Construction des câbles optiques et domaines d application. Jean Fehlbaum Ing. EPF

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1 Construction des câbles optiques

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3 3 GENERALITES Le type de construction des câbles à fibres optiques ne dépend ni du mode de transmission optique ni du type de fibre qu il contient, mais plutôt de la méthode d installation, du tracé, ainsi que des contraintes mécaniques, thermiques ou éventuellement d ordre chimique. Dans les constructions de câbles modernes, les fibres sont protégées de manière optimale contre les contraintes mécaniques, préservant leur qualité de transmission en fonction des différents domaines d application. Les fibres optiques sont disposées à l intérieur des câbles de manière à pouvoir être facilement accessibles en vue des travaux de montage dans les épissures intermédiaires ou dans les répartiteurs terminaux. Les protections des fibres et du câble lui-même dépendent donc uniquement du domaine d utilisation prévu et de la technique de pose. Important: Pour les câbles d installation extérieure, les principaux critères de dimensionnement relèvent des contraintes mécaniques, telles que la traction admissible ainsi que les forces de compression radiale, ainsi que du domaine de température possible en exploitation. Pour les câbles d installations intérieures par contre, les constructions doivent avant tout être adaptées à la mise en place de connecteurs optiques, se révéler faciles à installer, donc souples mais robustes, et dans certains cas présenter des caractéristiques améliorées de nonpropagation de l incendie voire de résistance au feu. DOMAINES PRINCIPAUX D UTILISATION Nous distinguons donc entre deux domaines d utilisation principaux: Câbles extérieurs Câbles souterrains Câbles aériens Câbles subaquatiques ou spéciaux. Câbles intérieurs Cordons de liaison entre appareils Câbles de connexion courts Liaisons dans le réseau local (LAN).

4 4 L objectif de cette présentation est de fournir des critères de sélection, afin de permettre de choisir pour chaque application la construction la plus appropriée, qui réponde le mieux aux conditions de pose et de montage. Câbles extérieurs Pour ces domaines d application, la protection des fibres revêt un rôle primordial, dans la mesure où le domaine de température peut varier entre -0 C et +60 C. De même, les contraintes mécaniques exercées sur le câble peuvent se révéler importantes. C est pourquoi, pour toutes ces utilisations des câbles optiques en installations extérieures, ce sont des constructions de câbles avec fibres contenues dans des tubes (structure dite «libre») qui se sont imposées avec le temps. Ces solutions sont composées soit d un tube central pouvant théoriquement comporter jusqu à 4 fibres, soit d un toron de mêmes tubes avec un minimum de 5 à 1 fibres chacun, soit une structure de base pouvant compter jusqu à 60 fibres à diamètre et poids équivalents. Au-delà de ce nombre, l on est aujourd hui à même d intégrer 16 fibres dans un câble à un seul toron, et un multiple de 60 ou 7 pour un câble à plusieurs torons assemblés (par ex. jusqu à 43). Fig. 1. Constructions de câbles avec fibres tubées Les tubes de protection des fibres de typiquement 1, à 4 mmø, sont composés d une ou deux couches de matière thermoplastique et protègent mécaniquement les fibres sans les toucher. De plus ils servent d accumulateurs de surlongueur si nécessaire. Les fibres peuvent ainsi librement se déplacer dans les tubes et ainsi ne subir aucune contrainte en cas de variation de température ou de traction ou compression appliquée lors des travaux de pose.

5 5 Grâce à ce petit degré de liberté des fibres dans les tubes, il est possible de garantir que celles-ci ne subiront aucune dégradation ni ne présenteront d accroissement d affaiblissement dans tout le domaine de températures prévu ni en fonction des contraintes mécaniques liées au processus d installation. Dans illustration suivante, on distingue une fibre dans deux situiations distinctes: en haut le cas normal, sans contrainte et en-dessous le cas d élongation, dû à une force de traction exercée axialement. Fig.. A B Cas normal: la fibre est à peu près au centre du tube Elongation: la fibre migre contre l intérieur du câble (trajectoire raccourcie) A r FIMT p pe c B r f,min p(1+e c ) Fibre Câble FO sans contrainte mécanique Porteur central Tube protection Câble FO en situation d élongation Fig. 3. Câble FO en situation de compression Comportement typique d un câble à fibres tubées en traction et en compression

