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La Fibre Optique (sept 2016)

Pourquoi la fibre optique est-elle actuellement une des meilleures solutions pour sécuriser une installation ?

Pour mieux comprendre les aspects positifs de la fibre optique par rapport aux autres supports (et les exploitations qui en sont faites), il convient d’abord de différencier :

 1/ les supports physiques (fibre, câble, paires, air, autres).

 2/ les signaux utilisés sur ces supports (ondes électro magnétiques, sonores, lumineuses et courants électriques).

 3/ les informations (utiles) transmises (vidéo, données, voix, …).

 

Une analogie serait :

Le support = autoroute 2x 4 voies ou RN ou chemin vicinal

Le signal = semi-remorque ou VP ou mobylette

L’information utile= personnes transportées, bagages, fret

 

 

En transmission de données aussi bien pour des applications voix, données ou images, on distingue deux ensembles : les supports (physiques) de transmission et les règles de communication (de machine à machine). Les informations échangées sont numériques, des bits ou des octets ; mais le signal physique transmis sur le support est essentiellement un signal électrique, avec un codage et des caractéristiques adaptés au support et à la distance à parcourir.

De plus une même communication peut être amenée à utiliser successivement des supports physiques différents (cf. communication entre mobiles type GSM ou PC raccordé en wifi à une box, elle-même raccordée par fibre au réseau  qui utilisera des faisceaux hertziens et des liaisons satellites …).

La fragilité – en termes de sécurité – vient donc essentiellement des supports et de leurs interconnexions. Les règles de communication, ou protocoles sont là pour essayer d’y remédier.

On distingue par ailleurs 3 grandes familles de supports physiques :

  • L’air, avec les liaisons dites hertziennes qui vont du Bluetooth aux liaisons satellitaires
  • Le métal, avec typiquement la paire téléphonique (ensemble de 2 fils torsadés ensemble en cuivre, alu ou en acier) et le câble coaxial.
  • Le guide d’onde ou de lumière (en silice) : la fibre optique.

 

Chacune a ses particularités en termes de signal, codage, distance, puissance d’émission, sens de transmission, …

Les deux premières ont fait largement leurs preuves et leurs défauts sont parfaitement connus, pour ce qui est de la sécurité des messages transportés.

La plus récente, la fibre optique (FO) – qui a toutefois déjà quasiment plus de 30 ans d’existence.

La fibre optique a pour particularité qu’elle ne véhicule pas un signal électrique, mais lumineux ou optique, et donc est insensible à tout rayonnement électromagnétique. De plus étant donné le spectre et la vitesse de la lumière elle autorise des débits très importants (50 000 fois plus qu’une paire de cuivre !).

 

2/ qu’est-ce qu’une fibre optique ?

La fibre optique est un guide d'onde qui exploite les propriétés réfractrices de la lumière du matériau utilisé. Elle est habituellement constituée d'un cœur entouré d'une gaine. Le cœur de la fibre (généralement l’air ou du verre) a un indice de réfraction légèrement plus élevé (différence de quelques millièmes) que la gaine et peut donc confiner la lumière qui se trouve entièrement réfléchie de multiples fois à l'interface entre les deux matériaux (en raison du phénomène de réflexion totale interne). L’ensemble est généralement recouvert d’une gaine plastique de protection.

Lorsqu'un rayon lumineux entre dans une fibre optique à l'une de ses extrémités avec un angle adéquat, il subit de multiples réflexions totales internes. Ce rayon se propage alors jusqu'à l'autre extrémité de la fibre optique, en empruntant un parcours en zigzag. La propagation de la lumière dans la fibre peut se faire avec très peu de pertes même lorsque la fibre est courbée.

Une fibre optique est souvent décrite selon deux paramètres : La différence d'indice normalisé, qui donne une mesure du saut d'indice entre le cœur et la gaine, et l'ouverture numérique de la fibre, qui est concrètement le sinus de l'angle d'entrée maximal de la lumière dans la fibre pour que la lumière puisse être guidée sans perte, mesuré par rapport à l'axe de la fibre.

Il existe principalement deux types de fibres optiques : monomode et multimode. Alors que dans la 1ère le signal transmis correspond à un seul faisceau lumineux avec une longueur d’onde unique, dans la fibre multimode on transmet plusieurs signaux, chacun avec une longueur d’onde (couleur) particulière et un angle d’attaque particulier à chacune de ces longueurs d’onde.

 

3/ Mais, tout n’est pas parfait…

La fibre optique a aussi quelques inconvénients :

  • Les répéteurs optiques et les « modems » optiques peuvent être affectés par des rayonnements électromagnétiques.
  • Les épissures sont complexes et nécessitent une connectique particulière
  • Les matériaux utilisés sont relativement fragiles et déformables. Tout choc, courbure trop forte, pliage, vont modifier sa structure interne et donc la transmission du signal lumineux. Actuellement pour certains câbles (par exemple sous-marins) les gaines de protections sont 1000 à 10000 fois + épaisses et « résistantes » mais cela engendre des coûts qui modifient l’intérêt économique de la fibre (au Gbit transporté).
  • Les différentes jonctions ; que ce soit la connectique d’émission/réception ou les ré-amplificateurs en ligne permettant de garantir des longues distances. C’est particulièrement à ces niveaux que peut être réalisé des « vols » de signaux, alors qu’une action sur la fibre elle-même va « détruire » le signal ou fortement le retarder.

 

4/ Qu’en conclure

La fibre apporte des avantages incontestables en transmission de signaux numériques et est donc le support (technique) idéal pour de nombreuses applications dans nos métiers

  • Large bande donc grande quantité d’informations à transmettre très rapidement (tel que de la vidéo couleur temps réel et un multiplexage d’autres informations de sécurité mais chacune à flux plus petits également en temps réel (ex. : téléphonie, télé-sécurité, alarme électronique, contrôle d’accès, vidéo-surveillance, …)
  • Sur des distances à adapter et à définir (afin d’éviter des répéteurs)

 

La Fibre Optique présente donc des propriétés incomparables pour répondre aux exigences de nos univers. Avec un diamètre de 230 micromètres la Fibre Optique est un outil de mesure qui répond à l’exigence d’une instrumentation fiable et de faible encombrement.

Les caractéristiques uniques liées à la fibre apportent d’autres avantages : stabilité et haute résistance en pression et température, insensibilité aux perturbations électromagnétiques, large bande passante et faible atténuation du signal de mesure…

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