Pour répondre à la demande croissante de bande passante, la fibre optique a été choisie comme support de transmission, offrant une sécurité et une qualité supérieures. Elle est largement reconnue comme le support de transmission le plus adapté à la fourniture de services à haut débit. La fibre jusqu'au domicile (FTTH) est la dernière avancée technologique permettant de fournir des services à très haut débit grâce à l'utilisation exclusive de câbles et de composants optiques à fibre optique pour connecter les centraux téléphoniques des opérateurs aux utilisateurs. La FTTH compte désormais plus de 20 millions d'abonnés dans le monde et son expansion se poursuit.
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Historique :
En 1975, le premier système de communication par fibre optique commercial a été installé à Bournemouth, au Royaume-Uni. Six mois plus tard, un autre système a été installé au Japon, et l’année suivante, GTE et AT&T ont installé deux systèmes respectivement en Californie et à Chicago, aux États-Unis.
Dans les années 1980, les opérateurs de télédistribution ont commencé à remplacer les câbles métalliques par des câbles à fibre optique pour créer des réseaux hybrides fibre/coaxial (HFC) et des systèmes FTTC (Fiber To The Curb), car la technologie ne permettait pas encore de proposer des connexions par fibre optique compétitives en termes de coûts aux abonnés.
Au Japon, NTT a investi massivement dans la recherche afin de résoudre les problèmes technologiques qui faciliteraient son expansion. En conséquence, en 1990, NTT a annoncé un plan, à mettre en œuvre d'ici 2025, visant à rendre cette technologie disponible dans tout le Japon, car elle était considérée comme la plus adaptée à l'avenir. Pour ce faire, NTT a invité des fabricants mondiaux de premier plan tels qu'AT&T, Fujitsu, Hitachi et Fujikura à développer les systèmes nécessaires aux réseaux FTTH. En 1994, NTT a annoncé que, dès l'an 2000, les coûts d'installation des systèmes FTTH seraient équivalents à ceux des câbles métalliques.
En 2001, NTT a lancé son service FTTH (fibre jusqu'au domicile), réduisant considérablement les coûts d'installation et entraînant une augmentation rapide du nombre d'utilisateurs, ce qui a incité d'autres opérateurs à suivre son exemple. Aujourd'hui, plus de 40 pays dans le monde ont déployé des réseaux FTTH.
FTTx
FTTx est le terme générique désignant toute architecture de réseau à large bande dans les réseaux de télécommunications qui utilise des câbles à fibre optique pour remplacer tout ou partie des câbles métalliques utilisés pour le raccordement final à l'abonné. L'acronyme FTT signifie « Fiber To The » (Fibre jusqu'au X), et la lettre à la place du « X » indique le point jusqu'auquel le câble à fibre optique est déployé ; au-delà de ce point, et jusqu'aux locaux de l'utilisateur, les câbles sont métalliques.
Les différentes architectures FTTx sont les suivantes :
FTTN (Fiber To The Node),
FTTC (Fiber To The Curb),
FTTB (Fiber To The Building), FTTH (Fiber
To The House, sans câbles métalliques).
FTTP/FTTU (Fiber To The Premise/Fiber To The User) indique que la fibre est acheminée directement des installations de l’opérateur jusqu’aux locaux des entreprises ou des utilisateurs nécessitant un haut débit et une fibre dédiée.
Réseaux de distribution optique (ODN)
Un réseau FTTH peut être divisé en trois parties principales : la salle d’équipement ou le bureau central, le réseau de distribution optique (ODN) et la connexion/l’équipement chez l’utilisateur.
La salle des équipements, le poste de tête ou le central téléphonique – quel que soit son nom – dispose du matériel nécessaire à la transmission et à la réception d'informations entre les abonnés et les fournisseurs de contenu. Elle doit donc être équipée de récepteurs voix, vidéo et données, qui redistribuent ensuite ces données aux utilisateurs via un terminal de réseau optique (OLT).
L'interface de réseau optique (ODN) assure la transmission optique entre l'OLT et l'utilisateur, et inversement.
L'ODN est un élément essentiel des réseaux FTTH, car les postes de tête et les équipements utilisateurs peuvent être facilement mis à niveau sur des périodes de 20, 30 ans, voire plus, tout en conservant la même ODN. Par conséquent, l'installation doit être fiable pour durer.
