Fibre optique : zoom sur le fonctionnement d’une technologie de pointe (1/4)

Fibre optique : zoom sur le fonctionnement d’une technologie de pointe (1/4)

Depuis l’arrivée des offres pour un internet illimité en France, proposées par de nombreux opérateurs, le haut débit a fait son entrée à grande vitesse dans la vie d’une majorité de ménages. Si la plupart ont déjà entendu parler de fibre optique, et savent que cette technologie est synonyme de très haut débit, peu savent réellement de quoi il en retourne. Loin d’être incompréhensible, le fonctionnement de ce conducteur d’information reste complexe et fascinant, et mérite quelques explications.

“La fibre”, comme on la surnomme souvent, vient progressivement, depuis une dizaine d’année, remplacer les câbles électriques classiques. Il s’agit en réalité d’un “simple” fil en plastique ou en verre capable de transmettre des données via le transit de la lumière. Développée dès les années 1970, cette dernière s’est rapidement fait une place, d’abord dans les entreprises, puis chez les particuliers, en raison de sa grande vitesse de transmission. En effet, contrairement aux traditionnels câblages dits “coaxiaux” qui imposaient au courant électrique de nets ralentissements, la fibre optique permet d’éviter ce genre de désagrément, et offre ainsi une vitesse de propagation extrêmement élevée. En ajoutant à cela le fait qu’elle n’est pas soumise aux perturbations électromagnétiques et qu’un brin de fibre optique est aussi souple et fin qu’un cheveu, on comprend très vite pourquoi dorénavant une grande part des signaux transitent par cette dernière. Télévision, téléphone, internet, visioconférence, données en tout genre : plus rien n’échappe à l’avènement de cette technologie hors-pair.

Comment ça marche ?

En théorie, le fonctionnement de la fibre optique n’est qu’affaire de physique. D’optique, plus précisément, celle-là même dont les lois régissent également la nature de nos verres de lunettes et remontent à Descartes et Newton (en particulier le principe de la “réflexion totale”). Interminable spaghetti de verre, une fibre optique est constituée d’un coeur, par lequel transite le signal lumineux, et d’une gaine qui l’entoure. Le rôle de cette dernière, hormis celui de protéger le coeur, est essentiel. Possédant un indice de réfraction plus faible que le coeur, c’est elle qui permet à la lumière qui entre de rester confinée dans la fibre. Ainsi, à partir du moment où les photons de lumière, porteurs d’information, sont entrés par l’une des extrêmités du fil, ils ne pourront plus ressortir qu’à l’autre extremité. En gros, ils vont “rebondir” de part et d’autre du coeur, en zigzag, sans jamais pouvoir s’en échapper grâce à la gaine. Les avantages sont nombreux : rapidité de la transmission due à la grande valeur de la vitesse de la lumière au sein des matériaux utilisés, aucune perte d’information, et même possibilité de courber une fibre en ne perdant qu’une infime partie de son potentiel. Qui plus est, contrairement aux technologies “traditionnelles” comme les fils en cuivre, l’atténuation du signal ne varie quasiment pas avec la distance parcourue. Une aubaine donc, car rares sont les technologies de l’information possédant tant d’avantages et si peu de défauts.

En revanche, concernant la pratique de la transmission, si un simple fil convenait pour acheminer une donnée d’un point A à un point B, il en va légèrement différemment en ce qui concerne la fibre. En effet, là où un unique fil de cuivre reliait un émetteur à un récepteur, deux fibres minimum sont nécessaires. L’une entièrement dédiée à l’émission, et l’autre à la réception. D’un côté, le “transpondeur optique” convertira les impulsions électriques en signaux lumineux afin de les envoyer dans la fibre, alors qu’à l’autre bout on retrouvera le même type de transpondeur, mais qui lui se chargera de la fonction inverse, à savoir décoder la lumière en signaux électriques, avant que ces derniers nous parviennent via nos différentes machines et interfaces. Même si la gestion de l’émission et de la réception sur un seul brin est en théorie faisable, son coût beaucoup plus élevé, demandant des matériaux particuliers, l’a mis rapidement hors-jeu. La silice, bien souvent utilisée dans la fabrication du coeur, reste ainsi l’un des matériaux clés et bon marché utilisés dans la confection d’une fibre classique.

