Copropriété : la fibre optique

L'acheminement d'impulsions lumineuses dans une fibre repose sur une longue succession d'innovations. En 1870 le physicien John Tyndall remarque que la propagation de la lumière dans un jet d'eau y est piégée à cause de la réflexion entre l'interface air / l'eau. En 1950 Van Heel et Hopkins inaugurent la première application de la fibre optique avec le fibroscope flexible (endoscope) qui permet l'acheminement d'une image le long de fibres en verre jusqu'à un oculaire. En 1955 Narinder Kapany travaille sur l'acheminement à longue distance d'un signal lumineux. Chaque fibre de l'épaisseur d'un cheveu est formée de deux matériaux différents assurant la propagation du rayon lumineux dans le cœur de la fibre. La lumière circulant le long d'une fibre composée d'un diélectrique transparent remplace l'électricité dans les fils métalliques, non pour transmettre l'énergie, mais des données lumineuses.

En 1966 Charles Kao et George Hockham ont l'idée d'utiliser la fibre pour acheminer simultanément différents signaux (téléphone, télex, télévision) numérisés. Ils découvrent que la perte de lumière est due à des impuretés dans le verre. Dans les années soixante-dix, les firmes Corning Glass, Bell Labs et le CNET livrent des fibres suffisamment pures pour assurer le transport de signaux téléphoniques. La première liaison téléphonique est établie au mois d'avril 1977 entre Long Beach et Artesia (Californie) distantes de dix kilomètres. Le premier câble transatlantique en fibre optique entre en service en 1988 et permet l'acheminement de 40.000 appels simultanés, soit trois fois plus que les sept câbles coaxiaux transatlantiques réunis.

L'optique est une branche de la physique qui s'occupe de l'étude des phénomènes lumineux. Le lecteur non désireux d'aborder la partie technique peut sauter les six paragraphes suivant.  ;-( La fibre optique est un guide d'onde qui exploite les propriétés réfractrices de la lumière. Lorsqu'un rayon lumineux passe obliquement d'un milieu transparent à un autre, il y subit un changement de direction. Un crayon plongé dans un verre d'eau semble « dévié » et se rapprocher de la verticale. La réflexion et la réfraction reposent sur l'équation de Snell-Descartes (XVII°). L'indice de réfraction vaut 1 pour l'air, 1,333 pour l'eau et 1,5 à 1,8 selon la nature du verre. Un rayon lumineux atteignant une surface de verre (n=1,5) sous un angle de 25° est réfléchi avec ce même angle, mais on peut apercevoir aussi un rayon réfracté qui forme un angle d'environ 16° (sin α2 = n. sin α1 ; sin α1 = sin α2/n ; N_1. sin α1 = N_2. sin α2). De nombreuses années après la découverte de la loi de la réfraction, les savants d'alors se rendirent compte que l'indice de réfraction correspondait au rapport des vitesses de propagation de la lumière dans les deux milieux. L'indice de réfraction « n » est égal à c/v (exemple n = 300.000 m/sec / 200.000 m/sec = 1,5), tandis que l'angle D entre le prolongement du rayon incident et le rayon réfracté mesure la déviation du rayon lumineux (D = α1-α2).

Le spectre électromagnétique visible s'étend de 400 nm (7.7.10¹⁴ Hz) à 700 nm (4,34 10¹⁴ Hz), en deçà se trouvent les UV et au-delà les IR. Dans un prisme, chaque rayon de lumière blanche composé de toutes les couleurs subit une réfraction. L'angle de réfraction de chaque couleur étant différent (variation d'indice), on obtient une séparation des couleurs. Les rayons rouges sont moins déviés que les rayons violets, ces différentes couleurs n'ont pas la même vitesse (célérité) de propagation. Le rapport de la vitesse d'une onde électromagnétique dans le vide (célérité) à la vitesse dans un milieu correspond à son indice de réfraction (v = c / n). Si n varie avec la fréquence de la lumière, cette variation n'est pas très importante sur l'étendue du spectre visible (300 nm). On utilise généralement pour le spectre visible la valeur 589 nm pour n. Un exemple trivial, un photographe « shoot » une jeune femme en maillot de bain rouge (629 nm) sur la plage, la baigneuse immergée, son maillot apparaitra bleu (473 nm) : λ= λ₀ / n : 629 nm/ 1,33 = 473 nm ; fre = v / λ_0 : 225000 / 473 nm = 4,756.10¹⁴ Hz.