6 6 Câbles souterrains Les câbles souterrains sont systématiquement équipés d un dispositif d étanchéité longitudinale, afin d éviter toute présence d humidité qui pourrait provoquer des contraintes mécaniques en cas de gel. Selon le mode d installation, des forces de traction admissibles comprises entre 150 et 1 00daN doivent pouvoir être garanties. Pour cela, les constructions de câbles sont renforcées par la présence d éléments de traction composés de fibres aramides ou de verre. Dans les cas où des câbles doivent être tirés en parallèle avec d autres (aussi câbles Cu), il est possible d ajouter des armures métalliques, en vue d obtenir une nettement meilleure résistance à la compression radiale. Ces renforcements peuvent soit être métalliques ou diélectriques. (Par ex. fils d acier ronds ou cordelettes de fibre de verre). Ces armures servent aussi de protection anti-rongeurs. On distingue les modes de pose suivants: Pose en tubes de protection Tubes thermoplastiques avec un seul câble optique par tube Tubes thermoplastiques avec plusieurs câbles par tube (Câbles FO ou autres, par ex. câbles Cu) Tubes thermoplastiques avec nombreux et importants changements de direction (ainsi que montées et descentes) Tubes de protection en ciment. Important: Les câbles optiques qui sont soufflés dans des tubes d environ 1" de diamètre ne nécessitent aucune protection anti-rongeurs. Par contre il est conseillé d obturer les tubes aux extrémités dans les chambres et de protéger les câbles jusqu aux boîtes de jonction. Remarque: Les câbles optiques installés individuellement dans des tubes thermoplastiques sont la solution la plus économique du point de vue du câble, car aucun renforcement particulier n est nécessaire!

7 7 Pose en caniveaux de surface Les câbles optiques qui sont prévus pour être installés dans des caniveaux de surface doivent supporter d importantes compressions radiales du fait de la présence d autres câbles. En plus, la construction doit être exempte de moments de torsion, car les câbles sont déroulés directement depuis la bobine dans le canal. Pose directe en pleine terre Dans ce mode d installation, les forces de compression radiale peuvent être très élevées, et nécessitent généralement l application d une armure métallique. Ainsi, ces câbles optiques sont en même temps optimalement protégés contre les rongeurs. tableau récapitulatif des exigences en fonction du mode de pose Mode de pose Exigences Traction Compression Température admissible radiale (dan) (N/mm) ( C) Tube protection PEHD 1 câble par tube Eléments de traction kein Protection anti-rongeurs à + 40 Tube protection PEHD plusieurs câbles par tube Eléments de traction; Armure pour traction et compression élevées; Protection anti-rongeurs à + 40 Tube protection PEHD avec nombreux changements de direction Eléments de traction Armure pour traction élevée à + 60 Caniveaux de surface Eléments de traction; Armure pour compression élevée; Protection anti-rongeurs à + 60 Le tableau ci-dessus résume les exigences principales relatives aux câbles devant être installés dans les diverses situations possibles.

8 8 CABLES OPTIQUES POUR POSE EN TUBES - EXIGENCES installations de tubes thermoplastiques avec 1 seul cable par tube Étanche longitudinalement Tube de protection ~ 1"-Diamètre Apte à être posé par soufflage Résistance à la compression: min. 10 N/mm Protection anti-rongeurs facultative Température admissible en service-: 0 C à 60 C, 10 C à 40 C Non-métallique, construction légère Traction de pose min dan Coefficient de frottement le plus faible possible. Multitube Tube de protection 1" dans tube principal mm-ø INSTALLATIONS DE TUBES THERMOPLASTIQUES AVEC PLUSIEURS CABLES PAR TUBE (Câbles optiques et autres par ex. câbles Cu) Étanche longitudinalement Traction de pose min. 600 dan Température admissible en service: 0 C à 60 C, 10 C à 40 C Non-métallique, construction renforcée Protection anti-rongeurs facultative Résistance à la compression: min. 10 N/mm.

9 9 INSTALLATIONS DE TUBES THERMOPLASTIQUES AVEC CHANGEMENTS DE DIRECTION NOMBREUX ET PRONONCES (aussi rampes et pentes) Traction de pose min. 600 dan Température admissible en service: 0 C à 60 C Résistance accrue à la compression: min. 30 N/mm Protection anti-rongeurs facultative. Non-métallique, construction renforcée du câble INSTALLATIONS EN TUYAUX DE BETON Force de traction de pose min. 600 à 100 dan Température admissible en service: 0 C à 60 C Construction renforcée du câble non-métallique ou armée en métal Haute résistance à la compression: min. 50 N/mm Protection anti-rongeurs nécessaire. Remarque: Dans le domaine local (LAN), un domaine de température de service de -10 C à +40 C est suffisant!

10 10 INSTALLATIONS EN CANIVEAUX EN SURFACE Exempt de torsion et se déroulant Haute résistance à la compression: min. 80 N/mm Température admissible en service:- 0 C à 60 C Construction renforcée du câble non-métallique ou armée en métal Traction de pose min. 600 à 100 dan Protection anti-rongeurs nécessaire. INSTALLATIONS DIRECTES EN PLEINE TERRE Construction du câble armée en métal Température admissible en service: 0 C à 60 C Traction de pose: min. 600 à 100 dan Haute résistance à la compression: min. 80 N/mm Protection anti-rongeurs nécessaire.

