III) Les transmissions numériques par fibre optique.

1.- Le transfert d'informations

L’émission consiste à coder l’information, c’est à dire moduler le porteur d’information, qui est ici le faisceau lumineux.
La réception quant à elle consiste à décoder et à interpréter les signaux émis.
Le débit d’information est limité par entre autres, la dispersion du matériau, et par la variation des différentes vitesses. (La dispersion du matériau est liée à la nature du milieu, car l’indice du corps constituant la fibre varie en fonction de la longueur d’onde).C’est le nombre de modes qui est à l’origine de ce problème. Celui-ci dépend du rayon de la fibre, et des indices des différents milieux qui la constituent.
Le débit maximal d’informations est donc limité par le nombre de modes, car ceux-ci entraînent une déformation du signal.
Il est possible de montrer que le débit maximal d’informations est :

Avec :: - L : la longueur de guide.; - h ’’ : la dérivée seconde du vecteur d’onde du guide par rapport à la fréquence.; - d : fraction de puissance de recouvrement permise entre deux impulsions consécutives.

On peut par exemple moduler le signal de la façon suivante :
L’émetteur envoie un train d’impulsions périodiques, (onde porteuse). L’information binaire est le signal à envoyer. La modulation peut se schématiser par le produit dans le temps deux fonctions, et le train d’onde initial se trouve amputé d’un certain nombre d’impulsions.

principe

2.- Transmission optique

Les transmissions numériques par fibre optique constituent l’essentiel des liaisons en fibre optique. En effet, la médiocrité des composants optoélectroniques se prête mal aux transmissions multiplexées analogiques.(Bien que certaines applications existent dans le domaine de la vidéo et des mesures.)
D’autre part, la faible atténuation et la grande bande passante permettent de tirer tout le parti des transmissions numériques.

Dans les grandes lignes, on retrouve l’organisation d’une liaison numérique sur câble, cependant, la faible atténuation de la fibre liée au faible rapport signal/bruit exigé en numérique permet des pas de régénération de plusieurs dizaines de kilomètres. Cela permet de concevoir des nombreuses liaisons sans répéteur, ou du moins avec alimentation locale.

2.1.- Description des équipements :

Les terminaux :

2.1.1.- Emission et réception, par l’intermédiaire d’interfaces optoélectroniques d’émission (IOE) et de réception (IOR), ce dernier étant suivi d’une régénération du signal numérique, avec récupération de l’horloge en ligne.
Ces fonctions sont également présentes dans les répéteurs.
2.1.2.-Transcodage, pour passer du code à la jonction au code en ligne. Cette opération permet la récupération du rythme quel que soit le message numérique, et éliminent les composantes continues et trop basse fréquence. Elle permet la mesure du taux d’erreur moyen par comptage des manquements observés à la règle de codage (mais non la localisation et la correction.). Le transcodage en télécommunication optique est unipolaire à deux niveaux (e type tout ou rien). On utilise principalement :

- Le code biphase pour les transmissions de données :

0 est codé par 01

1 est codé par 10

- Le code CMI, jusqu'à 34 Mbits/s :

0 est codé par 10

1 est codé alternativement par 00 et 11

- Les codes de blocs binaires type nBmB au-delà :

Un bloc de n bits est traduit par un bloc de m bits. (les plus courants sont 3B4B, 5B6B, 7B8B). Ces codes sont plus complexes, mais le débit en ligne est multiplié par m/n, au lieu de 2 en CMI.

2.1.3.- Surveillance du bon fonctionnement de la liaison :

- Présence du signal en émission et en réception,
- Présence de l’horloge en émission et en réception,
- Bon fonctionnement des interfaces optoélectroniques.
- Taux d’erreurs excessif.

2.1.4.- Télésurveillance :

- des répéteurs par réception des messages qu’envoient leurs systèmes de surveillance, et commandes éventuelles d’une correction,
- télélocalisation (par bouclages successifs) d’une section de câbles en défaut ou coupée.

2.2.- Emission

On utilise des diodes électroluminescentes, qui ont un fonctionnement impulsionnel, ou des diodes laser, dont l’intensité est modulée en fonction de l’information.

2.3.- Réception

On utilise soit une photodiode, qui module le courant en fonction de l’information reçue, soit un phototransistor. Il faut obligatoirement associer un préamplificateur à la photodiode, alors que pour le transistor, le photocourant est amplifié par le gain en courant.

Une photodiode :

Un phototransistor :