Il existe un angle ou la réfraction n'intervient plus et au-delà duquel les rayons lumineux ne pénètrent plus. Une vitrine regardée sous un certain angle se transforme en « miroir ». L'angle limite correspond à un rayon incident rasant. L'arc sinus de l'angle limite vaut n1/n2, soit 0,6666 pour un verre d'indice 1,5, d'où 41°82'. L'ouverture numérique qui correspond à l'angle maximum des rayons entrants dans la fibre et subissant une réflexion totale dépend de la différence d'indice entre le cœur et la gaine de la fibre (ON = √n² cœur - n² gaine). Pour des angles α1 supérieurs à la longueur d'onde (λ), cela signifie que la réfraction est impossible. Quand l'angle limite (1/ sin λ = n_1,2) est atteint, 100 % de l'énergie incidente est réfléchie.

Le son ou l'image délivré par un transducteur est un signal électrique (énergie) analogique (sinusoïdal), il doit être numérisé en une suite de 0 et de 1 (convertisseur A/D). L'échantillonnage mesure et convertit l'intensité plusieurs milliers de fois par seconde en bits qui alimentent une diode semi-conductrice ou un laser chargé de transmettre les impulsions lumineuses dans la fibre. Selon le théorème de Nyquist et Shanon, la vitesse d'échantillonnage doit être au minimum égale à deux fois la fréquence maximale. A l'arrivée, le signal lumineux numérisé capté par un phototransistor est converti en variation de courant (convertisseur D/A) afin de restituer le signal d'origine.

La propagation lumineuse, uni-mode ou multimode, est propre à chaque fibre selon sa géométrie et ses propriétés physiques. En transmission uni-mode on privilégie le chemin le plus court. La fibre impose une seule fréquence lumineuse et un diamètre du cœur égal à 8 fois la longueur d'onde utilisée. L'absence de dispersion permet une l'augmentation de la bande passante (100 Ghz/km ou 1 Gbits/s) et au signal de parcourir plusieurs centaines de kilomètres sans répéteur. l'atténuation de 1000 dB/km en 1960 est passée à 20 dB/km en 1975, puis à 0.2 dB/km en 1984 pour une longueur d'onde de 1550 nm (infra-rouge), ce qui représente 1 % du signal après 100 km. Le record est de 0.149 dB/km avec une fibre de silice pure (le cuivre c'est 15 dB/km). Les pertes sont dues à : l'absorption, diffusion de Rayleigh (défauts microscopiques par rapport à la longueur d'onde), jonctions (décalage lors de l'assemblage), couplage (rétro-réfraction), courbure (rayon inférieur à 15 fois le diamètre du câble).

En multimode, la fibre permet l'acheminement d'un millier de fréquences lumineuses séparées par de brefs intervalles (multiplexage). La lumière se réfléchit 15.000 fois par mètre, mais au-delà d'une vingtaine de kilomètres les fronts du signal sont arrondis, le signal doit être renforcé afin d'éviter toute erreur de transmission. Le paramètre de fibre normalisé (V) permet de caractériser la fibre et de calculer le nombre de modes d’une fibre optique. V = (2π/λ).a.ON ; a représente le rayon de la fibre et λ la longueur d'onde.

 :-) La bande passante allouée sens montant ou descendant n'étant pas utilisée en permanence, on parle de liaison asymétrique. Les débits proposés diffèrent selon la technologie mise en œuvre et les fournisseurs d'accès Internet. Le débit annoncé par le FAI n'est pas une garantie, celui-ci varie selon : la région - la Box, (modem/routeur) - le Wifi - Ethernet - le serveur et l'opérateur - le point de connexion (fixe ou mobile) - et de l'emplacement.

