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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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Rapport signal à bruit d'une liaison sous-marine9. Conclusion
Depuis la première liaison sous-marine utilisant l'amplification optique (TAT 12/13 en 1996), le déploiement de ces liaisons a connu un essor fantastique puisque l'on compte aujourd'hui plus de 700 000 km de câbles immergés. Les caractéristiques qui font le succès de cette technologie sont principalement la capacité de transmission (100 × 10 Gbit/s par fibre, sachant qu'un câble peut contenir 8 paires de fibres) et la fiabilité des répéteurs (moins de 3 pannes par liaison en 25 ans). On peut estimer que la capacité totale qu'offre l'ensemble des liaisons sous-marines déployées est de 300 Tbit/s. L'augmentation de capacité de transmission par fibre a été rendue possible par la technologie WDM (multiplexage en longueurs d'onde jusqu'à 100 longueurs d'onde par fibre) et l'augmentation de débit par longueur d'onde qui atteint aujourd'hui 40 Gbit/s, voire 100 Gbit/s, grâce à la détection cohérente et le multiplexage en polarisation.
La technologie WDM a également amené un nouveau marché qui est celui de l'augmentation progressive de capacité, car lors de leur mise en service, les liaisons sous-marines sont équipées avec moins de 10 % de leur capacité de transmission maximale.
Par ailleurs, les liaisons sous-marines n'ont pas encore exploité certaines fonctionnalités que peut permettre la technologie WDM, comme le routage dynamique en longueur d'onde qui est largement déployé dans les liaisons terrestres : à ce jour, les extractions/insertions de longueurs d'onde effectuées dans les unités de branchement en mer utilisent des techniques de filtrage optique fixe mais le besoin des opérateurs pourrait conduire les futurs systèmes à introduire des technologies fiables offrant une gestion d'extraction/insertion dynamique des longueurs d'onde.
Enfin, la taille du réseau sous-marin déployé sur la planète pose la question de la réparation des câbles : si le bateau de réparation ne peut arriver sur la zone de réparation rapidement, la perte de profit due à la non-exploitation pour l'opérateur de la liaison est d'autant plus importante que la capacité transmise est grande ; il s'ensuit que le marché de la maintenance marine des câbles devient une nouvelle activité à part entière, avec l'allocation de bateaux câbliers dédiés à des zones géographiques pour la réparation des câbles sous-marins.
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Conclusion
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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