Optisk fiber

Den afskårne bølgelængde er bølgelængden under hvilken fiberen er ikke længere single-mode. Denne parameter er knyttet til den normaliserede frekvens betegnet V, som afhænger af bølgelængden i vakuum , kernens radius af fiberen og kerne- og beklædningsindekserne (se billedet 'Princip for et optisk fiber springindeks' for klassificeringer). Den normaliserede frekvens udtrykkes ved: λvs.{\ displaystyle \ lambda _ {c}}λ0{\ displaystyle \ lambda _ {0}}på{\ displaystyle a}ikkevs.{\ displaystyle n_ {c}}ikkeg{\ displaystyle n_ {g}}

V=(2πpåikkevs.2-ikkeg2)/λ0{\ displaystyle V = (2 \ pi a {\ sqrt {n_ {c} ^ {2} -n_ {g} ^ {2}}}) / \ lambda _ {0}}

En fiber er single-mode for en standardiseret frekvens V mindre end 2,405. Diagrammer giver den normaliserede udbredelseskonstant, betegnet B, som en funktion af den normaliserede frekvens for de første tilstande.

Den normaliserede frekvens giver en direkte indikation af antallet af tilstande, en fiber kan indeholde. Når V stiger, vil antallet af tilstande understøttet af fiberen stige. Det kan vises fra asymptotiske værdier af Bessel funktioner for en stor argument, at det samlede antal tilstande, der understøttes af en fiber med trinindeks, M, tilnærmelsesvis er givet (for V >>> 1): . M=4V2/π2{\ displaystyle M = 4V ^ {2} / \ pi ^ {2}}

Fremstilling

Optisk silikafiber

Det første trin er produktionen af ​​en "præform": en bar af meget ren silica med en diameter på flere centimeter. Der er et stort antal processer til at designe en præform, intern såsom PCVD-metoden ( plasma kemisk dampaflejring ) eller ekstern, såsom VAD-metoden ( dampakselaflejring ).

MCVD-metoden ( Modificeret kemisk dampaflejring eller kemisk dampaflejring modificeret) er den mest anvendte: et substratrør placeres i en vandret rotation i et glastårn. Gasser indsprøjtes inde og deponeres inde under påvirkning af varmen, der produceres af en fakkel. Disse gasser vil ændre glassets egenskaber (for eksempel gør aluminium det muligt at øge brydningsindekset . De aflejrede lag glases derefter med brænderens passage. Derefter opvarmes røret til høj temperatur og lukkes på det - selv for at danne præformen.

Hylseoperationen gør det derefter muligt at tilføje et lag silica omkring præformen for at opnå det ønskede kerne / beklædningsforhold for den fremtidige fiber.

Alcatel- firmaet har udviklet en proprietær APVD-teknologi (Advanced Plasma and Vapor Deposition) til erstatning af muffedriften, som er meget dyr. APVD-processen består i at smelte meget rene naturlige kvartskorn på den primære præform ved hjælp af en induktiv plasmebrænder. Kombinationen af ​​MCVD-processen og plasmaopladning til fremstilling af single-mode optiske fibre var genstand for en offentliggørelse i 1994 af firmaet Alcatel. Den pågældende proces består i det væsentlige i at fodre plasmaet i naturlige eller syntetiske silicakorn med en yderligere fluoreret eller chloreret forbindelse blandet med en bærergas (patent FR2760449 af 1998). Denne oprensningsproces udgør det eneste kendte rentable alternativ til ekstern aflejringsteknikker.

Under det andet trin placeres præformen på toppen af ​​et fibertårn, der er cirka femten meter højt. Den ende af præformen udføres derefter i en ovn ved en temperatur på 2000  ° C . Derefter omdannes det til en fiber på flere hundrede kilometer med en hastighed i størrelsesordenen en kilometer i minuttet. Fiberen overtrækkes derefter med et dobbelt lag beskyttende harpiks (dette lag kan aflejres af fibertrækningstårnet lige efter strækning), inden det vikles på en spole. Dette lag er især vigtigt for at undgå fugtighed, fordi fiberen bliver sprød under påvirkning af vand: brintet interagerer med silica, og enhver svaghed eller mikrohak forstærkes.

I Frankrig er kun to fabrikker i stand til at producere optiske fibre:

• Acome- anlægget i Mortain i Manche-afdelingen ,
• Prysmian- fabrikken i Douvrin i Pas-de-Calais ,

Egenskaber

De vigtigste parametre, der karakteriserer de optiske fibre, der anvendes til transmissioner, er som følger:

Afbødning

Den dæmpning karakteristisk for dæmpningen af signalet under formering. Lad og være kræfterne ved indgangen og udgangen af ​​en fiber med længden L. Den lineære dæmpning resulterer derefter i et eksponentielt fald i effekten som en funktion af fiberlængden ( Beer-Lambert-loven ): hvor er den lineære dæmpning koefficient. P0{\ displaystyle P_ {0}}PL{\ displaystyle P_ {L}}PL=P0e-aL{\ displaystyle P_ {L} = P_ {0} e ^ {- \ alpha L}}a{\ displaystyle \ alpha}