Il existe deux principaux types de réseaux optiques :
les réseaux optiques actifs (AON), qui utilisent des éléments actifs nécessitant une alimentation électrique et permettant de couvrir de longues distances entre la salle des équipements et les abonnés ;
et les réseaux optiques passifs (PON), dont tous les éléments sont passifs et ne nécessitent donc aucune alimentation électrique. Ce sont les plus répandus, notamment dans les grands réseaux, et bien que la distance maximale soit de 10 à 60 km, cela est considéré comme suffisant. Les réseaux passifs ne nécessitent généralement aucune mise à niveau en cas d'évolution technologique.
Technologies de réseaux PON.
Les réseaux PON se distinguent principalement par la technologie active utilisée à leurs extrémités, ce qui leur confère des qualités et des capacités différentes. Les réseaux PON actuels sont les suivants :
- BPON : Dérivé de l’ancienne norme APON ITU-T G.983, ce réseau est basé sur le mode de transfert asynchrone (ATM). Il permet des débits descendants de 155, 622 et 1 244 Mbit/s et des débits montants de 155 ou 622 Mbit/s, en modes asymétrique ou symétrique. La distance maximale entre le central et les abonnés est de 20 km, et le nombre maximal d’abonnés par fibre est de 32.
- EPON/GEPON : Ces réseaux sont basés respectivement sur le trafic Ethernet et Gigabit Ethernet, tels que définis dans la norme IEEE 802.3ah. Leurs débits descendants et montants sont symétriques à 1 244 Mbit/s, et la distance maximale jusqu’aux abonnés est de 10 km, bien qu’une extension à 20 km soit à l’étude. Jusqu’à 32 abonnés peuvent partager chaque fibre optique partant du central. Largement répandue dans le monde entier, notamment en Asie et dans le Pacifique avec plus de 13 millions d'utilisateurs,
la technologie GPON est une évolution de la norme BPON, conforme à la norme ITU-T G.984. Elle offre des débits de téléchargement et d'envoi élevés, atteignant jusqu'à 2 488 Mbits/s en modes symétrique et asymétrique. Compatible avec les protocoles ATM, Ethernet et TDM, elle peut prendre en charge jusqu'à 64 utilisateurs par fibre, avec une possibilité d'extension à 128 utilisateurs actuellement à l'étude. La portée maximale jusqu'aux abonnés est de 60 km. Ces caractéristiques, parmi d'autres technologies, expliquent son succès auprès des opérateurs ayant entamé son déploiement après son développement, comme Telefónica en Espagne.
Topologies de réseau :
Les réseaux conçus pour connecter les abonnés ont été développés en tenant compte des attentes et des besoins potentiels des utilisateurs, ce qui a donné lieu aux topologies suivantes :
- Point à point (P2P) : Il s’agit d’une connexion directe entre le central téléphonique et l’abonné. Un groupe de liaisons point à point issues d’une même source forme une topologie en étoile. Cette topologie est utilisée pour les bureaux ou les utilisateurs nécessitant un trafic dédié.
- Point à multipoint (P2MP) : Chaque fibre sortant du central dessert plusieurs utilisateurs via des éléments passifs ou actifs. Cette topologie est également appelée topologie arborescente.
- Anneau : Les fibres partent du central et y reviennent au bout de leur parcours, permettant ainsi de fournir le service aux utilisateurs via des branches équipées de répartiteurs ou d’éléments actifs. Cette topologie offre une redondance de connexion.
Il est possible de construire des réseaux combinant différentes topologies afin de diversifier l’offre, d’améliorer la fiabilité ou d’offrir une plus grande flexibilité pour les extensions ou modifications futures.
Les topologies les plus couramment utilisées dans les systèmes FTTH sont P2P et P2MP.
Instrumentation pour les réseaux FTTH :
L’instrumentation nécessaire à l’installation et à la maintenance des réseaux FTTH varie selon les tâches spécifiques. Ces tâches peuvent être classées comme suit :
- Installation des équipements au central téléphonique.
- Installation du réseau de distribution optique (RDO).
- Installation et activation des abonnés.
- Maintenance des équipements du central téléphonique.
- Maintenance du réseau de distribution optique.
- Maintenance des abonnés.
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L'installation et la maintenance des équipements du central téléphonique
nécessitent l'instrumentation suivante :
- Un wattmètre optique sélectif GPON, présentant au minimum les caractéristiques de mesure suivantes : longueurs d'onde de 1310, 1490 et 1550 nm, niveau de puissance maximal ν +6 dBm. Cet instrument permet de vérifier la puissance optique de sortie de l'OLT (figure 2).
