La fibre optique (guides d'ondes diélectriques) présente le débit le plus élevé parmi tous les supports de communication existants. Les câbles à fibre optique sont utilisés pour créer des lignes de communication à fibre optique capables de fournir la vitesse de transfert d'informations la plus élevée (selon le type d'équipement actif utilisé, la vitesse de transfert peut atteindre des dizaines de gigaoctets et même des téraoctets par seconde).

Le verre de quartz, qui est le support des liaisons par fibre optique, possède, en plus de caractéristiques de transmission uniques, une autre propriété précieuse : de faibles pertes et une insensibilité aux champs électromagnétiques. Cela le distingue des systèmes de câblage en cuivre conventionnels.

Ce système de transmission d'informations est généralement utilisé dans la construction d'installations de travail telles que des autoroutes externes qui unissent des structures ou des bâtiments isolés, ainsi que des bâtiments à plusieurs étages. Il peut également être utilisé comme support interne d'un système de câblage structuré (SCS), cependant, les SCS complets entièrement constitués de fibre sont moins courants - en raison du coût élevé de construction de lignes de communication optiques.

L'utilisation de lignes de communication à fibre optique permet de regrouper localement les lieux de travail, de fournir simultanément des téléchargements Internet haut débit sur toutes les machines, des communications téléphoniques et une réception télévisée de haute qualité.

Avec une conception appropriée du futur système (cette étape implique de résoudre les problèmes architecturaux, ainsi que de choisir des équipements et des méthodes de connexion des câbles de support appropriés) et une installation professionnelle, l'utilisation de lignes à fibre optique offre un certain nombre d'avantages significatifs :

• Débit élevé grâce à une fréquence porteuse élevée. Le potentiel d’une fibre optique représente plusieurs térabits d’informations en 1 seconde.
• Le câble à fibre optique a un faible niveau de bruit, ce qui a un effet positif sur son débit et sa capacité à transmettre des signaux de diverses modulations.
• Sécurité incendie (résistance au feu). Contrairement à d'autres systèmes de communication, les lignes à fibres optiques peuvent être utilisées sans aucune restriction dans les entreprises à haut risque, en particulier dans les usines pétrochimiques, grâce à l'absence d'étincelles.
• En raison de la faible atténuation du signal lumineux, les systèmes optiques peuvent combiner des zones de travail sur des distances importantes (plus de 100 km) sans utiliser de répéteurs (amplificateurs) supplémentaires.

• Sécurité des informations. Les communications par fibre optique offrent une protection fiable contre l'accès non autorisé et l'interception d'informations confidentielles. Cette capacité de l'optique s'explique par l'absence de rayonnement dans le domaine radio, ainsi que par une grande sensibilité aux vibrations. En cas de tentatives d'écoute électronique, le système de surveillance intégré peut désactiver la chaîne et avertir d'un piratage suspecté. C'est pourquoi les lignes de communication à fibre optique sont activement utilisées par les banques modernes, les centres de recherche, les organismes chargés de l'application de la loi et d'autres structures travaillant avec des informations classifiées.
• Haute fiabilité et immunité au bruit du système. La fibre, étant un conducteur diélectrique, n'est pas sensible aux rayonnements électromagnétiques et ne craint pas l'oxydation et l'humidité.
• Économique. Malgré le fait que la création de systèmes optiques, en raison de leur complexité, coûte plus cher que les SCS traditionnels, leur propriétaire bénéficie en général de réels avantages économiques. La fibre optique, fabriquée à partir de quartz, coûte environ 2 fois moins cher que le câble en cuivre ; de plus, lors de la construction de grands systèmes, vous pouvez économiser sur les amplificateurs. Si, lors de l'utilisation d'une paire de cuivre, des répéteurs doivent être installés tous les quelques kilomètres, alors dans une ligne à fibre optique, cette distance est d'au moins 100 km. Dans le même temps, la vitesse, la fiabilité et la durabilité des SCS traditionnels sont nettement inférieures à celles de l'optique.

• La durée de vie des lignes à fibre optique est d'un demi-quart de siècle. Après 25 ans d'utilisation continue, l'atténuation du signal augmente dans le système porteur.
• Si l'on compare les câbles en cuivre et optiques, alors à bande passante égale, le second pèsera environ 4 fois moins, et son volume, même en utilisant des gaines de protection, sera plusieurs fois inférieur à celui du cuivre.
• Perspectives. L'utilisation de lignes de communication à fibre optique permet d'augmenter facilement les capacités de calcul des réseaux locaux grâce à l'installation d'équipements actifs plus rapides, sans remplacer les communications.

Portée des lignes de communication à fibre optique

Comme mentionné ci-dessus, les câbles à fibres optiques (FOC) sont utilisés pour transmettre des signaux autour (entre) des bâtiments et à l'intérieur des objets. Lors de la construction de lignes de communication externes, la préférence est donnée aux câbles optiques, et à l'intérieur des bâtiments (sous-systèmes internes), des câbles à paires torsadées traditionnels sont utilisés avec eux. Ainsi, une distinction est faite entre les FOC pour les installations externes (câbles extérieurs) et internes (câbles intérieurs).

Les câbles de connexion sont un type distinct : à l'intérieur, ils sont utilisés comme cordons de connexion et câblage de communication horizontal - pour équiper des lieux de travail individuels, et à l'extérieur - pour connecter des bâtiments.

L'installation du câble à fibre optique est réalisée à l'aide d'outils et de dispositifs spéciaux.

La longueur des lignes de communication à fibres optiques peut atteindre des centaines de kilomètres (par exemple, lors de la construction de communications entre villes), tandis que la longueur standard des fibres optiques est de plusieurs kilomètres (notamment parce que travailler avec des longueurs trop longues est dans certains cas très gênant). Ainsi, lors de la construction d'un itinéraire, il est nécessaire de résoudre le problème de l'épissage des fibres optiques individuelles.

Il existe deux types de connexions : détachables et permanentes. Dans le premier cas, des connecteurs optiques sont utilisés pour la connexion (cela est associé à des coûts financiers supplémentaires et, de plus, avec un grand nombre de connecteurs intermédiaires, les pertes optiques augmentent).

Pour le raccordement permanent des tronçons locaux (pose de tracés), des connecteurs mécaniques, des épissures adhésives et le soudage des fibres sont utilisés. Dans ce dernier cas, des machines d'épissage de fibres optiques sont utilisées. La préférence est donnée à l'une ou l'autre méthode en tenant compte de la finalité et des conditions d'utilisation de l'optique.

La plus courante est la technologie du collage, pour laquelle des équipements et des outils spéciaux sont utilisés et qui comprend plusieurs opérations technologiques.

En particulier, avant le raccordement, les câbles optiques subissent une préparation préalable : aux endroits des futures connexions, le revêtement protecteur et l'excès de fibre sont retirés (la zone préparée est nettoyée de la composition hydrophobe). Pour fixer solidement le guide de lumière dans le connecteur, on utilise de la colle époxy qui remplit l'espace interne du connecteur (elle est insérée dans le corps du connecteur à l'aide d'une seringue ou d'un distributeur). Pour durcir et sécher la colle, on utilise un four spécial pouvant créer une température de 100 degrés. AVEC.

Une fois la colle durcie, l'excès de fibre est retiré et la pointe du connecteur est meulée et polie (la qualité des puces est de la plus haute importance). Pour garantir une grande précision, la réalisation de ces travaux est contrôlée à l'aide d'un microscope 200x. Le polissage peut être effectué à la main ou à l’aide d’une polisseuse.

La connexion de la plus haute qualité avec des pertes minimales est assurée par le soudage des fibres. Cette méthode est utilisée pour créer des lignes de fibre optique à haut débit. Lors du soudage, les extrémités du guide de lumière fondent ; pour cela, un brûleur à gaz, une charge électrique ou un rayonnement laser peuvent être utilisés comme source d'énergie thermique.

Chaque méthode a ses propres avantages. Le soudage laser, du fait de l'absence d'impuretés, permet d'obtenir les composés les plus purs. Les torches à gaz sont généralement utilisées pour épisser de manière permanente des fibres multimodes. Le plus courant est le soudage électrique, qui offre une vitesse et une qualité de travail élevées. Le temps de fusion des différents types de fibres optiques diffère.

Pour les travaux de soudage, des outils spéciaux et des équipements de soudage coûteux sont utilisés - automatiques ou semi-automatiques. Les machines à souder modernes vous permettent de contrôler la qualité du soudage, ainsi que de tester les joints de traction. Les modèles avancés sont équipés de programmes qui vous permettent d'optimiser le processus de soudage pour un type spécifique de fibre optique.

Après la fusion, le joint est protégé par des tubes bien ajustés, qui assurent une protection mécanique supplémentaire.

