Câbles à fibres optiques

Généralités sur les câbles à fibres optiques

Dans la majorité des applications, on utilise des câbles à fibres optiques, c’est-à-dire des fibres optiques protégées mécaniquement. Il existe une très large gamme de câbles optiques répondant à tous les cas rencontrés :

Câbles d’extérieur, entre immeubles, installés en aérien, en souterrain ou en caniveaux.
Câbles pour la distribution verticale entre étages.
Câbles pour la distribution horizontale jusqu’au poste de travail, en apparent, en faux-plafond ou faux-plancher.
Cordons de liaisons et cordons de brassage.
Câbles dotés de gaines particulières pour certaines protections contre les rongeurs, contre l’humidité, contre des agents corrosifs, contre des plombs de chasse, etc.
Câbles dont les gaines sont sans halogène et à faibles dégagement de fumées (low smoke zero halogen - LSZH ou LSOH) pour les bâtiments recevant du public.
Câbles pour les liaisons de très longues distances terrestres, fluviales ou sous-marines, etc.

Tour d’horizon des diverses constitutions de câbles à fibres optiques présentes sur le marché, des contraintes auxquelles un câble doit faire face ainsi que des recommandations de l’UIT-T et des normes...

Constitution d’un câble à fibres optiques

Quel que soit le type de câble, il sera constitué selon une des trois possibilités de structure que sont la structure serrée, la structure libre ou la structure en ruban et il contiendra un nombre de fibres optiques très variable, de la fibre unitaire à plusieurs centaines de fibres.

1. Structure d’un câble à fibres optiques

Câbles à fibres optiques à structure serrée

La structure élémentaire d’une fibre optique est dite structure serrée lorsqu’elle est recouverte de façon solidaire par un revêtement secondaire. Ce revêtement protecteur est extrudé directement sur la fibre optique et, généralement, son diamètre est de 900 microns. Puis, à chaque fibre on ajoute des renforts en polyamide de type Kevlar ainsi qu’une gaine supplémentaire.

Tout cela confère à la fibre optique des avantages en maniabilité et en résistance mécanique. De plus, l’assemblage des fibres optiques de ce type autour d’un renfort central permet de constituer facilement un câble présentant une grande facilité de pose et de raccordement car chaque fibre est directement connectable.

Les coefficients de dilatation et de rétractation de la fibre en verre et des revêtements en plastique étant différents, cette structure se rencontre essentiellement dans des applications à l’intérieur des bâtiments.

Câbles à fibres optiques à structure libre

En structure libre, la fibre élémentaire de 250 microns est logée librement dans un tube plus large afin de faire face aux risques de dilatation ou rétractation offrant ainsi des possibilités d’utilisation avec des plages de températures plus étendues. Un autre avantage de cette structure tient au fait que plusieurs fibres optiques peuvent être placées dans un même tube d’où un moindre encombrement qu’en structure serrée, à nombre de fibres égal.

En revanche, le tube est rempli d’un gel spécial qui sert de barrière à l’humidité. Ceci nécessite une plus longue préparation du câble, un temps de raccordement...

Principales contraintes sur un câble à fibres optiques

1. Résistance mécanique

a. Microcourbures et macrocourbures

Un des rôles majeurs des câbles concerne la protection des fibres optiques face aux courbures intempestives car celles-ci entraînent des pertes supplémentaires qui sont synonymes de réduction de débit et/ou de distance de transmission.

On appelle microcourbure l’événement qui amène un déplacement axial local de quelques micromètres sur de courtes distances. Cela peut provenir de déformations mécaniques lors de la fabrication ou de l’installation ainsi que de l’effet de variations de température amenant des changements très légers des dimensions des matériaux constituant le câble.

On appelle macrocourbure la courbure qui sera infligée à une fibre optique après la fabrication du câble, lors de l’installation, à travers des déformations mécaniques dues à la tension sur le câble. Le choix des éléments de renfort du câble, la détermination des méthodes de pose et la prise en considération des rayons de courbure sont les éléments permettant de limiter ce problème. Et cela, en notant que plus les rayons de courbure seront faibles plus les niveaux de pertes seront élevés.

b. Efforts de traction

Des efforts de traction sont imposés aux câbles à fibres optiques lors de leur fabrication - par exemple sur les bobinoirs - ou lors de leur installation. Entre autres, les fibres optiques peuvent subir des contraintes à travers des tractions trop fortes, voire excessives, sur le câble ou des pliages lors de passage en conduites ou en chambres de tirage. Il en est de même en exploitation, le cas le plus évident est celui des câbles aériens qui supporteront de fortes variations de température ainsi que la charge imposée par le vent, la neige ou la glace. Ces tractions couplées à des risques d’oscillations imposent aux fibres optiques des déformations résiduelles qui peuvent se traduire, là aussi, par des pertes supplémentaires du signal de transmission.

Deux solutions qui tombent sous le sens : respecter les limites...

Recommandations de l’UIT-T pour les câbles à fibres optiques

Le secteur de la normalisation de l’Union internationale des télécommunications (UIT-T) a édité une bonne dizaine de recommandations concernant les structures de câbles à fibres optiques en fonction des applications pour lesquelles ils étaient installés. Ces recommandations sont regroupées dans la série L « Construction, installation et protection des câbles et autres éléments externes ».

