Comment fonctionne le câble à fibre optique intérieur extérieur à 2 fibres ?
Un câble intérieur extérieur à 2 fibres transmet les données à travers deux fibres individuelles en verre ou en plastique qui transportent des signaux lumineux en utilisant une réflexion interne totale. Chaque fibre se compose d'un noyau, d'une gaine et de couches de protection conçues pour fonctionner de manière fiable dans les environnements intérieurs et extérieurs.
Le mécanisme de transmission de base
Le fonctionnement fondamental repose sur la physique de la lumière. Une fibre optique transmet la lumière le long de son axe par réflexion interne totale, avec un noyau entouré d'une couche de gainage constituée de matériaux diélectriques. Lorsque la lumière pénètre dans le cœur de la fibre selon l’angle approprié, elle rebondit continuellement sur la limite entre le cœur et la gaine plutôt que de s’échapper.
Cela se produit parce que l'indice de réfraction du noyau doit être supérieur à celui de la gaine pour confiner le signal optique. Pensez-y comme à un couloir avec des miroirs sur les murs - les signaux lumineux se propagent sur toute la longueur en se reflétant sur ces limites internes des milliers de fois par mètre.
Comment fonctionnent les deux fibres
Dans une configuration à 2 fibres, chaque brin fonctionne indépendamment. Une fibre gère généralement les signaux de transmission tandis que l'autre gère les signaux de réception, créant ainsi un chemin de communication bidirectionnel. Ces câbles sont composés de 2 fibres monomodes avec un noyau de 9 microns à l'intérieur d'un fil d'aramide bloquant l'eau enveloppé dans une gaine extérieure en PVC noir.
La désignation « 2 fibres » signifie qu'il existe deux chemins optiques distincts au sein d'un même assemblage de câbles. Cela permet une communication bidirectionnelle simultanée-sans interférence de signal, puisque chaque fibre est optiquement isolée de l'autre.
Couches de construction physique
Les câbles à fibre optique intérieur/extérieur combinent les avantages des câbles extérieurs, tels que la résistance à l'humidité, à l'eau et de bonnes performances mécaniques, avec les caractéristiques des câbles intérieurs, notamment l'ignifugation et la non-conductivité électrique.
Couche centrale: La partie la plus intérieure où voyage la lumière. Les fibres monomodes-utilisent un noyau de 9 microns optimisé pour des longueurs d'onde lumineuses de 1 310 nm ou 1 550 nm.
Bardage: Le revêtement est enroulé autour du noyau et constitué d'un type de verre différent avec un indice de réfraction inférieur à celui du noyau, aidant ainsi à conserver les signaux lumineux à l'intérieur. Cette limite optique est l’endroit où se produit la réflexion interne totale.
Revêtement tampon : Les câbles intérieurs utilisent des fibres à tampon serré-d'un diamètre de 900 μm, tandis que les câbles extérieurs utilisent généralement des fibres colorées d'un diamètre de 250 μm ou 200 μm. Les câbles intérieur/extérieur comblent cet écart avec une approche intermédiaire.
Membres forts: Les fibres d'aramide (telles que le Kevlar) servent d'éléments de renforcement flexibles regroupés avec la fibre. Ceux-ci empêchent les fibres de verre délicates de se briser lorsque le câble est tiré ou plié lors de l'installation.
Veste extérieure : La gaine utilise des matériaux ignifuges-tels que du polyéthylène, du chlorure de polyvinyle ou une polyoléfine ignifuge à faible-niveau de fumée sans halogène-. La gaine extérieure est résistante à l'humidité-, aux champignons-et aux UV, adaptée aux conduits souterrains, aériens ou aux espaces intérieurs/extérieurs.
Exigences de performances intérieures et extérieures
La conception à double-réponse à des défis environnementaux distincts.