- Analyseurs vidéo : CATV, VHD, IPTV, MPEG et MPEG2.
- Analyseurs audio : VoIP et PSTN.
- Analyseurs de câbles.
- Analyseurs de données et de protocoles : Ethernet, ATM et xDSL (ADSL2+, VDSL…) (figures 3 et 4).
Ces analyseurs permettent de vérifier la conformité aux normes applicables.
L'installation du réseau de distribution optique nécessite du matériel de chantier et des instruments de vérification et de test.
Matériel de chantier :
- Soudeuse à fibre optique (figure 5).
- Outils de nettoyage et d'inspection des connecteurs.
Instrumentation de mesure :
– Réflectomètre optique (OTDR) fonctionnant aux longueurs d’onde de 1 310 et 1 550 nm, avec une plage dynamique
de 32 dB et une fibre de lancement (fibre factice) de 300 mètres, pour localiser tout défaut éventuel de l’installation (figure 6).
– Source lumineuse fonctionnant aux longueurs d’onde de 1 310, 1 490 et 1 550 nm, avec un niveau de sortie de -10 dBm, et wattmètre optique d’une sensibilité minimale de -40 dBm, pour mesurer les pertes du réseau ou de tout élément optique (figure 7).
Instrumentation pour les nouveaux raccordements d'abonnés
: soudeuse à fusion ou soudeuse mécanique, ou kit d'assemblage de connecteurs de terrain (figures 8, 9 et 10) ;
wattmètre optique sélectif GPON pour les longueurs d'onde de 1310, 1490 et 1550 nm et une sensibilité minimale de -40 dBm, permettant de vérifier que le signal optique reçu par l'abonné et le signal émis par l'ONT sont au niveau approprié ; réflectomètre optique
(OTDR) avec une longueur d'onde de 1625 ou 1650 nm, équipé d'un filtre passe-bande et d'une fibre factice de 300 mètres pour localiser d'éventuels défauts dans l'installation lorsque la fibre est éclairée (figure 11) ;
ONT ou simulateur, pour vérifier la communication avec l'OLT ;
outils de nettoyage et d'inspection des connecteurs ;
source de lumière visible de 650 nm, pour localiser les fibres et les défauts à courte distance ; non indispensable, mais conseillée en raison de son utilité et de son faible coût.
Instrumentation pour la maintenance du réseau de distribution optique
- OTDR avec une longueur d'onde de 1625 ou 1650 nm équipé d'un filtre passe-bande et d'une fibre de lancement (fibre factice) de 300 mètres pour localiser tout défaut éventuel dans l'installation lorsque la fibre est illuminée.
Instrumentation pour la maintenance des abonnés
: un wattmètre optique sélectif GPON pour les longueurs d’onde de 1310, 1490 et 1550 nm, d’une sensibilité minimale de -40 dBm, vérifie que le signal optique reçu par l’abonné et le signal émis par l’ONT sont au niveau correct ;
un réflectomètre optique (OTDR) fonctionnant à 1625 ou 1650 nm, équipé d’un filtre passe-bande et d’une fibre factice de 300 mètres, permet de localiser d’éventuels défauts d’installation lorsque la fibre est éclairée ;
des détecteurs d’activité vérifient l’établissement de la communication optique entre l’OLT et l’ONT ;
des outils de nettoyage et d’inspection des connecteurs.
Cette instrumentation requiert un personnel technique spécialisé, hautement qualifié pour réaliser des épissures par fusion mécanique et utiliser l’instrumentation. Le personnel de maintenance doit posséder une expertise plus pointue que le personnel d’installation, car il doit être capable d’interpréter les résultats de mesure pour localiser les pannes. Il est important de définir des protocoles de test pour les pannes les plus fréquentes afin de réduire le temps de résolution. Telecom Unitronics se spécialise dans la formation d'experts aux nouvelles technologies grâce à des cours spécifiques adaptés aux besoins techniques de chaque professionnel.
Telecom Unitronics est un pionnier dans l'introduction de solutions d'instrumentation de pointe pour les réseaux à clés nouvelles, radiofréquences et fibre optique. Notre engagement envers la qualité nous a conduits à rechercher les solutions les plus avancées en sélectionnant les meilleurs fabricants d'instruments de mesure et de test.
Auteur:
Pedro Notario, directeur technique de TELECO UNITRONICS
