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La Fibre Optique par la Pratique 1 La Fibre Optique par la Pratique 2 La Fibre

La Fibre Optique par la Pratique 1 La Fibre Optique par la Pratique 2 La Fibre Optique par la Pratique Nous tenons à remercier tout particulièrement la société de nous avoir autorisé à utiliser une partie de leur documentation technique pour illustrer ce support de cours. 3 La Fibre Optique par la Pratique SOMMAIRE SOMMAIRE....................................................................................................................................................... 3 INTRODUCTION À LA FIBRE OPTIQUE.........................................................................................................5 LES SUPPORTS DE TRANSMISSION....................................................................................................................7 Paires torsadées........................................................................................................................................7 Coaxial...................................................................................................................................................... 7 Espace libre (ondes électromagnétiques).................................................................................................7 Fibres Optiques.........................................................................................................................................7 Avantages de la fibre optique sur le cuivre................................................................................................9 HISTORIQUE DE LA FIBRE OPTIQUE..................................................................................................................11 TECHNOLOGIES DE LA FIBRE...........................................................................................................................13 Fibre de silice..........................................................................................................................................13 Fibre plastique ou POF Platic Optical Fiber.............................................................................................13 STRUCTURE D'UNE FIBRE OPTIQUE NUE.........................................................................................................15 Le cœur et la gaine..................................................................................................................................15 Les outils à dénuder................................................................................................................................18 FABRICATION D'UNE FIBRE..............................................................................................................................21 Réalisation de la préforme.......................................................................................................................21 L'étirage...................................................................................................................................................21 QUELQUES NOTIONS DE PHYSIQUE ET D'OPTIQUE............................................................................................23 Les ondes électromagnétiques................................................................................................................23 La fréquence............................................................................................................................................25 La longueur d'onde..................................................................................................................................25 Spectre utilisé dans le cadre de la transmission par fibre optique...........................................................28 La lumière dans la fibre optique...............................................................................................................30 Lois de Descartes....................................................................................................................................32 PRINCIPES D'UNE TRANSMISSION PAR FIBRE OPTIQUE........................................................................36 CONDITIONS DE GUIDAGE DE LA LUMIERE........................................................................................................38 CARACTÉRISTIQUES D'UNE FIBRE....................................................................................................................41 L'ouverture numérique.............................................................................................................................41 Les modes............................................................................................................................................... 43 L'atténuation............................................................................................................................................49 Les fenêtres de transmission...................................................................................................................62 La dispersion...........................................................................................................................................66 La bande passante..................................................................................................................................78 LA FIBRE OPTIQUE ET LA NORMALISATION........................................................................................................80 L'ITU-T..................................................................................................................................................... 80 L'ISO/IEC.................................................................................................................................................84 Le CREDO............................................................................................................................................... 86 Le Club Optique.......................................................................................................................................88 LES COMPOSANTS PASSIFS............................................................................................................................90 Les coupleurs / splitter.............................................................................................................................90 Les amplificateurs optiques.....................................................................................................................92 Les multiplexeurs et démultiplexeurs optique..........................................................................................92 LES COMPOSANTS ACTIFS..............................................................................................................................94 Les émetteurs..........................................................................................................................................94 Les récepteurs.........................................................................................................................................98 LE WDM..................................................................................................................................................... 