Vi bruger ofte koefficienten udtrykt i dB / km og forbundet til par . adB{\ displaystyle \ alpha _ {dB}}a{\ displaystyle \ alpha}adB=4,343a{\ displaystyle \ alpha _ {dB} = 4.343 \ alpha}

Den største fordel ved optiske fibre er ekstremt lav dæmpning. Dæmpningen varierer afhængigt af bølgelængden . Den Rayleigh spredning og begrænser ydeevne inden for kort bølgelængde (synlige område og nær ultraviolet ). En absorptionstop på grund af tilstedeværelsen af ​​—OH-radikaler i silicaet kan også observeres omkring 1385  nm . De seneste fremskridt inden for fremstillingsteknikker gør det muligt at reducere denne top.

Silikafibre oplever et minimum af dæmpning omkring 1550  nm . Denne nær infrarøde bølgelængde vil derfor blive foretrukket til optisk kommunikation. I dag gør styringen af ​​fremstillingsprocesserne det muligt at opnå en dæmpning så lavt som 0,2  dB / km ved 1.550  nm  : efter 100  km formering vil der derfor stadig være 1% af den effekt, der oprindeligt blev injiceret i enheden. , som kan være tilstrækkelig til påvisning. Hvis man ønsker at transmittere information over tusinder af kilometer, er det nødvendigt at anvende en periodisk forstærkning af signalet, generelt ved hjælp af optiske forstærkere, der kombinerer enkelhed og pålidelighed.

Signalet vil undergå yderligere tab ved hver forbindelse mellem fibre, hvad enten det er med tværstænger eller ved svejsning, denne sidste teknik, den mest effektive, reducerer disse tab i høj grad.

Kromatisk dispersion

Den kromatiske dispersion udtrykkes i ps nm -1  km -1 og karakteriserer spredningssignalet relateret til dets spektrale bredde (to forskellige bølgelængder formerer sig ikke nøjagtigt med samme hastighed). Denne dispersion afhænger af den betragtede bølgelængde og skyldes summen af ​​to effekter: den dispersion, der er specifik for materialet, og dispersionen af ​​guiden, der er knyttet til formen på indeksprofilen. Det er derfor muligt at minimere det ved at tilpasse profilen. For en silicafiber er den mindste dispersion omkring 1300–1310  nm .

Transmissionshastighed

Den nuværende rekord for transmissionshastighed blev sat af KDDI i laboratoriet i 2017. Det er 10,16 petabits pr. Sekund over en afstand på 11,3  km . Den tidligere rekord afholdes af NEC og Corning i laboratoriet i september 2012. Det er 1  petabit pr. Sekund (1000 terabit pr. Sekund eller en million gigabit pr. Sekund eller, mere almindeligt: ​​125.000 gigabyte pr. Sekund) over en afstand på 52,4  km .

Transmissionshastighed

Begrebet signalhastighed i en fiber adskiller sig fra bithastigheden (dataoverførselshastighed), en forvirring bredt spredt i pressen. Hastigheden af ​​signalet i fiberen er stort set den samme for den optiske fiber og kobberkablet; det er omkring 70 til 75% af lysets hastighed i vakuum. Nogle hule eksperimentelle fibre når hastigheder tæt på 99% af lysets hastighed . Ved transmissioner over lange afstande sænkes transmissionshastigheden af ​​tilstedeværelsen af ​​adskillige repeatere, der er nødvendige for at reformere signalet, selvom nye helt optiske teknologier begrænser denne opbremsning. Til demonstration er den teoretiske latenstid for et Nouméa-Paris-computerkobling 90 ms. Det måles i praksis på 280 ms (f.eks. Ved hjælp af en latensmåler) efter en rejse over mere end 20.000 km optisk ubådsfiber, hvor signalet regelmæssigt forstærkes og omformes. Afstanden fra serverne har derfor en ugunstig virkning på ventetid.

Ikke-linearitet

En transmissionskanal siges at være ikke-lineær, når dens overføringsfunktion afhænger af indgangssignalet. The Kerr effekt , Raman-spredning og Brillouin virkning er de vigtigste kilder til ikke-linearitet i optiske fibre. Blandt konsekvenserne af disse ikke-lineære effekter er selv- fasemodulation , intra- og inter-kanal fire-bølge blandinger.

Polarisationsmodal spredning (PMD)

Polarisationsmodal dispersion (PMD) udtrykkes i ps / km½ og karakteriserer spredning af signalet. Dette fænomen skyldes defekter i geometrien af ​​de optiske fibre, som forårsager en gruppehastighedsforskel mellem de tilstande, der udbreder sig på forskellige optiske fibres polarisationsakser .

Specielle fibre

Det er muligt at tilføje visse egenskaber til fibrene:

• de doterede fibre indeholder ioner af sjældne jordarter  ;
• polarisering, der opretholder fibre;
• lysfølsomme fibre.

