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Présentation
La fibre optique est un fil très mince en verre de silice ou en plastique qui va propager la lumière pour la transmission de données. Tout comme pour le câble RJ-45, elle est utilisée en informatique pour relier les différents éléments d’un réseau informatique entre-eux. Contrairement au RJ-45 elle offre un débit bien supérieure et permet de relier des équipements sur de très grandes distances.
La fibre optique est entourée d’une gaine dont l’indice de réfraction est plus petit que le cœur et donc la lumière va pouvoir être confinée dans le cœur de la fibre. Le tout est entouré ensuite d’une gaine de protection.
C’est donc dans le cœur de la fibre que la lumière va être propagée. Selon la taille du cœur de la fibre et l’angle avec lequel la lumière arrive dans le cœur, elle va être réfléchie un certain nombre de fois avant de ressortir de l’autre coté de la fibre. Le matériau utilisé pour fabriquer le cœur de la fibre est important car il doit présenter un niveau de pertes le plus petit possible.
Pour générer la lumière on va utiliser différents composants en fonction de la situation :
- LED : La LED (Light-Emitting Diode) est utilisées généralement dans le cas de fibre optique multimode. Le faisceau lumineux est plus large et la puissance d’émission est plus petite. En contrepartie c’est une solution moins onéreuse.
- Laser : Le laser est une solution plus onéreuse mais a une efficacité supérieure aux LED. Son faisceau lumineux et plus étroit et permet d’obtenir des débits supérieurs. Elle est utilisé généralement pour les fibre optique monomode.
Pour la réception de la lumière, on utilise une photodiode pour capter la lumière.
On a donc avoir un lien optique composée de deux fibres, une pour l’émission et une pour le réception. Il est possible aujourd’hui d’avoir l’émission et la réception sur une seule et même fibre en utilisant des équipements adaptés.
Cette lumière est générée à une certaine longueur d’onde.
Longueur d’onde
La longueur d’onde est la distance entre deux points successifs qui sont à la même position sur une onde periodique. Plus la fréquence de l’onde est grande et donc plus la distance entre les ondes est petite et donc la longueur d’onde aussi et inversement.
Avec une fréquence moins élevée
Avec une fréquence plus élevée
La lumière visible par l’œil humain est comprise entre les longueurs d’onde de 380 nanomètres (violet) et 780 nm (rouge)
Catégories de Fibre Optique
Il existe deux catégories de fibres optiques qui sont caractérisées par la taille du cœur de la fibre ainsi que la longueur d’onde utilisée.
La fibre optique multimode et la fibre optique monomode.
La fibre optique multimode (MM – Multi Mode Fiber)
La fibre multimode à un cœur qui varie de 50 à 62,5μm et une gaine de 125μm. L’indice de réfraction du cœur n1 est plus grand que l’indice de réfraction n2 de la gaine ce qui va permettre à la lumière de rester à l’intérieur du cœur de la fibre.
La fibre optique multimode à la caractéristique de transporter plusieurs modes, c’est-à-dire plusieurs trajets lumineux différents dû à la taille plus grande de son cœur. Cette caractéristique va induire cependant de la dispersion modale qui va limiter la bande passante sur de grande distances. En effet étant donné que pour une impulsion donnée, la lumière va suivre plusieurs trajets différents, ils ne vont pas tous arrivés au même moment de l’autre coté de la fibre et donc l’impulsion va s’étaler. La fibre optique multimode est donc utilisée pour des connexions de courtes distances.
On va donc avec la fibre multimode connecter les différents équipements réseaux entre-eux au sein du datacenter.
La longueur d’onde que l’on utilise généralement en multimode est 850nm.
La fibre optique monomode (SM – Single Mode Fiber)
La fibre optique monomode à un cœur beaucoup plus petit, il fait 9μm. Cette fibre, dû à son cœur plus petit ne comporte qu’un seul trajet lumineux. Il se déplace pratiquement en ligne droite dans la fibre et donc permet d’avoir une atténuation beaucoup plus petite sur de longues distances.
On va donc pouvoir par exemple interconnecter des bâtiments entre-eux grâce à cette fibre.
La longueurs d’onde que l’on utilise généralement avec une fibre monomode est 1310nm.
Polissage Fibre Optique
Il existe plusieurs types et modèles de connecteurs pour les fibre optiques.
Tout d’abord l’embout de la fibre peut être polie de manières différentes. En effet lorsque l’on vient connecter une fibre dans un connecteur il y’a toujours une petite partie de la lumière qui est réfléchie en sens inverse de la direction de la lumière et donc vient perturber le signal émetteur. On appelle ça la réflectance. On va donc pouvoir diminuer cette réflectance en fonction du type de polissage de l’embout de la fibre que l’on utilise.
PC (Physical Contact)
Les connecteurs PC sont polis sans angle. Ils permettent une réflectance de -30db minimum.
