Fibre optique

4.2.3.1 Propriétés de la fibre optique

La fibre optique est de plus en plus utilisée pour interconnecter des périphériques réseau d'infrastructure. Elle permet la transmission de données sur de longues distances et à des débits plus élevés qu'avec les autres supports réseau.

La fibre optique est un fil en verre très pur (silice) transparent, à la fois flexible et très fin. Son diamètre n'est pas beaucoup plus grand que celui d'un cheveu humain. Les bits sont codés sur la fibre sous forme d'impulsions lumineuses. Le câble à fibre optique sert de guide d'ondes ou « tuyau lumineux » qui transmet la lumière entre les deux extrémités avec un minimum de perte de signal.

Pour mieux vous le représenter, imaginez un rouleau d'essuie-tout vide de plusieurs milliers de mètres de long, dont l'intérieur est recouvert d'un miroir. Un petit pointeur laser serait utilisé pour envoyer des signaux en code Morse à la vitesse de la lumière. Un câble à fibre optique utilise le même principe, mais son diamètre est inférieur et utilise des technologies sophistiquées d'émission et de réception des signaux lumineux.

Contrairement aux fils de cuivre, la fibre optique peut transmettre des signaux qui subissent moins d'atténuation et est entièrement insensible aux perturbations électromagnétiques et radioélectriques.

Actuellement, les câbles à fibre optique sont utilisés dans quatre domaines d'application :

 Les réseaux d'entreprise : la fibre est utilisée pour les applications de câblage du réseau fédérateur et pour relier les périphériques d'infrastructure.

 Les réseaux FTTH et d'accès : la technologie FTTH (fiber to the home ou fibre optique jusqu'au domicile) est utilisée pour fournir des services haut débit disponibles en permanence aux particuliers et aux petites entreprises. Les réseaux FTTH permettent un accès Internet haut débit abordable, le télétravail, la télémédecine et la vidéo à la demande.

 Les réseaux longue distance : les fournisseurs d'accès utilisent des réseaux terrestres longue distance à fibre optique pour connecter les pays et les villes. Ces réseaux vont généralement de quelques dizaines à quelques milliers de kilomètres et utilisent des systèmes proposant jusqu'à 10 Gbit/s.

 Les réseaux sous-marins : des câbles à fibre spéciaux sont utilisés pour fournir des solutions haut débit et haute capacité fiables, à l'épreuve des environnements sous- marins sur des distances à l'échelle d'un océan.

Nous nous intéressons principalement à l'utilisation de la fibre au sein de l'entreprise.

4.2.3.2 Éléments d'un câble en fibre optique

Bien que la fibre optique soit très fine, elle se compose de deux types de verre et d'une protection extérieure. Les différentes couches sont les suivantes :

 Le cœur : il se compose de verre pur et est en contact direct avec la lumière.

 La gaine optique : il s'agit d'une couche de verre qui entoure le cœur et fonctionne comme un miroir. Les impulsions lumineuses se propagent dans le cœur tandis que la

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gaine les reflète. Ainsi, les impulsions lumineuses sont contenues dans le cœur de la fibre selon un phénomène appelé réflexion totale interne.

 La protection : il s'agit généralement d'une gaine en PVC qui protège le cœur et la gaine optique. Elle peut également contenir des matériaux de renforcement et un gainage (revêtement) destinés à protéger le verre des rayures et de l'humidité.

Bien qu'ils puissent être abimés s'ils sont pliés, le cœur et le gainage ont subi une modification de leur propriété au niveau moléculaire qui les rend très résistants. La qualité de la fibre optique est testée par un processus de fabrication rigoureux et doit résister à une traction d'au moins 100 000 livres par pouce carré. La fibre optique est assez résistante pour être manipulée lors de l'installation et du déploiement dans les conditions environnementales difficiles des réseaux du monde entier.

4.2.3.3 Types de fibre optique

Les impulsions lumineuses représentant les données transmises sous forme de bits sur le support sont générées par l'un des deux moyens suivants :

 Lasers

 Diodes électroluminescentes (LED/DEL)

Des dispositifs à semi-conducteur électronique appelés photodiodes détectent les impulsions lumineuses et les convertissent en tensions qui peuvent ensuite être reconstituées en trames de données.

Remarque : la lumière laser transmise via le câblage à fibre optique peut endommager l'œil humain. Ne regardez pas l'extrémité d'une fibre optique active.

Les câbles à fibre optique peuvent être classés en deux grands types :

 La fibre optique monomode (SMF) : son cœur présente un très faible diamètre et elle fait appel à la technologie coûteuse qu'est le laser pour envoyer un seul rayon lumineux. Elle est répandue dans les réseaux longue distance (plusieurs centaines de kilomètres) nécessaires pour les applications de téléphonie et de télévision par câble longue distance.

 La fibre multimode (MMF) : la taille de son cœur est supérieure et elle utilise des émetteurs LED pour envoyer des impulsions lumineuses. La lumière d'une LED entre dans la fibre multimode selon différents angles. Elle est généralement utilisée dans les réseaux locaux, car elle permet l'utilisation de LED, dont le coût est faible. Elle fournit une bande passante allant jusqu'à 10 Gbit/s sur des liaisons pouvant atteindre 550 mètres de long.

Les Figures 1 et 2 mettent en évidence les caractéristiques de la fibre multimode et monomode. L'une de ces différences est le niveau de dispersion. La dispersion correspond à la propagation d'une impulsion lumineuse au fil du temps. Plus la dispersion est importante, plus la perte de puissance du signal est importante.