Pour une utilisation en intérieur, le câble doit être conforme aux codes de sécurité incendie. Le câble Riser Rated (CMR) est conforme à la norme UL-1666, ce qui signifie qu'il s'éteint automatiquement et empêche les flammes de remonter le câble lors d'un test de combustion verticale. Cela est important dans les bâtiments où les câbles circulent verticalement entre les étages à travers des contremarches ou des cages d'ascenseur.
Pour une utilisation en extérieur, la durabilité devient essentielle. Les câbles à fibre optique extérieurs ont une plus grande résistance à la traction et un revêtement protecteur plus épais que les câbles intérieurs, ce qui les rend plus durables dans les environnements extérieurs difficiles. Ils doivent résister aux rayons UV, aux températures extrêmes, à l’humidité et au stress physique.
Les câbles intérieurs/extérieurs mettent en œuvre des mesures d'étanchéité à sec pour éviter les fuites de graisse lorsque le câble est déployé verticalement, et utilisent l'absence de composants métalliques dans la structure ou de composants de renfort métalliques facilement déconnectables électriquement.. Cela élimine le risque de conduire l’électricité dans les bâtiments tout en conservant la résistance mécanique extérieure.
Processus de transmission du signal
Lorsque des données doivent être envoyées, les équipements électroniques convertissent les signaux électriques en impulsions lumineuses à l’aide de lasers ou de LED. Ces impulsions lumineuses pénètrent dans le cœur de la fibre par une extrémité.
La lumière voyage le long d'un câble à fibre optique-en rebondissant à plusieurs reprises sur les murs-chaque photon rebondit à plusieurs reprises dans le tuyau. L'angle critique détermine si la lumière se reflète ou s'échappe. Pour que la lumière soit totalement réfléchie, l'angle incident doit être supérieur à l'angle critique afin que des réflexions continues se produisent sur la paroi de la gaine à l'intérieur de la fibre.
À la réception, des photodétecteurs reconvertissent les impulsions lumineuses en signaux électriques que les équipements réseau peuvent traiter. L'intégralité de la transmission se produit à la vitesse de la lumière dans le verre -environ 200 000 kilomètres par seconde.
Perte de signal et distance
Aucune transmission n’est parfaite. Pour la fibre monomode-, l'atténuation typique à 1 550 nm est d'environ 0,2 dB/km, tandis qu'à 1 310 nm, elle est d'environ 0,5 dB/km. Cela signifie qu'un câble de 10 kilomètres peut réduire la force du signal de 2 à 5 décibels selon la longueur d'onde.
Avec la fibre SMF28, la perte est inférieure à 0,15 dB par kilomètre, principalement due à la diffusion. Vous perdez donc moins de lumière sur un kilomètre entier de fibre qu'en rebondissant une seule fois sur un miroir métallique. Cette efficacité extraordinaire explique pourquoi la fibre optique domine les communications longue distance.
Des pertes supplémentaires se produisent aux points de connexion. Les connecteurs monomodes assemblés en usine présentent des pertes comprises entre 0,1 et 0,2 dB, et les connecteurs terminés sur site peuvent présenter des pertes allant jusqu'à 0,2 à 1,0 dB. Chaque épissure ajoute 0,1 à 0,3 dB supplémentaires de perte.
Flexibilité d'installation
La classification intérieure/extérieure signifie que les installateurs n'ont pas besoin de boîtes de transition là où les câbles traversent les murs ou entre les bâtiments.
Le câblage intérieur-extérieur comble le fossé pour les applications où les routages réseau incluent des chemins externes tout en répondant aux exigences de sécurité contre les flammes pour les transitions vers les bâtiments du campus. Un seul câble continu peut passer du conduit extérieur directement aux plénums intérieurs sans enfreindre les codes électriques.
Cela simplifie les réseaux de campus, les déploiements de fibre-jusqu'à-les-domiciles et la construction-de-connexions. La fibre à tampon serré présente des rayons de courbure minimaux plus petits, permettant une installation dans des plateaux, des racks, des panneaux de brassage et des zones présentant de multiples changements de direction.