Fiberoptisk stik

Fibre er generelt forbundet med terminaludstyr via fiberoptiske stik .

Digital fiber transmission

Princip

Alle information transmission systemet har en transmitter og en eller flere modtagere . I en optisk forbindelse kræves ofte to fibre; den ene administrerer transmissionen, den anden modtagelsen. Det er også muligt at koncentrere transmission og modtagelse på samme streng, denne teknologi anvendes f.eks. I abonnentadgangsnetværk ( FTTH ); transmission udstyr er derefter lidt dyrere.

Oplysningerne bæres af et fysisk medium (fiberen) kaldet en "transmissionskanal". I enderne udveksler to partnertranspondere signalerne, transmitteren oversætter de elektriske signaler til optiske impulser, og modtageren udfører den modsatte funktion: den læser de optiske signaler og oversætter dem til et elektrisk signal. Under rejsen dæmpes og forvrænges signalet: På meget lange forbindelser (flere titusinder eller hundreder af km) gør repeatere og forstærkere med regelmæssige intervaller det muligt at opretholde meddelelsens integritet.

Senderen

Funktionen for den optiske sender ( transponder ) er at konvertere elektriske impulser til optiske signaler, der overføres i fiberens hjerte. Generelt er den binære modulation af det optiske signal en modulering af lysintensitet opnået ved at modulere det elektriske signal i dioden eller laseren. De anvendte sendere er af tre typer:

• de lysemitterende dioder (LED'er) eller LED (lysemitterende dioder) , der fungerer i den nærmeste infrarøde (850  nm )
• lasere, der anvendes til single-mode fiber, med en bølgelængde på 1310 eller 1550  nm ,
• infrarøde dioder, der udsendes i den infrarøde ved 1300  nm .

Modtager

Modtagere kaldet også optiske detektorer bruger princippet om den fotoelektriske effekt . To typer komponenter kan anvendes: fototransistorer og fotodioder . De PIN fotodioder og avalanche fotodioder bruges mest fordi de er billige, nemme at bruge og har tilstrækkelige præstation.

Repeater

Signal dæmpning og forvrængning er direkte konsekvenser af transmissionskanalens længde . For at bevare det optiske signal fra kilden kan optiske transmissionssystemer bruge tre typer forstærkere (repeatere):

• regenerering (kun forstærkning),
• regenerering-omformning (forstærkning og fitness),
• regenerering-reshaping-retiming (forstærkning, omformning og synkronisering).

Der er optisk forstærkede repeatere (ved hjælp af briller doteret med sjældne jordarter) eller elektroniske repeater-regeneratorer. Aktuelle forbindelser bruger hovedsageligt optiske forstærkere med erbiumdoterede fibre og er fuldt optiske over afstande på op til 10.000  km .

Multiplexer

Som i alle transmissionssystemer søger vi at transmittere i den samme optiske fiber maksimalt kommunikation af forskellig oprindelse. For ikke at sløre beskederne bæres de på forskellige bølgelængder: dette er multiplexing i bølgelængde eller WDM (bølgelængde-division multiplexing) . Der er flere multipleksningsteknikker, som hver er tilpasset transmissionstypen over optisk fiber (f.eks. Langdistancetransmission eller lokal sløjfe): Tæt WDM (mange signaler ved meget tætte frekvenser), Ultra WDM (endnu mere), Grov WDM (færre kanaler men billigere) ...

Fremtidige

Fra nu af ved vi, hvordan man laver alle optiske netværk, det vil sige netværk, der ikke er enheder af optiske fibre, der er forbundet med hinanden ved hjælp af elektriske noder. Omskiftere, multiplexere, forstærkere findes i alle optiske versioner. Dette er i øjeblikket et nøgleproblem, fordi hastigheden af ​​fiberoptiske transmissioner er sådan, at der nu findes flaskehalse i elektronikken i netværksnoder.

Ansøgninger

Inden for telekommunikation

Optisk fiber, takket være den ydeevne, den tilbyder, bruges i stigende grad i telekommunikationsnetværk. Med stigningen af ​​Internettet og digitale udvekslinger spreder dets anvendelse sig gradvist til enkeltpersoner. Operatører og virksomheder var de første brugere af optiske fibre. Det værdsættes især af hæren for dets ufølsomhed over for EMI (elektromagnetisk interferens), men også for dens lethed.

Der skal sondres mellem multimode og single-mode fibre. Multimode fibre er reserveret til kortdistance computernetværk ( datacenter , virksomheder og andre), mens single mode fibre er installeret til meget langdistance netværk. De bruges især i interkontinentale undersøiske kabler .

Ankomst til hjem via FTTH- netværk , optisk fiber bringer en klar forbedring i telekommunikation med hensyn til hastigheder og tjenester.

