initiation a la fibre optique - esatic.ci sur les fttx ix. architecture du reseau ftth p l a n ......

FORMATEUR: Prof. ASSEU Olivier Pascal

Mail : [email protected] / Tél. : 08.07.86.05 - Web: http://livedna.org/225.780 CONTACT

DIRECTEUR de la recherche et Innovation Technologique à l’ESATIC

MAITRE DE CONFERENCES A L’INP-HB de Yamoussoukro

Doctorat et Mastère Spécialisé en Informatique & Télécommunications (INSA Lyon)

Certifié en Fibre Optique Technicien et Spécialiste (CFOT, CFOS) de la FOA: câblage,

déploiement, configuration et test des réseaux optiques

Formation CISCO CCNA : Routage et Commutation. installation, optimisation et interconnexion Réseaux,

les VLAN, Adressage

Certificat en Techniques d'Informatiques pour Scientifiques : Programmation objet C++ ; Système

UNIX et son administration (Université de Lyon I )

1

INITIATION A LA FIBRE OPTIQUE

NB: Pour cette formation, une note souhaitable de 12 /20 doit être obtenue après une évaluation finale.La participation aux exercices théoriques et pratiques effectués pendant cette formation est aussi prise encompte dans l’évaluation finale.

I. GENERALITES SUR LES SUPPORTS

II. GENERALITES SUR LES FO

III. CARACTERISTIQUES ET TYPE DE FO

IV. NORMES ET STRUCTURE DES FO

PLAN

V. RACCORDEMENTS DES FO

CONTACT: Mail : [email protected] / Tél. : 08.07.86.05 - Web: http://livedna.org/225.780

VI. LES MATERIELS D’ESSAI

VII. LES PRINCIPAUX ELEMENTS DE SECURITE

VIII. GENERALITES SUR LES FTTX

IX. ARCHITECTURE DU RESEAU FTTH

PLAN

X. DIFFERENTES ARCHITECTURES


LES OBJECTIFS D’APPRENTISSAGE

Comprendre les principes de base et théorique de la FO

Identifier, sélectionner et traiter correctement les câbles à fibres optiques

Sélectionner et utiliser correctement le matériel optique

Comprendre les principes et la bonne utilisation des équipements

Comprendre les pratiques de travail sécuritaires


SUPPORT OU LIGNE DE TRANSMISSION: permet la circulation des infos entre les équipements

• Supports filaires (paires torsadées, fibre optique, câble coaxial)

• Supports Aériens (ondes Magnétiques, satellite)

• Supports Optiques (laser, signal lumineux, Télécommande TV)

Paire torsadée Fibre optiqueCâble coaxial satellite télécommande


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Ces différents supports se distinguent par des caractéristiques comme : la bande passante, le délai de

transmission, la distance de transmission, le coût, la sécurité des données, la simplicité d'installation ou

d'exploitation, de maintenance et la robustesse.


6

TABLEAU DE COMPARAISON:

PT CC FO Liaison SF

peu coûteuse, symétrique,

très utilisée (en téléphonie et

LAN), distance (100m) et

débit limité (env. 10 Gbps),

peu robuste.

plus coûteux,

asymétrique mais,

meilleur protection

contre les interférences,

distance et débit moins

élevée (1 à 2 Gbits/s

sur 1 km)

de moins en moins coûteuse, plus

légères, Grande distance 50km

sans répéteur (LAN, MAN, WAN),

Bonne bande passante, très haut-

débit (50 Tbits/s théorique) et très

bonne fiabilité, sécurité garantie

infrastructure moins

coûteuse, mais

erreurs plus

fréquentes et

dépendantes des

conditions

climatiques, moins

sécurisé

La FO, aussi mince qu’un cheveu et plus résistante que l’acier, demeure l’une des plus grandes avancées

technologiques en matière de câblage. Elle a pour but de transporter de la lumière dont la source pouvant

être un laser ou une diode électroluminescente (DEL). Elle offre donc une vitesse de transmission très élevé,

un multiplexage de plusieurs signaux (Fibres multimodes) ainsi qu’une grande souplesse. La FO est un guide

d'onde qui exploite les propriétés réfractrices de la lumière.