100 LES CABLES OPTIQUES.............................................................................................................................105 STRUCTURE DE LA FIBRE POUR LA MISE EN CABLE.........................................................................................107 4 La Fibre Optique par la Pratique Structure libre........................................................................................................................................107 Structure serrée.....................................................................................................................................107 Structure semi serrée............................................................................................................................109 Structure ruban......................................................................................................................................109 Structure GGP.......................................................................................................................................111 DIFFÉRENTS TYPES DE CÂBLES.....................................................................................................................113 Câbles jarretières..................................................................................................................................113 Câbles loose tube..................................................................................................................................113 Câbles mini-break out............................................................................................................................115 Câbles break out...................................................................................................................................115 Autres caractéristiques des câbles........................................................................................................117 LE CODAGE DES COULEURS..........................................................................................................................121 LE RACCORDEMENT OPTIQUE..................................................................................................................123 INTRODUCTION............................................................................................................................................. 125 Les pertes dues au raccordement.........................................................................................................125 Pertes de couplage ou d'insertion.........................................................................................................127 Les pertes dues à la réflexion................................................................................................................131 LES DIFFÉRENTES TECHNIQUES DE RACCORDEMENT......................................................................................133 RACCORDEMENTS INDÉMONTABLES..............................................................................................................135 Epissure par fusion................................................................................................................................135 Épissure mécanique..............................................................................................................................140 Comparatif épissure mécanique vs fusion.............................................................................................142 RACCORDEMENTS DÉMONTABLES.................................................................................................................144 Le connecteur standard 2,5 mm (FC, ST, SC)......................................................................................144 Les connecteurs SFF Small Form Factor..............................................................................................161 Les autres standards.............................................................................................................................163 LES PIGTAILS............................................................................................................................................... 165 LES CASSETTES DE LOVAGE.........................................................................................................................167 Le rôle...................................................................................................................................................167 Rangement de la cassette de lovage....................................................................................................169 LES TIROIRS OPTIQUES.................................................................................................................................171 LES MESURES.............................................................................................................................................173 LA DÉMARCHE DE MAINTENANCE D'UN RESEAU FO........................................................................................175 Introduction............................................................................................................................................175 La propreté des connexions..................................................................................................................177 LES PREMIERS OUTILS D'INTERVENTION.........................................................................................................181 Le localisateur de défaut visuel.............................................................................................................181 La pince de trafic...................................................................................................................................181 LA PHOTOMÉTRIE.........................................................................................................................................183 Mesure de l'atténuation par pertes d'insertion.......................................................................................183 LA RÉFLECTOMÉTRIE....................................................................................................................................186 Introduction............................................................................................................................................186 Le principe............................................................................................................................................. 186 Mesure de la rétrodiffusion....................................................................................................................189 Réglages du réflectomètre....................................................................................................................191 Interprétation de la mesure....................................................................................................................195 Les pics fantômes..................................................................................................................................199 BUDGET ET BILAN OPTIQUE...........................................................................................................................205 Budget optique......................................................................................................................................205 Bilan optique..........................................................................................................................................207 ANNEXES...................................................................................................................................................... 