|
| Titre : | Les fibres optiques : notions fondamentales (câbles, connectique, composants, protocoles, réseaux...) | | Type de document : | texte imprime | | Auteurs : | Jean-Michel Mur | | Editeur : | Saint-Herblain : Éd. ENI | | Année de publication : | cop. 2012 | | Collection : | (Epsilon, 1960-3444) | | Importance : | 422 p. | | Présentation : | ill., couv. ill. en coul.en coul. | | Format : | 21 cm | | ISBN/ISSN/EAN : | 978-2-7460-7556-6 | | Note générale : |
En annexe, choix de documents. - Le livre contient une adresse Internet permettant l'accès à un contenu complémentaire
Liste de sites internet p. [405]-409. Glossaire. Index | | Langues : | Français | | Mots-clés : | Systèmes de télécommunications Fibres optiques:matériaux Optique des fibres Dispositifs optoélectroniques | | Résumé : | Présentation simple de cette technologie et de ses diverses utilisations afin de faciliter la prise de décision d'un professionnel souhaitant s'équiper.
Ce livre sur les fibres optiques s'adresse à toute personne intervenant dans la prise de décision d'investissement dans ce domaine (services informatiques, services généraux d'entreprise, collectivités territoriales, promoteurs immobiliers, gestionnaires d'équipements…) ainsi qu'à des étudiants et professionnels de l'informatique désireux de mieux connaître ce support, qui convient aussi bien aux autoroutes de l'information des opérateurs, aux zones d'aménagement public, aux data centers des informaticiens, aux réseaux locaux des entreprises, à l'immobilier et l'habitat, etc. L'auteur a souhaité présenter de manière simple, sans être simpliste, la grande diversité des éléments qui composent le monde des fibres optiques. Dans les premiers chapitres, il décrit la variété des fibres optiques et leurs points forts (fibres optiques unimodales, multimodales, fibres optiques en plastique, fibres optiques pour applications spécifiques…) ainsi que leur protection vue à travers un large panorama des câbles en fibres optiques pour l'intérieur ou pour l'extérieur (câbles en aérien, câbles enterrés, en galerie, en caniveaux, câbles marinisés, câbles hybrides, etc.). La partie matériel des réseaux optiques est traitée dans les chapitres suivants à travers la présentation des méthodes d'aboutement des fibres optiques (connectique optique, épissure…), les équipements pour les tests et mesures et les grands types de composants optoélectroniques (lasers, photodiodes, coupleurs, atténuateurs, cordons optiques actifs pour data centers, etc.). Un chapitre sur le multiplexage en longueur d'onde (WDM) fait comprendre tout l'intérêt de cette technique appliquée à ce support pour rentabiliser au maximum les investissements déjà consentis dans l'installation de réseaux en fibres optiques. Les derniers chapitres font le tour des principaux protocoles transitant sur les fibres optiques (des divers Ethernet de l'ancien 10 Mbit/s aux très récents 40 et 100 Gbit/s, y compris Ethernet industriel, InfiniBand, Fiber Channel, Hippi, etc.) et présentent les grands types de réseaux en fibres optiques avec un focus particulier sur les réseaux optiques passifs (PON) permettant de déployer à moindre coût la fibre optique jusqu'à l'habitation. Enfin, en annexe, sont fournies les adresses des sites Internet des organismes de normalisation et d'associations d'industriels ainsi qu'une liste des acronymes propres au domaine des fibres optiques. | | Note de contenu : | Avant-propos
Chapitre 1 Généralités sur les fibres optiques
1. Définition 17
2. Préjugés et vérités 18
2.1 Fragilité 18
2.2 Installation difficile 18
2.3 Coût élevé 19
2.4 Solution superfétatoire 20
3. Définition d'une liaison optique 20
4. Avantages des fibres optiques 22
4.1 Largeur de bande passante et débit 22
4.2 Affaiblissement linéique 22
4.3 Immunité électromagnétique 23
4.4 Taille et poids 23
4.5 Furtivité et secret des transmissions 24
4.6 Sécurité 25
5. Principe de fonctionnement des fibres optiques 26
5.1 Caractéristiques de la lumière 26
5.1.1 Célérité de la lumière et indice absolu d'un milieu 26
5.1.2 Longueur d'onde et spectre électromagnétique 27
5.2 Lois de l'optique géométrique 28
5.2.1 Première loi de Descartes ou loi de la réflexion 29
5.2.2 Deuxième loi de Descartes ou loi de la réfraction 29
5.2.3 Réfringence et angle critique 30
5.3 Application à la fibre optique 32
5.3.1 Constitution d'une fibre optique 32
5.3.2 Principe de fonctionnement d'une fibre optique 34
5.3.3 Ouverture numérique 34
6. Merci, monsieur Kao 35
Chapitre 2 Types de fibres optiques et fabrication
1. Différents types de fibres optiques 39
1.1 Fibres optiques multimodales 40
1.1.1 Fibres optiques multimodales à saut d'indice 40
1.1.2 Fibres optiques multimodales à gradient d'indice 41
1.2 Fibres optiques unimodales 42
1.3 Autres types de fibres optiques 43
1.3.1 Fibres optiques spécifiques 43
1.3.2 Fibres optiques en plastique 43
2. Longueurs d'onde opératoires 44
2.1 Gamme des longueurs d'onde opératoires 44
2.2 Élargissement des plages de longueurs d'onde pour les fibres unimodales 45
3. Principales caractéristiques physiques 46
3.1 Caractéristiques géométriques 46
3.2 Caractéristiques de transmission 47