Choix porté sur la FO

La FO insensible

aux courbures

II. GENERALITES SUR LA FIBRE OPTIQUE

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les nouveaux usages des TIC, la multiplication d'offres de services et les réseaux numériques (dont l'internet),

nécessitant pour un usage confortable, toujours plus de débit et un meilleur temps de latence, se sont imposés

auprès du grand public et des entreprises : web, Email, visioconférence, cloud computing, data center, réseaux

sociaux, Big Data, etc.

Ainsi, seul le déploiement de la FO apportera de manière pérenne le très haut débit nécessaire aux nouveaux

usages, à la multiplication des utilisations simultanées en un même lieu, l’amélioration de la QoS et à

l'augmentation du nombre d'équipements connectés (IdO, objets multimédia et autres machines « intelligentes » :

appareils ménagers, capteurs, TV, etc.)

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DEFINITION DE QUELQUES TERMES


La fibre se comporte comme un filtre passe-bas.CONTACT: Mail : [email protected] / Tél. : 08.07.86.05 - Web: http://livedna.org/225.780

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L'indice de réfraction, souvent noté n, est une grandeur caractéristique d'un milieu, décrivant le comportement

de la lumière dans celui-ci ; il dépend de la longueur d'onde de mesure mais aussi de l'environnement dans

lequel se propage la lumière.

Lorsqu'un faisceau lumineux heurte obliquement la surface qui sépare deux milieux plus ou moins transparents, il

se divise en deux: une partie est réfléchie tandis que l'autre est réfractée, c’est-à-dire transmise dans le second

milieu en changeant de direction.

Il est obtenu en divisant la vitesse de la lumière dans le vide (Cv=299 792 Km/s) par la vitesse de cette même

onde dans le matériau. Plus l'indice est grand, et plus la lumière est lente.

C'est ce principe qui est utilisé pour guider la lumière dans la fibre. La FO comprend ainsi deux milieux: le cœur,

dans lequel l'énergie lumineuse se trouve confinée, grâce à un second milieu, la gaine, dont l'indice de réfraction

est plus faible.

DEFINITION DE L’INDICE DE REFRACTION (n)


10

DEFINITION DE QUELQUES TERMES



11



12


Une des applications de la FO: Fibres desservant les foyers (FTTH) Fibre optique jusqu’au bâtiment (Fiber to the Building = FTTB)

Fibre optique jusqu’au voisinage (Fiber to the neighbourhood /network = FTTN)

Une seule paire de FO transporte un débit 10 fois plus fort

que 250 paires de fils de cuivre.

QUELQUES APPLICATIONS


100Mb, 2 Km

2 Gbps, 200 Km

Plus de Gbps, des Km

LAN (Réseau Local) : salle, Bâtiment, PME/PMI, RLE

MAN (Réseau Métropolitain): commune, ville, interconnexion de LAN

WAM (Réseau Etendu) : Pays, Continent, Internet, Opérateur

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QUELQUES APPLICATIONS


III. LES CARACTERISTIQUES ET TYPES DE FO

14

15

LA FO MULTIMODE: la 1ère utilisée, réservée aux courtes distances (réseaux informatiques). Le rayon

lumineux a plusieurs manières de se propager dans le cœur de la FO, chaque mode ayant une vitesse de

propagation propre (vitesse suivant l’axe de propagation). 2 versions:

- Fibre à saut d'indice

L’indice du cœur diminue suivant une loi parabolique

entrainant une propagation plus rapide de la lumière, ce

qui réduit la dispersion intermodale.

