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Auteur(s)
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Olivier GAUTHERON : Directeur Technique, Alcatel-Lucent Submarine Networks
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Les câbles TAT 12 et TAT 13 déployés en 1995 et 1996 entre l'Europe et les États-Unis sont les premiers câbles sous-marins à mettre en œuvre la technologie d'amplification optique : ils transmettent alors une longueur d'onde modulée à 5 Gbit/s par paire de fibres. Depuis, la capacité de transmission a été multipliée par 500 pour atteindre 2,56 Tbit/s par paire de fibres en 2010. Quelles ont été les technologies mises en œuvre et les obstacles à contourner pour permettre une telle croissance de la capacité, voilà qui fera l'objet de la première partie de cet article. Avec tout d'abord la technique de multiplexage en longueur d'onde : en 1999, le câble Columbus 3 reliait le Portugal aux États-Unis sur une distance de 7 340 km, en transmettant 8 longueurs d'onde modulées à 2,5 Gbit/s, offrant ainsi une capacité de 20 Gbit/s par paire de fibre. Par la suite, l'augmentation du débit par longueur d'onde, porta les capacités à 80 × 10 Gbit/s, soit 800 Gbit/s par paire de fibres comme sur le câble transatlantique Apollo (6 300 km) déployé en 2003. Enfin, en 2011, grâce à l'arrivée du multiplexage en polarisation et de la détection cohérente, il est désormais possible de transmettre 64 longueurs d'onde modulées à 40 Gbit/s sur une paire de fibres.
Bien que semblable à celle des liaisons terrestres en termes d'objectif de capacité de transmission, la conception des liaisons sous-marines doit en revanche tenir compte de contraintes très spécifiques telles que :
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la distance de transmission, qui peut atteindre 12 000 km (soit 200 répéteurs cascadés) ;
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la fiabilité des répéteurs, dont le taux de panne doit être inférieur à 1 % pendant la durée de vie de la liaison, soit 25 ans ;
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la compatibilité à la très haute tension : les amplificateurs optiques ne pouvant être alimentés localement, une liaison sous-marine est alimentée en courant continu depuis les stations d'extrémité terrestres, ce qui nécessite le transport de tensions pouvant atteindre 12 kV ;
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l'étanchéité à l'eau mais aussi au gaz comme l'hydrogène ;
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la résistance à la pression qui peut atteindre 800 bar ;
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la résistance à la tension, notamment lors de réparation de câbles par 8 000 m de fonds.
Nous aborderons également les opérations marines concernant le repérage du tracé, la pose par ensouillage et la réparation d'une liaison sous-marine.
Le dernier paragraphe est consacré aux liaisons sous-marines sans répéteur dont la conception fait appel à des technologies différentes des liaisons sous-marines amplifiées, comme par exemple l'amplification déportée ou l'amplification distribuée de type Raman.
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- Version courante de avr. 2016 par Olivier GAUTHERON
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Caractéristiques des câbles sous-marins4. Types de fibre
La fibre standard appelée aussi NDSF (Non Dispersion Shifted Fiber ) possède une dispersion chromatique nulle à 1,32 μm et qui vaut + 18 ps · nm–1 · km–1 à 1,55 μm. Le premier câble utilisant l'amplification optique (TAT 12/13) était équipé d'une fibre à dispersion décalée appelée DSF (Dispersion Shifted Fiber ) dont la caractéristique était d'avoir une dispersion chromatique quasi nulle à l'unique longueur d'onde de transmission (1 560 nm). Cependant, dans le cas d'une transmission WDM, la DSF n'est plus appropriée car les différentes longueurs d'onde se propagent à la même vitesse, ce qui génère un effet de mélange à quatre ondes pénalisant très fortement la qualité de transmission. Pour remédier à ce problème, un nouveau type de fibre appelé NZDSF (Non-Zero-Dispersion-Shifted Fiber ) a été introduit.
4.1 Fibre à dispersion décalée non nulle (NZDSF)
Le terme NZDSF signifie que la dispersion chromatique est faible mais non nulle dans la bande spectrale de transmission : la valeur de longueur d'onde pour laquelle la dispersion chromatique s'annule vaut 1 585 nm, et donc la dispersion chromatique vaut – 1,6 ps · nm–1 · km–1 à 1 565 nm, et – 4 ps · nm–1 · km–1 à 1 535 nm puisque la dispersion chromatique d'une fibre optique classique varie de + 0,08 ps · nm–2 · km–1 en fonction de la longueur d'onde (figure 8).
Pour compenser la dispersion chromatique cumulée de la NZDSF qui peut atteindre 12 000 ps/nm sur 3 000 km, il est nécessaire d'introduire périodiquement dans la liaison des tronçons de NDSF. L'arrangement de ces deux types de fibre (NZDSF et NDSF) dans la liaison s'appelle la cartographie de dispersion chromatique de type NZDSF. Par ailleurs, comme la dispersion chromatique de la NZDSF et de la NDSF varie avec les longueurs d'onde selon la même pente de + 0,08 ps · nm–2 · km–1, la dispersion chromatique cumulée ne peut être exactement annulée qu'à une seule longueur d'onde (si cette longueur d'onde est au...
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Types de fibre
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - CHESNOY (J.) - Undersea fiber communication systems. - Academic Press (2002).
-
(2) - AGRAWAL (G.P.) - Fiber-optic communication systems. - Wiley Interscience, 3e édition (2002).
-
(3) - AGRAWAL (G.P.) - Nonlinear fiber optics. - Academic Press, 3e édition (2001).
-
(4) - DESURVIRE (E.) - Erbium-doped fiber amplifiers – Principles and applications. - Wiley Interscience (2002).
-
(5) - * - Proceedings of SubOPtic 2001, Kyoto, 20-24 mai 2001.
-
(6) - * - Proceedings of SubOPtic 2004, Monaco, mars-avril 2004.
-
(7) - * - Proceedings of...
ANNEXES
Recommandations ITU (International Telecommunication Union ) concernant les câbles sous-marins à fibre optique :
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G971 : General features of optical fibre submarine cable systems ;
-
G972 : Definition of terms relevant to optical fiber submarine cable systems ;
-
G973 : Characteristics of repeaterless optical fiber submarine cable systems ;
-
G973.1 : Longitudinally compatible DWDM applications for repeaterless optical fiber submarine cable systems ;
-
G974 : Characteristics of regenerative optical fiber submarine cable systems ;
-
G975 : Forward error correction for submarine systems ;
-
G 975.1 : Forward error correction for high bit rate DWDM submarine systems ;
-
G976 : Test methods applicable to optical fiber submarine cable systems ;
-
G977 : Characteristics of optically amplified optical fiber submarine cable systems ;
-
G978 : Characteristics of optical fiber submarine cables.
Ces recommandations sont disponibles à l'adresse URL suivante : http://www.itu.int/itut/recommendations/index.aspx
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