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Dossiers

L’espace : la nouvelle frontière des réseaux de fibre optique

Par Roshene McCool Meng Ceng, Optical Fiber Market & Technology Development Manager chez Corning, et Matthew Guinan, Outside Plant Cable Market & Technology Development Manager chez Corning.

Publication: Août 2019

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Aujourd’hui, la distribution des points d’accès au réseau ne cesse de s’intensifier, et la densification des câbles en fibre optique se produit au sein des structures d’accès au réseau et des centres de données...
 

Chaque point d’accès nécessite une fibre optique ce qui conduit à un accroissement des faisceaux de fibres alors que les voies d’accès acheminant ces fibres demeurent fixes et saturées. Par conséquent, il est essentiel d’installer autant de fibres optiques que nécessaire au sein d’un câble, aussi petit soit-il. Toutefois, cette activité exige une ingénierie complexe.

Afin de répondre à cette problématique, l’analyse des facteurs à l’origine de cet accroissement constant du nombre de fibres optiques est primordial. Les spécificités des câbles spatialement efficaces, conçus pour aider les opérateurs à utiliser efficacement l’espace physique, permettent de relever le défi croissant de la distribution et de la densification.

Les points d’accès au réseau

Les points d’accès au réseau sont le dernier maillon reliant la bande passante aux utilisateurs. Lespréévisions sur le trafic Internet fixe et mobile mondial de l’’indice Cisco VNI de 2017 montrent que les utilisateurs entraînent actuellement une croissance de la bande passante à des taux annuels prévus de :

- 47% pour les réseaux mobiles ;

- 24% pour les réseaux IP ;

- Et 34% pour les connections machine-to-machine.

En réponse à ces besoins croissants, les opérateurs de réseaux mettent en place des réseaux de fibre optique à proximité de leurs utilisateurs. Dans de nombreux cas, l’infrastructure en fibre optique forme un réseau convergent : elle possède des terminaisons qui desservent des lignes fixes, mobiles et, de plus en plus, des communications machine-to-machine associées à l’IoT. Ces nouveaux réseaux d’accès se caractérisent par de nombreuses connexions réparties sur différentes zones avec des liaisons qui peuvent aller jusqu’à 20 km. La multiplication des terminaux de connexion et la nécessité de les distribuer entraînent une augmentation du nombre de fibres optiques dans les voies d’acheminement. Cette multiplication provoque une pression sur l’infrastructure et de ce fait, crée une nécessité de maximiser la densité de la fibre optique à l’intérieur des câbles.

L’efficacité spatiale : un besoin d’ingénierie complexe en câbles optiques

Les ingénieurs en câbles optiques sont actuellement confrontés à un défi majeur : installer le plus grand nombre de fibres optiques dans le plus petit câble possible. Pourtant, les paramètres de performance optique, les mécaniques concurrentielles ainsi que les normes de conception et d’installation de l’industrie ne laissent que très peu de possibilités pour trouver la solution de câble idéale. Deux architectures optimales atteignent cet équilibre : les micro-câbles à haute densité et les câbles plats à densité extrême.

La miniaturisation des composants : les micro-câbles à haute densité

Les micro-câbles sont jusqu’à 60 % plus petits et 70 % plus légers que les câbles tubulaires non-torsadés traditionnels. Aujourd’hui, un micro-câble contient 432 fibres d’un diamètre extérieur de 10,8 mm, soit seulement 0,5 mm de plus que le plus petit câble tubulaire libre standard (72 fibres d’un diamètre extérieur de 10,3 mm), ce qui représente 5 fois la densité de fibres (mesurée en fibres par millimètre carré).

