Types de câbles à fibre optique : monomode et multimode

Le câble à fibre optique transporte les données sous forme de lumière plutôt que d’impulsions électriques, c’est pourquoi il va bien plus loin que le cuivre et est immunisé contre les interférences électromagnétiques. Les deux familles sont la monomode et la multimode. La monomode a un cœur de 9 µm et une gaine de 125 µm (noté 9/125), utilise la lumière à 1310 nm et 1550 nm, et se décline en grades OS1 et OS2. La multimode a un cœur de 50 µm ou 62,5 µm avec une gaine de 125 µm, utilise 850 nm (et 1300 nm), et se décline en OM1 à OM5. La monomode atteint des kilomètres ; la multimode atteint des centaines de mètres. Le choix entre les deux dépend surtout de la distance, du débit et du coût de l’électronique à chaque extrémité.

Monomode vs multimode : la différence de cœur

La fibre monomode a un cœur si petit que la lumière voyage essentiellement sur un seul chemin. Cela élimine la dispersion modale, l’étalement d’une impulsion lorsque différents chemins lumineux arrivent à des instants légèrement différents, de sorte que le signal reste propre sur de longues distances. La monomode est utilisée pour les liaisons entre bâtiments, les dorsales de campus et les réseaux d’opérateurs.

La fibre multimode a un cœur plus large qui permet à de nombreux chemins lumineux de voyager simultanément. Elle est moins chère à éclairer car les émetteurs-récepteurs utilisent des sources lumineuses moins coûteuses, mais l’impulsion s’étale plus tôt, donc la portée est plus courte. La multimode est utilisée à l’intérieur des bâtiments : d’étage en étage, de baie en baie, et au sein d’un centre de données.

Les grades multimodes et leurs couleurs de gaine

La multimode est classée par bande passante et par son aptitude à fonctionner avec des sources laser. Le grade est imprimé sur la gaine, et la couleur de la gaine est un indice visuel rapide.

• OM1 : cœur 62,5 µm, gaine orange. Installations anciennes.
• OM2 : cœur 50 µm, gaine orange.
• OM3 : 50 µm optimisée laser, gaine aqua.
• OM4 : 50 µm, gaine aqua (parfois violette).
• OM5 : 50 µm large bande (850-953 nm), gaine vert citron.

La monomode est jaune. Si vous examinez un câble inconnu, la couleur vous indique la famille et souvent le grade. Pour une comparaison complète des grades multimodes, voir OM1, OM2, OM3, OM4 et OM5 fibre multimode comparées.

Portée aux débits courants

La distance qu’une liaison fibre peut parcourir dépend du grade, de la longueur d’onde et de l’émetteur-récepteur. Les chiffres ci-dessous sont les portées standard pour les types Ethernet courants.

Pour une liaison à l’intérieur d’un bâtiment, OM3 ou OM4 couvre généralement la distance en 10G et au-delà. Pour une liaison entre bâtiments, la monomode est le choix normal car elle couvre la distance sans répéteurs et n’est pas affectée par les différences de potentiel de sol ou les surtensions de foudre entre bâtiments.

Connecteurs et polissage

Les connecteurs fibre sont choisis en fonction du port et du panneau de brassage. LC a une ferrule de 1,25 mm et est le connecteur habituel sur les modules SFP. SC a une ferrule de 2,5 mm et un corps push-pull. ST a une ferrule de 2,5 mm et un verrouillage à baïonnette, et est plus ancien. MPO/MTP contient 12 ou 24 fibres dans une ferrule pour les optiques parallèles 40G et 100G.

Le polissage compte. Les connecteurs UPC ont un corps bleu et une face plane. Les connecteurs APC ont un corps vert et une face biseautée à 8 degrés. Ne jamais accoupler un connecteur APC avec un connecteur UPC : les faces ne se rencontrent pas, et la liaison échoue ou les connecteurs sont endommagés. Pour plus d’informations sur les types de connecteurs et le polissage, voir types de connecteurs fibre : LC, SC, ST et MPO, UPC vs APC.

