Fibre optique : fonctionnement, usages et capacité

Caractéristiques principales de la fibre optique

Un support qui guide la lumière : les données circulent sous forme de signaux lumineux dans un fil très fin, généralement en verre.
Des usages à toutes les échelles : la fibre relie des équipements, des bâtiments, des villes et des continents.
Une grande capacité de transmission : elle dépend du type de fibre et des équipements qui émettent et reçoivent le signal.
Un signal insensible aux perturbations électromagnétiques : le support optique conserve toutefois des limites de portée et une fragilité mécanique.

Comment la fibre optique transporte-t-elle les données ?

Un émetteur, généralement un laser dans les réseaux télécoms, convertit les données en signaux lumineux. La fibre comprend un cœur entouré d’une gaine optique : leurs indices de réfraction différents permettent de guider la lumière. Un récepteur reconvertit ensuite le signal optique en signal électrique exploitable par les équipements.

La gaine optique ne doit pas être confondue avec les revêtements de protection. Un câble peut regrouper de nombreuses fibres, protégées contre les contraintes de leur environnement. Le fil de verre transporte la lumière et les équipements électroniques assurent l’émission, la réception et le traitement des données.

Où utilise-t-on la fibre dans les télécommunications ?

Dans les réseaux terrestres longue distance : elle relie les villes et les principaux nœuds des opérateurs. Elle peut aussi relier des sites d’entreprise dans un réseau étendu, ou WAN.
Dans les câbles sous-marins : elle transporte les communications entre pays et continents, avec des câbles et des équipements adaptés au milieu marin.
Dans les centres de données et entre ces sites : elle permet d’échanger les données des services en ligne et de relier les équipements réseau.
Dans les réseaux mobiles : elle sert notamment au transport des données entre les sites radio et le reste du réseau. La liaison entre le téléphone et l’antenne reste, elle, une liaison radio.
Dans les réseaux d’accès : elle rapproche le réseau des opérateurs des particuliers et des entreprises, parfois jusque dans leurs locaux.

De quoi dépend la capacité d’une liaison optique ?

Il n’existe pas de débit maximal unique pour « la fibre ». La capacité dépend notamment des équipements aux extrémités, de la distance et de la modulation, c’est-à-dire de la manière de coder l’information sur la lumière.

Le multiplexage par longueurs d’onde, ou WDM (Wavelength Division Multiplexing), permet de transporter plusieurs signaux simultanément sur une même fibre. Chaque signal utilise une longueur d’onde différente, puis les équipements les séparent à l’arrivée. On peut les comparer à plusieurs « couleurs » de lumière, souvent situées dans l’infrarouge et donc invisibles à l’œil.

Un opérateur peut ainsi augmenter la capacité d’une liaison en faisant évoluer ses équipements ou les canaux utilisés, sans remplacer systématiquement la fibre déjà posée. Cette possibilité dépend des caractéristiques et de l’état de toute la liaison. Sa capacité totale ne correspond pas au débit d’un abonnement individuel.

Quels sont les atouts et les limites de la fibre ?

La fibre combine une grande capacité, un faible encombrement et une faible atténuation, adaptée aux longues distances. Le signal optique est insensible aux perturbations électromagnétiques qui peuvent affecter les transmissions électriques. Cela ne rend pas le réseau invulnérable : les équipements restent alimentés et les câbles peuvent être endommagés.

La puissance lumineuse diminue au cours du trajet : c’est l’atténuation. Les raccordements ajoutent aussi des pertes. La dispersion étale le signal dans le temps et peut compliquer sa lecture. Sur les grandes distances, des amplificateurs optiques ou des équipements de régénération peuvent être nécessaires.

Une courbure trop serrée peut augmenter les pertes, et un câble plié ou coupé peut interrompre la liaison. La fibre ne possède donc ni une portée sans limite ni une capacité infinie : chaque liaison doit être dimensionnée selon la distance, le débit visé et les pertes admissibles.

Quelle différence entre fibre optique, FTTH et PON ?

La fibre optique est le support. Le FTTH (Fiber to the Home, fibre jusqu’au logement) désigne l’un de ses usages : un raccordement optique qui va jusque chez l’abonné. Sa fiche détaille le parcours du réseau, le raccordement, l’éligibilité et les performances d’un accès résidentiel.

Le PON (Passive Optical Network, réseau optique passif) est une architecture qui partage une liaison optique entre plusieurs abonnés. Sa fiche explique les coupleurs, les équipements et les capacités du GPON, du XGS-PON et des autres technologies.