Une autre méthode d'épissage d'éléments à fibre optique en une seule ligne de fibre optique est une connexion mécanique. Cette méthode offre moins de propreté de la connexion que le soudage, cependant, l'atténuation du signal dans ce cas est toujours moindre qu'avec l'utilisation de connecteurs optiques.

L'avantage de cette méthode par rapport aux autres est que pour effectuer le travail, on utilise des appareils simples (par exemple, une table de montage), qui permettent d'effectuer des travaux dans des endroits difficiles d'accès ou à l'intérieur de petites structures.

L'épissure mécanique implique l'utilisation de connecteurs spéciaux - appelés épissures. Il existe plusieurs types de connecteurs mécaniques, qui constituent une structure allongée avec un canal pour l'entrée et la fixation des fibres optiques épissées. La fixation elle-même est assurée à l'aide des loquets prévus par la conception. Après le raccordement, les épissures sont en outre protégées par des raccords ou des boîtiers.

Les connecteurs mécaniques peuvent être utilisés à plusieurs reprises. Ils sont notamment utilisés lors de travaux de réparation ou de restauration de la ligne.

FOCL : types de fibres optiques

Les fibres optiques utilisées pour construire des liaisons à fibres optiques diffèrent par le matériau de fabrication et la structure modale de la lumière. En termes de matériau, on distingue les fibres tout verre (avec âme en verre et gaine optique en verre), les fibres tout plastique (avec âme et gaine plastique) et les modèles combinés (avec âme en verre et gaine plastique). ). Le meilleur débit est fourni par les fibres de verre ; une option plastique moins chère est utilisée si les exigences en matière de paramètres d'atténuation et de débit ne sont pas critiques.

L'optique ouvre de grandes opportunités là où des communications à haut débit et à haut débit sont nécessaires. Il s'agit d'une technologie éprouvée, compréhensible et pratique. Dans le domaine de l'audiovisuel, elle ouvre de nouvelles perspectives et apporte des solutions non disponibles par d'autres méthodes. L'optique a pénétré tous les domaines clés : systèmes de surveillance, salles de contrôle et centres de situation, installations militaires et médicales et zones soumises à des conditions de fonctionnement extrêmes. Les lignes à fibre optique offrent un haut degré de protection des informations confidentielles et permettent la transmission de données non compressées telles que des graphiques et des vidéos haute résolution avec une précision au pixel près. Nouvelles normes et technologies pour les lignes de communication à fibre optique. La fibre est-elle l’avenir des SCS (systèmes de câblage structuré) ? Nous construisons un réseau d'entreprise.

Câble à fibre optique (alias fibre optique)- il s'agit d'un type de câble fondamentalement différent par rapport aux deux types de câbles électriques ou en cuivre considérés. Les informations le concernant ne sont pas transmises par un signal électrique, mais par un signal lumineux. Son élément principal est la fibre de verre transparente, à travers laquelle la lumière se propage sur de vastes distances (jusqu'à des dizaines de kilomètres) avec une atténuation insignifiante.

La structure du câble à fibre optique est très simple et est similaire à la structure d'un câble électrique coaxial (Fig. 1.). Seulement au lieu d'un fil de cuivre central, une fibre de verre fine (environ 1 à 10 microns de diamètre) est utilisée ici, et au lieu d'une isolation interne, une coque en verre ou en plastique est utilisée, qui ne permet pas à la lumière de s'échapper au-delà de la fibre de verre. Dans ce cas, nous parlons du mode de réflexion interne dite totale de la lumière à partir de la frontière de deux substances avec des indices de réfraction différents (la coque en verre a un indice de réfraction beaucoup plus faible que la fibre centrale). Il n'y a généralement pas de tresse métallique sur le câble, car un blindage contre les interférences électromagnétiques externes n'est pas nécessaire. Cependant, il est parfois encore utilisé pour la protection mécanique de l'environnement (un tel câble est parfois appelé câble armé ; il peut regrouper plusieurs câbles à fibres optiques sous une même gaine).

Le câble à fibre optique a des performances exceptionnelles sur l'immunité au bruit et le secret des informations transmises. En principe, aucune interférence électromagnétique externe ne peut déformer le signal lumineux et le signal lui-même ne génère pas de rayonnement électromagnétique externe. Il est presque impossible de se connecter à ce type de câble pour une écoute non autorisée du réseau, car cela compromettrait l'intégrité du câble. La bande passante théoriquement possible d'un tel câble atteint 1012 Hz, soit 1000 GHz, ce qui est incomparablement supérieur à celui des câbles électriques. Le coût du câble à fibre optique est en baisse constante et se situe désormais à peu près au même niveau que celui du câble coaxial fin.

Atténuation typique du signal dans les câbles à fibres optiques aux fréquences utilisées dans les réseaux locaux varie de 5 à 20 dB/km, ce qui correspond approximativement aux performances des câbles électriques aux basses fréquences. Mais dans le cas d'un câble à fibre optique, à mesure que la fréquence du signal transmis augmente, l'atténuation augmente très légèrement, et aux hautes fréquences (surtout au-dessus de 200 MHz), ses avantages par rapport à un câble électrique sont indéniables ; il n'a tout simplement pas concurrents.

Les lignes de communication à fibre optique (FOCL) permettent de transmettre des signaux analogiques et numériques sur de longues distances, parfois sur des dizaines de kilomètres. Ils sont également utilisés sur des distances plus petites et plus « contrôlables », comme à l’intérieur des bâtiments. Des exemples de solutions pour la construction de SCS (systèmes de câblage structuré) pour la construction d'un réseau d'entreprise sont ici : Construction d'un réseau d'entreprise : schéma de construction SCS - Optique horizontale. , Construire un réseau d'entreprise : schéma de construction SCS - Système de câble optique centralisé. , Construire un réseau d'entreprise : schéma de construction SCS - Système de câble optique de zone.

Les avantages de l'optique sont bien connus : immunité au bruit et aux interférences, câbles de petit diamètre avec une bande passante énorme, résistance au piratage et à l'interception d'informations, pas besoin de répéteurs et d'amplificateurs, etc.
Il y avait autrefois des problèmes avec la terminaison des lignes optiques, mais aujourd'hui ils ont été largement résolus, donc travailler avec cette technologie est devenu beaucoup plus facile. Il existe cependant un certain nombre de questions qui doivent être considérées uniquement dans le contexte des domaines d'application. Comme pour la transmission cuivre ou radio, la qualité de la communication par fibre optique dépend de la qualité de l'adaptation du signal de sortie de l'émetteur et de l'étage d'entrée du récepteur. Une spécification incorrecte de la puissance du signal entraîne une augmentation des taux d'erreur sur les bits de transmission ; trop de puissance et l'amplificateur du récepteur « sursature » ; trop peu et un problème de bruit apparaît, car il commence à interférer avec le signal utile. Voici les deux paramètres les plus critiques d'une ligne à fibre optique : la puissance de sortie de l'émetteur et les pertes de transmission - atténuation dans le câble optique qui relie l'émetteur et le récepteur.

Il existe deux types différents de câbles à fibre optique :

* câble multimode ou multimode, moins cher, mais de moindre qualité ;
* câble monomode, plus cher, mais présente de meilleures caractéristiques par rapport au premier.

Le type de câble déterminera le nombre de modes de propagation, ou « chemins », parcourus par la lumière à l’intérieur du câble.

Câble multimode, le plus couramment utilisé dans les petits projets industriels, résidentiels et commerciaux, possède le coefficient d'atténuation le plus élevé et ne fonctionne que sur de courtes distances. L'ancien type de câble, 62,5/125 (ces chiffres caractérisent les diamètres intérieur/extérieur de la fibre en microns), souvent appelé « OM1 », a une bande passante limitée et est utilisé pour transmettre des données à des vitesses allant jusqu'à 200 Mbps.
Récemment, des câbles 50/125 « OM2 » et « OM3 » ont été introduits, offrant des débits de 1 Gbit/s sur des distances allant jusqu'à 500 m et de 10 Gbit/s sur des distances allant jusqu'à 300 m.

Câble monomode utilisé dans les connexions à haut débit (au-dessus de 10 Gbit/s) ou sur de longues distances (jusqu'à 30 km). Pour la transmission audio et vidéo, le plus approprié est d'utiliser des câbles « OM2 ».
Rainer Steil, vice-président du marketing d'Extron Europe, note que les lignes à fibre optique sont devenues plus abordables et sont de plus en plus utilisées pour la mise en réseau à l'intérieur des bâtiments, ce qui entraîne une augmentation de l'utilisation de systèmes audiovisuels basés sur des technologies optiques. Steil déclare : « En termes d'intégration, les lignes à fibre optique offrent déjà aujourd'hui plusieurs avantages clés.
Par rapport à une infrastructure de câbles en cuivre similaire, l'optique permet l'utilisation simultanée de signaux vidéo analogiques et numériques, offrant ainsi une solution système unique pour travailler avec les formats vidéo existants et futurs.
De plus, parce que L'optique offre un débit très élevé, le même câble fonctionnera à l'avenir avec des résolutions plus élevées. FOCL s’adapte facilement aux nouvelles normes et formats émergents au cours du processus de développement des technologies audiovisuelles.