Mens Frankrig er fuldt dedikeret til implementering af optisk fiber, især gennem Frankrigs meget høje hastighedsplan, er Frankrig ikke blandt de 10 lande, der klarer sig bedst med hensyn til gennemsnitshastighed, og nøjes med en tolvte plads. Flere lande over hele verden drager fordel af en bedre generel kvalitet af optisk fiberforbindelse. I 2018 monopoliserede landene i Nordeuropa, som Norge , Sverige og Danmark, tre af de bedste steder i Worldwide Broadband Speed ​​League-ranglisten, som viser forbindelsestest for mange brugere til hele verden. Føreren af ​​denne placering er også Singapore med en gennemsnitshastighed på 60,39 Mb / s.

I computernetværk

Historisk set blev lokale computernetværk eller LAN , som gør det muligt at forbinde computerstationer, der indtil da ikke kunne kommunikere med hinanden, bygget med netværkskabler lavet af kobberledninger. En stor ulempe ved disse kabler er, at de er meget følsomme over for elektromagnetiske forstyrrelser af alle slags (elevatorer, stærke strømme, sendere). I miljøer med en høj koncentration af radiobølger bliver det derfor vanskeligt at bruge denne type kabel, selv når man beskytter dem for at beskytte dem eller ved at dreje parene for at dæmpe forstyrrelser. En stor ulempe ved elektriske kabler er den meget hurtige dæmpning af signalet, de bærer med afstanden. Når du forbinder to stykker udstyr, der endda er et par hundrede meter fra hinanden (for eksempel at forbinde to bygninger), dæmpes signalet stærkt i den anden ende af kablet.

Bortset fra i specielle tilfælde, der især er knyttet til specifikke elektromagnetiske begrænsninger, er lokale netværk (nogle få snesevis af meter) generelt lavet med kobber. Når afstanden mellem to maskiner øges, bliver brugen af ​​en optisk fiber interessant: to bygninger kan forbindes med optisk fiber eller ved at bruge den udgør et link i det lokale, regionale, kontinentale eller interkontinentale computernetværk.

Optisk fiber blev introduceret i computernetværk for at overvinde flere svage punkter i kobberkabler: lyset, der cirkulerer der, er ikke følsomt for elektromagnetiske forstyrrelser og dæmpes meget mindre hurtigt end det elektriske signal, der transporteres på kobber. Dette forbinder pålideligt steder, der er flere hundrede meter væk eller endda flere titusinder af kilometer. Fiber forbliver effektiv i forstyrrede miljøer med hastigheder mindst ti gange højere end netværkskabler, men til en generelt højere pris.

Typer: I computernetværk (som med kobberparret) går fibre ofte parvis: En maskines grænseflade bruger en fiber til at sende data og den anden fiber til at modtage dem. Det er imidlertid muligt at opnå et tovejsforbindelse på en enkelt optisk fiber. Flere typer optiske fibre anvendes i dag i computernetværk:

• Singlemode eller multimode.
• Med variabel kerne- og kappestørrelse. De mest almindelige: den 50 / 125 , multimode fiber, har en kerne af 50  um i diameter for en kappe af 125  um .
• Med forskellige typer konnektorer : ST (skruet rundt sektion), SC (klip-på firkantet sektion), LC (lille klip-på firkantet sektion) eller MTRJ (lille klip-på firkantet sektion).

I medicin

En type endoskop , kaldet fiberskop , bruger fiberoptik til at formidle billedet af det område, der skal scannes, til øjet på den læge, der udfører den sonderende undersøgelse. Det er en af ​​de første anvendelser af optiske fibre.

Lysdekorer baseret på optiske plastfibre bruges i Snoezelen-terapirum , både i lofter eller til at stimulere berøring gennem fibrene.

Optisk forstærkning

Dopede fibre bruges til at forstærke et signal. De findes også i fiberlasere. Dobbeltklædte fibre anvendes i stigende grad til optisk pumpning med høj effekt.

Sensorer

Efter forskning i 1980'erne kan optiske fibre bruges inden for sensorer:

• Den optiske ledning er en sensor designet til realtidsmåling af deformationer af en struktur eller et værk . Sensoren, der er lavet af flettede optiske fibre, fungerer ved at måle den analoge dæmpning af lysstrømmen. Det måler og registrerer ændringer i transmissionsegenskaber på grund af transformationen af absorptions- og brydningsforhold mellem lys gennem fibre.
• Det fiberoptiske gyrometer er et instrument, der bruges af skibe, ubåde, fly eller satellitter til at give vinkelhastighed. Den indeholder polariserende fibre.
• Et Bragg-gitter indskrevet i en optisk fiber kan give information om stress eller temperatur.
• Tilspidsninger er tilspidsede fibre, der også kan fungere som sensorer.
• Den fiberoptiske mikrofon udviklet af firmaet Phonoptics i Frankrig

Belysning og dekorationer

Fra 1970'erne blev optisk fiber brugt i dekorative armaturer med farvevariation.

Fra 1990'erne blev optisk fiber brugt til at formidle lys over en sti på nogle få snesevis af centimeter fra en kilde til det objekt, der skal fremhæves, hvilket gør det muligt at opnå punktlig og diskret belysning, som elegant kan integreres i et udstillingsvindue, og tilbyder fordelen ved at udstråle meget lidt infrarød og dermed begrænse risikoen for temperaturstigning inde i displayet, hvilket er skadeligt for kunstværker.