3.2.1 Affaiblissement du signal 47
3.2.2 Bande passante optique 48
3.2.3 Bande passante électro-optique 48
3.2.4 Longueur d'onde de coupure 48
3.2.5 Dispersion chromatique 49
3.2.6 Dispersion de polarisation 50
3.2.7 Dispersion modale de polarisation 50
3.2.8 Temps de propagation de groupe différentiel 51
4. Fabrication des fibres optiques 51
4.1 Principe général de fabrication 51
4.2 Oxydation extérieure en phase vapeur 53
4.3 Décomposition chimique modifiée en phase vapeur 54
4.4 Décomposition chimique de vapeur activée par plasma 55
4.5 Principe du fibrage 55
4.6 Principe du dopage 56
Chapitre 3 Panorama des fibres optiques unimodales
1. Normalisation des fibres optiques unimodales 59
1.1 Organismes de normalisation 59
1.1.1 Union Internationale des Télécommunications 59
1.1.2 Commission électrotechnique internationale 61
1.1.3 Autres organisations 63
1.2 Principales recommandations pour les fibres optiques unimodales 64
1.3 Rappel historique 66
2. Recommandation UIT-T G.652 67
2.1 Description de l'évolution de la recommandation G.652 67
2.2 Caractéristiques principales de la recommandation G.652 71
3. Recommandation UIT-T G.653 73
3.1 Description de l'évolution de la recommandation G.653 73
3.2 Caractéristiques principales de la recommandation G.653 75
4. Recommandation UIT-T G.654 77
4.1 Description générale de l'évolution de la recommandation G.654 77
4.2 Caractéristiques principales de la recommandation G.654 79
5. Recommandation UIT-T G.655 81
5.1 Description générale de l'évolution de la recommandation G.655 81
5.2 Caractéristiques générales de la recommandation G.655 83
6. Recommandation UIT-T G.656 85
6.1 Description générale de l'évolution de la recommandation G.656 85
6.2 Caractéristiques principales de la recommandation G.656 86
7. Recommandation UIT-T G.657 88
7.1 Description générale de l'évolution de la recommandation G.657 88
7.2 Caractéristiques principales de la recommandation G.657 90
7.2.1 Quatre sous-catégories des fibres G.657 91
7.2.2 Amendement 1 93
7.2.3 Modification de l'épaisseur du revêtement 93
8. Correspondance des normes UIT-T et CEI 95
Chapitre 4 Fibres multimodales et fibres spéciales
1. Organismes de normalisation 97
1.1 Correspondances entre organismes 97
1.2 Organisation internationale de normalisation 98
2. Principales fibres optiques multimodales 101
2.1 Rappel historique et ancêtres à gros coeur 101
2.1.1 Rappel historique des fibres multimodales 101
2.1.2 Ancêtres à gros coeur des fibres multimodales 102
2.2 Recommandation UIT-T G.651.1 103
2.3 Fibres optiques multimodales OMx pour les réseaux locaux 105
2.3.1 Fibres optiques multimodales OM1 105
2.3.2 Fibres optiques multimodales OM2 et OM3 106
2.3.3 Arrivée des fibres multimodales OM4 107
2.3.4 Nouvelles fibres 50/125 à faible rayon de courbure 109
2.4 Liaisons entre fibres de coeurs différents 111
3. Fibres optiques spéciales 112
3.1 Fibres optiques à maintien de polarisation 113
3.2 Fibres optiques résistant aux hautes températures 113
3.3 Fibres optiques dopées aux terres rares 114
3.4 Autres exemples de fibres optiques spécifiques 115
3.5 Fibres optiques multimodales multicoeurs 117
4. Fibres optiques en plastique 118
4.1 Généralités sur les fibres optiques en plastique 118
4.2 Fibres optiques en plastique type PMMA 119
4.3 Fibres optiques en plastique évolué 121
4.4 Principaux types de fibres optiques en plastique 122
4.5 Association POFTO 123
Chapitre 5 Câbles à fibres optiques
1. Généralités sur les câbles à fibres optiques 125
2. Constitution d'un câble à fibres optiques 126
2.1 Structures d'un câble à fibres optiques 126
2.2 Contenances d'un câble à fibres optiques 128
2.2.1 Câbles unifibre 128
2.2.2 Câbles à deux fibres optiques 128
2.2.3 Câbles multifibres pour distribution intérieure 129
2.2.4 Câbles multifibres pour distribution extérieure 130
2.2.5 Câbles à fibres optiques agencées en ruban 130
2.2.6 Câbles à fibres optiques de conception spécifique 131
3. Principales contraintes sur un câble à fibres optiques 133
3.1 Résistances mécaniques 133
3.1.1 Microcourbures et macrocourbures 133
3.1.2 Efforts de traction 133
3.1.3 Écrasement, chocs et torsion 134
3.1.4 Trépidations 134
3.2 Résistances aux conditions environnementales 135
3.2.1 Conditions aqueuses et gazeuses 135
3.2.2 Résistance au feu 136
3.2.3 Écoconception des câbles 138
4. Recommandations de l'UIT-T pour les câbles à fibres optiques 139
4.1 Recommandation UIT-T L.10 141
4.2 Recommandation UIT-T L.26 143
4.3 Recommandation UIT-T L.28 146
4.4 Recommandation UIT-T L.43 150
4.5 Recommandation UIT-T L.58 152
4.6 Recommandation UIT-T L.59 154
4.7 Recommandation UIT-T L.60 156
4.8 Recommandation UIT-T L.67 158
4.9 Recommandation UIT-T L.78 160
4.10 Recommandation UIT-T L.87 162
4.11 Recommandation UIT-T G.978 164
4.11.1 Généralités sur la recommandation G.978 165
4.11.2 Typologie des câbles à fibres optiques sous-marins 167
5. Câbles à fibres optiques pour applications spécifiques 168
5.1 Câbles à fibres optiques pour les réseaux en avionique 168
5.2 Câbles à fibres optiques pour les plateformes pétrolières 171
6. Normalisation des câbles vue côté CEI 171
