Bibliographie & annexes
Présentation
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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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Conclusion
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7. Liaisons s ous-marines sans répéteur
Les liaisons sous-marines sans répéteur bénéficient des avantages suivants :
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l’absence d’alimentation électrique haute tension dans le terminal ;
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pas de risque d’avoir un répéteur en panne et donc d’intervention d’un bateau câblier pour réparation ;
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la possibilité d’utiliser des câbles pouvant contenir jusqu’à 48 paires de fibres.
L’objectif est de pouvoir transmettre le signal sur la plus grande distance possible sans placer de dispositif actif (nécessitant une alimentation électrique) sous l’eau.
Pour cela, la fibre optique utilisée est la fibre à cœur de silice pur (PSCF) qui a l’avantage d’offrir une très faible atténuation : 0,17 dB/km typiquement.
Ensuite, il existe différentes techniques d’amplification pour accroître la distance de propagation. On peut distinguer trois types de configurations décrites dans les paragraphes suivants.
7.1 Configuration standard
Cette configuration consiste à placer un EDFA de très forte puissance en sortie du terminal d’émission et un EDFA à l’entrée du récepteur optique (figure 32)
En modulation d’intensité (OOK), l’OSNR se déduit de la formule (2) avec k = 1.
Exemple de liaison sans-répéteur standard avec un QFEC de 8,5 dB
Capacité totale : 160 × 10 Gb/s OOK
L : 270 km
Puissance totale injectée dans la liaison : 30 dBm
Atténuation de la fibre : 0,18 dB/km
NF : 5 dB
B opt : 0,2 nm
On en déduit :
NF hν B opt = 9,6 × 10–9 W et P in= (1/160)e–αL = 8,6 × 10–8 W
donc : OSNR = 9 puis Q = 4,5, soit en début de vie (SOL) : Q OSNR = 13,1 dB.
Il faut tenir compte des marges...
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Liaisons s ous-marines sans répéteur
BIBLIOGRAPHIE
-
(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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