Optisk plastfiber bruges i dekorative mønstre i hjemmet: stjernehimmel i lofter eller vægge, flisefuger osv.

I 2012 bruger et fransk firma denne transportform til at belyse mørke rum i bygninger med lys fra solen samlet på hustagene.

Lysende tekstiler

Vævet med andre tekstiltråde (af enhver art, hvad enten det er naturligt som bomuld eller silke, kemisk som viskose eller syntetisk som polyester), kan optiske fibre gøre det muligt at skabe et lysende tekstilstof. Processen med at skabe et sådant lysende stof er som følger: optiske fibre er vævet (generelt i kæderetningen) med andre tekstiltråde (i skudretningen); de er derefter forbundet til en LED-lyskilde i en af ​​deres ender; hvorefter en fysisk (sandblæsning), kemisk (opløsningsmiddel) eller optisk (laser) behandling påføres stoffets overflade for at nedbryde overfladen af ​​fibrene. Dette gør det muligt for lysstråleformering i den optiske fiber at være i stand til at blive diffunderet på overfladen. For at tilvejebringe homogen belysning gennem den lysende stofoverflade, bør fiberoverfladen være mindre nedbrudt i områder tæt på lyskilden, for at tilvejebringe færre lysudgangspunkter og mere nedbrudt i områder områder væk fra lyskilden.

Ved at forbinde det lette stof til lysdioder i forskellige farver kan der opnås forskellige farver. Farven på tekstiltrådene vævet med de optiske fibre er også en parameter, der gør det muligt at variere farven på stoffet.

Ved at afgrænse pixels uafhængigt forbundet med LED-lyskilder i de tre farver rød, grøn og blå ( RGB ) kan der opnås en lys tekstilfleksibel skærm.

Disse stoffer har fundet et kunstnerisk udløb med især en lysende brudekjole eller lysende malerier af kunstneren Daniel Buren .

Lysfibertekstiler finder også deres anvendelser inden for medicin, især i behandlingen af ​​hudkræft. Metoder som fotokemoterapi bruger disse laserdrevne tekstiler. De aktiverer fotosensibiliserende stoffer ( porfyrin , klorofyl osv.) I patienternes krop for at ødelægge kræftceller. Imidlertid er lysspredningsteknologien meget anderledes her: Når man fletter med et andet tekstil, vikles fiberen omkring sidstnævnte, så fiberen vrides. Det har derfor ikke længere total intern refleksion, lys kan flygte fra den optiske fiber.

Fiberkommunikation i Frankrig og tilhørende udfordringer

Forskrifter

Den kabelføring fiberoptiske i Frankrig er obligatorisk for nye bygninger, hvis byggetilladelse udstedt efter 1. st januar 2010 for bygninger over 25 enheder og fra1 st januar 2011til bygninger med op til 25 boliger (lov 4.8.08 / CCH: L.111-5-1). Enhver bygning, der omfatter flere boliger, skal indeholde et elektronisk kommunikationsnetværk med meget høj hastighed med optisk fiber, der tjener mindst en fiber pr. Bolig og med et forbindelsespunkt, der er tilgængeligt fra den offentlige motorvej, og som tillader passage af kabler fra flere operatører. Det skal være muligt at betjene hvert hovedrum. Det samme gælder lokaler til professionel brug i blandede bygninger. Reglerne specificerer tilfældet med bygninger, der vil blive genstand for en ansøgning om byggetilladelse efter1 st april 2012 ; I kommuner i områder med høj densitet bør op til 4 fibre pr. Hjem give hver operatør mulighed for at have en fiber tilgængelig for at få adgang til hjemmet. Ejerlejlighederne installerer fibre fra linjer med meget høj hastighed i fællesarealerne og på deres egne understøtninger (muligvis med telefonkablerne).

Gruppen "Objectif Fiber", der samler de forskellige industrielle aktører, der er involveret i udrulningen af ​​optisk fiber i Frankrig (elektroniske kommunikationsoperatører, installatører, træningscentre, udstyrsproducenter) har offentliggjort en praktisk vejledning til produktion af indvendige kabler, som vil blive forbundet til det fiberoptiske netværk i nye hjem.

Implementering

Der er to faser i implementeringen af ​​teknologi på territoriet. Den første er en fase af samtrafik mellem de forskellige telefoncentre, der bruger meget høj hastighed , først af France Telecom og derefter af de andre operatører efter åbningen af ​​markedet. Den anden fase, som kan findes i begyndelsen af ​​2000'erne, består i at gøre teknologien tilgængelig for virksomheder og derefter for enkeltpersoner.