UPC (Ultra Physical Contact)
Les connecteurs UPC sont également polis sans angle mais avec une surface plus petite ce qui diminue la réflectance et permet d’avoir une valeur de -50dB minimum.
APC (Angled Physical Contact)
Les connecteurs APC sont polis avec un angle de 8° ce qui permet de réfléchir la lumière dans la gaine et donc de diminuer encore plus la réflectance et cela permet d’obtenir une valeur de -60dB minimum.
Connecteurs Fibre Optique
Ensuite il existe plusieurs types de connecteurs pour les fibres optiques :
LC
SC
Le connecteur SC est une connectique à verrouillage de type push/pull. L’embout a un diamètre de 2,5mm. Elle existe pour fibres optiques SM et MM et en finition PC, UPC ou APC. La couleur du plastique du connecteur est généralement beige pour le multimode, bleu pour le monomode et vert pour le monomode APC.
E2000
Le connecteur E2000 est une connectique à verrouillage de type push/pull avec l’intégration d’un petit capot de protection. L’embout a un diamètre de 2,5mm. Elle existe pour fibres SM et MM et en finition PC, UPC ou APC. La couleur du plastique du connecteur est généralement beige pour le multimode, bleu pour le monomode et vert pour le monomode APC.
ST
Le connecteur ST est une connectique à verrouillage de type baïonnette. L’embout a un diamètre de 2,5mm. La coque est en métal, il existe pour fibres SM et MM et en finition PC ou UPC.
FC
Le connecteur FC est une connectique à verrouillage à vis. L’embout a un diamètre de 2,5mm. Elle existe pour fibres SM et MM et en finition PC, UPC ou APC.
SFP (Small Form-Factor Pluggable)
Pour pouvoir connecter la fibre optique sur les équipements informatique il faut utiliser un SFP.
Le SFP est un émetteur-récepteur utilisé dans les réseaux informatiques qui va transformer le signal électrique en lumière et inversement.
Multiplexage de longueur d’onde (WDM – Wavelength Division Multiplexing)
Comme on l’a vu, avec la fibre optique on va pouvoir faire transiter la lumière à une certaine longueur d’onde.
Grâce au multiplexage de longueur d’onde, on va pouvoir faire transiter plusieurs longueurs d’ondes différentes dans la même fibre optique.
Pour cela on va devoir utiliser un multiplexeur pour mélanger les signaux lumineux à l’entrée et un démultiplexeur en sortie pour les séparer.
Grace à ce principe on peut donc mieux optimiser l’utilisation de la fibre optique.
On voit donc sur cette illustration que l’on peut connecter plusieurs équipements informatiques utilisant chacun une longueur d’onde différente (une couleur par longueur d’onde) et que l’on va pouvoir relier ces équipements sur une seule fibre grâce au multiplexage de longueur d’onde.
Il y’a deux catégories de multiplexage de longueur d’onde en fonction de l’espacement entre les longueurs d’ondes utilisées.
CWDM (Coarse Wavelength Division Multiplexing)
On parle de Coarse WDM lorsque l’espacement entre les longueurs d’onde est de 20nm. L’avantage de cette solution est son coût, car elle demande l’utilisation de composants qui coûtent moins chères dû au fait que l’espacement est plus grand entre les longueurs d’ondes (pas besoin de réguler en température les lasers d’émission).
En CWDM il y’a 8 longueurs d’ondes que l’on peut utiliser.
Exemple d’un multiplexeur/démultiplexeur CWDM
On voit sur la gauche le port qui sert à relier les deux multiplexeur/démultiplexeur entre-eux et sur la droite les 8 longueurs d’ondes utilisables.
DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing)
En DWDM l’espacement entre les longueurs d’ondes est plus faibles, il est entre 0,1 et 0,8 nm selon les modèles. Il est donc possible d’utiliser un très grand nombre de longueurs d’ondes différents dans le même lien. Cette solution est plus onéreuse du fait qu’il faut utiliser du matériel plus coûteux.
Plusieurs bandes de fréquences ont été normalisées par l’IUT.
- bande U (Ultra) : 178,980 à 184,487 THz (λ de 1 675 à 1 625 nm)
- bande L (Longue) : 184,487 à 191,560 THz (λ de 1 625 à 1 565 nm)
- bande C (Conventionnelle) : 191,560 à 195,942 THz (λ de 1 565 à 1 530 nm)
- bande S (Short) : 195,942 à 205,337 THz (λ de 1 530 à 1 460 nm)
- bande E (Étendue) : 205,337 à 220,435 THz (λ de 1 460 à 1 360 nm)
- bande O (Originale) : 220,435 à 237,930 THz (λ de 1 360 à 1 260 nm).
La bande qui est utilisée le plus souvent est la bande C.