Cette miniaturisation du câble optique est rendue possible grâce à la miniaturisation de la fibre optique. Les fibres monomodes traditionnelles de la Recommandation UIT-T G.652 comportent un noyau porteur de lumière, entouré d’une gaine de verre qui empêche cette dernière de s’échapper, ce qui réduit le diamètre extérieur du brin de verre et la couche finale de revêtement acrylate qui protège le verre, pour arriver à un diamètre final des fibres d’environ 250 µm. Ces dernières années, les fabricants ont produit des fibres G.652 avec un revêtement plus mince qui réduit le diamètre total des fibres à 200 µm. Les micro-câbles, installés dans des micro-conduits, offrent une meilleure efficacité spatiale lors de l’installation de câbles supplémentaires dans un conduit déjà occupé. De plus une installation avec micro-conduit fournit plus de fibres optiques qu’un câble tubulaire libre de taille équivalente.

Lorsqu’une nouvelle infrastructure de conduits est nécessaire, les micro-conduits à voies multiples offrent une plus grande capacité que les conduits traditionnels. Un conduit de 40/33 mm a approximativement la même taille qu’un faisceau de micro-conduits à trajets multiples de 7 x 10/8 mm (40 mm) et bien que tous deux coûtent initialement le même prix, le faisceau de micro-conduits offre six voies supplémentaires par rapport au conduit traditionnel, permettant des améliorations rapides et peu coûteuses pour des futures capacités, avec une capacité totale de 2 016 fibres (7 x 288 micro-câbles haute densité de fibres).

Une nouvelle génération de câbles plats : les rubans très haute-densité

Le câble ruban plat est composé de douze fibres optiques colorées standards encapsulées dans un ensemble, également appelé ruban. Dans un câble ruban, plusieurs rubans sont empilés pour obtenir jusqu’à 2 fois plus de fibres qu’avec un câble plat.

Le nombre de fibres optiques par câble atteignant plusieurs milliers, le temps d’épissure devient une préoccupation majeure : pour épisser 3,456 fibres individuellement il faudrait plus de 100 heures. Les câbles plats répondent à cette problématique et permettent l‘épissure par fusion de masse, grâce à laquelle 12 fibres sont épissées en une seule étape, ce qui réduit le temps d’épissage jusqu’à 80 %.

Cependant, tous les câbles rubans haute-densité ne sont pas égaux. De nombreuses conceptions de câbles rubans haute-densité extrême sont dotées d’un ruban dans lequel les fibres optiques ne sont connectées que par intermittence de sorte qu’elles s’affaissent les unes sur les autres pour atteindre la densité requise. Cette structure est moins robuste que les câbles rubans plus classiques et les fibres individuelles peuvent se séparer pendant la manipulation.

De plus, en raison de la densité d’emballage dans de telles conceptions, l’atténuation de micro-flexion est une réelle préoccupation. Pour prévenir ceci, de nombreux câbles plats à densité extrême sont équipés d’une fibre optique conforme à la Recommandation UIT-T G.657 pour une résistance supplémentaire à la flexion qui se caractérise par un faible (souvent 8,6 microns) diamètre de champ en mode (MFD). Cependant, le choix d’un câble ruban haute-densité permettrait une installation jusqu’à 30 % plus rapide qu’avec les autres câbles haute-densité. Ces câbles utilisent également des fibres qui offrent des performances de flexion G.657.A1 avec un MFD G.652.D rétrocompatible de 9,2 µm. L’opérateur dispose ainsi de 3 456 fibres dans un conduit de 50 mm sans sacrifier la robustesse de l’infrastructure, l’efficacité de l’installation ou la rétrocompatibilité.

Conclusion

Suite à la distribution et la densification des points de connexion dans les réseaux d’accès et les centres de données, les fibres optiques sont davantage déployées au sein d’un plus grand nombre de voies d’accès. Cependant, l’espace physique dans lequel les câbles optiques sont déployés est fixe ou rapidement saturé. C’est pour cette raison que l’industrie de la fibre optique a mis au point ces deux solutions très efficaces sur le plan spatial permettant de relever ces nouveaux défis : des micro-câbles haute densité et des câbles ruban à haute-densité permettant une installation avec épissure rapide et le plus haut nombre de fibre dans un seul câble. L’espace est un enjeu majeur pour assurer un service de qualité et une connectivité adéquate et ainsi répondre aux attentes et aux besoins des utilisateurs finaux.

http://www.corning.com/

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