Indice de réfraction dans le cœur n1 constant

- Fibre à gradient d’indice

LA FO MONOMODE: possède une grande bande passante mais requiert des composants chers et des tolérances

faibles (la solution universelle des systèmes de télécommunications)

Sélection d’un seul mode de

propagation se propageant au

voisinage de l’axe


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LES DIFFERENTS DIAMETRES DE LA FO

Les fibres monomodes (OS) classées selon leur atténuation maxi :1.0 dB/km pour OS1; 0.4 dB/km pour OS2

Les fibres multimodes (OM) selon leurs bandes passantes (Bp), avec une Bp allant de 200 MHz/km pour l'OM1 à

3500 MHz/km pour l'OM4. 50/125 µm: plus grande bande passante (Bp), accepte les réseaux GigE, plus sensible

aux courbures. Elle est classée en plusieurs types (OM1, OM2, OM3 et OM4) en fonction de la Bp, le débit (voir

tableau) et la longueur de la liaison. 62,5/125 µm: plus petite Bp, habituellement sur les réseaux Ethernet 10/100

(ne supporte pas les GigE). Moins sensible aux courbures que 50 µm. Liaisons allant jusqu´à 4 Km (850 nm) ou 10

Km (1300 nm).


longueurs d’onde dans

l’industrie des télécoms

http://fr.c3comunicaciones.es/Documentacion/MM 50.pdf

http://fr.c3comunicaciones.es/Documentacion/MM 62.pdf

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G-652 (fibre à dispersion non décalée, premier FO) qui compte plus de 80 millions de Km de fibres installées dans

le monde, puis la fibre G-653 (fibre à dispersion décalée, notamment utilisée dans les câbles sous-marins).

G-655, la fibre NZDF (Non Zero Dispertion Fiber), fibre à dispersion Non nulle, utilisée aujourd'hui dans les

infrastructures terrestres et sous-marines longue distance.

Norme UIT Type

G.651 Fibre multimode à gradient d’indice type 50/125 µm

G.652 Fibre monomode standard SMF pour utilisation à 1310 nm et éventuellement à 1550 nm

G.653 Fibre monomode à dispersion décalée DSF

G.654 Fibre monomode à longueur d’onde de coupure décalée

G.655 Fibre à dispersion décalée non nulle NZ-DSF

G.656 Fibre monomode à dispersion non nulle pour large bande

G.657 Fibre monomode pour réseaux d’accès FTTH

IV. NORMES ET STRUCTURE DES FO

NOTE : Il existe une autre longueur d’onde égale à 1625 nm. Elle est utilisée lorsque le propriétaire du réseau prévoit

utiliser du WDM et du DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing =multiplexage en longueur d'onde) .

DEL : Diode Electroluminescente (850 nm, 1300 nm)

LASER : Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation (1 310 nm, 1 490 nm, 1 550 nm, 1 625 nm)


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IV. NORMES ET STRUCTURE DES FOPRINCIPALES STRUCTURES DES CABLES A FO

Les câbles hybrides contiennent

OS+OM

Câble armuré pour extérieur et

protection contre les rongeurs /

écrasement.

Les câbles de garde à fibres optiques (CGFO):

câbles de masse pour les lignes électriques à

haute tension (OPGW - Optical ground wire)


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V. RACCORDEMENT DES FO

Epissure par fusion: Assemblage permanent

de deux fibres

Epissure mécanique: Assemblage temporaire de

deux fibres via un dispositif d’accouplement

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V. RACCORDEMENT DES FOLES DIFFERENTS CONNECTEURS

21


LES DIFFERENTS TYPES DE CONNECTEURS

L’anatomie d'un connecteur de fibres optiques

Les connecteurs duplex

La qualité de surface du connecteur

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LES DIFFERENTES PERTES

Au début des raccordements par connecteur, les 2 faces de contact étaient polies

à 90° par rapport à l’axe de la fibre. Aujourd’hui la norme impose des faces

polissage PC (Physical Contact) ou APC (Angled Physical Contact) avec un

angle d’env. 8°.

La Réflectance (ORL :Optical Return Loss / perte par retour ou réflexion)

d’un événement s’exprime par le rapport de la puissance réfléchie (liée à une épissure mécanique, connecteur, etc.) à la

puissance incidente en un endroit particulier de la liaison optique ; elle est affichée en décibels (- dB). Plus la valeur de

la réflectance est petite, moins la rétro-réflexion est importante, ainsi -40 dB de réflectance est meilleur que - 30dB.