Un autre expert reconnu dans le domaine est Jim Hayes, président de la Fiber Optic Association of America, fondée en 1995 et qui promeut le professionnalisme dans le domaine de la fibre optique et compte plus de 27 000 professionnels qualifiés en installation optique. Il dit ce qui suit à propos de la popularité croissante des lignes à fibre optique : « L'avantage réside dans la rapidité d'installation et le faible coût des composants. L'utilisation de l'optique dans les télécommunications se développe, notamment dans les systèmes Fiber-To-The-Home* (FTTH). sans fil activé, et dans le domaine de la sécurité (caméras de surveillance).
Le segment FTTH semble connaître une croissance plus rapide que les autres marchés dans tous les pays développés. Ici aux États-Unis, les réseaux de contrôle de la circulation, les services municipaux (administration, pompiers, police) et les établissements d'enseignement (écoles, bibliothèques) sont construits sur la fibre optique.
Le nombre d'utilisateurs d'Internet augmente et nous construisons rapidement de nouveaux centres de traitement de données (DPC), pour l'interconnexion desquels la fibre optique est utilisée. En effet, lors de la transmission de signaux à une vitesse de 10 Gbit/s, les coûts sont similaires à ceux des lignes « cuivre », mais l'optique consomme nettement moins d'énergie. Depuis de nombreuses années, les partisans de la fibre et du cuivre se battent pour obtenir la priorité dans les réseaux d'entreprise. Perte de temps!
Aujourd'hui, la connectivité WiFi est devenue si performante que les utilisateurs de netbooks, d'ordinateurs portables et d'iPhone ont privilégié la mobilité. Et désormais, dans les réseaux locaux d'entreprise, l'optique est utilisée pour la commutation avec les points d'accès sans fil.
En effet, le nombre d'applications de l'optique augmente, principalement en raison des avantages mentionnés ci-dessus par rapport au cuivre.
L'optique a pénétré tous les domaines clés : systèmes de surveillance, salles de contrôle et centres de situation, installations militaires et médicales et zones soumises à des conditions de fonctionnement extrêmes. La réduction des coûts d'équipement a permis d'utiliser la technologie optique dans des domaines traditionnellement basés sur le cuivre : salles de conférence et stades, centres de vente au détail et de transport.
Rainer Steil d'Extron commente : « Les équipements à fibre optique sont largement utilisés dans les établissements de santé, par exemple pour commuter les signaux vidéo locaux dans les salles d'opération. Les signaux optiques n’ont rien à voir avec l’électricité, ce qui est idéal pour la sécurité des patients. Les FOCL sont également parfaits pour les écoles de médecine, où il est nécessaire de distribuer des signaux vidéo de plusieurs salles d’opération vers plusieurs salles de classe afin que les étudiants puissent suivre « en direct » le déroulement de l’opération.
Les technologies de la fibre optique sont également privilégiées par les militaires, car les données transmises sont difficiles, voire impossibles, à « lire » de l’extérieur.
Les lignes à fibre optique offrent un haut degré de protection des informations confidentielles et permettent la transmission de données non compressées telles que des graphiques et des vidéos haute résolution avec une précision au pixel près.
La capacité de transmission sur de longues distances rend les optiques idéales pour les systèmes d'affichage numérique dans les grands centres commerciaux, où la longueur des lignes de câbles peut atteindre plusieurs kilomètres. Si pour un câble à paire torsadée la distance est limitée à 450 mètres, alors pour l’optique, 30 km ne sont pas la limite.»
En ce qui concerne l’utilisation de la fibre optique dans l’industrie audiovisuelle, deux facteurs principaux sont à l’origine du progrès. Il s'agit tout d'abord du développement intensif de systèmes de transmission audio et vidéo basés sur IP, qui s'appuient sur des réseaux à large bande passante – les lignes à fibre optique étant idéales pour eux.
Deuxièmement, il existe une obligation généralisée de transmettre des vidéos HD et des images informatiques HR sur des distances supérieures à 15 mètres - et c'est la limite pour la transmission HDMI sur cuivre.
Il existe des cas où le signal vidéo ne peut tout simplement pas être « distribué » sur un câble en cuivre et il est nécessaire d'utiliser de la fibre optique - de telles situations stimulent le développement de nouveaux produits. Byung Ho Park, vice-président du marketing chez Opticis, explique : « La bande passante de données UXGA 60 Hz et la couleur 24 bits nécessitent une vitesse totale de 5 Gbit/s, soit 1,65 Gbit/s par canal couleur. La TVHD a une bande passante légèrement inférieure. Les fabricants poussent le marché, mais le marché pousse également les acteurs à utiliser des images de meilleure qualité. Certaines applications nécessitent des écrans capables d'afficher 3 à 5 millions de pixels ou une profondeur de couleur de 30 à 36 bits. Cela nécessitera à son tour une vitesse de transmission d’environ 10 Gbit/s. »
Aujourd'hui, de nombreux fabricants d'équipements de commutation proposent des versions d'extendeurs vidéo (extendeurs) pour travailler avec des lignes optiques. ATEN International, TRENDnet, Rextron, Gefen et d'autres produisent divers modèles pour une gamme de formats vidéo et informatiques.
Dans ce cas, les données de service - HDCP** et EDID*** - peuvent être transmises à l'aide d'une ligne optique supplémentaire et, dans certains cas, via un câble en cuivre séparé reliant l'émetteur et le récepteur.
La HD étant devenue la norme sur le marché de la diffusion,« D'autres marchés, les marchés de l'installation par exemple, ont également commencé à utiliser la protection contre la copie pour le contenu aux formats DVI et HDMI », explique Jim Giachetta, vice-président senior de l'ingénierie chez Multidyne. « Grâce à notre appareil HDMI-ONE, les utilisateurs peuvent envoyer un signal vidéo depuis un lecteur DVD ou Blu-ray vers un moniteur ou un écran situé jusqu'à 1 000 mètres de distance. "Auparavant, aucun périphérique multimode ne prenait en charge la protection contre la copie HDCP."

Ceux qui travaillent avec des lignes à fibre optique ne doivent pas oublier les problèmes d'installation spécifiques - la terminaison des câbles. À cet égard, de nombreux fabricants produisent à la fois les connecteurs eux-mêmes et des kits d'installation, qui comprennent des outils spécialisés, ainsi que des produits chimiques.
Pendant ce temps, tout élément d'une ligne à fibre optique, qu'il s'agisse d'une rallonge, d'un connecteur ou d'une jonction de câble, doit être vérifié pour l'atténuation du signal à l'aide d'un compteur optique - cela est nécessaire pour évaluer le bilan de puissance total (bilan de puissance, la principale indicateur calculé d'une ligne à fibre optique). Naturellement, vous pouvez assembler les connecteurs de câbles fibre manuellement, « à genoux », mais une qualité et une fiabilité véritablement élevées ne sont garanties qu'en utilisant des câbles « coupés » prêts à l'emploi, produits en usine et soumis à des tests approfondis en plusieurs étapes.
Malgré l'énorme bande passante des lignes de communication à fibre optique, beaucoup souhaitent encore « regrouper » plus d'informations dans un seul câble.
Ici, le développement va dans deux directions - le multiplexage spectral (WDM optique), lorsque plusieurs rayons lumineux de longueurs d'onde différentes sont envoyés dans un guide de lumière, et l'autre - la sérialisation/désérialisation des données (SerDes anglais), lorsque le code parallèle est converti en série et vice versa.
Cependant, l'équipement de multiplexage du spectre est coûteux en raison de sa conception complexe et de l'utilisation de composants optiques miniatures, mais n'augmente pas la vitesse de transmission. Les dispositifs logiques à grande vitesse utilisés dans les équipements SerDes augmentent également le coût du projet.
De plus, on produit aujourd'hui des équipements qui permettent de multiplexer et de démultiplexer les données de contrôle - USB ou RS232/485 - du flux lumineux total. Dans ce cas, les flux lumineux peuvent être envoyés le long d'un câble dans des directions opposées, bien que le prix des appareils qui effectuent ces « astuces » dépasse généralement le coût d'un guide de lumière supplémentaire pour renvoyer les données.

L'optique ouvre de grandes opportunités là où des communications à haut débit et à haut débit sont nécessaires. Il s'agit d'une technologie éprouvée, compréhensible et pratique. Dans le domaine de l'audiovisuel, elle ouvre de nouvelles perspectives et apporte des solutions non disponibles par d'autres méthodes. Au moins sans efforts de travail et coûts financiers importants.