Cependant, il existe encore des limites en matière de rayon de courbure. Le câble a un rayon de courbure minimum de 7,50 mm pour les boîtiers étroits et les virages serrés. Dépasser cette limite en forçant des courbures prononcées peut briser les fibres de verre à l'intérieur ou induire une perte de signal par microcourbure.
Pourquoi deux fibres au lieu d'une
De nombreuses applications pourraient théoriquement fonctionner avec une seule fibre à l'aide d'émetteurs-récepteurs bidirectionnels, mais les conceptions à deux -fibres dominent pour des raisons pratiques.
Des chemins de transmission et de réception séparés éliminent le besoin d'équipement de multiplexage par répartition en longueur d'onde aux deux extrémités. Cela réduit le coût et la complexité de la plupart des installations. L'optique est plus simple :-une longueur d'onde dans une direction sur chaque fibre plutôt que deux longueurs d'onde partageant une seule fibre.
Le dépannage devient plus facile lorsque chaque direction possède son propre chemin physique. Si une fibre tombe en panne, les performances de l'autre révèlent immédiatement si le problème vient de la fibre elle-même ou de l'équipement émetteur-récepteur. Dans un système à fibre unique-, le diagnostic devient plus complexe.
La flexibilité de mise à niveau s’améliore également. Vous pouvez remplacer les émetteurs-récepteurs à une extrémité sans nécessairement mettre à niveau les deux côtés simultanément, tant que les deux fibres restent fonctionnelles.
Sources lumineuses et types de fibres
La fibre monomode est optimisée pour fonctionner avec des équipements à fibre optique utilisant des longueurs d'onde lumineuses de 1 310 nm ou 1 550 nm. Ces longueurs d'onde spécifiques ont été choisies car elles minimisent l'atténuation dans la fibre de verre-elles se situent dans les "fenêtres de transmission" où le verre de silice est le plus transparent.
Les fibres monomodes-contiennent un noyau très fin et, comme la pièce centrale est si petite, la lumière ne rebondit pas vraiment ; tous les signaux passent directement par le milieu sans rebondir sur les bords. Cette transmission en chemin droit-empêche la dispersion, permettant aux signaux de conserver leur forme sur de longues distances.
L’alternative est la fibre multimode avec un noyau plus grand qui permet à la lumière de parcourir plusieurs chemins. Les fibres multimodes sont utilisées pour les liaisons de communication à courte distance-et pour les applications où une puissance optique élevée doit être transmise. Les câbles intérieur/extérieur sont disponibles en versions monomode-et multimode en fonction des exigences de l'application.
Technologie de blocage de l'eau
L’un des défis les plus délicats consiste à prévenir les dégâts d’eau sans utiliser de gel.
La fibre à tube lâche-utilise des tubes remplis de gel-qui bloquent l'eau et amortissent les fibres, tandis que les options bloquées à l'eau sèche-offrent un épissure plus propre et plus facile. De nombreux câbles intérieurs/extérieurs utilisent une technologie de blocage de l'eau sèche-avec des fils spécialisés qui gonflent lorsqu'ils entrent en contact avec l'humidité.
Les câbles à fibre optique sont bloqués par l'eau et dépassent les exigences de pénétration de l'eau de l'ICEA S-104-696 et GR-20-CORE, ce qui permet de garantir que tout dommage au câble et toute infiltration d'eau ultérieure sont limités à une longueur réparable de plusieurs mètres.
Ceci est important, car l'eau peut augmenter l'atténuation en modifiant les propriétés de l'indice de réfraction au niveau de la limite centrale de la gaine. Même de petites quantités d’humidité peuvent dégrader la qualité du signal au fil du temps.
Foire aux questions
Le câble intérieur/extérieur peut-il réellement gérer les deux environnements ?
Oui, mais avec des compromis. Ces câbles répondent aux exigences minimales pour les deux contextes plutôt qu'être optimaux pour l'un ou l'autre. Ils sont plus robustes que les câbles intérieurs purs, mais moins robustes que les câbles blindés extérieurs spécialisés. Pour la plupart des applications de campus et commerciales, ils offrent un excellent équilibre entre performances, coût et flexibilité d'installation.
