Bibliographie & annexes
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RÉSUMÉ
Cet article présente d’abord les technologies mises en œuvre dans les câbles sous-marins de télécommunication à amplification optique (multiplexage en longueur d’onde, types de fibre optique, formats de modulation à détection directe et à détection cohérente) qui ont permis de multiplier par 2000 la capacité transmise sur une fibre entre 1995 (5 Gb/s) et 2015 (10 Tb/s). Seront ensuite abordées les caractéristiques principales du câble, des répéteurs et des unités de branchements en mer puis les aspects opérationnels tels que le repérage du tracé, la pose du câble, la localisation de défaut et la réparation du câble. Enfin, la dernière section est consacrée aux liaisons sans répéteur dont la conception fait appel à des technologies différentes de celles des liaisons amplifiées.
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Olivier GAUTHERON : Directeur technique Alcatel-Lucent Submarine Networks, Nozay, France
INTRODUCTION
Les premiers grands câbles sous-marins utilisant la technologie de l’amplification optique, TAT 12 et TAT 13, furent déployés en 1995 et 1996 entre l’Europe et les États-Unis : ils transmettent alors une longueur d’onde modulée à 5 Gb/s par fibre. En 20 ans, la capacité de transmission a été multipliée par 2 000 pour atteindre 10 Tb/s par fibre en 2015 grâce successivement aux évolutions technologiques suivantes :
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l’introduction du multiplexage en longueur d’onde. En 1999, le câble Columbus 3 reliant le Portugal aux États-Unis sur une distance de 7 340 km est mis en service ; il transmet 8 longueurs d’onde modulées à 2,5 Gb/s offrant ainsi une capacité de 20 Gb/s par fibre sur une bande optique de 8 nm ;
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l’augmentation du débit (10 Gb/s) par longueur d’onde et l’extension de la bande optique des répéteurs à 32 nm. La liaison transatlantique Apollo (6 600 km) mise en service en février 2003 est conçue pour transmettre 80 longueurs d’onde modulées à 10 Gb/s, soit une capacité totale de 800 Gb/s par fibre ;
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le multiplexage en polarisation associé à la détection cohérente et au traitement numérique du signal à partir de 2012. Le câble America Movil AMX-1 (6 670 km) reliant le Brésil aux États-Unis est conçu pour transmettre 100 longueurs d’onde modulées à 100 Gb/s, soit une capacité totale de 10 Tb/s par paire de fibre ; il est mis en service en 2014.
Bien que semblable à celle des liaisons terrestres en terme de capacité de transmission, la conception des liaisons sous-marines doit tenir compte en revanche de contraintes très spécifiques telles que :
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la distance de transmission qui peut atteindre 12 000 km ;
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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 répéteurs sont alimentés en courant continu (~ 1 A) depuis les stations d’extrémité terrestres, ce qui nécessite, pour des liaisons de grande longueur, le transport de tensions pouvant atteindre 15 kV car la résistivité du câble varie entre 1 et 1,6 Ω ;
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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 bars ;
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la résistance à la tension, notamment lors de réparation de câbles par 8 000 m de fond.
Nous aborderons également les opérations marines concernant le repérage du tracé, la pose par ensouillage et la réparation d’une liaison sous-marine.
La dernière section est consacrée aux liaisons sous-marines sans répéteur dont la conception fait appel à des technologies d’amplification spécifiques comme l’amplification erbium déportée ou l’amplification Raman distribuée.
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- Version archivée 1 de oct. 2011 par Olivier GAUTHERON
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Caractéristiques des câbles sous-marins
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3. Capacité de transmission en fonction du type de fibre
La fibre standard appelée aussi NDSF (Non Dispersion Shifted Fiber ) possède une dispersion chromatique nulle à 1 320 nm et qui vaut + 18 ps · nm–1 · km–1 à 1 550 nm. Le premier câble utilisant l’amplification optique (TAT12/13) 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.
3.1 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 longueur d’onde pour laquelle 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 avec une pente de + 0,08 ps · nm–2 · km–1 en fonction de la longueur d’onde (figure 11).
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 varient avec la longueur 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...
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Capacité de transmission en fonction du type de fibre
BIBLIOGRAPHIE
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(1) - CHESNOY (J.) - Undersea fiber communication systems. - Elsevier 2nd edition (2015).
-
(2) - AGRAWAL (G.P.) - Fiber-optic communication systems. - Wiley Interscience, 4th edition (2010).
-
(3) - AGRAWAL (G.P.) - Nonlinear fiber optics. - Elsevier, 5th edition (2012).
-
(4) - DESURVIRE (E.) - Erbium-doped fiber amplifiers – Principles and applications. - Wiley Interscience (2002).
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
ANNEXES
Proceedings of SubOptic 2001, Kyoto, 20-24 mai 2001
Proceedings of SubOptic 2004, Monaco, 29 mars-1er avril 2004
Proceedings of SubOptic 2007, Baltimore, 14-17 mai 2007
Proceedings of SubOptic 2010, Yokohama, 11-14 mai 2010
Proceedings of SubOptic 2013, Paris, 22-25 avril 2013
Proceedings of SubOptic 2016, Dubaï, 18-21 avril 2016
HAUT DE PAGE
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 submarivne cable systems
G975, Forward error correction for submarine systems
G975.1, 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
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