Il existe trois technologies de connexion Internet : xDSL, les données numériques passent par la paire de cuivre (torsadée) d’une ligne téléphonique (12,4 millions d'abonnés en 2022). ADSL débit descendant moyen 1 à 15 Mbps - débit montant moyen inférieur à 1 Mbps, VDSL débit moyen 50 à 100 Mbps (selon la proximité du répartiteur téléphonique) - plage de fréquence 25 kHz à 1 MHz.

FTTLA (Fiber to the Last Amplifier), l'amplificateur de l'immeuble est relié en amont au noeud de raccordement optique avec de la fibre, et en aval au logement de l’abonné par un câble coaxial (ancien réseau SFR-Numericable) utilisant la technologie Hybride Fibre Coaxial (1,15 d'abonnés en 2022). Débit descendant 100 Mbps à 1 Gbps, débit montant moyen 10 à 100 Mbps - plage de fréquence 54 Mhz à 1 Ghz.

FTTH (Fiber To The Home) débit descendant 600 Mbps à 8 Gbps, débit montant 200 à 1 Gbps (14,4 millions d'abonnés en 2022).

Débits minimums recommandés par les opérateurs :

Télévision par Internet sans décodeur TV : basse qualité (360 p) 1 Mbps - Qualité Standard SD (480 p) 1,5 Mbps - Haute Définition HD (720 p) minimum 2,5 Mbps.

Streaming (visionnage depuis internet sans téléchargement préalable) Netflix ou Disney+ : 3 Mbit/s en SD - 5 Mbps en HD.

vision-conférence : entre 10 et 20 Mbps.

Ultra Haute Définition (4K) : 20 Mbps.

Jouer à Fortnite : 20 et 40 Mbps.

A titre indicatif, les débits en téléchargement vont : jusqu’à 2 Gb/s (Bouygues) - 5 Gb/s (Orange) - 8 Gb/s (SFR et Free). Il s'agit de débits théoriques. Le débit est souvent réduit afin de « satisfaire » le maximum d'abonnés (occupation de la bande passante). Un virus ou un malware suffit pour ralentir une connexion.

L’ARCEP dénombre plus de 33 millions de foyers éligibles à la fibre FTTH. Seule question a se poser à l'heure du choix afin de ne pas de laisser influencer par un commercial ou un effet de mode, de quel débit ai-je réellement besoin ? L'ADSL permet des débits suffisant pour naviguer sur Internet, envoyer des e-mails avec pièces jointes, regarder la télévision. En cas de doute il suffit de tester la connexion pour connaître le débit de la box, voire passer à la 4G (300 Mbit/s).

Si on juge utile d'améliorer le débit d'un ordinateur éloigné de sa box on peut utiliser un boitier à courant porteur (le signal empruntera le réseau électrique) - installer un répéteur Wi-Fi - utiliser la bande de fréquence 5 GHz (moins encombrées) - changer de serveur et d'opérateur. L'ordinateur utilise le Domain Name System du fournisseur d'accès par défaut. Le DNS convertit les noms de domaine (www.Google.com) en adresses IP (204.xxx.xxx.xxx). Il suffit d’entrer les adresses IP des DNS choisis : Open Domain Name System (208.67.222.222 ou 208.67.220.220), Google Public DNS (8.8.8.8 ou 8.8.4.4), 1.1.1.1 et 1.0.0.1 pour Cloudflare, ou de NTT, Verizon, etc. La technologie XGS-PON permet un débit descendant de 5 Gbits/s et de 1 Gbits/s en débit montant. Cette technologie ne couvre qu'environ 40 % des communes (abonnement environ 47 €). Le Wifi 7 tribandes qui devrait être certifié courant 2024 annonce des débits : 11.520 Mbits/s à 6 GHz, 5.570 Mbits/s à 5 GHz, 1.376 Mbits/s à 2,4 GHz d'où un flux théorique cumulé de 19 Gbit/s, soit 2,3 Go/s (19 Gbit / 8 bits).