Alligevel var der i slutningen af ​​2011 kun 665.000 fiberoptiske abonnenter i Frankrig ud af 5,9 millioner "kvalificerede" abonnenter. Blandt nogle af de fremsatte forklaringer: ADSL- netværks gode kvalitet på territoriet (bredbånd) såvel som manglende interesse hos enkeltpersoner for adgang til meget høj hastighed , selvom følelsen med hensyn til hastighed og kvalitetsnavigation er åbenbar . På31. marts 2011, 93% af internettilbuddene til fastlandet Frankrig vedrørte bredbånd.

Omkostningerne ved implementering af optisk fiber nævnes også som en begrænsning. Faktisk forudsætter det at forbinde en privatperson med optisk fiber ved hjælp af “DFA” -teknologi til “Abonnentfibertjeneste” (også kaldet FTTH ). Forbindelsen af ​​dens terminalfase udføres i tre faser: en vandret implementering i gaderne, derefter lodret i tilfælde af bygninger og endelig op til individet. Konkret kræver fornyelsen af ​​infrastrukturen en million kilometer optisk fiber, der skal produceres og installeres, hvilket kan sammenlignes med det store telefonforbindelsesprojekt i 1970'erne og 1980'erne, der tog mere end femten år.

Imidlertid er statens mål med hensyn til at forbinde enkeltpersoner med optisk fiber meget klart: 80% af befolkningen i 2022 og 100% på meget høj hastighed på samme dato. For at opnå dette, at staten lancerede Very High Speed Plan , som giver mulighed for 20 milliarder euro af investeringer over ti år, deles mellem private operatører (6,5  mia ) og lokale myndigheder (13,5  milliarder € , herunder  € 3,3 mia i statstilskud og 50% fra privat finansiering inden for rammerne af delegationer til public service). Denne plan giver mulighed for en stærk økonomisk involvering af private operatører såvel som lokalsamfund . Den europæiske gennemsnitlige THD-dækning i 2016 var 48%, mens Holland er det land, hvor de fleste indbyggere har adgang til det i deres hjem (98%) .

Dette ønske fra staten om at udstyre enhver husstand med optisk fiber er ikke trivielt. Faktisk anslås det, at 71% af franskmændene har en internetforbindelse hjemme, og at Internettet har bidraget til en fjerdedel af den franske økonomiske vækst i de sidste ti år. Den nuværende flåde giver imidlertid ikke alle lige adgang til bredbånd. At gå ned ad meget høj hastighed via optisk fiber ville gøre det muligt for alle storbyfranskmænd at have en internetforbindelse af høj kvalitet og digitale tjenester, der udvikler sig i dag. Den nuværende implementering af optiske fibre præsenteres på Frankrigs Très Haut Débit Observatorium.

Ifølge ARCEP-kortet er der en koncentration af FTTH-netværksforbindelsesprojekter på Île-de-France-niveau i Provence-Alpes-Côte d'Azur-regionen og i et område mellem departementet Rhône og den schweiziske grænse. Disse tre regioner synes at være de mest ønskelige set ud fra et økonomisk synspunkt. Derudover muliggør bykoncentrationen en lettere implementering af netværket.

Desuden viser DATAR- kortet over investeringsintentioner i et abonnentnet efter den kommunale udbud klart, at disse tre regioner er dem, der har flest indbyggere, der er berørt af udbredelsen af ​​det fiberoptiske netværk. At forbinde store byområder og perifere metropoler vil ikke være den sværeste del: det vil derefter være nødvendigt at udstyre hele det landlige Frankrig med en lav befolkningstæthed med optisk fiberteknologi, og investeringsomkostningerne vil stige. Denne situation vil tvinge kommunerne og staten til at deltage mere aktivt i finansieringen og derved aflaste virksomhederne for en overdreven stigning i forbindelsesomkostningerne.

I juli 2017 mødtes internetudbydere for at diskutere anvendelsen af ​​fiber. Målet er at finde en aftale om at fremskynde denne implementering. Risikoen er dog, at internetudbydere holdes tilbage af deres spændinger.

I slutningen af ​​2020 passerede Frankrig linjen med 10 millioner FTTH-optiske fiberabonnenter.

Udfordringer og perspektiver

Optisk fiber er indstillet til at blive det vigtigste middel til adgang til meget høj hastighed og digital i Frankrig. Statens vilje er stærk, og fordelene ved denne teknologi til bredbånd er ubestridelige. Men forbindelsen til enkeltpersoner som planlagt har en betydelig omkostning, som deles mellem staten, lokale myndigheder, private operatører og enkeltpersoner.

I det franske digitale landskab inden 2020 favoriseres optisk fiber klart frem for andre teknologier såsom satellitnetværk eller mobilnetværk ( 3G eller 4G ), som ikke er udelukket, men snarere tænkt som en overgangsløsning til gråzoner. Med udviklingen af ​​digitale multitjenestetilbud (telefon, tv, internet) og optisk fiber kapacitet til samtidig at styre disse tjenester uden tab af kvalitet, er valget af denne teknologi nødvendigt, som det allerede er tilfældet i Japan eller Sydkorea hvis territorier næsten fuldstændigt er dækket af fiber. I midten af ​​2008 var der allerede i Japan flere abonnenter på optisk fiber (tretten millioner) end bredbånd, mens området allerede var dækket med 90%. Imidlertid er forholdene i Japan forskellige fra Frankrig: det urbane struktur er meget tættere der, hvilket resulterer i  meget lavere “ DFA ” -forbindelsesomkostninger  . Derudover lancerede landet denne investeringspolitik et par år før Frankrig eller Belgien .