Chapitre 6 Aboutement des fibres optiques
1. Problèmes rencontrés 175
1.1 Problème n° 1 : la concentricité 175
1.2 Problème n° 2 : les dimensions en jeu 176
1.3 Problème n° 3 : l'écartement longitudinal entre les deux fibres optiques 177
1.4 Problème n° 4 : l'état de finition des surfaces 178
1.5 Problème n° 5 : le désalignement axial 179
1.6 Problème n° 6 : le désalignement angulaire 179
2. Connectique optique 180
2.1 Définitions de base en connectique optique 180
2.2 Exemples de connectique pour fibres optiques 182
2.2.1 Premières fiches optiques 182
2.2.2 Exemples de fiches pour fibre optique unitaire 183
2.2.3 Exemples de fiches pour câbles à deux fibres optiques 184
2.2.4 Connectique optique à haute densité 185
2.2.5 Évolution vers la sécurité 188
2.3 Couplage entre fibre optique et fiche optique 188
2.3.1 Principe d'un raccordement classique 188
2.3.2 Principe du collage 190
2.3.3 Principe du sertissage 190
2.3.4 Principe du polissage 191
2.3.5 Fiches prééquipées 193
2.3.6 Fibres optiques préconnectorisées 193
2.3.7 Principe d'ajustement 195
2.4 Connectique optique pour environnement difficile 197
2.4.1 Principe du faisceau expansé 197
2.4.2 Connectique optique pour avionique 198
2.4.3 Connectique optique pour le ferroviaire 199
2.4.4 Connectique optique pour câbles sous-marins 200
2.5 Connectique pour fibre optique en plastique 201
3. Aboutement semi-fixe ou fixe 202
3.1 Prolongateurs et épissures mécaniques 203
3.2 Soudure ou épissure par fusion 205
3.2.1 Principe de la soudure 205
3.2.2 Soudeuses coeur à coeur ou gaine à gaine 207
3.2.3 Autres caractéristiques des soudeuses 209
3.2.4 Soudeuses pour fibres spécifiques 210
4. La poussière, ennemi n° 1 214
Chapitre 7 Mesures dans un réseau de fibres optiques
1. Caractéristiques optiques à mesurer 217
1.1 Caractéristiques géométriques 218
1.2 Caractéristiques fonctionnelles 218
1.3 Caractéristiques de transmission 220
1.4 Méthodes pour les mesures 220
2. Photométrie optique 221
2.1 Constitution d'un photomètre 221
2.2 Que mesure-t-on ? 222
2.3 Comment mesure-t-on ? 223
2.4 Options pour un photomètre 223
2.5 Limites de la photométrie 224
3. Réflectométrie optique 224
3.1 Réflectométrie et réflectomètres 224
3.1.1 Principe de la réflectométrie 224
3.1.2 Généralités sur les réflectomètres 227
3.2 Méthodes de mesures en réflectométrie 228
3.2.1 Affaiblissement de la fibre 228
3.2.2 Événement abrupt 229
3.2.3 Dispersion chromatique 230
3.2.4 Dispersion du mode de polarisation 230
3.3 Réflectométrie et applications particulières 230
3.3.1 Longues distances et plage dynamique 230
3.3.2 Courtes distances et zones mortes 232
3.3.3 Cas des réseaux optiques passifs 234
3.3.4 Cas des câbles à forte densité 235
3.4 Autres facteurs en réflectométrie 237
3.4.1 Informatique en nuage 237
3.4.2 Adressage IPv6 237
3.4.3 Caractéristiques fonctionnelles 237
4. Analyse de spectre optique 239
5. Appareils de mesures et normalisation 240
5.1 Normalisation pour les photomètres 240
5.2 Normalisation pour les réflectomètres 241
5.3 Normalisation pour les analyseurs de spectre optique 242
5.4 Accréditation des laboratoires 242
Chapitre 8 Composants optoélectroniques
1. Émetteurs électro-optiques 245
1.1 Un peu d'histoire 245
1.2 Généralités sur les émetteurs 247
1.3 Transmission et qualité du signal 248
1.4 Quelques mots sur les VCSEL 251
1.5 Largeur spectrale et distance 252
1.6 Évolutions des lasers 254
2. Récepteurs optoélectroniques 255
2.1 Généralités sur les récepteurs optoélectroniques 255
2.2 Photodiodes PIN 256
2.3 Photodiodes à avalanche 257
3. Composants optiques 258
3.1 Coupleurs optiques 258
3.2 Atténuateurs optiques 259
4. Cordons optiques actifs 261
4.1 Raison d'être des cordons optiques actifs 261
4.2 Présentation générale d'un cordon optique actif 261
4.2.1 Émetteurs-récepteurs 262
4.2.2 Connecteurs 263
4.2.3 Fiches optiques 264
4.2.4 Fibres optiques 264
4.3 Critères de choix d'un cordon optique actif 266
5. Circuits intégrés photoniques 268
5.1 Histoire des circuits intégrés photoniques 268
5.2 Exemples actuels 270
Chapitre 9 Multiplexage en longueur d'onde
1. Multiplexage par répartition en longueur d'onde 273
1.1 Principe du multiplexage par répartition en longueur d'onde 273
1.1.1 Canal de transmission et grille spectrale 273
1.1.2 Principe du multiplexage en longueur d'onde 274
1.1.3 Rappel historique 274
1.1.4 Première démarche 275
1.1.5 Avantages du multiplexage en longueur d'onde 276
1.1.6 WWDM, CWDM ou DWDM 276
1.2 Multiplexage par répartition dense en longueur d'onde 278
1.2.1 Caractéristiques générales du DWDM 278
1.2.2 Grilles spectrales du DWDM 279
1.2.3 Grille DWDM "flexible" 281
1.3 Multiplexage par répartition espacée en longueur d'onde 283
1.3.1 Caractéristiques générales du CWDM 283
1.3.2 Grilles spectrales du CWDM 283
2. Principaux équipements en WDM 285
2.1 Multiplexeur d'insertion-extraction de longueur d'onde 285
2.2 Multiplexeur d'insertion-extraction de longueur d'onde reconfigurable à distance 286
2.2.1 Un ROADM, pour quoi faire ? 287
2.2.2 Comment fonctionne un ROADM ? 288
2.2.3 Quelles évolutions pour les ROADM ? 291
3. Exemples d'applications du WDM 292
3.1 Application du CWDM entre deux centres de données 292