Les chercheurs du National Institute of Information and Communications Technology Japonnais sont parvenus, au mois d'octobre 2023, à atteindre un débit de 22,9 pétabits par seconde (1 pétabit ou 10^15 = 1000 térabits ou 1 million de gigabits) sur une douzaine de kilomètres en utilisant des fibres à 38 brins (les fibres habituelles sont à 4 brins). Chaque brins supporte trois modes de transmission, soit 114 canaux simultanés. Pour comparaison, le trafic Internet mondial est d'environ 1 pétabit par seconde.

Passer au très haut débit, rien de plus simple, si vous êtes copropriétaire et que l'immeuble n'est pas équipé de la fibre, il faut inscrire la question et sa résolution à l'ordre du jour de la prochaine assemblée (le locataire doit en faire la demande auprès de son bailleur). Il est préférable avant toute démarche de réaliser un test d'éligibilité et de mesurer les débits de votre branchement. Le syndicat de copropriété ne peut refuser l'installation de la fibre dans l'immeuble, sauf la présence d'un réseau fibre déjà existant ou un motif légitime et sérieux, généralement infrastructure inadaptée pour recevoir l'armoire technique dans une partie commune.

L'opérateur procède ensuite à une étude de faisabilité, souvent sans en avertir le Syndicat... S'il faut passer par des parties privatives, il faut obtenir l'accord du ou des propriétaires. Tout le monde n'est pas d'accord, car cela entraîne une servitude. Le fournisseur d'accès est généralement propriétaire de l'installation pour 25 ans. En cas de problème ou d'entretien, il aura le droit de pénétrer dans la partie privative. Si l'occupant est souvent absent, il doit envisager de confier ses clefs à un tiers. Ce n'est parce qu'un local est vacant et ouvert qu'il n'appartient à personne !

En possession de l'étude, le conseil du syndicat se doit de l'éplucher et vérifier : le trajet qu'empruntera la fibre - la pose de goulottes - quelles pénalités en cas de retard dans les travaux - points de branchement optique à chaque niveau - durée et horaires des travaux - nuisances sonores - risques liés au chantier - assurance - modalités d'accès - mono-fibre (un seul raccord) ou multi-fibre (plusieurs ports) - respect de l’esthétique de l'immeuble - emplacement de la plaque signalétique (La loi impose à tous les immeubles postérieurs au 1 novembre 2016 d'être pré-fibrés) - nettoyage - état des lieux contradictoire avant et après les travaux.

L’opérateur dispose de six mois pour effectuer l'installation : arrivée des câbles de l'extérieur - pose de l'armoire technique - déploiement du réseau vertical et des Points de Terminaison Optique aux endroits retenus. La loi l'oblige à fournir une installation compatible avec tous les opérateurs qui ne sont d'ailleurs pas obligés de s'y raccorder. L’ARCEP impose à l’installateur une période de « carence » de trois mois entre l’installation et la commercialisation afin que les autres opérateurs puissent s'y raccorder et proposer leur offre commerciale. Reste ensuite à prendre rendez-vous avec un technicien pour activer la ligne au Point de Mutualisation et installer une ou plusieurs prises dans l'appartement, de préférence en présence de l'occupant pour éviter un travail bâclé et que Médor ou Félix s'échappe. Prévoir quelques heures voire une demi-journée selon la configuration des lieux.

Le plan « France très haut débit » fut lancé en 2013, dix ans plus tard seulement 70 % du pays est « fibré » et 46 % des foyers ont souscrit un abonnement. Toutes les communes ne sont pas éligibles, 29 000 sur 35 000 le sont, et rares sont les immeubles fibrés éligibles à tous les opérateurs (on en compte une soixantaine). Les clients de : K-net, Nordet, OVH, Ozone, Vialis, etc., n'auront souvent d'autre choix que d'en changer. Les personnes habitant une région isolée (désert numérique) peuvent se tourner vers un Réseau d'Initiative Publique mis en place par les collectivités territoriales afin de favoriser le développement de la fibre en zone rurales.

Un mot à propos des commerciaux, ceux-ci ne peuvent en principe qu'appeler un client de l'enseigne du lundi au vendredi entre 10-13 heures et 14 à 20 h, et au maximum quatre fois dans le mois (harcèlement téléphonique). Une remarque, une correction, une erreur de transcodage, une précision, un retour d'expérience ?

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