Selon le domaine d'application principal, les câbles à fibres optiques sont divisés en deux types principaux :

Câble interne :
Lors de l'installation de lignes à fibre optique dans des espaces clos, un câble à fibre optique avec un tampon dense (pour se protéger contre les rongeurs) est généralement utilisé. Utilisé pour construire le SCS sous forme de câble principal ou horizontal. Prend en charge la transmission de données sur de courtes et moyennes distances. Idéal pour le câblage horizontal.

Câble externe :
Câble à fibre optique avec tampon dense, armé de ruban d'acier, résistant à l'humidité. Il est utilisé pour la pose externe lors de la création d'un sous-système d'autoroutes externes et de la connexion de bâtiments individuels. Peut être installé dans des goulottes de câbles. Convient pour une installation directe dans le sol.

Câble fibre optique externe autoportant :
Le câble à fibre optique est autoportant, avec un câble en acier. Utilisé pour une installation externe sur de longues distances au sein des réseaux téléphoniques. Prend en charge la transmission du signal de télévision par câble ainsi que la transmission de données. Convient pour une installation dans des goulottes de câbles et des installations aériennes.

Avantages des lignes de communication par fibre optique :

• La transmission d'informations via des lignes à fibres optiques présente de nombreux avantages par rapport à la transmission via un câble en cuivre. La mise en œuvre rapide de Vols dans les réseaux d'information est une conséquence des avantages découlant des caractéristiques de propagation du signal dans la fibre optique.
• Large bande passante – grâce à la fréquence porteuse extrêmement élevée de 1014 Hz. Cela permet de transmettre des flux d'informations de plusieurs térabits par seconde sur une seule fibre optique. La bande passante élevée est l’un des avantages les plus importants de la fibre optique par rapport au cuivre ou à tout autre support de transmission d’informations.
• Faible atténuation du signal lumineux dans la fibre. La fibre optique industrielle actuellement produite par des fabricants nationaux et étrangers présente une atténuation de 0,2 à 0,3 dB à une longueur d'onde de 1,55 microns par kilomètre. Une faible atténuation et une faible dispersion permettent de construire des tronçons de lignes sans relais d'une longueur allant jusqu'à 100 km ou plus.
• Le faible niveau de bruit du câble à fibre optique vous permet d'augmenter la bande passante en transmettant diverses modulations de signaux avec une faible redondance de code.
• Immunité élevée au bruit. La fibre étant constituée d'un matériau diélectrique, elle est insensible aux interférences électromagnétiques des systèmes de câblage en cuivre environnants et des équipements électriques pouvant induire un rayonnement électromagnétique (lignes électriques, moteurs électriques, etc.). Les câbles multifibres évitent également le problème de diaphonie électromagnétique associé aux câbles en cuivre multipaires.
• Faible poids et volume. Les câbles à fibre optique (FOC) ont moins de poids et de volume que les câbles en cuivre pour la même bande passante. Par exemple, un câble téléphonique de 900 paires d'un diamètre de 7,5 cm peut être remplacé par une seule fibre d'un diamètre de 0,1 cm. Si la fibre est « habillée » de nombreuses gaines de protection et recouverte d'une armure en ruban d'acier, le diamètre de un tel câble à fibre optique mesurera 1,5 cm, soit plusieurs fois plus petit que le câble téléphonique en question.
• Haute sécurité contre les accès non autorisés. Étant donné que le FOC n'émet pratiquement pas dans la portée radio, il est difficile d'entendre les informations transmises sans perturber la réception et la transmission. Les systèmes de surveillance (surveillance continue) de l'intégrité de la ligne de communication optique, utilisant les propriétés de haute sensibilité de la fibre, peuvent désactiver instantanément le canal de communication « piraté » et déclencher une alarme. Les systèmes de capteurs qui utilisent les effets d'interférence des signaux lumineux propagés (à la fois à travers différentes fibres et différentes polarisations) ont une très grande sensibilité aux vibrations et aux faibles différences de pression. De tels systèmes sont particulièrement nécessaires lors de la création de lignes de communication au sein du gouvernement, des banques et de certains autres services spéciaux qui ont des exigences accrues en matière de protection des données.
• Isolation galvanique des éléments du réseau. Cet avantage de la fibre optique réside dans sa propriété isolante. La fibre permet d'éviter les boucles de terre électriques qui peuvent se produire lorsque deux appareils réseau non isolés connectés par un câble en cuivre ont des connexions à la terre à différents points du bâtiment, par exemple à des étages différents. Cela peut entraîner une différence de potentiel importante, susceptible d'endommager l'équipement réseau. Pour la fibre, ce problème n’existe tout simplement pas.
• Sécurité contre les explosions et les incendies. En raison de l'absence d'étincelles, la fibre optique augmente la sécurité des réseaux des raffineries chimiques et pétrolières, lors de l'entretien de processus technologiques à haut risque.
• Rentabilité des lignes de communication à fibre optique. La fibre est fabriquée à partir de quartz, qui est à base de dioxyde de silicium, un matériau très répandu et donc peu coûteux, contrairement au cuivre. Actuellement, le coût de la fibre par rapport à une paire de cuivre est de 2:5. Dans le même temps, le FOC vous permet de transmettre des signaux sur des distances beaucoup plus longues sans relais. Le nombre de répéteurs sur les longues lignes est réduit lors de l'utilisation du FOC. Grâce à l'utilisation de systèmes de transmission soliton, des portées de 4 000 km ont été atteintes sans régénération (c'est-à-dire en utilisant uniquement des amplificateurs optiques aux nœuds intermédiaires) à des débits de transmission supérieurs à 10 Gbit/s.
• Longue durée de vie. Au fil du temps, la fibre subit une dégradation. Cela signifie que l'atténuation dans le câble installé augmente progressivement. Cependant, grâce au perfectionnement des technologies modernes de production de fibres optiques, ce processus est considérablement ralenti et la durée de vie du FOC est d'environ 25 ans. Pendant ce temps, plusieurs générations/normes de systèmes émetteurs-récepteurs peuvent changer.
• Alimentation à distance. Dans certains cas, la téléalimentation d'un nœud du réseau d'information est nécessaire. La fibre optique n'est pas capable de remplir les fonctions d'un câble d'alimentation. Cependant, dans ces cas, un câble mixte peut être utilisé lorsque, en plus des fibres optiques, le câble est équipé d'un élément conducteur en cuivre. Ce câble est largement utilisé en Russie et à l'étranger.

Cependant, le câble à fibre optique présente également certains inconvénients :

• Le plus important d'entre eux est la grande complexité de l'installation (une précision au micron est requise lors de l'installation des connecteurs ; l'atténuation dans le connecteur dépend en grande partie de la précision de la coupe de la fibre de verre et du degré de son polissage). Pour installer les connecteurs, le soudage ou le collage est utilisé à l'aide d'un gel spécial qui a le même indice de réfraction de la lumière que la fibre de verre. Dans tous les cas, cela nécessite du personnel hautement qualifié et des outils spéciaux. Par conséquent, le plus souvent, le câble à fibre optique est vendu sous forme de morceaux prédécoupés de différentes longueurs, aux deux extrémités desquels le type de connecteurs requis est déjà installé. Il ne faut pas oublier qu'une mauvaise installation du connecteur réduit fortement la longueur de câble admissible, déterminée par l'atténuation.
• Il faut également rappeler que l'utilisation de câbles à fibres optiques nécessite des récepteurs et émetteurs optiques spéciaux qui convertissent les signaux lumineux en signaux électriques et vice versa, ce qui augmente parfois considérablement le coût du réseau dans son ensemble.
• Les câbles à fibres optiques permettent le branchement du signal (des répartiteurs passifs spéciaux (coupleurs) pour 2 à 8 canaux sont produits à cet effet), mais, en règle générale, ils sont utilisés pour transmettre des données uniquement dans une seule direction entre un émetteur et un récepteur. Après tout, toute dérivation affaiblit inévitablement considérablement le signal lumineux, et s'il y a beaucoup de branches, la lumière peut tout simplement ne pas atteindre l'extrémité du réseau. De plus, le répartiteur présente également des pertes internes, de sorte que la puissance totale du signal à la sortie est inférieure à la puissance d'entrée.
• Le câble à fibre optique est moins durable et moins flexible que le câble électrique. Le rayon de courbure typique autorisé est d'environ 10 à 20 cm, avec des rayons de courbure plus petits, la fibre centrale peut se briser. Ne tolère pas l'étirement des câbles et les mécaniques, ainsi que les influences d'écrasement.
• Le câble à fibre optique est également sensible aux rayonnements ionisants, ce qui réduit la transparence de la fibre de verre, c'est-à-dire augmente l'atténuation du signal. Les changements brusques de température ont également un impact négatif et la fibre de verre peut se fissurer.
• Le câble à fibre optique est utilisé uniquement dans les réseaux à topologie en étoile et en anneau. Il n’y a aucun problème de coordination ou de mise à la terre dans ce cas. Le câble offre une isolation galvanique idéale des ordinateurs du réseau. Dans le futur, ce type de câble est susceptible de remplacer les câbles électriques, ou du moins de les déplacer considérablement.

