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RÉSUMÉ
Alors que les besoins en données explosent et que les connexions électriques traditionnelles atteignent leurs limites, les interconnexions optiques s’imposent comme une solution révolutionnaire pour des transmissions à haute vitesse et à faible consommation dans les télécommunications et les systèmes informatiques de nouvelle génération. Cet article décrit les principes physiques régissant les transmissions optiques. Il expose les paramètres et les avantages intrinsèques d'une transmission sur fibre optique et présente une analyse comparative des liaisons optiques avec les liaisons sur cuivre.
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Mathias PEZ : Directeur Technique Radiall Inc., Wallingford, CT, États-Unis
INTRODUCTION
Nos habitudes sociales et sociétales ont considérablement changé avec l’avènement des réseaux sociaux de ce début de XXIe siècle. Avec elles notre environnement « communicatif » a évolué vers une prédominance d’un mode interactif et numérique. La société actuelle est une féroce consommatrice de données en tout genre (vidéo à la demande, réseaux sociaux, etc.). Pour preuve, selon une récente étude américaine, la consommation de data par habitant aux États-Unis et en Europe est très supérieure à 10 Gb (10 milliards de bits) par jour. Par exemple, le streaming vidéo en 4 K représente à lui seul environ 2,5 G par heure.
Derrière nos messages ou nos vidéo instantanés se cachent d’immenses centres de calculs, de stockage et de traitement des données qui doivent assurer l’analyse, le brassage et le transfert de ces données en temps réel. L’apparition des technologies d’IA générative et la généralisation des équipements connectés ont fait exploser la demande en transmission de données de manière exponentielle. Les supports de transmission classique comme le cuivre ne sont plus compatibles avec ces besoins, et les supports de transmission sur fibre optiques ont naturellement pris le relais pour assurer le besoin en débit instantané nécessaire aux infrastructures. Les fibres optiques ont largement supplanté les liaisons sur cuivre pour les applications à très haut débit et ce, même sur courtes distances.
Cet article reprend les principaux supports de transmission que sont les câbles électriques et les fibres optiques. Il présente les caractéristiques physiques et les systèmes de ces supports de transmission et détaille les principales applications. Il compare les différentes grandeurs limitatives liées aux liaisons guidées et présente une analyse de ces performances vis-à-vis du système ou de l’application.
Il introduit aussi les liaisons non guidées ou liaisons en espace libre et les compare aux liaisons guidées.
Le lecteur trouvera en fin d’article un glossaire et un tableau des notations et des symboles utilisés.
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MOTS-CLÉS
communications optiques medium de transmission fibres optiques compraison des supports de transmission
VERSIONS
- Version archivée 1 de août 2003 par Mathias PEZ
- Version archivée 2 de oct. 2015 par Mathias PEZ
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Transmissions guidées1. Supports de transmission
Les avancées de la microélectronique ont permis d’augmenter la capacité de calcul des processeurs de manière importante. Cependant, cette capacité de calcul n’est d’aucune utilité si elle n’est pas alimentée par des informations en débit suffisant ; le support de transmission est, de ce fait, devenu l’élément déterminant des performances d’un système électronique aujourd’hui. L’étude de ce support est donc un élément décisif pour la compréhension et le développement de systèmes performants. Que la transmission se fasse sur cuivre, en espace libre ou sur verre, il faut tenir compte des caractéristiques intrinsèques de ce milieu de propagation qui limiteront les performances de la liaison.
Dans ces trois cas, les paramètres à prendre en compte dans la comparaison des liaisons électriques et des liaisons optiques sont :
-
l’atténuation ;
-
la bande passante ;
-
la température de fonctionnement ;
-
la compatibilité électromagnétique ;
-
le poids ;
-
le coût de mise en œuvre.
On peut noter que la grande majorité des liaisons optiques est basée sur l’utilisation de la silice. Cette matière première, disponible en grande quantité, ne souffre pas, contrairement au cuivre, d’un surcoût d’extraction et est donc moins soumise aux fluctuations économiques du marché des matières premières. Cela a eu pour effet de réduire les coûts de fabrication des fibres et accélérer leur implantations.
1.1 Liaisons électriques : le cuivre
Le cuivre (Cu), qui était la base de l’ensemble des câbles de communication à moyenne et courte distances, présente la résistivité linéique la plus faible après l’argent (Ag) et avant l’or (Au) et l’aluminium (Al). Pour des raisons évidentes de coût, l’argent et l’or ne sont pas utilisés dans la réalisation de liaisons électriques de longueur supérieure à quelques centimètres. On trouve cependant des alliages de cuivre et d’argent pour réaliser des câbles coaxiaux à hautes performances. On rencontre encore des utilisations conjointes du cuivre et de l’aluminium pour la réalisation de liaisons blindées (tableaux 1 et ...
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Supports de transmission
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - GUPTA (T.) - Copper interconnect technology. - Édition Springer (2009).
-
(2) - CRISP (J.) - Introduction to copper cabling : applications for telecommunications. - Datacommunication and networking, Elsevier Science (2002).
-
(3) - ZIEMANN (O.) et al - Plastic optical fiber handbook. - Édition Springer (2008).
-
(4) - SENIOR (J.M.) - Optical fiber communications. - Prentice Hall (1992).
-
(5) - MAURY (J.) - Étude et caractérisation d’une fibre optique amplificatrice et compensatrice de dispersion chromatique. - Thèse de doctorat de l’université de Limoges (2003).
-
(6) - POF Reprint series Vol1#27 – POF WDM Components and Systems. - IGI consulting Group (2002).
- ...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
ANNEXES
Base de données internet sur les développements des fibres optiques plastiques
Organisation IEEE
Sites des fabricants de fibres optiques :
-
Corning
-
Draka Fiber
Encyclopédie en ligne sur les fibres optiques
http://www.rp-photonics.com/dispersion_shifted_fibers.html
Norme IEEE Ethernet (IEEE-802.x)
http://www.ieee802.org/3/ba/public/
CORDIS Site d'information de la Communauté européenne sur les projets de recherche lié à l'optique, les télécommunications et autres
ESA : Site internet...
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