Câbles sous-marins de télécommunication à fibre optique

1 - Rapport signal à bruit et facteur Q

• 1.1 - Rapport signal à bruit d’une liaison WDM (Wavelength Division Multiplexing )
  Figure 1 - Spectre optique à l’extrémité d’une liaison de laboratoire de 12 380 km comportant 166 EDFA en cascade et transmettant 124 longueurs d’onde modulées à 10 Gb/s espacées de 33 GHz (soit 0,27 nm) en bande C
• 1.2 - Définition du facteur Q et bilan de liaison
  Figure 2 - Relation entre le facteur Q et le taux d’erreur binaire (BER) Figure 3 - Exemple d’une table de facteur Q pour une liaison sous-marine
• 1.3 - QOSNR pour les formats de modulation à détection directe
  Figure 4 - Principe de la modulation/démodulation de phase différentielle avec récepteur équilibré
• 1.4 - QOSNR pour les formats de modulation à détection cohérente
  Figure 5 - Comparaison d’efficacité spectrale entre la modulation OOK 10 Gb/s à détection directe et la modulation PDM-BPSK 40 Gb/s à détection cohérente Figure 6 - Constellations des formats QPSK, 8QAM et 16QAM appliquées sur chaque état de polarisation Figure 7 - Valeurs théoriques et expérimentales de Q OSNR pour les formats PDM-BPSK (50 Gb/s), PDM-QPSK (100 Gb/s), PDM-8QAM (150 Gb/s) et PDM-16QAM (200 Gb/s) pour un débit symbole de 28 GBaud Figure 8 - Facteur Q mesuré en fonction de la distance de transmission pour les formats de modulation PDM-QPSK (100 Gb/s), PDM-8QAM (150 Gb/s) et PDM-16QAM (200 Gb/s) pour un débit symbole de 28 GBaud et un espacement entre amplificateurs optiques de 50 km

2 - Paramètres affectant la qualité de transmission

• 2.1 - FEC Q limite
• 2.2 - Pénalité due aux effets non linéaires de type Kerr
  Figure 9 - Qualité de transmission mesurée en laboratoire sur une liaison de 2 500 km transportant des longueurs d’onde modulées à 40 Gb/s en fonction de la puissance optique émise par les EDFA de la liaison
• 2.3 - Marge pour fluctuations temporelles des performances
  Figure 10 - Mesure de la stabilité du facteur Q d’une longueur d’onde et distribution des fluctuations de facteur Q
• 2.4 - Marge pour réparation et vieillissement
• 2.5 - Autres marges
• 2.6 - Calcul de l’espacement entre répéteurs

3 - Capacité de transmission en fonction du type de fibre

• 3.1 - Fibre à dispersion décalée non nulle (NZDSF)
  Figure 11 - Réponse spectrale de la dispersion chromatique de différents types de fibre Figure 12 - Cartographie centrée de dispersion chromatique NZDSF d’une liaison sous-marine de 5 500 km pour 17 longueurs d’onde allant de 1 535 à 1 567 nm avec de la précompensation et de la postcompensation dans les terminaux Figure 13 - Qualité de transmission mesurée en facteur Q lors de la transmission de 80 longueurs d’onde modulées à 10 Gb/s au format OOK sur une liaison NZDSF de 5 100 km Figure 14 - Qualité de transmission mesurée en facteur Q lors de la transmission de 60 longueurs d’onde modulées à 10 Gb/s au format DPSK sur une liaison NZDSF de 7 200 km Tableau 1
• 3.2 - Fibre à pente de dispersion compensée (DSMF)
  Figure 15 - Cartographie typique de dispersion chromatique type DSMF d’une liaison sous-marine de 2 000 km comportant 35 répéteurs Figure 16 - Qualité de transmission mesurée en facteur Q lors de la transmission de 166 longueurs d’onde modulées à 10 Gb/s au format DPSK sur une cartographie de type DSMF de 11 680 km avec un pas entre répéteurs de 75 km Tableau 2 Tableau 3
• 3.3 - Fibre à cœur de silice pure et détection cohérente
  Tableau 4
• 3.4 - Remise à niveau (upgrade ) des liaisons déployées

4 - Caractéristiques des câbles sous-marins

• 4.1 - Différents types de câbles et leurs propriétés
  Figure 17 - Câbles LW, LWP, SA et DA Figure 18 - Vue en coupe d’un câble LW
• 4.2 - Résistance du câble aux contraintes en tension
  Figure 19 - Tension subie par le câble lors d’une opération de relevage à 8 000 m de fond en fonction de la vitesse de relevage et de l’angle entre le câble et l’horizon Tableau 5 Tableau 6 Tableau 7

5 - Répéteur et unité de branchement en mer

• 5.1 - Répéteur
  Figure 20 - Vue d’une paire d’EDFA montée dans un répéteur sous-marin Figure 21 - Variation du courant aux bornes du répéteur lors d’une simulation de coupure de câble alimenté en 15 kV en fonction de l’emplacement du répéteur dans la liaison Figure 22 - Schéma des dispositifs de surveillance placés dans un répéteur optique Figure 23 - Répéteurs stockés dans l’usine avant chargement sur le bateau
• 5.2 - Unité de branchement en mer
  Figure 24 - Unité de branchement en mer : aspect mécanique Figure 25 - Les trois configurations électriques possibles d’une BU Figure 26 - Principe d’une BU reconfigurable optiquement (ROADM) avec trois plages spectrales sélectionnables

6 - Pose et réparation de câble

• 6.1 - Repérage du tracé
  Figure 27 - Exemple de vue en 3D déduite de mesures effectuées par MBES
• 6.2 - Pose du câble et des répéteurs
  Figure 28 - Exemple de charrue pour ensouillage de câble
• 6.3 - Localisation d’un défaut de câble
  Figure 29 - Exemple de profil d’atténuation d’une liaison mesuré par COTDR Figure 30 - Principe d’alimentation d’une liaison sous-marine par les deux extrémités
• 6.4 - Réparation de câble en mer
  Figure 31 - Étapes de réparation de câble

7 - Liaisons s ous-marines sans répéteur

• 7.1 - Configuration standard
  Figure 32 - Configuration standard d’une liaison sans répéteur : un EDFA forte puissance à l’émission et un EDFA en réception
• 7.2 - Configuration avec EDFA déporté
  Figure 33 - Configuration d’une liaison sans répéteur avec EDFA déporté avec transmission de la pompe par fibre dédiée Figure 34 - Profil d’atténuation de puissance optique de la pompe et du signal dans le cas d’une liaison de 240 km comportant un EDFA déporté de 80 km
• 7.3 - Configuration avec amplification Raman
  Figure 35 - Configuration d’une liaison sans répéteur avec amplification Raman distribuée en mode contra-propagatif Figure 36 - Réponse spectrale d’un amplificateur distribué de type Raman pour une longueur d’onde de pompe égale à 1 455 nm et une longueur d’onde de pompe égale à 1 480 nm Figure 37 - Dégradation de la qualité de transmission due au phénomène de DRS en fonction du gain d’amplification Raman total Figure 38 - Exemple de pompage par effet Raman du troisième ordre

8 - Conclusion

9 - Glossaire