Perspectives de développement des lignes de fibre optique :

• Avec la demande croissante de nouvelles applications de réseau, l'utilisation des technologies de fibre optique dans les systèmes de câblage structuré devient de plus en plus importante. Quels sont les avantages et les caractéristiques de l'utilisation des technologies optiques dans le sous-système de câbles horizontaux, ainsi que sur les lieux de travail des utilisateurs ?
• Après avoir analysé les changements intervenus dans les technologies de réseau au cours des cinq dernières années, il est facile de constater que les normes SCS en cuivre sont à la traîne par rapport à la « course aux armements réseau ». N'ayant pas eu le temps d'installer des SCS de troisième catégorie, les entreprises ont dû passer à la cinquième, maintenant à la sixième, et l'utilisation de la septième catégorie approche à grands pas.
• Evidemment, le développement des technologies de réseau ne s'arrêtera pas là : le gigabit par lieu de travail deviendra bientôt un standard de facto, puis de jure, et pour les LAN (réseaux locaux) d'une grande voire moyenne entreprise, 10 Gbit/s Etnernet ne sera pas rare.
• Par conséquent, il est très important d'utiliser un système de câblage qui puisse facilement faire face aux vitesses croissantes des applications réseau pendant au moins 10 ans - c'est la durée de vie minimale du SCS définie par les normes internationales.
• De plus, lors de la modification des normes des protocoles LAN, il est nécessaire d'éviter de poser de nouveaux câbles, ce qui entraînait auparavant des coûts importants pour le fonctionnement du SCS et n'est tout simplement pas acceptable à l'avenir.
• Un seul support de transmission dans SCS satisfait à ces exigences : l’optique. Les câbles optiques sont utilisés dans les réseaux de télécommunications depuis plus de 25 ans et ont récemment été largement utilisés dans la télévision par câble et les réseaux locaux.
• Dans les réseaux locaux, ils sont principalement utilisés pour construire des canaux de câbles fédérateurs entre les bâtiments et dans les bâtiments eux-mêmes. , tout en garantissant des vitesses de transfert de données élevées entre les segments de ces réseaux. Cependant, le développement des technologies de réseau modernes actualise l’utilisation de la fibre optique comme principal moyen de connexion directe des utilisateurs.

Nouvelles normes et technologies pour les lignes de communication à fibre optique :

Ces dernières années, plusieurs technologies et produits sont apparus sur le marché qui rendent l'utilisation de la fibre optique dans un système de câblage horizontal beaucoup plus facile et moins coûteuse et sa connexion aux postes de travail des utilisateurs.

Parmi ces nouvelles solutions, je voudrais tout d'abord souligner les connecteurs optiques à petit facteur de forme - SFFC (connecteurs à petit facteur de forme), les diodes laser planaires à cavité verticale - VCSEL (lasers à émission de surface à cavité verticale) et fibres optiques multimodes de nouvelle génération.

Il convient de noter que le type de fibre optique multimode OM-3 récemment approuvé a une bande passante de plus de 2 000 MHz/km à une longueur d'onde laser de 850 nm. Ce type de fibre assure la transmission série des flux de données du protocole Ethernet 10 Gigabit sur une distance de 300 M. L'utilisation de nouveaux types de fibres optiques multimodes et de lasers VCSEL de 850 nanomètres garantit le coût le plus bas de mise en œuvre de solutions Ethernet 10 Gigabit.

Le développement de nouvelles normes pour les connecteurs de fibre optique a fait des systèmes à fibre optique un concurrent sérieux aux solutions en cuivre. Traditionnellement, les systèmes à fibre optique nécessitaient deux fois plus de connecteurs et de cordons de brassage que les systèmes en cuivre : les sites de télécommunications nécessitaient une empreinte beaucoup plus grande pour accueillir les équipements optiques, à la fois passifs et actifs.

Les connecteurs optiques à petit facteur de forme, récemment introduits par un certain nombre de fabricants, offrent une densité de ports deux fois supérieure aux solutions précédentes, car chaque connecteur à petit facteur de forme contient deux fibres optiques au lieu d'une seule.

Dans le même temps, les dimensions des éléments optiques passifs - interconnexions, etc., et des équipements de réseau actifs sont réduites, ce qui permet de réduire de quatre fois les coûts d'installation (par rapport aux solutions optiques traditionnelles).

A noter que les organismes de normalisation américains EIA et TIA ont décidé en 1998 de ne réglementer l'utilisation d'aucun type spécifique de connecteurs optiques à petit facteur de forme, ce qui a conduit à l'apparition sur le marché de six types de solutions concurrentes dans ce domaine : MT -RJ, LC, VF-45, Opti-Jack, LX.5 et SCDC. Il y a aussi de nouveaux développements aujourd’hui.

Le connecteur miniature le plus populaire est le connecteur de type MT-RJ, qui possède une seule pointe en polymère avec deux fibres optiques à l'intérieur. Sa conception a été conçue par un consortium d'entreprises dirigé par AMP Netconnect sur la base du connecteur multifibre MT développé au Japon. AMP Netconnect a fourni aujourd'hui plus de 30 licences pour la production de ce type de connecteur MT-RJ.

Le connecteur MT-RJ doit une grande partie de son succès à sa conception externe, similaire à celle du connecteur RJ-45 modulaire en cuivre à 8 broches. Les performances du connecteur MT-RJ se sont nettement améliorées ces dernières années - AMP Netconnect propose des connecteurs MT-RJ avec des clés qui empêchent toute connexion erronée ou non autorisée au système de câble. De plus, un certain nombre d'entreprises développent des versions monomodes du connecteur MT-RJ.

Les connecteurs LC de la société sont assez demandés sur le marché des solutions de câbles optiques Avaya(http://www.avaya.com). La conception de ce connecteur est basée sur l'utilisation d'un embout en céramique d'un diamètre réduit à 1,25 mm et d'un boîtier en plastique avec un loquet externe de type levier pour la fixation dans le logement de la prise de connexion.

Le connecteur est disponible en versions simplex et duplex. Le principal avantage du connecteur LC est la faible perte moyenne et son écart type, qui n'est que de 0,1 dB. Cette valeur garantit un fonctionnement stable du système de câble dans son ensemble. L'installation de la fourche LC suit une procédure standard de collage et de polissage époxy. Aujourd'hui, les connecteurs ont trouvé leur utilité chez les fabricants d'émetteurs-récepteurs 10 Gbit/s.

Corning Cable Systems (http://www.corning.com/cablesystems) produit des connecteurs LC et MT-RJ. Selon elle, l'industrie SCS a fait son choix en faveur des connecteurs MT-RJ et LC. La société a récemment lancé le premier connecteur MT-RJ monomode et les versions UniCam des connecteurs MT-RJ et LC, qui présentent un temps d'installation court. En même temps, pour installer des connecteurs de type UniCam, il n'est pas nécessaire d'utiliser de la colle époxy et du poly

La première ligne de communication à fibre optique du pays a été construite en 1986 sur la voie ferrée Oktyabrskaya. Pour transmettre des informations, des ondes lumineuses d'une longueur de 0,50 microns sont utilisées ; 1,3 µm ; 1,55 microns (µm - micromètre).

Dépendance de l'atténuation aux longueurs d'onde :

Dans les fenêtres de transparence, l'atténuation spécifique chute à une valeur insignifiante de l'ordre de 0,1 dB/km. Cette valeur est plusieurs fois inférieure à celle des lignes de connexion en cuivre. Par conséquent, l’un des principaux avantages d’une ligne de communication à fibre optique est la grande longueur des sections de régénération, c’est-à-dire la distance entre les stations d’amplification.

AC - équipement de communication ;

E/O - convertisseur électron-optique ;

O/E - convertisseur optoélectronique ;

Rg - régénérateur ;

OV - fibre optique.

Des LED et photodiodes, des lasers à semi-conducteurs et d'autres émetteurs et récepteurs optiques sont utilisés comme convertisseurs électron-optique. Les amplificateurs optiques à semi-conducteurs, appelés masers, servent de régénérateur. La longueur des sections de régénération peut aller de 10 à 100 km, ce qui constitue un avantage important des lignes à fibre optique.