3.2 Application du multiplexage dans un réseau optique passif 293
Chapitre 10 Ethernet et fibres optiques
1. Introduction 295
2. Ethernet et ses évolutions 295
2.1 Création d'Ethernet 295
2.2 Ethernet et IEEE 296
2.2.1 1985 : IEEE, organisme officiel 296
2.2.2 2008 : refonte des normes 297
2.2.3 2010 : évolution des normes 298
2.3 Évolutions d'Ethernet en débits 299
2.4 Évolutions d'Ethernet en applications 300
3. FOIRL, Ethernet à 10 Mbit/s et 100 Mbit/s 301
3.1 FOIRL 301
3.2 Ethernet à 10 Mbit/s 302
3.2.1 Diversité d'Ethernet 10 Mbit/s sur fibres optiques 302
3.2.2 Fibres optiques et connectique 304
3.2.3 Convertisseur de médias 304
3.3 Ethernet à 100 Mbit/s 305
3.3.1 Diversité d'Ethernet 100 Mbit/s sur fibres optiques 305
3.3.2 Fibres optiques et connectique 306
3.3.3 Répéteurs 306
4. Ethernet à 1 Gbit/s et 10 Gbit/s 307
4.1 Ethernet à 1 Gbit/s 307
4.1.1 Diversité d'Ethernet 1 Gbit/s sur fibres optiques 307
4.1.2 Fibres optiques et connectique 308
4.1.3 Distances minima couvertes 309
4.1.4 Exemples de topologie d'un réseau Ethernet à 1 Gbit/s 311
4.2 Ethernet à 10 Gbit/s 312
4.2.1 Diversité d'Ethernet 10 Gbit/s sur fibres optiques 313
4.2.2 Fibres optiques et distances 315
4.2.3 Diversité des interfaces 316
5. Ethernet à 40 Gbit/s et 100 Gbit/s 318
5.1 Normalisation des 40 GbE et 100 GbE 318
5.1.1 La norme IEEE 802.3ba-2010 318
5.1.2 Diversité d'Ethernet à 40 Gbit/s et 100 Gbit/s 319
5.1.3 Fibres optiques et connectique 320
5.1.4 Caractéristiques sur le multiplexage 322
5.1.5 Diversité des interfaces 323
5.2 Ethernet natif à 40 Gbit/s 325
5.2.1 La norme IEEE 802.3bg-2011 325
5.2.2 Caractéristiques principales 326
5.2.3 Émetteurs-récepteurs optiques CFP 326
6. Ethernet, vers le 400 Gbit/s 329
6.1 400 GbE sur fibres multimodales 329
6.2 400 GbE sur fibres unimodales 330
Chapitre 11 Réseaux d'entreprise et fibres optiques
1. Typologie des réseaux d'entreprise 331
2. Réseaux locaux et de campus 332
2.1 Réseaux locaux 332
2.2 Réseaux de campus 334
2.3 Équipements de distribution physique 336
3. Protocoles et réseaux informatiques 339
3.1 Fiber distributed data interface - FDDI 340
3.2 InfiniBand 342
3.2.1 InfiniBand ou les InfiniBand 342
3.2.2 InfiniBand Trade Association 343
3.3 Fibre Channel 344
3.3.1 Généralités sur Fibre Channel 344
3.3.2 Fibre Channel Industry Association 346
3.3.3 Fibre Channel over Ethernet - FCoE 347
3.4 Myrinet 348
3.4.1 Normalisation de Myrinet 348
3.4.2 Description générale de Myrinet 349
3.4.3 Fibres optiques et connectique pour Myrinet 351
3.4.4 Équipements actifs 352
3.5 HIPPI 352
3.5.1 Normalisation de HIPPI 352
3.5.2 Diversité de HIPPI 353
4. Réseaux de type industriel 354
4.1 Problématique des réseaux industriels 354
4.2 Ethernet industriel 356
4.3 Réseaux de vidéoprotection 358
5. Réseaux embarqués 359
5.1 Réseaux dans l'automobile 359
5.2 Réseaux en avionique 362
5.2.1 Principales applications 362
5.2.2 Ethernet en avionique 363
5.2.3 Programme Daphné 365
5.3 Réseaux en applications militaires 367
Chapitre 12 Réseaux d'exploitants en fibres optiques
1. Typologie des réseaux en fibres optiques 369
2. Réseaux étendus 371
2.1 Réseaux transocéaniques et maritimes 371
2.1.1 Un peu d'histoire... 371
2.1.2 Exemples de matériels 372
2.1.3 Exemples d'installation 373
2.2 Réseaux terrestres, fluviaux et en aérien 375
2.2.1 Réseaux terrestres 375
2.2.2 Réseaux fluviaux 377
2.2.3 Réseaux en aérien 378
2.3 Réseaux métropolitains 379
3. Réseaux de distribution point-à-point 380
3.1 Point-à-point v/s multipoint 381
3.2 FTTx ? 382
4. Réseaux optiques passifs 383
4.1 Raison d'être des réseaux optiques passifs 383
4.2 Historique des PON 383
4.3 Découverte des principaux PON 385
4.3.1 A-PON 385
4.3.2 B-PON 385
4.3.3 E-PON 386
4.3.4 G-PON 386
4.3.5 PON à 10 Gbit/s 387
4.4 Cas particulier du WDM-PON 390
4.5 Synthèse et nouvelle génération 391
4.6 Normalisation des PON 392
4.6.1 Recommandations de l'UIT-T 392
4.6.2 Normes de l'IEEE 394
5. Réseaux dans l'immobilier et l'habitat 395
5.1 ARCEP, autorité de régulation 395
5.2 Exemples d'équipements 399
6. Projets de recherche 400
6.1 Projet ORIGIN 401
6.2 Projet RLDO 401
6.3 Projet FAON 402
6.4 Projet 100G-Flex 403
6.5 Projet DIQDOT 404
Annexes
1. Organisations de normalisation 405
2. Autres organisations et associations 407
3. Acronymes 409
Index 417 | | Permalink : | ./index.php?lvl=notice_display&id=10425 |
Les fibres optiques : notions fondamentales (câbles, connectique, composants, protocoles, réseaux...) [texte imprime] / Jean-Michel Mur . - Saint-Herblain : Éd. ENI, cop. 2012 . - 422 p. : ill., couv. ill. en coul.en coul. ; 21 cm. - ( (Epsilon, 1960-3444)) . ISBN : 978-2-7460-7556-6
En annexe, choix de documents. - Le livre contient une adresse Internet permettant l'accès à un contenu complémentaire
Liste de sites internet p. [405]-409. Glossaire. Index Langues : Français | Mots-clés : | Systèmes de télécommunications Fibres optiques:matériaux Optique des fibres Dispositifs optoélectroniques | | Résumé : | Présentation simple de cette technologie et de ses diverses utilisations afin de faciliter la prise de décision d'un professionnel souhaitant s'équiper.
