement parfait des antennes. Idéales quand le besoin en bande passante est maximal et la fibre impossible.

Impact du relief et de l'atmosphère

Plus la fréquence est élevée, plus le faisceau est étroit, et plus l'influence de :

• la pluie,
• la neige,
• le brouillard,
• l'humidité,
• les réflexions multiples (montagnes, immeubles, surfaces d'eau)

est importante. Le choix de la bande est donc un compromis entre performance, portée et conditions locales. En montagne, on préfère les basses fréquences ; en ville, les hautes pour maximiser le débit.

Avantages des liaisons radio-relai

Malgré la montée en puissance de la fibre, la radio-relai conserve des atouts uniques, en faisant la solution idéale là où l'infrastructure filaire est impossible, trop chère ou à doubler pour la continuité de service.

1. Pas de câblage nécessaire
   Pas besoin de poser de fibre ou de câble cuivre à travers des terrains difficiles, des propriétés privées ou des forêts. Deux stations en visibilité suffisent.
2. Déploiement rapide
   Une liaison radio-relai peut être installée en quelques heures ou jours, ce qui est crucial pour les interventions d'urgence, les chantiers temporaires, les expéditions ou comme canal de secours.
3. Grande capacité
   Les systèmes modernes offrent de dizaines à plusieurs centaines de Mbit/s, et jusqu'à 5-10 Gbit/s sur les bandes millimétriques, rivalisant souvent avec la fibre pour de nombreux usages.
4. Fiabilité et autonomie
   Pas de câble à casser, pas de corrosion, peu de problèmes d'alimentation. L'équipement, souvent sur pylône, fonctionne des années avec boîtiers étanches et systèmes redondants.
5. Idéal pour les zones difficiles d'accès
   En montagne, forêt, désert ou sur site isolé, la radio-relai s'impose comme la seule vraie solution haut débit.
6. Possibilité de chaînes sur des centaines de kilomètres
   Avec des relais, on peut contourner les obstacles et relier des régions très éloignées.
7. Coût d'entretien faible
   Contrairement à la fibre aérienne ou enterrée, la radio-relai nécessite peu de maintenance terrain et résiste mieux à l'usure environnementale.

Grâce à ces avantages, la radio-relai demeure une solution fiable et efficiente, surtout quand le câblage n'est pas envisageable ou non rentable.

Inconvénients de la radio-relai

La radio-relai offre de nombreux atouts, mais elle n'est pas universelle et ne remplace pas la fibre optique dans tous les cas. Certaines limites sont liées à la physique des ondes radio et aux spécificités des équipements.

1. Dépendance à la visibilité directe
   Tout obstacle (pente, colline, immeuble, arbres, structures métalliques) peut bloquer totalement le lien. Contrairement au mobile, la radio-relai ne contourne pas les obstacles.
2. Portée limitée entre stations
   La distance dépend de la fréquence : dizaines de km en basse bande, 1-5 km seulement en haute. Les longues chaînes exigent plus de relais, donc plus de coûts et de maintenance.
3. Sensibilité à la météo
   Pluie, neige fondue, brouillard, forte humidité affectent surtout les bandes 23-80 GHz, pouvant provoquer des baisses de débit ou des coupures brèves.
4. Nécessité d'un alignement précis des antennes
   L'orientation doit être au dixième de degré près. Le vent, les vibrations ou le givre peuvent dégrader la qualité et imposer une correction régulière.
5. Spectre limité
   Les fréquences micro-ondes sont attribuées par l'État et limitées, imposant un plafond à la capacité et parfois des démarches administratives.
6. Interférences mutuelles
   Dans les zones denses, une mauvaise planification peut entraîner des interférences entre lignes.

Malgré ces limites, la radio-relai reste irremplaçable là où la fibre est impossible ou trop chère, et où la fiabilité et la flexibilité sont cruciales.

Radio-relai vs fibre optique : différences et usages

On compare souvent la radio-relai et la fibre optique, car ce sont les deux principales technologies de transport de données. Pourtant, leur architecture, leurs coûts et leurs usages diffèrent. La fibre est la référence en matière de capacité, mais la radio-relai reste incontournable dans certains cas.

1. Capacité
   La fibre offre des débits faramineux (dizaines/centaines de Gbit/s, voire térabits avec DWDM). La radio-relai varie de 100-500 Mbit/s à 5-10 Gbit/s selon la bande.
2. Latence et stabilité
   Les deux apportent une faible latence, mais la fibre est plus stable quelles que soient les conditions météo. La radio-relai est plus sensible aux intempéries, notamment en hautes fréquences.
3. Infrastructure requise
   La fibre exige : tranchées, artères, suspensions, autorisations et travaux lourds. La radio-relai ne demande que deux points en visibilité directe, ce qui la rend parfaite pour les zones montagneuses, isolées ou temporaires.
4. Fiabilité et redondance
   La fibre est très fiable mais vulnérable aux coupures physiques. La radio-relai, elle, n'a pas de câble entre les stations, ce qui la rend idéale en secours de la fibre.
5. Coût
   Installer la fibre coûte beaucoup plus cher et prend des mois. La radio-relai est rapide à déployer et moins chère à mettre en œuvre.
6. Scalabilité
   La fibre est quasi illimitée en capacité par simple ajout d'équipements. La radio-relai a des limites physiques : spectre disponible, météo, portée du faisceau.