Fibre optique (OF) et ses types

Mode ou signal se propageant le long d'une fibre optique, est le chemin géométrique du signal dans la fibre optique avec ses caractéristiques spatiales.

Toute fibre optique possède un cœur et une gaine, et la densité optique du cœur est inférieure à la densité optique de la gaine.

O - coquille; C - noyau ; D - diamètre de la coque ; d - diamètre du noyau.

Une fibre optique étagée se caractérise par : le diamètre de la gaine est de plusieurs centaines de microns (100 microns), le diamètre du coeur est de plusieurs dizaines de microns (10 microns). Le nombre de modes (M) peut être de plusieurs milliers d'unités.

Ce type de fibre optique se caractérise par une atténuation relativement élevée, une dispersion élevée du signal et un faible débit, et est principalement utilisée à une longueur d'onde de 0,5 microns.

La fibre optique à gradient se caractérise par : le diamètre de la gaine est de plusieurs centaines de microns (D = 100 microns), le diamètre du cœur est de (d = 5 - 10 microns). Le nombre de modes (M) est de 10 à 100 unités.

En réduisant le nombre de modes, la dispersion de fréquence est réduite, le débit est augmenté et l'atténuation du signal est réduite. Ce type de fibre optique est utilisé aux longueurs d'onde de 1,3 microns et 1,55 microns.

Caractéristiques de la fibre optique monomode : le diamètre de la gaine est d'environ plusieurs centaines de microns (D = 100 microns), le diamètre du coeur (d = n 1 microns). Le nombre de modes (M) est de plusieurs unités.

La fibre monomode fonctionne à une longueur d'onde de 1,55 microns, présente la dispersion de fréquence la plus faible, l'atténuation la plus faible possible et la plus grande bande passante de transmission (bande passante). Ce type de fibre optique est considéré comme le plus moderne de tous les autres.

Conception et installation de câbles à fibres optiques (FOC)

1 - coque de protection en polyéthylène ;

2 - câble en acier, fait office de pièce porteuse ;

3 - un groupe de fibres optiques individuelles, généralement 4, 6, 8, 12 ;

À l'intérieur de la coque protectrice, ainsi qu'entre les fibres optiques, se trouve un gel - il s'agit d'une masse spécialement antigel et non épaississante ayant la consistance d'une crème sure épaisse ; elle protège les fibres individuelles des dommages lorsque le câble à fibre optique est déformé. Pendant le fonctionnement du système, une partie des fibres optiques du câble reste en réserve et sera utilisée ultérieurement en cas de panne de l'une des fibres optiques.

Chaque fibre optique est capable de transmettre des centaines de mégabits, voire des unités de gigabits par seconde. La bande passante totale d'un câble à fibre optique est très élevée et dépasse généralement les besoins réels de la pratique.

Principaux paramètres du câble à fibre optique :

• nombre de fibres optiques - N ;
• atténuation spécifique en (dB/km) ;
• force de traction maximale admissible - P (N/m) ;
• plage de température de fonctionnement : pour l'Europe, les États-Unis, le Japon - (-50 o C - +50 o C), pour la Russie (-60 o C - +50 o C) ;
• rayon de courbure minimum

Méthodes de pose de câbles à fibres optiques

1. Le câble à fibres optiques est posé dans des tranchées de terre à une profondeur dépassant la profondeur de congélation du sol (en Sibérie > 2 m).

2. Le câble à fibre optique est posé avec les lignes électriques (lignes électriques) :

Dans ce cas, le câble de mise à la terre est remplacé par un câble à fibre optique, et il remplit simultanément deux fonctions : transmettre des informations et servir de mise à la terre.

Dans le transport ferroviaire, la 2ème méthode de pose utilisant les lignes électriques existantes est principalement utilisée.

Introduction

1. Partie principale

1. Les lignes de communication à fibre optique en tant que concept

Caractéristiques physiques

Caractéristiques techniques

La technologie de la fibre a aussi ses inconvénients.

Fibre optique et ses types

Câble de fibre optique

Composants électroniques des systèmes de communication optique

Modules laser pour lignes à fibre optique

Modules photodétecteurs pour lignes à fibres optiques

Application des lignes de fibre optique dans les réseaux informatiques

Conclusion

Bibliographie

Introduction

Un peu plus de soixante ans se sont écoulés depuis le début du développement de la technologie informatique. Pendant ce temps, nous avons atteint de telles vitesses de calcul, de telles vitesses de transfert de données, dont il aurait été impossible de rêver il y a soixante ans. Tout a commencé avec la publication en 1948 des livres « Mathematical Theory of Communication » de K. Shannon et « Cybernetics, or Control and Communication in Animals and Machines » de N. Wiener. Ils ont déterminé un nouveau vecteur de développement de la science, à la suite duquel est apparu un ordinateur : d'abord un tube géant, puis un transistor et sur des circuits intégrés, sur des microprocesseurs. Et puis, en 1989, l’ordinateur personnel IBM est apparu. La même année, le programme MS-DOS a été publié, et en 1990 - Windows-3.0, puis il y a eu une amélioration rapide du matériel et des logiciels. À la fin du siècle, l'humanité a connu une étonnante miniaturisation de la technologie informatique, une réduction de la distance entre un ordinateur et une personne et une pénétration totale de la technologie informatique dans la sphère quotidienne. 1986 - naissance d'Internet, un réseau mondial qui couvre presque tous les pays du monde et fournit à chaque utilisateur des informations actuelles. Ayant bénéficié d'un traitement de données aussi rapide, les gens sont arrivés à la conclusion qu'ils pouvaient cesser de perdre du temps et de l'argent dans le transfert de ces données, ainsi qu'augmenter la vitesse d'accès et la vitesse de transfert des données. Cela est devenu possible grâce à l'utilisation de nouveaux types de communication, comme la fibre optique, qui a remplacé les fils d'aluminium et de cuivre courants.

Le sujet des lignes de communication par fibre optique est d'actualité à l'heure actuelle, car le nombre de personnes sur la planète augmente et les besoins d'amélioration de la vie augmentent également. Depuis l'Antiquité, l'homme s'améliore : améliorant ses connaissances, s'efforçant d'améliorer la vie, créant et modelant des articles ménagers. Et maintenant, de nombreuses entreprises créent des téléviseurs, des téléphones, des magnétophones, des ordinateurs et bien plus encore, c'est-à-dire des appareils électroménagers qui simplifient la vie humaine. Mais pour mettre en œuvre ces nouvelles technologies, les anciennes doivent être modifiées ou améliorées. Un exemple en est nos lignes de communication sur câble coaxial (en cuivre), déjà mentionnées ci-dessus. Leur vitesse est faible, même pour transmettre des informations vidéo. Et la fibre optique est exactement ce dont nous avons besoin : sa vitesse de transfert d'informations est très élevée. De plus, les faibles pertes lors de la transmission du signal vous permettent de poser de longues sections de câbles sans installer d'équipement supplémentaire. La fibre optique présente une bonne immunité au bruit, une facilité d'installation et une longue durée de vie du câble dans presque toutes les conditions. Et puis, cela n’a aucun sens de voler de la fibre optique pour la revendre à la ferraille. Actuellement, la fibre optique est principalement utilisée dans les communications télévisuelles et Internet. Mais on estime que l'utilisation actuelle de la fibre optique n'est que la pointe de l'iceberg de son application.

1. Les lignes de communication à fibre optique en tant que concept

Les lignes de communication à fibre optique sont un type de communication dans lequel les informations sont transmises le long de guides d'ondes optiques diélectriques, appelés fibres optiques. La fibre optique est actuellement considérée comme le support physique le plus avancé pour transmettre des informations, ainsi que le support le plus prometteur pour transmettre de grands flux d'informations sur de longues distances. Par exemple, actuellement, des câbles à fibres optiques sont posés au fond des océans Pacifique et Atlantique et presque le monde entier est « empêtré » dans un réseau de systèmes de communication par fibres (Laser Mag.-1993.-No. 3 ; Laser Focus World.-1992.-28, n° 12 ; Telecom. mag.-1993.-No. 25 ; AEU : J. Asia Electron. Union.-1992.-No. 5). Les pays européens sont reliés de l’autre côté de l’Atlantique par des lignes de fibre optique à l’Amérique. Les États-Unis, en passant par les îles Hawaï et l'île de Guam - avec le Japon, la Nouvelle-Zélande et l'Australie. Une ligne de communication par fibre optique relie le Japon et la Corée à l’Extrême-Orient russe. À l'ouest, la Russie est reliée aux pays européens de Saint-Pétersbourg - Kingisepp - Danemark et de Saint-Pétersbourg - Vyborg - Finlande, au sud - aux pays asiatiques de Novorossiysk - Turquie. En Europe, ainsi qu'en Amérique, ils sont depuis longtemps largement utilisés dans presque tous les domaines des communications, de l'énergie, des transports, de la science, de l'éducation, de la médecine, de l'économie, de la défense, des activités politiques et financières. Ainsi, la raison pour laquelle la fibre optique est considérée comme le support le plus prometteur pour transmettre de grands flux d’informations découle d’un certain nombre de caractéristiques inhérentes aux guides d’ondes optiques.