Ce livre sur les fibres optiques s'adresse à toute personne intervenant dans la prise de décision d'investissement dans ce domaine (services informatiques, services généraux d'entreprise, collectivités territoriales, promoteurs immobiliers, gestionnaires d'équipements…) ainsi qu'à des étudiants et professionnels de l'informatique désireux de mieux connaître ce support, qui convient aussi bien aux autoroutes de l'information des opérateurs, aux zones d'aménagement public, aux data centers des informaticiens, aux réseaux locaux des entreprises, à l'immobilier et l'habitat, etc. L'auteur a souhaité présenter de manière simple, sans être simpliste, la grande diversité des éléments qui composent le monde des fibres optiques. Dans les premiers chapitres, il décrit la variété des fibres optiques et leurs points forts (fibres optiques unimodales, multimodales, fibres optiques en plastique, fibres optiques pour applications spécifiques…) ainsi que leur protection vue à travers un large panorama des câbles en fibres optiques pour l'intérieur ou pour l'extérieur (câbles en aérien, câbles enterrés, en galerie, en caniveaux, câbles marinisés, câbles hybrides, etc.). La partie matériel des réseaux optiques est traitée dans les chapitres suivants à travers la présentation des méthodes d'aboutement des fibres optiques (connectique optique, épissure…), les équipements pour les tests et mesures et les grands types de composants optoélectroniques (lasers, photodiodes, coupleurs, atténuateurs, cordons optiques actifs pour data centers, etc.). Un chapitre sur le multiplexage en longueur d'onde (WDM) fait comprendre tout l'intérêt de cette technique appliquée à ce support pour rentabiliser au maximum les investissements déjà consentis dans l'installation de réseaux en fibres optiques. Les derniers chapitres font le tour des principaux protocoles transitant sur les fibres optiques (des divers Ethernet de l'ancien 10 Mbit/s aux très récents 40 et 100 Gbit/s, y compris Ethernet industriel, InfiniBand, Fiber Channel, Hippi, etc.) et présentent les grands types de réseaux en fibres optiques avec un focus particulier sur les réseaux optiques passifs (PON) permettant de déployer à moindre coût la fibre optique jusqu'à l'habitation. Enfin, en annexe, sont fournies les adresses des sites Internet des organismes de normalisation et d'associations d'industriels ainsi qu'une liste des acronymes propres au domaine des fibres optiques. | | Note de contenu : | Avant-propos
Chapitre 1 Généralités sur les fibres optiques
1. Définition 17
2. Préjugés et vérités 18
2.1 Fragilité 18
2.2 Installation difficile 18
2.3 Coût élevé 19
2.4 Solution superfétatoire 20
3. Définition d'une liaison optique 20
4. Avantages des fibres optiques 22
4.1 Largeur de bande passante et débit 22
4.2 Affaiblissement linéique 22
4.3 Immunité électromagnétique 23
4.4 Taille et poids 23
4.5 Furtivité et secret des transmissions 24
4.6 Sécurité 25
5. Principe de fonctionnement des fibres optiques 26
5.1 Caractéristiques de la lumière 26
5.1.1 Célérité de la lumière et indice absolu d'un milieu 26
5.1.2 Longueur d'onde et spectre électromagnétique 27
5.2 Lois de l'optique géométrique 28
5.2.1 Première loi de Descartes ou loi de la réflexion 29
5.2.2 Deuxième loi de Descartes ou loi de la réfraction 29
5.2.3 Réfringence et angle critique 30
5.3 Application à la fibre optique 32
5.3.1 Constitution d'une fibre optique 32
5.3.2 Principe de fonctionnement d'une fibre optique 34
5.3.3 Ouverture numérique 34
6. Merci, monsieur Kao 35
Chapitre 2 Types de fibres optiques et fabrication
1. Différents types de fibres optiques 39
1.1 Fibres optiques multimodales 40
1.1.1 Fibres optiques multimodales à saut d'indice 40
1.1.2 Fibres optiques multimodales à gradient d'indice 41
1.2 Fibres optiques unimodales 42
1.3 Autres types de fibres optiques 43
1.3.1 Fibres optiques spécifiques 43
1.3.2 Fibres optiques en plastique 43
2. Longueurs d'onde opératoires 44
2.1 Gamme des longueurs d'onde opératoires 44
2.2 Élargissement des plages de longueurs d'onde pour les fibres unimodales 45
3. Principales caractéristiques physiques 46
3.1 Caractéristiques géométriques 46
3.2 Caractéristiques de transmission 47
3.2.1 Affaiblissement du signal 47
3.2.2 Bande passante optique 48
3.2.3 Bande passante électro-optique 48
3.2.4 Longueur d'onde de coupure 48
3.2.5 Dispersion chromatique 49
3.2.6 Dispersion de polarisation 50
3.2.7 Dispersion modale de polarisation 50
3.2.8 Temps de propagation de groupe différentiel 51
4. Fabrication des fibres optiques 51
4.1 Principe général de fabrication 51
4.2 Oxydation extérieure en phase vapeur 53
4.3 Décomposition chimique modifiée en phase vapeur 54
4.4 Décomposition chimique de vapeur activée par plasma 55
