Couverture fibre et très haut débit des villes de France (2019)
En France, au 3ème trimestre 2019, 99,5% des logements français ont accès à internet. 64,2% sont éligibles au Très Haut Débit (> 30 Mb / s) et 45,5% au réseau de fibre optique. Ainsi ce sont 21 320 municipalités qui ont obtenu un débit très élevé dont 8 052 qui ont un réseau de fibre optique.
Principe
La fibre optique est un guide d'onde qui exploite les propriétés réfractrices de la lumière. Elle est habituellement constituée d'un cœur entouré d'une gaine. Le cœur de la fibre 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 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 sans perte, 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 normalisée, qui donne une mesure du saut d'indice entre le cœur et la gaine: {\ displaystyle \ Delta = {\ frac {n_ {c} -n_ { g}} {n_ {c}}}} \ Delta = {\ frac {n_ {c} -n_ {g}} {n_ {c}}}, où {\ displaystyle n_ {c}} n_ {c} est l'indicateur de réfraction du cœur, et {\ displaystyle n_ {g}} n_ {g} celui de la gaine. l'ouverture numérique de la fibre ((en) ouverture numérique), 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 ' hache de la fibre. L'ouverture numérique est égale à {\ displaystyle \ sin \ theta _ {\ text {max}} = {\ sqrt {n_ {c} ^ {2} -n_ {g} ^ {2}}}}} \ sin \ thêta _ {\ text {max}} = {\ sqrt {n_ {c} ^ {2} -n_ {g} ^ {2}}}.
Vitesse de transmission
La notion de vitesse du signal dans une fibre est distincte de celle de débit (vitesse de transmission des données), confusion largement répandue dans la presse. La vitesse du signal dans la fibre est globalement la même pour la fibre optique et le câble en cuivre; elle se situe à environ 70 à 75 % de la vitesse de la lumière dans le vide15,16. Certaines fibres expérimentales creuses, atteignent des vitesses proches de 99 % de la vitesse de la lumière17.Sur les transmissions à grande distance, la vitesse de transmission est ralentie par la présence de nombreux répéteurs nécessaires pour remettre en forme le signal, même si les nouvelles technologies entièrement optiques limitent ce ralentissement . Pour démonstration, la latence théorique d'une liaison informatique Nouméa-Paris est de 90 ms. On le mesure en pratique à 280 ms (en utilisant par exemple un mesureur de latence) après un trajet sur plus de 20 000 km de fibre optique sous-marine, ou le signal est régulièrement ré-amplifié et remis en forme. L'éloignement des serveurs joue donc de façon défavorable sur la latence.
Transmission numérique par fibre
Principe
Tout système de transmission d’information possède un émetteur et un récepteur. Dans une liaison optique, deux fibres sont nécessaires. L’une gère l’émission, l’autre la réception. Il est possible de concentrer émission et réception sur le même brin mais cette technologie est rarement utilisée car l’équipement de transmission en est plus onéreux. L’information est portée par un support physique (la fibre) appelé le canal de transmission. Aux extrémités, deux transpondeurs partenaires échangent les signaux , l'émetteur traduit les signaux électriques en impulsions optiques et le récepteur effectue la fonction inverse : il lit les signaux optique et les traduit en signaux électriques. Au cours de son parcours, le signal est atténué et déformé : des répéteurs et des amplificateurs placés à intervalles réguliers permettent de conserver l’intégrité du message.
Émetteur
L' émetteur optique (transpondeur) a pour fonction de convertir des impulsions électriques en signaux optiques véhiculés au cœur de la fibre. En général, la modulation binaire du signal optique est une modulation d’intensité lumineuse obtenue par la modulation du signal électrique dans la diode ou le laser. Les émetteurs utilisés sont de trois types :
- les diodes électroluminescentes (DEL), ou LED (light emitting diode), qui fonctionnent dans le proche infrarouge (850 nm),
- les lasers, utilisés pour la fibre monomode, dont la longueur d’onde est 1 310 ou 1 550 nm,
- les diodes à infrarouge qui émettent dans l’infrarouge à 1 300 nm.
Récepteur
Les récepteurs encore appelés détecteurs optiques utilisent le principe de l’effet photoélectrique. Deux types de composant peuvent être utilisées : les phototransistors et les photodiodes. Les photodiodes PIN et les photodiodes à avalanche sont les plus utilisées car elles sont peu coûteuses, simples d'utilisation et possèdent les performances adéquates.