Fibre vs cuivre : avantages et inconvénients

Qu’est-ce que la fibre optique ?

La fibre optique, également appelée câble à fibre optique ou fibres optiques, est généralement composée du cœur de fibre, de la couche de gaine, du tampon, de la gaine extérieure et des connecteurs de fibre optique. Comme la perte de lumière transmise à travers la fibre optique est beaucoup plus faible que celle de l’électricité transmise à travers le câble en cuivre, le câble à fibre optique est généralement utilisé pour la transmission longue distance.

Structure de la fibre optique

Cœur de fibre - Composé de verre ou de plastique et utilisé pour guider la lumière. Il existe trois tailles de cœur de fibre les plus courantes, diamètre de 62.5 μm (fibre multimode OM1, OM2), diamètre de 50 μm (OM3, OM4, OM5) et diamètre de 9 μm (fibre monomode).

Couche de gaine - Recouvrir le cœur de la fibre d’une enveloppe en verre à indice de réfraction plus faible. Elle est conçue pour réduire les pertes causées par les irrégularités de surface du cœur en fibre de verre.

Tampon - Offre une isolation mécanique et protège la fibre contre les dommages physiques en encapsulant les fibres. 

Gaine - La couche la plus externe du câble à fibre optique, protégeant les fibres optiques contre les dommages environnementaux. En outre, différentes couleurs de gaines peuvent être utilisées pour l’identification des câbles.

Types de fibre optique

Il existe deux types les plus courants de fibre optique, la fibre optique multimode et la fibre optique monomode.

Fibre optique monomode

Fibre optique monomode, comme son nom l’indique, ne transporte qu’un seul mode de lumière. Avec un cœur très fin de 9 μm et n’étant pas limitée par la dispersion modale, la fibre monomode permet une plus grande fidélité lorsque la lumière est transmise à travers la fibre, ce qui se traduit par une bande passante supérieure à celle de la fibre multimode. Par conséquent, la fibre monomode est généralement utilisée dans les communications longue distance.

Fibre optique multimode

Contrairement à la fibre monomode, la fibre optique multimode permet des centaines de modes lumineux avec un cœur de fibre plus épais de 50 μm ou 62.5 μm. En outre, elle est limitée par la dispersion modale, contrairement à la fibre monomode. Ainsi, la fibre multimode prend en charge une bande passante et une distance limitées par rapport à la fibre monomode. Malgré les inconvénients liés à la bande passante et à la distance prise en charge, la fibre multimode présente les avantages d’une taille de cœur plus grande et se connecte facilement à une source lumineuse telle qu’une LED, tout en permettant des économies. C’est pourquoi la fibre multimode est populaire dans les communications à courte distance.

Types de fibres optiques : fibre monomode vs fibre multimode

Avantages des  fibres optiques par rapport au câble en cuivre

Il est connu que le câble à fibre optique a été introduit pour compenser les limites de bande passante et de distance des câbles en cuivre. Cependant, les avantages du câble à fibre optique vont bien au-delà de la bande passante et de la distance. Pourquoi la fibre est-elle meilleure que le cuivre ? Cet article vous expliquera en détail les avantages des câbles à fibre optique. 

Bande passante infinie

La bande passante est une exigence impérative pour les centres de données. Comme mentionné ci-dessus, la fibre monomode n’est pas limitée par la dispersion modale grâce à un cœur de très petite taille ; par conséquent, la bande passante de la fibre monomode est théoriquement infinie. Quant à la fibre multimode, la plus largement utilisée fibre multimode OM3 a une exigence de bande passante supérieure à 2000 MHz-km, et fibre multimode OM4 nécessite au moins 4700 MHz-km. En ce qui concerne le câble en cuivre, le tout dernier câble en cuivre Cat8 prend en charge une bande passante de 2000 MHz-km. Par conséquent, la fibre monomode et la fibre multimode offrent toutes deux une bande passante bien supérieure à celle du câble en cuivre traditionnel.

Distance plus longue

Plus la bande passante est élevée, plus la distance est longue. Pour l’Ethernet 40/100, le câble optique multimode OM4 prend en charge une longueur de liaison allant jusqu’à 150meters, et la fibre monomode permet même une communication sur une distance de 80km, tandis que le câble cuivre Cat8 n’autorise qu’une distance limitée de 30 mètres selon la norme 40GBase-T. Cependant, la plupart des distances de liaison dorsale des centres de données sont supérieures à 30 mètres, de sorte que les fibres optiques ont globalement remplacé les câbles cuivre dans les liaisons dorsales.