Changement de numérotation

Depuis février 2016 et dans un souci d’harmonisation, l’UIT-T a changé la numérotation de ces recommandations. Le tableau ci-dessous donne la correspondance entre nouvelles références et anciennes.

Il indique aussi le numéro et la date de la dernière version de ces recommandations en sachant que certaines sont restées identiques tout en changeant ou pas de référence et que d’autres ont été modifiées comme les L.103, L.108, L.109 et L.110.

Dénomination		Version		Domaines d’application
Nouv.	Ex-n°	N°	Date	Domaines d’application
L.100	L.10	4	05/2021	Câbles à fibres optiques pour installations sous conduite et en galerie
L.101	L.43	2	08/2015	Câbles à fibres optiques pour installations enterrées
L.102	L.26	3	08/2015	Câbles à fibres optiques pour installations aériennes
L.103	L.59	3	04/2016	Câbles à fibres optiques pour applications intérieures
L.104	L.67	1	10/2006	Câbles à faible nombre de fibres optiques pour les applications intérieures
L.105	L.87	Amend 1	03/2020	Câbles à fibres optiques pour le branchement d’abonnés
L.106	L.58	1	03/2004	Câbles à fibres optiques : besoins particuliers des réseaux d’accès
L.107	L.78	1.1	06/2010	Structure des câbles à fibres optiques pour pose en conduites d’égout
L.108	L.79	2	03/2018	Éléments des câbles à fibres optiques pour installation par soufflage en microconduites
L.109	L.60	2	11/2018	Structure des câbles hybrides optiques/ métalliques
L.109.1	---	1	11/2022	Câbles hybrides optique/métallique Type II
L.110	---	1	08/2017	Installation directe en surface
L.111	---	1	10/2020	Câbles...

Câbles à fibres optiques pour applications spécifiques

1. Câbles à fibres optiques pour les réseaux en avionique

Quelques centaines de mètres puis quelques kilomètres, peu à peu les câbles à fibres optiques s’invitent dans les réseaux embarqués des aéronefs.

Pour quelles applications ?

La raison majeure de ce déploiement des fibres optiques dans les avions vient de la rencontre des qualités intrinsèques de ce média avec les quatre objectifs fondamentaux poursuivis par l’industrie aéronautique :

La sécurité, avec l’insensibilité aux perturbations électromagnétiques et le non-rayonnement.
Le poids, sans commune mesure avec le cuivre.
L’aide au personnel de bord, avec les applications in-flight network (IFN) comme le transfert de fichiers d’assurance de la qualité (flight operations quality assurance - FOQA) ou celles concernant la documentation dans la sacoche de vol électronique (electronic flight bag - EFB).
L’occupation des passagers, avec les applications in-flight entertainment (IFE) comme l’audio et la vidéo de son choix à sa place (audio-video on demand - AVOD) ou des jeux (in-flight gaming), ou communication et information (in-flight connectivity - IFC).

Avec quelles fibres optiques ?

Les premières fibres ont été...

Normalisation des câbles vue côté CEI

1. Panorama des normes CEI pour les câbles à fibres optiques

La normalisation des câbles à fibres optiques vue par la CEI s’appuie sur la terme générique intitulé CEI 60794 « Câbles à fibres optiques ».

Sous cette appellation, fin 2023, ce sont 114 normes qui ont été établies par le sous-comité 86A « Fibres et câbles » du comité d’études TC 86 de la CEI qui s’articulent et se complètent. Ces normes sont réparties en 6 grands domaines.

Domaine 1 - Câbles à fibres optiques

La norme de base CEI 60794-1-1:2023 « Câbles à fibres optiques - Partie 1-1: Spécification générique », édition 5.0 de mai 2023, présente les spécifications génériques et les généralités sur les câbles à fibres optiques.

Elle est complétée par plus d’une vingtaine d’autres normes telles que : CEI 60794-1-2, 1-3, 1-21, 1-22, 1-23, 1-24 et la nouvelle 1-31 de juin 2021 sur les câbles à structure en ruban. Elles sont dédiées aux diverses procédures applicables aux essais de câbles optiques, aux méthodes de tests de base, aux calculs de résistance mécanique, etc.

La 5^e édition de la norme CEI 60794-1-2 « Procédures fondamentales d’essais des câbles optiques », publiée en janvier 2021, fait le point sur la renumérotation des normes CEI concernant les tests et essais. Exemples :

CEI 60794-1-21 méthode E1 de résistance à la traction devient CEI 60794-1-101
CEI 60794-1-22 méthode F5 sur la pénétration de l’eau devient CEI 60794-1-205
CEI 60794-1-23 méthode G7 à propos des pliures devient CEI 60794-1-307
CEI 60794-1-24 méthode H2 sur la foudre devient CEI 60794-1-402

Cette nouvelle numérotation est bien présente dans des normes récentes :

en 2020, CEI 60798-1-215 sur la résistance au gel en extérieur
en 2021, CEI 60794-1-211 sur les rétractions de la gaine
en 2023, CEI 60794-1-111 sur les courbures ; etc.

Domaine 2 - Câbles à fibres optiques pour installations...