La réflectance mesure l’affaiblissement de réflexion et doit être généralement inférieure à - 35 dB

Pour les pertes au point de jonction de deux FO, la distinction est faite entre pertes « intrinsèques » dues à la fibre

et pertes « extrinsèques » dues aux connecteurs ou courbures. Les pertes dues à la fibre proviennent généralement

de différences entre les diamètres de cœur ou de l’excentricité des fibres. Les pertes dues au connecteur

proviennent des défauts de surface, défauts d’alignement….


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LES DIFFERENTES CLASSES DE CONNECTEURS

La perte par insertion (IL) est la mesure des pertes au niveau du point de connexion. C’est la différence mesurée

dans le cœur de fibre entre la puissance émise (PIN) et la puissance reçue après le point de connexion (POUT),

exprimée en décibels (db). Valeur de perte moyenne de 0.1 à 0.5 dB. Elle représente la diminution de la puissance de la lumière émise dans la liaison optique lors de la traversée des

composants passifs, tels que des connecteurs et des épissures.

NB: Le niveau de performance d’une connexion optique est déterminé par deux caractéristiques; les pertes IL et

les pertes ORL. Plus petite la valeur d’IL sera, plus grande la valeur de ORL sera,

et meilleure la connexion sera.

IL

Si deux férules ou deux fiches sont connectées entre-elles sans précautions

particulières, les valeurs de défaut angulaire et de d’écart de concentricité

s’ajouteront et augmenteront les pertes (IL).

PinPout

ORL=10 log(Pin/Pret)

Réflectance = 10 log(Pret/Pin)

Pret

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LA FUSION

Déposer les fibres: Ne pas glisser le verre nu dans les rainures; Éviter que

la coupe touche une surface pour ne pas l’endommager et la contaminer.

Fermer les capots: Pour éviter d’endommager et de contaminer la fibre et

la fusionneuse.

Protéger la fibre fusionnée: par des manchons thermo-

rétractable ou plastiques mis dans un four, Ne pas

toucher directement le manchon avant qu’il ne soit froid

La préparation des fibres

Dénuder : Retirer le revêtement pour exposer le verre nu;

Nettoyer: Essuyer les débris sur le verre; Utiliser de l'alcool

isopropylique pur à 90%. Éviter tout contact avec les sécrétions

cutanées sur le verre nu.

Couper : Couperet (cleaver) de bonne qualité; Une bonne

longueur de coupe; Couper doucement ‒ laisser l'appareil faire le

travail; Ne pas nettoyer après la coupure!


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V RACCORDEMENT DES FOLES RACKS DE PROTECTION

Boîte de connexion ou cabinet de raccordement servant à

entreposer et à protéger des FO terminées sur des

connecteurs ou sur des cordons en pigtails.

Les racks de distribution FO sont des panneaux qui sont

la plupart du temps prévus pour être intégrés dans des

armoires 19

les éléments constituant un

lien optique

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LE CODE DE COULEUR DES CABLES

Il existe 4 couleurs pour désigner les types de câbles à fibres optiques :• Noir : Câbles MONOMODES pour réseaux extérieurs • Jaune : Câbles MONOMODES pour réseaux intérieurs • Orange : Câbles MULTIMODES de 62,5 µm/125 µm pour réseaux intérieurs • Bleu (aqua) : Câbles MULTIMODES de 50 µm/125 µm pour réseaux intérieurs

V RACCORDEMENT DES FO


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Code de couleurs des fibres selon les normes

TIA/EIA-598 (loose tube et tight buffer)Le code de couleurs des connecteurs

LE CODE DE COULEUR DES FO

V RACCORDEMENT DES FO


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1. Réflectomètre optique (OTDR=Optical Time Domain Reflectometer ): Mesure de distance, Perte de

l'événement/réflexion, Atténuation du système

2. Source et puissance-mètre optique: Atténuation totale du système, Vérification de la polarité

3. Détecteur de lumière (détecteur de fibres actives)

4. Microscope (inspection de connecteurs)

5. Localisateur visuel de défauts (Visual fault locator = VFL):

Recherche de courbures et de bris.