Il est donc important de comprendre qu’un simple brin de fibre optique ne suffit généralement pas à assurer les transferts de données tels que nous les connaissons maintenant. Fonctionnant d’ailleurs la plupart du temps par accumulation de nombreux brin de fibres entourés d’une gaine protectrice en plastique, ce sont souvent des centaines de fils qui composent ces “super-câbles”. Véritables labyrinthes souterrains, les réseaux de fibres optiques grouillent ainsi sous nos pieds, implantés dans le sous-sol pour éviter de perturber la vie en surface, et également pour mettre à l’abri ces précieux cheveux de verre, actuellement indispensables à nos réseaux de communications. Mais ces derniers s’organisent différemment selon le but recherché, et il est essentiel de bien cerner les différences entre les nombreux sigles qui régissent le parcours de l’information.

Différents types de mise en oeuvre

Si le principe de fonctionnement propre d’une fibre optique n’est pas compliqué, il se décline de nombreuses manières. Notamment dans l’organisation de l’acheminement de l’information à l’utilisateur. De nombreux modèles et protocoles ont été pensés au fil des années de développement de cette technologie, et l’évolution naturelle de la fibre a opéré une sélection pour n’en garder que les plus efficaces.

Ces dispositifs sont connus sous le nom générique de “FTTx” en anglais, pour “Fiber To The x”, ce qui signifie littéralement “la fibre vers x”. Chacun de ces protocoles prend alors un nom spécifique, la lettre “x” étant remplacée par le destinataire. Les plus connus d’entre eux sont ainsi le FTTLa, pour "Fiber To The Last Amplifier" ("la fibre jusqu'au dernier amplificateur) , le FTTB pour "Fiber To The Building" ("la fibre jusqu'à l'immeuble") ou encore le FTTH pour “Fiber To The Home” (“la fibre jusqu’à la maison”). Ce qui différencie un FTTx d’un autre, c’est en réalité la longueur de fil de cuivre utilisée à la fin du réseau, au plus proche de l’utilisateur final. Car même si les réseaux de fibre optique sont très développés, le raccordement passe en dernier lieu par des vecteurs classiques. C’est ce qu’on appelle le rapprochement fibre-câble ou fibre-cuivre : au bout du réseau optique, une certaine partie demeure en cuivre, ce qui a pour effet de ralentir et d’atténuer le signal juste avant qu’il ne parvienne à sa destination finale. La distance de cette section 100% électrique varie généralement de plusieurs kilomètres à quelques mètres, voire va même parfois directement jusqu’à l’utilisateur. C’est ce paramètre qui fait la différence essentielle entre les différents FTTx : plus la section en cuivre sera courte, meilleure sera la transmission.

Les variantes du raccordement à l’utilisateur

L’un des FFTx les plus répandus est le FTTC, “Fiber To The Cabinet”, encore appelé FTTN pour “Fiber To The Node”, comprendre “fibre jusqu’au sous-répartiteur” en français. Le réseau de fibre optique d’un fournisseur s’arrête au niveau du réseau local de l’opérateur historique, lequel prend ensuite le relais via des lignes classiques. Ce dispositif est le moins efficace, car la partie cuivre du réseau est grande, et donc le moins cher. Il reste néanmoins très bon. Essentiellement utilisé dans les pays anglo-saxons, il est généralement amélioré en France, avec des points de connexion fibre optique / cuivre, ou “noeuds”, installés au plus proche des utilisateurs.

Le second grand type est le FTTLa. Plus efficace que le précédent, le réseau horizontal est intégralement optique, et s’arrête au niveau d’une armoire de rue ou d’un boîtier installé dans la cave d’un immeuble. Ce réseau de fibre dit “avec terminaison coaxiale” représente un bon compromis, et son rapport qualité / prix en fait l’un des chouchous des opérateurs.