4.5 Principe du fibrage 55
4.6 Principe du dopage 56
Chapitre 3 Panorama des fibres optiques unimodales
1. Normalisation des fibres optiques unimodales 59
1.1 Organismes de normalisation 59
1.1.1 Union Internationale des Télécommunications 59
1.1.2 Commission électrotechnique internationale 61
1.1.3 Autres organisations 63
1.2 Principales recommandations pour les fibres optiques unimodales 64
1.3 Rappel historique 66
2. Recommandation UIT-T G.652 67
2.1 Description de l'évolution de la recommandation G.652 67
2.2 Caractéristiques principales de la recommandation G.652 71
3. Recommandation UIT-T G.653 73
3.1 Description de l'évolution de la recommandation G.653 73
3.2 Caractéristiques principales de la recommandation G.653 75
4. Recommandation UIT-T G.654 77
4.1 Description générale de l'évolution de la recommandation G.654 77
4.2 Caractéristiques principales de la recommandation G.654 79
5. Recommandation UIT-T G.655 81
5.1 Description générale de l'évolution de la recommandation G.655 81
5.2 Caractéristiques générales de la recommandation G.655 83
6. Recommandation UIT-T G.656 85
6.1 Description générale de l'évolution de la recommandation G.656 85
6.2 Caractéristiques principales de la recommandation G.656 86
7. Recommandation UIT-T G.657 88
7.1 Description générale de l'évolution de la recommandation G.657 88
7.2 Caractéristiques principales de la recommandation G.657 90
7.2.1 Quatre sous-catégories des fibres G.657 91
7.2.2 Amendement 1 93
7.2.3 Modification de l'épaisseur du revêtement 93
8. Correspondance des normes UIT-T et CEI 95
Chapitre 4 Fibres multimodales et fibres spéciales
1. Organismes de normalisation 97
1.1 Correspondances entre organismes 97
1.2 Organisation internationale de normalisation 98
2. Principales fibres optiques multimodales 101
2.1 Rappel historique et ancêtres à gros coeur 101
2.1.1 Rappel historique des fibres multimodales 101
2.1.2 Ancêtres à gros coeur des fibres multimodales 102
2.2 Recommandation UIT-T G.651.1 103
2.3 Fibres optiques multimodales OMx pour les réseaux locaux 105
2.3.1 Fibres optiques multimodales OM1 105
2.3.2 Fibres optiques multimodales OM2 et OM3 106
2.3.3 Arrivée des fibres multimodales OM4 107
2.3.4 Nouvelles fibres 50/125 à faible rayon de courbure 109
2.4 Liaisons entre fibres de coeurs différents 111
3. Fibres optiques spéciales 112
3.1 Fibres optiques à maintien de polarisation 113
3.2 Fibres optiques résistant aux hautes températures 113
3.3 Fibres optiques dopées aux terres rares 114
3.4 Autres exemples de fibres optiques spécifiques 115
3.5 Fibres optiques multimodales multicoeurs 117
4. Fibres optiques en plastique 118
4.1 Généralités sur les fibres optiques en plastique 118
4.2 Fibres optiques en plastique type PMMA 119
4.3 Fibres optiques en plastique évolué 121
4.4 Principaux types de fibres optiques en plastique 122
4.5 Association POFTO 123
Chapitre 5 Câbles à fibres optiques
1. Généralités sur les câbles à fibres optiques 125
2. Constitution d'un câble à fibres optiques 126
2.1 Structures d'un câble à fibres optiques 126
2.2 Contenances d'un câble à fibres optiques 128
2.2.1 Câbles unifibre 128
2.2.2 Câbles à deux fibres optiques 128
2.2.3 Câbles multifibres pour distribution intérieure 129
2.2.4 Câbles multifibres pour distribution extérieure 130
2.2.5 Câbles à fibres optiques agencées en ruban 130
2.2.6 Câbles à fibres optiques de conception spécifique 131
3. Principales contraintes sur un câble à fibres optiques 133
3.1 Résistances mécaniques 133
3.1.1 Microcourbures et macrocourbures 133
3.1.2 Efforts de traction 133
3.1.3 Écrasement, chocs et torsion 134
3.1.4 Trépidations 134
3.2 Résistances aux conditions environnementales 135
3.2.1 Conditions aqueuses et gazeuses 135
3.2.2 Résistance au feu 136
3.2.3 Écoconception des câbles 138
4. Recommandations de l'UIT-T pour les câbles à fibres optiques 139
4.1 Recommandation UIT-T L.10 141
4.2 Recommandation UIT-T L.26 143
4.3 Recommandation UIT-T L.28 146
4.4 Recommandation UIT-T L.43 150
4.5 Recommandation UIT-T L.58 152
4.6 Recommandation UIT-T L.59 154
4.7 Recommandation UIT-T L.60 156
4.8 Recommandation UIT-T L.67 158
4.9 Recommandation UIT-T L.78 160
4.10 Recommandation UIT-T L.87 162
4.11 Recommandation UIT-T G.978 164
4.11.1 Généralités sur la recommandation G.978 165
4.11.2 Typologie des câbles à fibres optiques sous-marins 167
5. Câbles à fibres optiques pour applications spécifiques 168
5.1 Câbles à fibres optiques pour les réseaux en avionique 168
5.2 Câbles à fibres optiques pour les plateformes pétrolières 171
6. Normalisation des câbles vue côté CEI 171
Chapitre 6 Aboutement des fibres optiques
1. Problèmes rencontrés 175
1.1 Problème n° 1 : la concentricité 175
