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Auteur(s)
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Olivier GAUTHERON : Directeur Technique, Alcatel-Lucent Submarine Networks
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Lire l’articleINTRODUCTION
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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Présentation
Pose et réparation de câble6. Répéteur et unité de branchement en mer
6.1 Répéteur
Le répéteur sous-marin possède les caractéristiques spécifiques suivantes :
-
Haute fiabilité
Le nombre de panne de répéteur doit être limité à trois en 25 ans par liaison. Cela signifie que pour une liaison d'environ 150 répéteurs, le taux de panne par heure d'un répéteur est de 9 × 10–8, soit 90 en 109 h, soit 90 FIT (Failure In Time ). Étant donné que les composants les plus critiques en terme de fiabilité sont les diodes laser de pompage 980 nm, un dispositif de redondance est mis en place : plusieurs diodes lasers 980 nm (deux ou quatre) sont couplées pour alimenter une paire d'EDFA (voir la figure 22) de sorte que les EDFA continuent de fonctionner, certes dans un mode dégradé, tant que l'une des diodes de pompage n'est pas défaillante.
Par exemple, dans le cas d'un dispositif de pompage à deux pompes, la défaillance d'une pompe entraîne une baisse de la puissance optique de sortie des EDFA de 3 dB mais la transmission n'est pas interrompue. Des isolateurs optiques sont placés en sortie des EDFA afin de garantir un comportement stable des EDFA en présence d'éventuelles réflexions optiques.
Le répéteur peut contenir jusqu'à huit paires d'EDFA dont les caractéristiques optiques principales sont les suivantes :
-
puissance totale optique de sortie : jusqu'à + 17 dBm ;
-
gain maximal : 23 dB ;
-
facteur de bruit : 5 dB ;
-
PDL : < 0,3 dB ;
-
PMD : < 0,3 ps/nm ;
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variation spectrale du gain sur la bande d'amplification en présence de filtres égaliseurs de gain : < 0,1 dB.
L'alimentation d'une paire d'EDFA est effectuée par prélèvement d'une tension de 7,2 V au moyen d'une diode Zener. Les paires d'EDFA sont placées en série et sont alimentées par un courant continu de 1 A réparti comme suit :
-
700 mA sont prélevés pour alimenter les diodes de pompage 980 nm ;
-
100 mA sont prélevés pour alimenter les circuits électroniques de contrôle ;
-
200 mA sont réservés pour la localisation de défaut électrique du câble par technique d'électroding (§ ...
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Répéteur et unité de branchement en mer
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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