2. Caractéristiques physiques

Signaux optiques à large bande grâce à une fréquence porteuse extrêmement élevée. Cela signifie que les informations peuvent être transmises via une ligne de communication optique à une vitesse d'environ 1 térabit/s.

Autrement dit, une fibre peut transmettre simultanément 10 millions de conversations téléphoniques et un million de signaux vidéo. La vitesse de transmission des données peut être augmentée en transmettant des informations dans deux directions à la fois, puisque les ondes lumineuses peuvent se propager indépendamment les unes des autres dans une fibre. De plus, des signaux lumineux de deux polarisations différentes peuvent se propager dans une fibre optique, ce qui permet de doubler le débit d'un canal de communication optique. À ce jour, la limite de densité des informations transmises via la fibre optique n’a pas été atteinte. Cela signifie que jusqu'à présent, avec une telle congestion sur notre Internet, il n'y avait pas autant d'informations qui, si elles étaient transmises simultanément, entraîneraient une diminution de la vitesse du flux de données transmis.

Très faible (par rapport aux autres supports) atténuation du signal lumineux dans la fibre. En d’autres termes, perte de signal due à la résistance du matériau conducteur. Les meilleurs exemples de fibre russe ont une atténuation si faible qu'elle permet de construire des lignes de communication jusqu'à 100 km de long sans régénération du signal. Des fibres dites de fluorozirconate encore plus « transparentes » sont en cours de développement dans les laboratoires d'optique aux États-Unis. Des études en laboratoire ont montré qu'à partir de ces fibres, des lignes de communication peuvent être créées avec des sites de régénération sur 4 600 km à une vitesse de transmission d'environ 1 Gbit/s.

3. Caractéristiques techniques

La fibre est fabriquée à partir de quartz, qui est à base de dioxyde de silicium, un matériau répandu et donc peu coûteux, contrairement au cuivre, d'où le prix relativement bas et pratiquement aucun cas de vol de ferraille.

Les fibres optiques ont un diamètre d'environ 1 à 0,2 mm, c'est-à-dire qu'elles sont très compactes et légères, ce qui les rend prometteuses pour une utilisation dans l'aviation, la fabrication d'instruments et la technologie des câbles.

Les fibres de verre ne sont pas métalliques ; lors de la construction des systèmes de communication, une isolation galvanique des segments est automatiquement réalisée. En utilisant du plastique particulièrement résistant, les usines de câbles produisent des câbles aériens autoportants qui ne contiennent pas de métal et sont donc électriquement sûrs. De tels câbles peuvent être montés sur les mâts des lignes électriques existantes, soit séparément, soit intégrés dans un conducteur de phase, ce qui permet d'économiser des coûts importants lors de la pose de câbles au-dessus des rivières et autres obstacles.

Les systèmes de communication basés sur des fibres optiques sont résistants aux interférences électromagnétiques et les informations transmises via les fibres optiques sont protégées contre tout accès non autorisé. Les lignes de communication à fibre optique ne peuvent pas être écoutées de manière non destructive. Les éventuels impacts sur la fibre peuvent être enregistrés par surveillance (surveillance continue) de l'intégrité de la ligne. Théoriquement, il existe des moyens de contourner la protection grâce à la surveillance, mais les coûts de mise en œuvre de ces méthodes seront si élevés qu'ils dépasseront le coût des informations interceptées. Par exemple, vous avez quand même décidé de le faire. Pour détecter le signal intercepté, vous aurez besoin d'un interféromètre de Michelson accordable spécialement conçu. De plus, la visibilité du motif d'interférence peut être affaiblie par un grand nombre de signaux transmis simultanément via le système de communication optique. Il est possible de répartir les informations transmises sur plusieurs signaux ou de transmettre plusieurs signaux de bruit, aggravant ainsi les conditions d'interception des informations. Une extraction importante de puissance de la fibre serait nécessaire pour altérer le signal optique, et cette altération serait facilement détectée par les systèmes de surveillance.

Une propriété importante de la fibre optique est sa durabilité. La durée de vie de la fibre, c'est-à-dire la conservation de ses propriétés dans certaines limites, dépasse 25 ans, ce qui permet de poser une fois un câble à fibre optique et, si nécessaire, d'augmenter la capacité du canal en remplaçant les récepteurs et émetteurs par des plus rapides. , sans remplacer le câble lui - même .

4. La technologie de la fibre optique présente également des inconvénients.

Lors de la création d'une ligne de communication, des éléments actifs et hautement fiables sont nécessaires pour convertir les signaux électriques en lumière et la lumière en signaux électriques. Des connecteurs optiques (connecteurs) avec de faibles pertes optiques et une grande ressource pour la connexion et la déconnexion sont également nécessaires.

La précision de fabrication de tels éléments de ligne doit correspondre à la longueur d'onde du rayonnement, c'est-à-dire que les erreurs doivent être de l'ordre d'une fraction de micron. Par conséquent, la production de tels composants de liaison de communication optique est très coûteuse.

Un autre inconvénient est que l’installation de fibres optiques nécessite des équipements de traitement coûteux. a) outils de finition. b) connecteurs. c) les testeurs. d) raccords et cassettes à épices.

Une fibre optique est constituée d'un conducteur de lumière central (âme) - une fibre de verre, entourée d'une autre couche de verre - une gaine qui a un indice de réfraction inférieur à celui de l'âme. En se propageant à travers le noyau, les rayons lumineux ne dépassent pas ses limites, se réfléchissant sur la couche recouvrant la coque. Dans la fibre optique, le faisceau lumineux est généralement généré par un laser à semi-conducteur ou à diode. En fonction de la répartition de l'indice de réfraction et du diamètre du noyau, la fibre optique est divisée en monomode et multimode.

Marché des produits de fibre optique en Russie

Histoire

Bien que la fibre optique soit un moyen de communication largement utilisé et populaire, la technologie elle-même est simple et développée depuis longtemps. L'expérience consistant à changer la direction d'un faisceau lumineux par réfraction a été démontrée par Daniel Colladon et Jacques Babinet en 1840. Quelques années plus tard, John Tyndall utilisa cette expérience dans ses conférences publiques à Londres et publia déjà en 1870 un ouvrage sur la nature de la lumière. L’application pratique de cette technologie n’a été découverte qu’au XXe siècle. Dans les années 1920, les expérimentateurs Clarence Hasnell et John Berd démontrèrent la possibilité de transmettre des images via des tubes optiques. Ce principe a été utilisé par Heinrich Lamm pour l'examen médical des patients. Ce n'est qu'en 1952 que le physicien indien Narinder Singh Kapany a mené une série de ses propres expériences qui ont conduit à l'invention de la fibre optique. En fait, il a créé exactement le même faisceau de fils de verre, et la coque et le noyau étaient constitués de fibres ayant des indices de réfraction différents. La coque servait en fait de miroir et le noyau était plus transparent, ce qui résolvait le problème de la dispersion rapide. Si auparavant le faisceau n'atteignait pas l'extrémité du filament optique et qu'il était impossible d'utiliser un tel moyen de transmission sur de longues distances, le problème est désormais résolu. Narinder Kapani a amélioré la technologie en 1956. Un tas de tiges de verre flexibles transmettaient l’image sans pratiquement aucune perte ni distorsion.

L'invention de la fibre optique par les spécialistes de Corning en 1970, qui a permis de dupliquer le système de transmission de données du signal téléphonique sur un fil de cuivre sur la même distance sans répéteurs, est considérée comme un tournant dans l'histoire du développement de la fibre optique. les technologies. Les développeurs ont réussi à créer un conducteur capable de maintenir au moins 1% de la puissance du signal optique à une distance d'un kilomètre. Selon les normes actuelles, il s'agit d'une réalisation plutôt modeste, mais il y a près de 40 ans, c'était une condition nécessaire au développement d'un nouveau type de communication filaire.

Initialement, la fibre optique était multiphasée, c'est-à-dire qu'elle pouvait transmettre des centaines de phases lumineuses à la fois. De plus, le diamètre accru du cœur de la fibre a permis d'utiliser des émetteurs et des connecteurs optiques peu coûteux. Beaucoup plus tard, ils ont commencé à utiliser des fibres plus performantes, grâce auxquelles il était possible de transmettre une seule phase dans l'environnement optique. Avec l'introduction de la fibre monophasée, l'intégrité du signal a pu être maintenue sur de plus grandes distances, ce qui a facilité le transfert de quantités considérables d'informations.