6. Téléphones optiques (communication)

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Plusieurs renseignements utiles sont donnés sur l’écran d’un réflectomètre (OTDR):

• la longueur du lien total (de la fibre) ou de celle-ci entre 2 ou plusieurs événements;

• l’endroit précis d’un événement, la réflectance;

• l’atténuation en dB/km et l’atténuation précise d’un événement en un endroit précis;

• un aperçu unidirectionnel de la perte totale d’un lien en excluant les connecteurs de départ et de fin de parcours;

• un aperçu bidirectionnel de la perte totale d’un lien en excluant les connecteurs de départ et de fin de parcours.

PRESENTATION D’UN OTDR

NB: Les réflexions se produisent entre connecteurs, à la fin de la fibre ou sur les fibres

cassées. Cause: Mauvaise combinaison de connecteurs ou présence des saletés.

30


Quels sont les points critiques dans un réseau optique


31


OTDR

L’OTDR (Optical Time Domain Reflectometer) permet de localiser des événements, défauts, perte et de mesurer

l’atténuation

Le cordon dans son ensemble est caractérisé par une Perte d'insertion (quantité de lumière perdue sur la ligne de

transmission) regroupant à la fois la perte linéique du câble et celle due aux connecteurs. Dans le cas de cordons

monomodes, s’ajoute l’ORL (quantité de lumière réfléchie par la ligne)


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Les considérations générales pour la mise en place

1. S’assurer d’avoir suffisamment de mou (en cas de bris des FO, utilisation future;

2. Surveiller la tension appliquée sur les câbles;

3. Maintenir un rayon de courbure minimal;

4. Protéger les câbles exposés.

• Installation extérieure (inter immeubles) : Conduits, Aérien, Enfoui

• Installation intérieure (intra-immeubles) : Courses verticales, Planchers / Plafonds

Ne pas dépasser le rayon de courbure maximal prescrit en

tirant le câble (de façon dynamique = 20 fois le diamètre du

câble) Ne pas déformer la gaine du câble

Toute courbure excessive de la FO peut provoquer une réfraction du signal optique et des fuites à travers la

gaine. Et lorsqu'une courbure excessive perturbe la transmission de la lumière, l'atténuation augmente, ce qui

compromet l'intégrité de vos données.

Il faut préciser deux rayons de courbure minimal de la FO applicable dans une installation: pour un câble ne

subissant aucune traction ou « non chargé », le rayon de courbure mini correspond à 10 fois le diamètre

extérieur du câble (Rayon de courbure minimal statique).

En situation de traction ou de câble « chargé », comptez 15 fois le diamètre extérieur du câble (Rayon de

courbure minimal dynamique ).

VII. LES PRINCIPAUX ÉLÉMENTS

DE SÉCURITÉ


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VII. LES PRINCIPAUX ÉLÉMENTS

DE SÉCURITÉ

Eviter de manger ou boire dans cette classe

Protection des yeux contre les lasers et éclats

Eviter de manipuler les débris des FO et les débris des câbles

Bien ranger et manipuler les outils

Eviter les Produits chimiques

Aires de travail ‒ Travailler sur une surface sombre pour voir les fibres cassées

Portez des gants lors des activités de câblage

Mettez les bouts de fibres dans les poubelles

Ramassez les fibres avec des pincettes ou chiffons

Ne regardez jamais directement dans un laser.

Travaillez avec prudence


VIII : LES RESEAUX FTTx

FTTCab : Fiber To The Cab (Fibre jusqu'au sous-répartiteur)


GPONONT: Optical

Network Terminal

Internet

NRO (OLT Opticall

Line Terminal)PM

Dans un réseau point-à-multipoint:P2M ou GPON (pour Gigabit Passive Optical Network)

les signaux venant des fibres de plusieurs abonnés sont rassemblés par un diviseur/coupleur

optique au sein d’une unique fibre reliée au central OLT (Optical Line Terminal). Chaque client

ne peut donc pas être “dégroupé” indépendamment. La seule possibilité de mutualisation

d’un réseau GPON est au niveau du "point de mutualisation" où sont installés les coupleurs

PON (La revente de bande passante est également possible mais cela ne permet pas un

développement de la concurrence).