Choisir la fibre pour un bâtiment, un campus et entre bâtiments

À l’intérieur d’un même bâtiment, la multimode est généralement le choix pratique. OM3 ou OM4 prend en charge le 10G jusqu’à 300 m ou 400 m et le 40G/100G sur des distances plus courtes, et les émetteurs-récepteurs coûtent moins cher que les équivalents monomodes. Utilisez OM3 ou OM4 aqua pour les nouvelles installations intra-bâtiment ; OM1 et OM2 sont plus anciennes et limitent le 10G à 33 m ou 82 m.

Pour un campus, où les liaisons courent entre bâtiments, la monomode est la norme. OS2 est le grade pour les longues liaisons extérieures. Les émetteurs-récepteurs monomodes atteignent 10 km en 10GBASE-LR et 40 km en 10GBASE-ER, de sorte qu’un anneau de campus ou une liaison vers un bâtiment éloigné est couvert sans équipement intermédiaire.

Entre bâtiments, le câble lui-même doit être de qualité extérieure. Un câble intérieur n’est pas conçu pour l’exposition aux UV ou l’enfouissement direct. Un câble extérieur nécessite une gaine résistante aux UV, et un câble pour enfouissement direct est rempli de gel ou inondé pour empêcher l’eau de pénétrer. Si la liaison entre dans un bâtiment, le câble doit passer à un type homologué pour l’intérieur au point d’entrée.

Aux extrémités de la liaison, l’émetteur-récepteur doit correspondre à la fibre et au débit. SFP est 1 Gbps, SFP+ est 10 Gbps, SFP28 est 25 Gbps, QSFP+ est 40 Gbps et QSFP28 est 100 Gbps. Pour les liaisons courtes dans une baie, un câble DAC (direct attach copper) relie deux ports SFP sans optiques séparées ; les câbles DAC SFP+ passifs vont jusqu’à 7 m. Un AOC (active optical cable) est un câble fibre fixe avec émetteurs-récepteurs intégrés, pour des liaisons plus longues. Pour plus d’informations sur les modules et câbles, voir Modules SFP et SFP+, câbles DAC et AOC.

Ce qui ne va pas

Les erreurs les plus courantes avec la fibre sont les incompatibilités de grade et de polissage, les connecteurs sales et les courbures trop serrées.

• APC accouplé avec UPC. La face biseautée et la face plane ne se rencontrent pas. La liaison échoue ou les connecteurs sont endommagés. Vérifiez la couleur du corps du connecteur : bleu est UPC, vert est APC.
• Mauvais grade pour la distance. OM1 en 10GBASE-SR atteint 33 m, OM2 atteint 82 m. Une liaison prévue pour 100 m sur OM1 ne fonctionnera pas. Vérifiez le grade imprimé sur la gaine avant de commander les émetteurs-récepteurs.
• Faces terminales sales. Un grain de poussière sur une face terminale de fibre bloque ou diffuse la lumière. Nettoyez et inspectez chaque connecteur avant de l’accoupler.
• Courbures serrées. La fibre a un rayon de courbure minimal. Une courbure prononcée provoque une perte ou une fissure. Respectez le rayon de courbure du fabricant du câble.
• Émetteur-récepteur et fibre incompatibles. Un émetteur-récepteur monomode nécessite une fibre monomode ; un émetteur-récepteur multimode nécessite une fibre multimode. Les deux ne sont pas interchangeables.
• Câble intérieur utilisé à l’extérieur. Un câble intérieur n’est pas résistant aux UV et n’est pas inondé pour l’enfouissement direct. Il se dégradera ou prendra l’eau.
• Mauvais connecteur pour le port. LC, SC et ST ne s’accouplent pas entre eux. MPO/MTP est destiné aux optiques parallèles et n’est pas un substitut de LC.

La fibre ne transporte pas d’électricité, elle est donc immunisée contre les interférences électromagnétiques et contre les différences de potentiel de sol et les surtensions de foudre entre bâtiments. C’est une grande partie de la raison pour laquelle elle est utilisée pour les liaisons entre bâtiments plutôt que le cuivre.

Une note sur les tests

Un testeur de continuité montrera que la lumière passe, mais il ne prouvera pas qu’une liaison est conforme à une norme. Les testeurs de certification mesurent la liaison par rapport aux limites du type de fibre, y compris la perte d’insertion et la perte de réflexion. Un TDR ou OTDR montre la distance jusqu’à un défaut. Pour une nouvelle installation, testez et documentez chaque liaison ; étiquetez les deux extrémités de chaque câble.