La fibre la plus populaire aujourd'hui est la fibre monophasée avec un décalage de longueur d'onde nul. Depuis 1983, il s'agit du produit de fibre optique leader du secteur, dont il a été prouvé qu'il fonctionne sur des dizaines de millions de kilomètres.

Avantages de la communication par fibre optique

• Signaux optiques à large bande grâce à une fréquence porteuse extrêmement élevée. Cela signifie que les informations peuvent être transmises sur une ligne à fibre optique à une vitesse d'environ 1 Tbit/s ;
• Très faible atténuation du signal lumineux dans la fibre, ce qui permet de construire des lignes de communication par fibre optique jusqu'à 100 km ou plus de longueur sans régénération du signal ;
• Résistance aux interférences électromagnétiques provenant des systèmes de câblage en cuivre environnants, des équipements électriques (lignes électriques, moteurs électriques, etc.) et des conditions météorologiques ;
• Protection contre les accès non autorisés. Les informations transmises sur les lignes de communication à fibre optique sont pratiquement impossibles à intercepter de manière non destructive ;
• Sécurité électrique. Étant en fait une fibre optique diélectrique, elle augmente la sécurité contre les explosions et les incendies du réseau, ce qui est particulièrement important dans les raffineries chimiques et pétrolières, lors de l'entretien de processus technologiques à haut risque ;
• Durabilité des lignes de communication à fibre optique - la durée de vie des lignes de communication à fibre optique est d'au moins 25 ans.

Inconvénients de la communication par fibre optique

• Le coût relativement élevé des éléments de ligne actifs qui convertissent les signaux électriques en lumière et la lumière en signaux électriques ;
• Coût relativement élevé de l’épissage de la fibre optique. Cela nécessite des équipements technologiques précis, et donc coûteux. En conséquence, en cas de rupture d'un câble optique, le coût de restauration d'une ligne à fibre optique est plus élevé que lorsqu'on travaille avec des câbles en cuivre.

Éléments de ligne à fibre optique

• Récepteur optique

Les récepteurs optiques détectent les signaux transmis le long d'un câble à fibre optique et les convertissent en signaux électriques, qui amplifient puis restituent leur forme, ainsi qu'en signaux d'horloge. En fonction de la vitesse de transmission et des spécificités du système de l'appareil, le flux de données peut être converti de série en parallèle.

• Émetteur optique

L'émetteur optique d'un système à fibre optique convertit la séquence de données électriques fournie par les composants du système en un flux de données optiques. L'émetteur se compose d'un convertisseur parallèle-série avec un synthétiseur d'horloge (qui dépend de l'installation du système et du débit binaire), d'un pilote et d'une source de signal optique. Diverses sources optiques peuvent être utilisées pour les systèmes de transmission optique. Par exemple, les diodes électroluminescentes sont souvent utilisées dans les réseaux locaux à faible coût pour les communications à courte distance. Cependant, la large bande passante spectrale et l'incapacité de travailler dans les longueurs d'onde des deuxième et troisième fenêtres optiques ne permettent pas l'utilisation de LED dans les systèmes de télécommunication.

• Préamplificateur

L'amplificateur convertit le courant asymétrique provenant du capteur à photodiode en une tension asymétrique, qui est amplifiée et convertie en un signal différentiel.

• Puce de synchronisation et de récupération des données

Cette puce doit restaurer les signaux d'horloge du flux de données reçu et leur synchronisation. Le circuit de boucle à verrouillage de phase requis pour la récupération d'horloge est également entièrement intégré à la puce d'horloge et ne nécessite pas d'impulsions d'horloge de contrôle externes.

• Bloc de conversion de code série vers parallèle

• Convertisseur parallèle-série

• Façonneur laser

Sa tâche principale est de fournir un courant de polarisation et un courant de modulation pour moduler directement la diode laser.

• Cable optique, constitué de fibres optiques situées sous une gaine de protection commune.

Fibre monomode

Si le diamètre et la longueur d’onde de la fibre sont suffisamment petits, un seul faisceau se propagera à travers la fibre. En général, le fait même de sélectionner le diamètre du cœur pour le mode de propagation du signal monomode témoigne de la particularité de chaque option de conception de fibre individuelle. Autrement dit, le monomode fait référence aux caractéristiques de la fibre par rapport à la fréquence spécifique de l'onde utilisée. La propagation d'un seul faisceau permet de s'affranchir de la dispersion intermode, et donc les fibres monomodes sont des ordres de grandeur plus productives. Actuellement, un noyau d'un diamètre extérieur d'environ 8 microns est utilisé. Comme pour les fibres multimodes, des densités de distribution de matériaux en escalier et en gradient sont utilisées.

La deuxième option est plus productive. La technologie monomode est plus fine, plus coûteuse et est actuellement utilisée dans les télécommunications. La fibre optique est utilisée dans les lignes de communication à fibre optique, qui sont supérieures aux communications électroniques dans la mesure où elles permettent une transmission rapide et sans perte de données numériques sur de vastes distances. Les lignes de fibre optique peuvent soit former un nouveau réseau, soit servir à combiner des réseaux existants - des tronçons d'autoroutes à fibre optique, connectés physiquement au niveau du guide de lumière, ou logiquement au niveau des protocoles de transfert de données. Les vitesses de transmission des données sur les lignes à fibre optique peuvent être mesurées en centaines de gigabits par seconde. La norme est déjà en cours de finalisation pour permettre la transmission de données à une vitesse de 100 Gbit/s, et la norme Ethernet 10 Gbit est utilisée depuis plusieurs années dans les structures de télécommunications modernes.

Fibre multimode

Dans une fibre optique multimode, un grand nombre de modes (rayons introduits dans la fibre sous différents angles) peuvent se propager simultanément. Multimode OF a un diamètre de noyau relativement grand (valeurs standard 50 et 62,5 μm) et, par conséquent, une grande ouverture numérique. Le diamètre de coeur plus grand de la fibre multimode simplifie le couplage du rayonnement optique dans la fibre, et les exigences de tolérance plus souples pour la fibre multimode réduisent le coût des émetteurs-récepteurs optiques. Ainsi, la fibre multimode prédomine dans les réseaux locaux et domestiques à courte portée.

Le principal inconvénient de la fibre optique multimode est la présence d’une dispersion intermode, due au fait que différents modes suivent des chemins optiques différents dans la fibre. Pour réduire l'influence de ce phénomène, une fibre multimode avec un indice de réfraction progressif a été développée, grâce à laquelle les modes de la fibre se propagent le long de trajectoires paraboliques et la différence de leurs chemins optiques et, par conséquent, la dispersion intermodale est significativement moins. Cependant, quel que soit l’équilibre des fibres multimodes à gradient, leur débit ne peut être comparé aux technologies monomodes.

Émetteurs-récepteurs à fibre optique

Pour transmettre des données sur des canaux optiques, les signaux doivent être convertis d'électriques en optiques, transmis via une liaison de communication, puis reconvertis en électriques au niveau du récepteur. Ces transformations se produisent dans le dispositif émetteur-récepteur, qui contient des composants électroniques ainsi que des composants optiques.

Largement utilisé dans les technologies de transmission, le multiplexeur temporel permet d'augmenter la vitesse de transmission jusqu'à 10 Gb/s. Les systèmes modernes de fibre optique à haut débit offrent les normes de vitesse de transmission suivantes.

Norme SONET	Norme SDH	Vitesse de transmission
OC1	-	51,84 Mo/s
OC 3	STM1	155,52 Mbit/s
OC 12	STM4	622,08 Mo/s
OC 48	STM16	2,4883 Go/s
D. 192	STM64	9,9533 Go/s

De nouveaux procédés de multiplexage par répartition en longueur d'onde ou multiplexage par répartition en longueur d'onde permettent d'augmenter la densité de transmission des données. Pour y parvenir, plusieurs flux d'informations multiplexés sont envoyés sur un seul canal à fibre optique en utilisant la transmission de chaque flux à une longueur d'onde différente. Les composants électroniques du récepteur et de l'émetteur WDM sont différents de ceux utilisés dans un système à répartition temporelle.

Application des lignes de communication à fibre optique

La fibre optique est activement utilisée pour construire des réseaux de communication urbains, régionaux et fédéraux, ainsi que pour installer des lignes de connexion entre les centraux téléphoniques automatiques de la ville. Cela est dû à la vitesse, à la fiabilité et à la grande capacité des réseaux fibre optique. En outre, grâce à l'utilisation de canaux à fibre optique, il existe la télévision par câble, la vidéosurveillance à distance, les vidéoconférences et les diffusions vidéo, la télémétrie et d'autres systèmes d'information. À l'avenir, il est prévu d'utiliser la conversion des signaux vocaux en signaux optiques dans les réseaux à fibre optique.