I Frankrig synes fremtiden for telekommunikationsnet at være på vej mod en udryddelse af kobber, selvom kobbernetværket i 2013 repræsenterede en stor andel af operatørernes indkomst. De økonomiske indsatser er derfor vigtige, men de tekniske, juridiske og sociale aspekter er lige så vigtige. Fiber er endnu ikke tilstrækkeligt til at erstatte kobber. På nuværende tidspunkt har mange tjenester ingen ækvivalenter med fiber: elevatoralarmer, fjernlæsningssystemer, industrielle modemer osv. Dette er grunden til, at regeringen i juni 2013 har betroet Myndigheden for offentlig statistik en refleksionsmission om udryddelsen af ​​den lokale kobbersløjfe for at etablere et fast netværk med meget høj hastighed baseret på fiber.

Siden slutningen af ​​januar 2017 synes tyndt befolkede områder at blive bedre overvejet med nye perspektiver, der giver internetadgang med en meget bedre hastighed end ADSL, men endnu ikke på fiberniveau. Udviklingen af ​​fiberinternetadgang i disse områder tager tid, og nye løsninger gør det derfor muligt ved at stole på 4G-netværket. Nogle operatører tilbyder faktisk kasser, der giver adgang via 4G til internettet med en meget høj hastighed, sommetider større end 100  Mb / s .