Quelle est la distance maximale pour un câble à 2 fibres ?
L'atténuation dans les câbles optiques modernes est bien moindre que dans les câbles électriques en cuivre, ce qui conduit à des connexions fibre optique longue distance avec des distances de répéteur de 70 à 150 kilomètres. Pour les installations pratiques, la distance dépend du budget de puissance de l'émetteur-récepteur et de la perte totale de liaison due à la longueur de la fibre, aux connecteurs et aux épissures. Un calcul typique ajoute l'atténuation (0,3 à 0,5 dB/km) plus les pertes de connecteur (0,5 à 0,75 dB chacune) plus les pertes d'épissure (0,1 dB chacune) plus une marge de sécurité de 3 dB.
Comment connecter les deux fibres aux équipements ?
Chaque fibre se termine par un connecteur-généralement de type LC, SC ou ST. La fibre est terminée par des connecteurs LC à virole en céramique pour les espaces difficiles d'accès, et chaque fibre est entourée d'un tube de furcation de 18" de 2,0 mil pour une durabilité accrue. Les connecteurs se branchent sur les modules émetteurs-récepteurs des commutateurs, des routeurs ou des convertisseurs de médias. Un bon alignement des connecteurs est essentiel puisque les cœurs de fibre ne font que 9 microns de large.
La flexion endommagera-t-elle le câble ?
Les courbures prononcées peuvent provoquer une perte immédiate du signal ou une éventuelle rupture de la fibre. Deux types de courbure affectent les câbles à fibres optiques -la macro-courbure fait référence à une grande courbure du câble, tandis que la micro-courbure fait référence à une petite courbure. Maintenez toujours le rayon de courbure minimum spécifié par le fabricant, généralement 10-15 fois le diamètre du câble. Les fibres modernes insensibles aux courbures tolèrent des courbures plus serrées mais ont quand même des limites.
Considérations relatives à la sélection des câbles
Lorsque vous choisissez entre un câble intérieur pur, un câble extérieur pur ou un câble intérieur/extérieur, pensez à l'ensemble du chemin d'installation.
Si le câble ne quitte jamais le bâtiment, le câble-pour intérieur coûte moins cher et offre une meilleure flexibilité pour les espaces restreints. S'il reste entièrement à l'extérieur dans des conduits ou des antennes, un câble extérieur fortement armé offre une protection maximale.
Le câble intérieur/extérieur est judicieux lorsque vous avez besoin de continuité au-delà des limites environnementales. Cela inclut les déploiements de fibre-jusqu'-au bureau- où le câble passe des terminaux extérieurs aux bureaux, les réseaux de campus reliant les bâtiments, et tout scénario dans lequel l'interruption du trajet nécessiterait un épissage par fusion dans une boîte de jonction.
L'âme et la gaine du câble à fibre optique intérieur/extérieur sont construites à l'aide d'une fibre monomode de haute qualité conforme à la norme ITU-T G.652.D et rétrocompatible avec d'autres fibres monomodes existantes. Cette conformité à la norme garantit l’interopérabilité avec l’infrastructure existante et les futures mises à niveau.
Gardez à l'esprit que même si 2 câbles à fibres répondent à la plupart des besoins, un nombre de fibres plus élevé (4, 6, 12 ou plus) existe pour les applications nécessitant plusieurs circuits ou une redondance. Le principe de fonctionnement reste identique - plus de fibres signifie simplement plus de chemins de communication parallèles dans une seule gaine de câble.
La beauté de la fibre optique réside dans le fait que les principes physiques de transmission de la lumière à travers le verre restent constants, que vous envoyiez des données à travers une pièce ou à travers un océan. L'emballage protecteur s'adapte à l'environnement, mais à l'intérieur, ces deux fils de verre réalisent le même tour élégant de piéger et de guider les photons d'une extrémité à l'autre.