ONT

ONT

PtP

Internet

Nœud de raccordement

Optique NRO

PM : Point de mutualisation

Dans un réseau point-à-point (P2P), chaque abonné est relié au NRO de l’opérateur par une ligne qui lui est propre (non partagée).Elle a l'avantage d’allouer toute la bande passante disponible sur une fibre pour un abonné, contrairement à la technologie PON qui partage la

bande passante d'une fibre entre les abonnés raccordés sur le même arbre. C'est l'architecture utilisée aujourd'hui pour le réseau RTC, où

chaque paire de cuivre est reliée au NRA.

IX : ARCHITECTURE DU RESEAU FTTH

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-APON : ATM Passive Optical Network, il est le tout premier type de PON à être élaboré

-BPON : BroadBand PON, succède et inclus APON (ITU G.983 /ATM+video)

-EPON : Ethernet PON, il est le standard IEEE des PONs (débit partagé entre user / IEEE 802.3ah )

-GPON : Gigabit PON, succède au BPON, plus récent / répandu (ITU G.984/ ATM+video+IP)

- WDM-PON : évolution basée sur le MUX en longueur d’onde de plusieurs abonnés sur une même fibre.

Optical Network Termination(Terminaison de Réseau Optique)

Convertisseur FO/PT

Optical Line Termination(Terminaison de Ligne Optique)

DSLAM - 16/4/64

(nb cartes/ports/clients)

HISTORIQUE DU xPON



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DIFFERENCE ENTRE P2P/P2M et AON /PON


- AON: Active Optical Network ou Point à Multipoint Actif, architecture point à multipoint utilisant un équipement actif (cad alimenté en

électricité) par lequel jusqu'à 128 utilisateurs peuvent être regroupés sur une fibre arrivant au NRO

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NORMALISATION DES CÂBLES FTTH IMMEUBLE, MAISON ET ABONNÉ

1

2

3

Câble de distribution : G652B ou G652D: (Câble utilisé principalement dans la partie transport).

Câble montant ou aérien : G657A ou G657B ou : G652B ou G652D, moins sensible aux

contraintes de courbures, préconisées dans le câblage intérieur

Câble abonné: G657A ou G657B, préconisé aussi pour les cordonsImmeuble

1

2

3

MaisonMaison



39

STRUCTURE ET DÉPLOIEMENT DU FTTH



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Immeuble avec 3 appart,/palier, un PBO installé dans la colonne

montante, un second PBO pour les appart. de l’étage supérieur.

Un même câble alimente les 2 PBO.

IX : ARCHITECTURE DU RESEAU FTTHSTRUCTURE ET DÉPLOIEMENT DU FTTH

Le PM composé de 3 coffrets juxtaposés : en bas les

câbles venant du NRO, au milieu les câbles de

distribution dans les étages, en haut une réserve de

câbles.

Le câble provenant du NRO est équipé de « pigtails », des

jarretières connectorisées. Il y a une jarretière par fibreinstallation du boîtier ONT chez le client qui assure

l’interface optique/cuivre permettant de relier la box internet,

la TV, le Phone…

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Le technicien effectue un test de débit pour s’assurer du bon fonctionnement de la liaison

Test du débit Descendant

La fibre affole l’aiguille, le compteur n’étant gradué

que jusqu’à 100Mbit/s.

Test du débit Montant


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X : LES DIFFERENTES ARCHITECTURES

Un OLT Siemens Un OLT Alcatel-Lucent


43

QUELQUES INFORMATIONS


44

QUELQUES INFORMATIONS


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LE BUDGET D’ATTÉNUATION

B = a L + aS X + aC Y

B = atténuation totale en dB

a = affaiblissement linéique de la liaison en dB/Km

L = longueur de la liaison en Km

aS = valeur significative de la perte d’une épissure en dB

X = nombres d’épissures

aC = valeur significative de la perte d’un connecteur en dB

Y = nombre de connecteurs

C’est la somme des pertes d'une ligne de transmission entre une source et un récepteur

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LE BUDGET D’ATTÉNUATION

Exemple de calcul sur la fibre OS

OUVERTE A TOUTES QUESTIONS, CRITIQUES

ET SUGGESTIONS. MERCI !

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DEMO : INSTALLATION FTTH


initiation a la fibre optique - esatic.ci sur les fttx ix. architecture du reseau ftth p l a n ......

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