Noter og referencer

1. "  3752 - Konstruktion af et optisk fiberkabel  " , på Black Box (adgang til 24. juli 2020 ) .
2. D. Colladon, "Om refleksioner af en lysstråle inde i en parabolisk væskeåre", Rapporter 15 , 800 (1842), La fontaine laser (laboratorium for laserfysik) .
3. Michel de Vecchis, "  Testforbindelse ved 34 Mb / s på optisk fiber mellem to parisiske centraler  ", kommutation og transmission ,Januar 1981, s.  13-24
4. Gilles Poupon, Behandling af elektroniske chips og nye samtrafikprocesser , Hermes Science Publications, koll.  "EGEM",september 2011, 311  s. ( ISBN  978-2-746-22085-0 , læs online ) , "Fiberoptic chip interconnections".
5. [PDF] “  Hvidbog om informationsveje (1994)  ” , på Ladocumentationfrancaise.fr (adgang 16. april 2016 ) .
6. 5,5 millioner nye fiberoptiske abonnenter , Pixmania blog
7. service ved fiber til abonnenten på det anlæg franceterme.culture.gouv.fr
8. De mest udbredte internetadgangsnetværk: FTTH , kabel / DOCSIS , bruger kun en tovejsfiber pr. Abonnent
9. (in) [PDF] Next Generation Optical Access Technologies tutorial 4 og 5 greentouch.org, Bell Labs - P. Vetter, 18. december 2012
10. Undersøgelse og karakterisering af en forstærkende og kompenserende optisk fiber til kromatisk dispersion , Julien Maury, Speciale for at opnå doktorgraden ved University of Limoges , 2003 [ læs online ] (se arkiv)
11. Patent FR 2760449 "Fremgangsmåde til oprensning af naturlig eller syntetisk silica og anvendelse til aflejring af oprenset naturlig eller syntetisk silica på en optisk fiberforform", Campion Jean-Florent et al.
12. Han revolutionerede optisk fiber - Arts et Métiers Magazine nr .  317, marts 2009 (betalt adgang - se arkiv)
13. Planen om at forsyne Frankrig med banebrydende digital infrastruktur: 2013-2022 - Frankrigs meget hurtige plan , 27. juni 2016 [PDF]
14. (i) KDDI Research, Inc., "  Succes af ultra-højkapacitetslyslederkabler transmission bryde verdensrekorden med en faktor fem og nå 10 Petabits sekundet  " , pressemeddelelse ,13. oktober 2017
15. (i) NEC og Corning udrette opnå petabit optisk transmission , på optics.org sitet januar 22, 2013
16. "  Hvorfor er optisk fiber 'hurtigere' end elektriske kabler?  » , På presse-citron.net ,7. februar 2013(adgang til 22. maj 2017 )
17. "  Forskere bryder rekorder for hastighed og latens  " , på developpez.com ,29. marts 2013(adgang til 22. maj 2017 )
18. "  En optisk fiber, der transporterer data med lysets hastighed  " , på begeek.fr ,26. marts 2013(hørt 22. maj 2017 )
19. Se Marc Niklès, Brillouin-spredning i optiske fibre: undersøgelse og anvendelse på distribuerede sensorer , 1997.
20. Transmissionssystem på webstedet fibrenoireparis.fr
21. "  Landet med den bedste internetforbindelse er ikke hvor du forventer at være  ", MaPetiteBox ,18. juli 2018( læs online , hørt den 20. juli 2018 )
22. Rapport om forhandlinger , Europarådet. Parlamentarisk Forsamling. Europarådet, 1994
23. "  Brug af optisk fiber i et snoeselrum  " , på Blog Entreprise Fiber Optique Lumineuse ,24. august 2017
24. Fiberoptiske sensornetværk , ingeniørens tekniske udgaver - betalt adgang undtagen introduktionen
25. "  Deformationsmåling med optisk fiber  " , på www.ifsttar.fr ,oktober 2015(adgang 31. august 2018 )
26. Passive fiberoptiske komponenter fremstillet af den sammensmeltede bikoniske tilspidsningsproces på stedet /cat.inist.fr
27. http://www.studio-creatif.com/Vet/Vet02Prototypes05Fr.htm
28. (it) “  Lys brudekjole | Musée des Confluences  ” , på www.museedesconfluences.fr ,27. marts 2015(adgang til 26. april 2021 )
29. Cédric Cochrane , Serge R. Mordon , Jean Claude Lesage og Vladan Koncar , "  Nyt design af tekstildiffusorer til fotodynamisk terapi  ", Materials Science and Engineering: C , bind.  33,1 st april 2013, s.  1170–1175 ( DOI  10.1016 / j.msec.2012.12.007 , læst online , adgang til 8. juli 2016 )
30. Dekret af 14.12.11: EUT af 16.12.11; dekret af 16.12.11: EUT af 20.12.11
31. Dekret af 15.1.09 / CCH: R.111-14
32. Dekret af14. december 2011 og rækkefølge af 16. december 2011
33. Dekret af 14.12.11 / CCH: R.111-14
34. [PDF] ”  Vejledning for tilslutning af nye boliger til optisk fiber  ” , på Promotelec.com (adgang April 16, 2016 ) .
35. [PDF] Den optiske fiber ankommer til dit hjem , på arcep.fr webstedet
36. Europa 1-artikel om anvendelsen af ​​optisk fiber i Frankrig. på webstedet europe1.fr
37. [PDF] Regeringen rapport om udbredelsen af meget høj hastighed i Frankrig. , på siden ladocumentationfrancaise.fr
38. [PDF] Praktisk vejledning til installation af optiske fibre. på webstedet arcep.fr
39. Den meget hurtige Frankrig-plan. , på webstedet francethd.fr
40. Start-ups: Holland vil konkurrere med Frankrig , Le Figaro , adgang til 24. april 2016.
41. [PDF] Virkningerne af internettet på den franske økonomi. på webstedet economie.gouv.fr
42. Frankrig Very High Speed ​​Observatory hørt i oktober 2016
43. Link til ARCEP-kortet
44. Forbindelseskortet redigeret af DATAR
45. "  Optisk fiber: operatører i møde med regeringen for dens indsættelse  ", MaPetiteBox ,4. juli 2017( læs online , hørt 4. juli 2017 )
46. "  Frankrig passerer den symbolske bjælke med 10 millioner fiberabonnementer  " , på www.lesnumeriques.com ,5. marts 2021(adgang til 7. marts 2021 )
47. Artikel om udviklingen af ​​optisk fiber i Japan. på webstedet ariase.com
48. "  ADSL: mod en gradvis udryddelse af kobbernetværket  " , på Freenews.fr ,februar 2015(adgang til 16. april 2016 ) .
49. Udskiftning af kobber med fiber , silicium.fr, 6. december 2013

Tillæg

Relaterede artikler

• Ubådskabel
• Meget høj hastighed
• Soliton
• Sort fiberoptik
• DFA
• Multiplexing af bølgelængde
• VSnet og Fibrelac

Bibliografi

• (en) Jeff Hecht, City of Light, The Story of Fiber Optics , Oxford University Press , New York, 1999 ( ISBN  0-19-510818-3 )
• Pierre Lecoy, Télécom sur Fibers Optiques , Hermès-Lavoisier, Paris, 2007 ( ISBN  978-2-7462-1844-4 )

eksterne links

• Optisk fiber fra universitetet i Genève på webstedet httr.ups-tlse.fr
• Optiske fiberkommunikationsnetværk på webstedet ant.equipement.gouv.fr
• http://www.sciences.univ-nantes.fr/physique/perso/gtulloue/optiqueGeo/dioptres/fibre_optique.html Parameteriserbar animation af princippet om forskellige fibre], på siden sciences.univ-nantes.fr
• Præsentation af optiske fibre i telekommunikation på universitetet i Paris-Est Marne la Vallée
• Fiberoptiske sensorer online kursus "Optik til ingeniører", Emmanuel MARIN, 2008
• [video] (fr + da) Video, der viser trinene i fremstillingen af ​​en optisk fiber på d0wn.com-siden
• Video, der viser, hvordan man fusionerer to optiske fibre sammen
• credo guiderne er meget orienterede mod professionelle inden for optisk kabler
• Jello fiberoptisk fremstilling