1.2 Problème n° 2 : les dimensions en jeu 176
1.3 Problème n° 3 : l'écartement longitudinal entre les deux fibres optiques 177
1.4 Problème n° 4 : l'état de finition des surfaces 178
1.5 Problème n° 5 : le désalignement axial 179
1.6 Problème n° 6 : le désalignement angulaire 179
2. Connectique optique 180
2.1 Définitions de base en connectique optique 180
2.2 Exemples de connectique pour fibres optiques 182
2.2.1 Premières fiches optiques 182
2.2.2 Exemples de fiches pour fibre optique unitaire 183
2.2.3 Exemples de fiches pour câbles à deux fibres optiques 184
2.2.4 Connectique optique à haute densité 185
2.2.5 Évolution vers la sécurité 188
2.3 Couplage entre fibre optique et fiche optique 188
2.3.1 Principe d'un raccordement classique 188
2.3.2 Principe du collage 190
2.3.3 Principe du sertissage 190
2.3.4 Principe du polissage 191
2.3.5 Fiches prééquipées 193
2.3.6 Fibres optiques préconnectorisées 193
2.3.7 Principe d'ajustement 195
2.4 Connectique optique pour environnement difficile 197
2.4.1 Principe du faisceau expansé 197
2.4.2 Connectique optique pour avionique 198
2.4.3 Connectique optique pour le ferroviaire 199
2.4.4 Connectique optique pour câbles sous-marins 200
2.5 Connectique pour fibre optique en plastique 201
3. Aboutement semi-fixe ou fixe 202
3.1 Prolongateurs et épissures mécaniques 203
3.2 Soudure ou épissure par fusion 205
3.2.1 Principe de la soudure 205
3.2.2 Soudeuses coeur à coeur ou gaine à gaine 207
3.2.3 Autres caractéristiques des soudeuses 209
3.2.4 Soudeuses pour fibres spécifiques 210
4. La poussière, ennemi n° 1 214
Chapitre 7 Mesures dans un réseau de fibres optiques
1. Caractéristiques optiques à mesurer 217
1.1 Caractéristiques géométriques 218
1.2 Caractéristiques fonctionnelles 218
1.3 Caractéristiques de transmission 220
1.4 Méthodes pour les mesures 220
2. Photométrie optique 221
2.1 Constitution d'un photomètre 221
2.2 Que mesure-t-on ? 222
2.3 Comment mesure-t-on ? 223
2.4 Options pour un photomètre 223
2.5 Limites de la photométrie 224
3. Réflectométrie optique 224
3.1 Réflectométrie et réflectomètres 224
3.1.1 Principe de la réflectométrie 224
3.1.2 Généralités sur les réflectomètres 227
3.2 Méthodes de mesures en réflectométrie 228
3.2.1 Affaiblissement de la fibre 228
3.2.2 Événement abrupt 229
3.2.3 Dispersion chromatique 230
3.2.4 Dispersion du mode de polarisation 230
3.3 Réflectométrie et applications particulières 230
3.3.1 Longues distances et plage dynamique 230
3.3.2 Courtes distances et zones mortes 232
3.3.3 Cas des réseaux optiques passifs 234
3.3.4 Cas des câbles à forte densité 235
3.4 Autres facteurs en réflectométrie 237
3.4.1 Informatique en nuage 237
3.4.2 Adressage IPv6 237
3.4.3 Caractéristiques fonctionnelles 237
4. Analyse de spectre optique 239
5. Appareils de mesures et normalisation 240
5.1 Normalisation pour les photomètres 240
5.2 Normalisation pour les réflectomètres 241
5.3 Normalisation pour les analyseurs de spectre optique 242
5.4 Accréditation des laboratoires 242
Chapitre 8 Composants optoélectroniques
1. Émetteurs électro-optiques 245
1.1 Un peu d'histoire 245
1.2 Généralités sur les émetteurs 247
1.3 Transmission et qualité du signal 248
1.4 Quelques mots sur les VCSEL 251
1.5 Largeur spectrale et distance 252
1.6 Évolutions des lasers 254
2. Récepteurs optoélectroniques 255
2.1 Généralités sur les récepteurs optoélectroniques 255
2.2 Photodiodes PIN 256
2.3 Photodiodes à avalanche 257
3. Composants optiques 258
3.1 Coupleurs optiques 258
3.2 Atténuateurs optiques 259
4. Cordons optiques actifs 261
4.1 Raison d'être des cordons optiques actifs 261
4.2 Présentation générale d'un cordon optique actif 261
4.2.1 Émetteurs-récepteurs 262
4.2.2 Connecteurs 263
4.2.3 Fiches optiques 264
4.2.4 Fibres optiques 264
4.3 Critères de choix d'un cordon optique actif 266
5. Circuits intégrés photoniques 268
5.1 Histoire des circuits intégrés photoniques 268
5.2 Exemples actuels 270
Chapitre 9 Multiplexage en longueur d'onde
1. Multiplexage par répartition en longueur d'onde 273
1.1 Principe du multiplexage par répartition en longueur d'onde 273
1.1.1 Canal de transmission et grille spectrale 273
1.1.2 Principe du multiplexage en longueur d'onde 274
1.1.3 Rappel historique 274
1.1.4 Première démarche 275
1.1.5 Avantages du multiplexage en longueur d'onde 276
1.1.6 WWDM, CWDM ou DWDM 276
1.2 Multiplexage par répartition dense en longueur d'onde 278
1.2.1 Caractéristiques générales du DWDM 278
1.2.2 Grilles spectrales du DWDM 279
1.2.3 Grille DWDM "flexible" 281
1.3 Multiplexage par répartition espacée en longueur d'onde 283
1.3.1 Caractéristiques générales du CWDM 283
1.3.2 Grilles spectrales du CWDM 283
2. Principaux équipements en WDM 285
2.1 Multiplexeur d'insertion-extraction de longueur d'onde 285