209 COUPLEUR / SPLITTER.................................................................................................................................211 Code des couleurs des opérateurs............................................................................................................213 5 La Fibre Optique par la Pratique INTRODUCTION À LA FIBRE OPTIQUE 6 La Fibre Optique par la Pratique Les supports de transmission Les sollicitations sont de plus en plus importantes en capacité et en fiabilité de transmission ce qui implique un support de plus en plus sûr, performant et présentant une très grande capacité de transmission avec un affaiblissement le plus faible possible. Pour ce faire, les supports de transmission actuellement utilisés sont : La paire torsadée La paire torsadée ou paire symétrique (cuivre) est principalement réservée aux réseaux de faible couverture. Sa bande passante est relativement réduite sur de grandes distances, ce qui limite son utilisation. Le coaxial Le coaxial possède une bande passante supérieure à celle de la paire torsadée mais la transmission reste quand même limitée en distance; l'utilisation d'amplificateurs est indispensable. L'espace libre (ondes électromagnétiques) La transmission en espace libre (air, vide, eau, etc..) ne nécessite pas de gros équipements. Toutefois, la gamme de fréquences utilisables dans l'air est limitée et les perturbations altèrent souvent le signal. Ce système est donc réservé à des distances plus ou moins importantes en fonction de la nature du signal transmis mais permet une large couverture locale. La fibre optique La FO Fibre Optique possède quand à elle une grande capacité de transmission. Les distances couvertes n'impliquent plus l'emploi d'amplificateur car l'affaiblissement dans la fibre est nettement moins important que celui du câble coaxial. Le coût des équipements devenant également de plus en plus abordable, elle est ainsi en passe de devenir le média d'avenir des télécommunications à très haut débit ! 7 La Fibre Optique par la Pratique LES SUPPORTS DE TRANSMISSION Paires torsadées Coaxial Espace libre (ondes électromagnétiques) Fibres Optiques 8 La Fibre Optique par la Pratique Avantages de la fibre optique sur le cuivre Les télécommunications modernes font largement appel aux fibres optiques car celles-ci présentent de très grands avantages par rapport aux câbles en cuivre. Les points forts de la fibre optique sont :  une grande BP Bande Passante  une atténuation très faible : après dix kilomètres, il reste plus de la moitié de l'énergie émise (0,3 dB d'affaiblissement au Km pour une fibre de type monomode)  pas de problèmes de rayonnement  une immunité par rapport aux parasites industriels (néon, moteurs, etc…) d’où un taux d'erreur cent fois moindre que pour les supports cuivre  un pas de régénération du signal d'environ 100 km  un encombrement très réduit des câbles Les points faibles sont :  encore quelques difficultés liées au raccordement  fragilité lors de la pose (défauts irréversibles)  appareils de mesure encore très coûteux  coût des équipements d'extrémité encore relativement élevé La FO Fibre Optique est donc sans conteste le média par excellence des télécommunications de demain, il n'y a qu'à observer sa percée dans la boucle locale: FFTH Fiber To The Home. La fibre optique sera à l'ADSL, ce qu'aujourd'hui l'ADSL est au raccordement par modem (56 Kbit/s). 9 La Fibre Optique par la Pratique Avantages de la fibre optique sur le cuivre Les points forts de la fibre optique sont : grande BP Bande Passante  débit très élevé atténuation très faible  grande distance un pas de régénération d'environ 100 km pas de problèmes de rayonnement pas de problème de mise à la terre pas de diaphonie immunité aux perturbations électromagnétiques installation en milieu déflagrant (pas d'étincelle) sécurité  difficulté de violation encombrement très réduit Les points faibles sont : quelques difficultés liées au raccordement fragilité lors de la pose  exige un travail soigné et propre appareils de mesure coûteux coût des équipements d'extrémité élevé 10 La Fibre Optique par la Pratique Historique de la Fibre Optique Le physicien irlandais John TYNDALL (1820-1893) est le premier à avoir démontré que la lumière pénètre et suit les courbes d'un objet transparent. Pour cela il montre vers 1854 que la lumière peut-être conduite (guidée) par un filet d'eau s'écoulant d'un réservoir percé (principe des fontaines lumineuses) réfutant ainsi l’idée communément admise à l’époque que la lumière ne voyage qu'en ligne droite. Sa démonstration du principe de réflexion totale interne, fait de lui le pionnier de la fibre optique. En 1880, Alexander GRAHAM BELL (1847-1922) réussit à moduler les rayons lumineux au moyen d'ondes sonores et réalise une liaison de plusieurs centaines de mètres. Il invente ainsi le photophone (communication optique). Début des années 1900 le principe de la fibre optique est connu mais n'est pas exploité. Ce n’est qu’en 1950 que la première application de la fibre optique eu lieu, lorsque Van HEEL et HOPKINS développent le fibroscope souple, largement utilisés aujourd'hui en médecine sous le nom d'endoscope. Les télécommunications par fibre optique sur de grandes distances restèrent impossibles jusqu'à l’invention du laser vers 1960. En 1964 Charles KAO, décrivit et expérimenta un système de communication à longue distance et à faible perte en mettant à profit l'utilisation conjointe du laser et de la fibre optique. C’est l’expérience qui est considéré comme la première transmission de données par fibre optique. Fin des années 1970 à aujourd'hui  on observe deux principaux axes de recherche dans le domaine de fibre optique: - Obtenir le minimum d'atténuation 1970 20 dB / Km Corning Glass Work 1974 2 / 3 dB / Km ATT, Bell Labs 1976 0,47 dB / Km NTT, Fujikura 1979 0,20 dB / Km NTT 1986 0,154 dB / Km Sumitomo 2002 0,1484 dB / Km obtenu par Sumitomo sur une fibre de silice pure. Il faut noter que cette valeur d'atténuation est très proche de la limite théorique intrinsèque aux matériaux à base d'oxyde de silice - Le multiplexage de longueurs d'onde différentes au sein de la même fibre 1960 1 longueur d'onde 2007 plus de 160 longueurs d'onde 11 La Fibre Optique par la Pratique HISTORIQUE DE LA FIBRE OPTIQUE 1854 1880 1950 1964 12 John TYNDALL 1820 - 1893 Le photophone de Graham Bell Fibroscope souple "endoscope" Van HEEL et HOPKINS Fibre + Laser = grandes distances Charles KAO 1933 - La Fibre Optique par la Pratique 13 La Fibre Optique par la Pratique Technologies de la fibre Pour réaliser une fibre, il est nécessaire d’avoir des matériaux avec la plus faible atténuation possible et de bonnes propriétés mécaniques. On rencontre aujourd'hui deux principaux matériaux pour les fibres optiques : Fibre de verre Le verre (la silice) présente une absorption extrêmement faible pour les longueurs d’onde courantes, aussi c’est avec ce uploads/Ingenierie_Lourd/ la-fibre-optique-par-la-pratique.pdf