4.2.3.4 Connecteurs de fibre réseau

Un connecteur fibre optique termine l'extrémité d'un câble à fibre optique. Divers connecteurs de ce type sont disponibles. Les principales différences entre les types de connecteurs sont les

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dimensions et les méthodes de couplage mécanique. Généralement, les entreprises fixent chacune un type de connecteur à utiliser dans l'ensemble des installations, selon le matériel qu'elles emploient globalement, ou alors elles choisissent les connecteurs en fonction du type de fibre (un pour la fibre multimode et un pour la fibre multimode). En tenant compte de toutes les générations de connecteurs, environ 70 types de connecteur sont actuellement utilisés.

Comme l'illustre la Figure 1, les trois connecteurs fibre optique réseau les plus répandus sont les suivants :

 Connecteur ST (Straight-Tip) : connecteur à baïonnette d'ancienne version couramment utilisé avec la fibre monomode.

 Connecteur SC (Subscriber Connector) : parfois appelé connecteur carré ou connecteur standard. Il s'agit d'un connecteur largement utilisé dans les réseaux locaux et étendus qui fait appel à un mécanisme de clipsage permettant de vérifier l'insertion. Ce type de connecteur est utilisé avec la fibre optique multimode et monomode.

 Connecteur LC (Lucent Connector) : parfois appelé petit connecteur ou connecteur local, il est de plus en plus répandu en raison de sa petite taille. Il est utilisé avec la fibre monomode et prend également en charge la fibre multimode.

Remarque : d'autres connecteurs fibre optique tels que les connecteurs FC (Ferrule Connector) et SMA (Sub Miniature A) servent peu dans les déploiements de réseaux locaux et étendus. Certains connecteurs, tels que les connecteurs biconiques et D4 sont à présent obsolètes. Ils ne sont donc pas abordés dans ce chapitre.

La lumière pouvant uniquement voyager dans une direction par la fibre optique, deux fibres sont requises pour prendre en charge le fonctionnement bidirectionnel simultané. C'est pour cette raison que les câbles de brassage en fibre optique regroupent deux câbles à fibre optique raccordés par une paire de connecteurs monovoies standard. Certains connecteurs à fibres optiques acceptent à la fois les fibres de transmission et de réception. Ce sont des connecteurs bidirectionnels (voir figure 1).

Les câbles de brassage en fibre optique sont nécessaires pour interconnecter des périphériques d'infrastructure. Par exemple, la Figure 2 illustre différents câbles de brassage courants :

 Câble de brassage multimode SC-SC

 Câble de brassage monomode LC-LC

 Câble de brassage multimode ST-LC

 Câble de brassage monomode SC-ST

Les câbles à fibre optique doivent être protégés par un petit embout en plastique lorsqu'ils ne sont pas utilisés.

Notez également l'utilisation de couleurs permettant de différencier les câbles de brassage monomode et multimode. C'est la norme TIA 598 qui recommande l'utilisation d'une gaine jaune pour les câbles à fibre optique monomode et d'une gaine orange (ou bleue) pour les câbles à fibre multimode.

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Le raccordement et l'épissage des câbles en fibre optique exigent une formation et un matériel adapté. Le raccordement incorrect de supports en fibre optique diminue les distances de signalisation ou entraîne l'échec complet de la transmission.

Trois types courants d'erreurs de raccordement de fibre optique et d'épissage sont :

 Mauvais alignement : les supports en fibre optique ne sont pas alignés précisément lors de la jonction.

 Écart à l'extrémité : les supports ne se touchent pas complètement à l'épissure ou à la connexion.

 Finition de l'extrémité : les extrémités des supports ne sont pas bien polies ou de la poussière est présente au niveau du raccordement.

Un test sur site peut être effectué rapidement et facilement. Il suffit d'allumer une lampe de poche puissante à une extrémité de la fibre optique tout en observant l'autre extrémité. Si la lumière est visible, la fibre est capable de la transporter. Même si cela ne garantit pas les performances de la fibre, il s'agit d'un moyen rapide et économique de repérer une fibre cassée.

Il est conseillé d'utiliser un appareil de vérification tel que celui représenté dans la figure pour tester les câbles à fibre optique. Un réflectomètre optique (OTDR) permet de tester chaque segment de câble à fibre optique. Ce dispositif injecte une impulsion test de lumière dans le câble et mesure la rétrodiffusion et la réflexion de lumière détectées en fonction du temps. Le réflectomètre optique calcule la distance approximative à laquelle ces défauts sont détectés le long du câble.

4.2.3.6 Fibre ou cuivre

Les câbles à fibre optique présentent de nombreux avantages par rapport aux câbles en cuivre. Les fibres utilisées dans les supports en fibre optique n'étant pas des conducteurs électriques, le support est à l'abri des interférences électromagnétiques et ne peut pas conduire de courant électrique indésirable suite à des problèmes de mise à la terre. Les fibres optiques étant fines et subissant une perte de signal relativement faible, elles peuvent fonctionner à des longueurs bien supérieures aux supports en cuivre, sans nécessiter de régénération des signaux. Certaines spécifications de couche physique en fibre optique autorisent des distances pouvant atteindre plusieurs kilomètres.

Les problèmes de mise en oeuvre de support en fibre optique comprennent :

 Un coût plus élevé (généralement) que les supports en cuivre pour la même distance

(mais pour une capacité supérieure)

 Des compétences et matériel différents pour raccorder et épisser l'infrastructure de

câblage

 Une manipulation plus délicate que les supports en cuivre

Actuellement, dans la plupart des environnements d'entreprise, la fibre optique est utilisée principalement comme câblage du réseau fédérateur pour les connexions point à point de trafic élevé entre des points de distribution de données et pour l'interconnexion des bâtiments des grands complexes. La fibre optique ne conduisant pas l'électricité et subissant une perte de signal inférieure, elle est bien adaptée à ces usages.

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