En résumé :

• Pour les grandes villes, axes majeurs et très hauts débits : fibre optique.
• Pour les zones montagneuses, sites isolés et canaux de secours : radio-relai.
• Pour les opérateurs mobiles : une combinaison fibre + radio-relai pour couvrir tous les cas de figure.

Où utilise-t-on la radio-relai aujourd'hui ?

Malgré l'essor de la fibre, la radio-relai reste essentielle pour des applications nécessitant une connexion fiable, longue distance et relativement économique. Elle est utilisée par les secteurs public, privé et industriel.

1. Opérateurs mobiles
   Pour relier les stations de base, surtout en zones difficiles ou là où la fibre est impossible. Elle sert à transporter le trafic vers le cœur du réseau, à assurer la redondance et à déployer rapidement de nouveaux sites. De nombreux pylônes LTE/5G utilisent encore la radio-relai.
2. Zones montagneuses et isolées
   Impossible ou trop cher de poser du câble en montagne, forêt, toundra ou désert. La radio-relai permet de relier villages, stations météo, bases scientifiques ou sites industriels éloignés.
3. Énergie et industrie
   Pour les centrales, pipelines, champs pétroliers ou postes électriques, la radio-relai transporte télémétrie, données SCADA et sécurisation. Fiabilité et autonomie sont ici primordiales.
4. Militaire et services publics
   En raison de sa robustesse et de sa portée, elle est toujours utilisée pour des liaisons sécurisées, y compris mobiles ou de terrain.
5. Communication d'urgence/temporaire
   Solution idéale pour les chantiers, expéditions, interventions de secours ou remise en service après sinistre. Déploiement rapide, sans infrastructure lourde.
6. Internet pour sites isolés
   Refuges, bases d'exploitation, phares, ports ou stations touristiques reçoivent Internet via radio-relai, seule technologie viable à distance sans câble.

Grâce à sa flexibilité et autonomie, la radio-relai reste d'actualité même lorsque l'infrastructure principale est en fibre.

Pourquoi la radio-relai reste-t-elle actuelle ?

Malgré la progression rapide de la fibre optique, la radio-relai n'a pas disparu. Au contraire, elle reste très utilisée pour plusieurs raisons uniques.

Premièrement, c'est la solution la plus rapide pour établir un canal principal ou de transport là où il n'y a pas d'infrastructure. Pas de kilomètres de câble, pas de négociations de tracé, pas de chantiers : deux points en visibilité suffisent. Indispensable en montagne, forêt, désert, toundra ou sur sites temporaires.

Deuxièmement, elle sert de secours à la fibre. Si la fibre est endommagée (travaux, accidents, incendies, chutes d'arbres), la radio-relai prend le relais instantanément, crucial pour les opérateurs, banques, industries ou systèmes de sécurité.

Troisièmement, la technologie actuelle offre des débits jusqu'à 10 Gbit/s sur ondes millimétriques, suffisants pour la plupart des besoins : liaisons 4G/5G, réseaux d'entreprise, etc.

Autre atout : des coûts d'exploitation bas. Pas de câble à entretenir ou réparer, et les équipements sur pylône peuvent fonctionner des années sans intervention majeure. Cela rend la solution rentable sur de grandes distances ou dans les zones à faible densité.

Enfin, la technologie continue d'évoluer : meilleure modulation, résistance accrue aux interférences, gestion intelligente de la météo, compacité et efficacité énergétique accrues.

Tout cela fait de la radio-relai une solution toujours pertinente : à la fois indépendante et complémentaire de la fibre dans les réseaux hybrides, où résilience et flexibilité sont essentielles.

Conclusion

Les liaisons radio-relai restent un pilier de l'infrastructure télécom moderne grâce à leur fiabilité, leur mobilité et leur capacité à opérer là où d'autres technologies échouent. Elles offrent des canaux stables aux opérateurs mobiles, sites industriels, villages isolés et services d'urgence.

Malgré l'expansion de la fibre, la radio-relai conserve ses avantages : déploiement rapide, infrastructure minimale, robustesse face aux dommages et possibilité de couvrir des zones difficiles d'accès. Les systèmes modernes offrent des débits élevés et restent en constante évolution, assurant la pérennité de cette technologie.

La radio-relai ne concurrence pas la fibre directement : elle la complète, participant à la résilience des réseaux hybrides contre les aléas et les incidents. C'est pourquoi cette technologie reste incontournable et continuera de l'être pour de nombreuses années.