Vitesse plus rapide

Pourquoi la fibre offre-t-elle une vitesse plus élevée que le câble en cuivre ? Cela est principalement déterminé par le principe de transmission de la fibre et du câble en cuivre. Pour la fibre optique, les données sont transmises en modulant les signaux analogiques en signaux optiques, puis la lumière est guidée selon le principe de la réflexion totale de la lumière. Les différents signaux optiques n’interfèrent pas les uns avec les autres. Quant au câble en cuivre, il transmet les données en s’appuyant sur des signaux électriques, et il existe des interférences entre les signaux électriques. C’est pourquoi la fibre optique présente un avantage de vitesse par rapport au câble en cuivre.

En application pratique,  conformément à la norme IEEE 802.3bs, la fibre s’est avérée permettre l’Ethernet 200/400G. Cependant, le tout dernier câble en cuivre Cat8 ne prend en charge que le 40GBASE-T sur une distance de transmission limitée à 30 mètres.

Plus fin et plus léger

Par rapport aux câbles en cuivre, les câbles optiques ont une taille de cœur de fibre beaucoup plus petite, le cœur de la fibre multimode est d'environ 50 à 62.5 μm, la fibre monomode est encore plus petite, jusqu'à 9 μm, tandis que le diamètre d'un câble coaxial en cuivre standard atteint environ 47mm. 

En outre, la différence de matériau entre le câble en cuivre et le câble à fibre optique est également un facteur essentiel pour le poids. La fibre optique est fabriquée en fibre de verre, tandis que le cuivre est fait de métal, ce qui rend la fibre plus légère que le câble en cuivre. Ses caractéristiques de finesse et de légèreté rendent la fibre plus pratique et plus facile à installer.

Forte capacité anti-interférences

Le quartz est le composant de base de la fibre optique, qui ne transmet que la lumière, ne conduit pas l’électricité et n’est pas affectée par le champ électromagnétique ; c’est pourquoi la fibre optique offre une forte résistance aux EMI (interférences électromagnétiques) et aux interférences électriques. Et c’est précisément pour cette raison que le signal transmis dans la fibre optique n’est pas facile à intercepter. Les câbles optiques présentent donc des avantages en matière de stabilité et de sécurité par rapport aux câbles en cuivre.

Fiabilité supérieure

Il est connu que la fiabilité d’un système est essentielle au nombre d’appareils consultant le système. Plus il y a d’appareils, plus la possibilité de défaillance est grande. Un système à fibre optique est simple, tandis qu’un système à câble en cuivre utilise généralement de nombreux amplificateurs. En outre, le système à fibre optique présente également l’avantage d’une longue durée de vie. Statistiquement parlant, un système à fibre permet un temps de fonctionnement sans défaillance allant jusqu’à un demi-million d’heures. Par conséquent, la fibre optique offre une fiabilité supérieure à celle du fil de cuivre.

Inconvénients des fibres optiques par rapport au câble en cuivre

Néanmoins, le fil de cuivre présente des avantages par rapport à la fibre optique :

Faible résistance à la traction

Le matériau du cœur de la fibre est la fibre de verre, tandis que celui du câble en cuivre est le cuivre. La fibre de verre est plus fragile que le cuivre ; la résistance à la traction de la fibre est donc inférieure à celle du câble en cuivre. La résistance élevée à la traction du câble en cuivre aide à prévenir l’étirement et la rupture du câble, et contribue ainsi également à prévenir les défaillances du système.

Processus de fusion complexe

La perte de fibre est associée au processus de fusion de la fibre. Deux cœurs de fibre doivent être connectés avec précision. Comme le cœur de fibre est très fin et que le point de fusion du quartz est élevé, il faut disposer de dispositifs et de technologies professionnels de fusion.

Le câble en cuivre sera-t-il remplacé par la fibre ? 

Bien que le câble à fibre optique présente de nombreux avantages par rapport au fil de cuivre, le câble en cuivre continue d'attirer la faveur des consommateurs en raison de sa rentabilité dans des applications spécifiques, telles que les systèmes de câblage traditionnels des bâtiments, les applications LAN, PoE et KVM. Dans l'ensemble, je pense qu'il faudra encore beaucoup de temps pour que les fibres optiques remplacent complètement les systèmes à fils de cuivre.

Cependant, la fibre est absolument préférable au câblage en cuivre lorsqu’une bande passante élevée, une longue distance, une vitesse élevée ou une immunité aux EMI est requise.

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