Proche cousin du FTTLa, le FTTB, ou “Fiber To The Building”, ce qui signifie “la fibre jusqu’à l’immeuble”, se propose d’aller jusqu’au pied de l’immeuble, le cuivre prenant le relais pour distribuer l’information dans les foyers et appartements. L’avantage de cette organisation est qu’elle passe par le réseau téléphonique préexistant, toujours via un boîtier convertissant le signal lumineux en impulsions électriques. Les résultats impressionnants que permet cette technologie pour un coût utilisateur raisonnable en font incontestablement la solution d’avenir la plus crédible. Leader français de la fibre optique, Numericable a ainsi opté pout le FTTB.    

Enfin, le FTTH, qui lui achemine la donnée intégralement sur fibre optique. L’abonné est ainsi directement câblé sur le réseau de l’opérateur, sans passer par une section cuivre, la fibre étant tirée d’un noeud de raccordement optique (NRO) jusqu’à un modem. Ce type d’infrastructure se décline en deux versions. D’abord, le FTTH partagé, dit “point à multipoints”, où la fibre est en réalité amenée à l’utilisateur final via un répartiteur supplémentaire. En gros, la fibre de l’immeuble est divisée en plusieurs sections pour arriver chez chaque habitant. Même si cela leur permet d’avoir à tous le très haut débit, cette solution est handicapante pour l’opérateur qui n’a qu’un contrôle modéré sur le débit.

Autre variante, le FTTH dédié, ou P2P pour “point à point" : l’utilisateur est relié directement au NRO le plus proche. D’un point de vue technique, cela permet aux FAI (Fournisseur d’Accès Internet) de moduler le débit à leur guise, et d’augmenter ainsi la bande passante si nécessaire. Un bon point marketing, mais souvent inutile dans les faits : la bande passante offerte par le FTTB, déjà colossale, ne rend pas sensible une augmentation de bande passante, superflue dans le cas d’un usage domestique même soutenu. D’autant que ce système est plus coûteux, et se heurte à de nombreux obstacles administratifs : syndicats d’immeuble, copropriété hostile, etc… "Partagé" ou "point par point", le FTTH devrait peiner à trouver son équilibre économique, puisqu’il offre à prix d’or une technologie fulgurante, certes, mais la plupart du temps… disproportionnée.

Ces FTTx sont les plus répandus, mais il en existe beaucoup d’autres, avec d’autres subtilités, par exemple le FTTN ("Fiber To The Neighbourhood" pour "Fibre jusqu'au quartier"), le FTTC ("Fiber To The Curb" pour "Fibre jusqu'au trottoir"), le FTTS ("Fiber To The Street" pour "Fibre jusqu'à la rue – bâtiment"), le FTTCab ("Fiber To The Cab" pour "Fibre jusqu'au sous répartiteur"), le FTTP ("Fiber To The Premises" pour "Fibre jusqu'aux locaux – entreprises") ou encore le FTTO : "Fiber To The Office" (Fibre jusqu'au bureau – entreprises), pour n’en citer que quelques uns.

La technologie liée à la fibre optique est donc riche et complexe, et possède de nombreuses variantes, que ce soit sur le plan de l’optique pure ou au niveau de l’organisation des réseaux. Technologie actuelle qui nous permet pour l’instant d’être reliés au monde de l’information à très grande vitesse, elle reste également une technologie d’avenir. Il ne faut pas oublier que son champ d’action ne se limite pas à la seule transmission de la télévision, d’internet et des communications. Se répandant dans beaucoup d’autres domaines, notamment dans le milieu médical ou elle facilite grandement les observations et opérations, et y opérant là aussi une petite révolution, la fibre optique, déjà incontournable et à la pointe de l’acheminement de l’information dans le monde est pourtant loin d’avoir dit son dernier mot.

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