2.2 Multiplexeur d'insertion-extraction de longueur d'onde reconfigurable à distance 286
2.2.1 Un ROADM, pour quoi faire ? 287
2.2.2 Comment fonctionne un ROADM ? 288
2.2.3 Quelles évolutions pour les ROADM ? 291
3. Exemples d'applications du WDM 292
3.1 Application du CWDM entre deux centres de données 292
3.2 Application du multiplexage dans un réseau optique passif 293
Chapitre 10 Ethernet et fibres optiques
1. Introduction 295
2. Ethernet et ses évolutions 295
2.1 Création d'Ethernet 295
2.2 Ethernet et IEEE 296
2.2.1 1985 : IEEE, organisme officiel 296
2.2.2 2008 : refonte des normes 297
2.2.3 2010 : évolution des normes 298
2.3 Évolutions d'Ethernet en débits 299
2.4 Évolutions d'Ethernet en applications 300
3. FOIRL, Ethernet à 10 Mbit/s et 100 Mbit/s 301
3.1 FOIRL 301
3.2 Ethernet à 10 Mbit/s 302
3.2.1 Diversité d'Ethernet 10 Mbit/s sur fibres optiques 302
3.2.2 Fibres optiques et connectique 304
3.2.3 Convertisseur de médias 304
3.3 Ethernet à 100 Mbit/s 305
3.3.1 Diversité d'Ethernet 100 Mbit/s sur fibres optiques 305
3.3.2 Fibres optiques et connectique 306
3.3.3 Répéteurs 306
4. Ethernet à 1 Gbit/s et 10 Gbit/s 307
4.1 Ethernet à 1 Gbit/s 307
4.1.1 Diversité d'Ethernet 1 Gbit/s sur fibres optiques 307
4.1.2 Fibres optiques et connectique 308
4.1.3 Distances minima couvertes 309
4.1.4 Exemples de topologie d'un réseau Ethernet à 1 Gbit/s 311
4.2 Ethernet à 10 Gbit/s 312
4.2.1 Diversité d'Ethernet 10 Gbit/s sur fibres optiques 313
4.2.2 Fibres optiques et distances 315
4.2.3 Diversité des interfaces 316
5. Ethernet à 40 Gbit/s et 100 Gbit/s 318
5.1 Normalisation des 40 GbE et 100 GbE 318
5.1.1 La norme IEEE 802.3ba-2010 318
5.1.2 Diversité d'Ethernet à 40 Gbit/s et 100 Gbit/s 319
5.1.3 Fibres optiques et connectique 320
5.1.4 Caractéristiques sur le multiplexage 322
5.1.5 Diversité des interfaces 323
5.2 Ethernet natif à 40 Gbit/s 325
5.2.1 La norme IEEE 802.3bg-2011 325
5.2.2 Caractéristiques principales 326
5.2.3 Émetteurs-récepteurs optiques CFP 326
6. Ethernet, vers le 400 Gbit/s 329
6.1 400 GbE sur fibres multimodales 329
6.2 400 GbE sur fibres unimodales 330
Chapitre 11 Réseaux d'entreprise et fibres optiques
1. Typologie des réseaux d'entreprise 331
2. Réseaux locaux et de campus 332
2.1 Réseaux locaux 332
2.2 Réseaux de campus 334
2.3 Équipements de distribution physique 336
3. Protocoles et réseaux informatiques 339
3.1 Fiber distributed data interface - FDDI 340
3.2 InfiniBand 342
3.2.1 InfiniBand ou les InfiniBand 342
3.2.2 InfiniBand Trade Association 343
3.3 Fibre Channel 344
3.3.1 Généralités sur Fibre Channel 344
3.3.2 Fibre Channel Industry Association 346
3.3.3 Fibre Channel over Ethernet - FCoE 347
3.4 Myrinet 348
3.4.1 Normalisation de Myrinet 348
3.4.2 Description générale de Myrinet 349
3.4.3 Fibres optiques et connectique pour Myrinet 351
3.4.4 Équipements actifs 352
3.5 HIPPI 352
3.5.1 Normalisation de HIPPI 352
3.5.2 Diversité de HIPPI 353
4. Réseaux de type industriel 354
4.1 Problématique des réseaux industriels 354
4.2 Ethernet industriel 356
4.3 Réseaux de vidéoprotection 358
5. Réseaux embarqués 359
5.1 Réseaux dans l'automobile 359
5.2 Réseaux en avionique 362
5.2.1 Principales applications 362
5.2.2 Ethernet en avionique 363
5.2.3 Programme Daphné 365
5.3 Réseaux en applications militaires 367
Chapitre 12 Réseaux d'exploitants en fibres optiques
1. Typologie des réseaux en fibres optiques 369
2. Réseaux étendus 371
2.1 Réseaux transocéaniques et maritimes 371
2.1.1 Un peu d'histoire... 371
2.1.2 Exemples de matériels 372
2.1.3 Exemples d'installation 373
2.2 Réseaux terrestres, fluviaux et en aérien 375
2.2.1 Réseaux terrestres 375
2.2.2 Réseaux fluviaux 377
2.2.3 Réseaux en aérien 378
2.3 Réseaux métropolitains 379
3. Réseaux de distribution point-à-point 380
3.1 Point-à-point v/s multipoint 381
3.2 FTTx ? 382
4. Réseaux optiques passifs 383
4.1 Raison d'être des réseaux optiques passifs 383
4.2 Historique des PON 383
4.3 Découverte des principaux PON 385
4.3.1 A-PON 385
4.3.2 B-PON 385
4.3.3 E-PON 386
4.3.4 G-PON 386
4.3.5 PON à 10 Gbit/s 387
4.4 Cas particulier du WDM-PON 390
4.5 Synthèse et nouvelle génération 391
4.6 Normalisation des PON 392
4.6.1 Recommandations de l'UIT-T 392
4.6.2 Normes de l'IEEE 394
5. Réseaux dans l'immobilier et l'habitat 395
5.1 ARCEP, autorité de régulation 395
5.2 Exemples d'équipements 399
6. Projets de recherche 400
6.1 Projet ORIGIN 401
6.2 Projet RLDO 401
6.3 Projet FAON 402
6.4 Projet 100G-Flex 403
6.5 Projet DIQDOT 404
Annexes
1. Organisations de normalisation 405
2. Autres organisations et associations 407
3. Acronymes 409
Index 417 | | Permalink : | ./index.php?lvl=notice_display&id=10425 |
|  |
Les fibres optiques (cop. 2012)
