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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 :
-
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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Types de fibre3. Bilan de liaison
Le bilan de liaison d'une liaison sous-marine se présente sous la forme d'une table de facteur Q : un exemple en est donné dans la figure 4.
Les différentes lignes constituant cette table sont explicitées dans les paragraphes suivants.
3.1 FEC Q limite
La qualité de transmission requise par l'utilisateur est élevée car les liaisons sous-marines constituent les grandes artères de transmission, qui vont ensuite alimenter les liaisons terrestres jusque chez l'abonné.
La qualité du signal numérique délivré par une liaison sous-marine est telle que le taux d'erreur doit être inférieur à 10–13, autrement dit Q supérieur à 17,3 dB.
Grâce à l'utilisation dans les terminaux de liaisons sous-marines de codes correcteurs d'erreurs (FEC pour Forward Error Correcting code ), la qualité de la transmission requise avant la correction des erreurs est bien moindre : avec le type de FEC utilisé depuis près d'une dizaine d'années, un BER de 3,8 × 10–3 (soit une valeur de Q égale à 8,5 dB) est suffisant avant correction des erreurs pour délivrer le taux d'erreur requis de 10–13 après correction.
La valeur de facteur Q minimale requise avant correction pour obtenir Q = 17,3 dB après correction est appelée QFEC .
La performance d'un FEC est donnée par son gain de codage net (NCG pour Net Coding Gain ). Ce gain de codage varie en fonction du BER visé après correction et il est d'usage, dans les liaisons sous-marines, de le définir pour un BER de 10–13 (soit Q de 17,3 dB) après correction. Le NCG d'un FEC est donné par la formule suivante :
( 8 )
Le débit total est supérieur au débit utile d'information car il inclut l'information nécessaire à l'encodage FEC.
Dans le cas du FEC à 10 Gbit/s, l'augmentation du débit due à l'encodage est de 7 % et le gain de codage net vaut :
...
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Bilan de liaison
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 :
-
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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