11 11 TABLEAU DE SELECTION DU MODE D'INSTALLATION PAR TYPE DE CABLE Les types de câbles mentionnés ci-après sont une sélection parmi un grand nombre de constructions de câble. On recommande les construction des types de câble standard les mieux appropriées pour les situations de pose les plus fréquentes et normales. Pour augmenter la sécurité en service, on peut choisir des constructions de câble s'écartant de ces recommandations: par ex. câble avec protection anti-rongeurs, câble avec résistance accrue à la compression transversale, etc. LE-1LF (GGT/50) 4 à 1 fibres Construction renforcée non-métallique Charge de compression transversale max. 10 N/mm Taction max. admissible 50 dan Apte à être posé par soufflage Protection anti-rongeurs. Température admissible en service max. 10 C à +40 C LE-SG LF (DGT/50) Jusqu'à 16 fibres Construction légère non-métallique Taction max. admissible 50 dan Apte à être posé par soufflage. Charge de compression transversale max. 10 N/mm, Température admissible en service max. 0 C à +60 C

12 1 LE-SG LF (DGGT/600 ou DGGT/100) Jusqu'à 43 fibres Construction légère non-métallique Charge de compression transversale max. 80 N/mm Température admissible en service max. 0 C à +60 C Taction max. admissible 600/1 00 dan Apte à être posé par soufflage Protection anti-rongeurs. CABLES AERIENS Il y a lieu de remarquer pour les câbles aériens qu'ils sont soumis à une sollicitation en traction non seulement au cours de la pose du câble, mais que les sollicitations mécaniques les plus élevées se produisent en service. Cela surtout à cause des charges de la neige et / ou du vent, qui peuvent représenter dans le cas extrême jusqu'à 6 kg/m de charge supplémentaire. C'est pourquoi les constructions de câbles aériens sont dimensionnées de telle sorte que l'allongement du câble puisse rester sans effet grâce à une surlongueur des fibres. Les câbles aériens sont fabriqués exclusivement avec des tubes thermoplastiques dans lesquels on insère le moins de fibres possibles. Les efforts de traction sont supportés par des éléments cordés en aramide ou en fibre de verre. Lors de la pose, les câbles sont tirés sur des rouleaux et fixés par des éléments à haubans, qui pincent autour de la gaine extérieure du câble. De grandes forces de compression transversale peuvent apparaître. Nous distinguons entre les câbles aériens pour les lignes de réglage et ceux destinés aux grandes portées. Pour les installations de câbles de grande portée, nous vous recommandons de consulter nos spécialistes pour vérifier la situation de la charge. Ils calculent pour vous avec l'aide d'ordinateurs les charges mécaniques de chaque point de haubanage et de suspension et vous conseillent dans le choix de tous les éléments de construction nécessaires. Le tableau suivant résume les propriétés des installations de câbles aériens mentionnées plus haut. Installations de Portée Charge supplé- Charge max. câbles aériens max. (m) mentaire (kg/m) de traction (dan) Ligne de réglage ,3, Grande portée ,0 6,0 500 à 5000

13 13 D'autres exigences importantes posées aux câbles aériens sont: Dimensions et caractéristiques les plus petites possibles Sollicitation en traction selon l'installation de câble aérien de 450 à 5000 dan Température admissible en service 30 C à +60 C Construction non-métallique Résistance à la compression transversale de 50 N/mm Surface de la gaine dure et lisse (moindre charge supplémentaire). TABLEAU DE SELECTION DU MODE D'INSTALLATION PAR TYPE DE CABLE Les types de câbles mentionnés ci-après sont une sélection parmi un plusieurs constructions de câble possibles. On recommande les constructions des types de câble standard les mieux appropriées pour les situations de pose les plus fréquentes. Pour augmenter la sécurité en service, il n'est pas conseillé de choisir des constructions de câble s'écartant de ces recommandations. Important: L'adéquation du câble aérien avec les accessoires de haubanage et de suspension utilisés est tout aussi importante que le choix de la construction de câble appropriée. Nous vous recommandons de consulter à cet effet nos informations sur les accessoires. LL-SG-5...6LF (FT-KT/600 ou 100) 4 à 30 fibres Construction très légère non-métallique Température admissible en service max. 30 C à +70 C Charge de traction max. 600 / 1'00 dan Charge de compression transversale max. 50 dan.

14 14 CABLES OPTIQUES POUR GRANDES PORTEES (portées jusqu'à 600 m environ) LL-SG-5...6LF (FT-KKT 5000) 4 à 60 fibres Construction très légère non-métallique Température admissible en service max. 30 C à +70 C Charge de traction max. 500 dan Charge de compression transversale max 50 dan. CABLES OPTIQUES POUR GRANDES PORTEES (portées de plus de 600 m) LL-SG-5...6LF (FT-KKT 5000) 4 à 60 fibres Construction légère non-métallique Température admissible en service max. 30 C à +70 C Charge de traction max dan Charge de compression transversale max. 50 dan.

15 15 DESIGNATIONS ABREGEES DES CABLES L'explication suivante des symbole n'est pas complète, mais elle contient cependant les principaux symboles des câbles à fibres optiques les plus usuels. Exemple-: LE SG 10LF (DT AcwT) 100 FSN 9/15 Type de câble Armure Nombre FO Gaine du câble Etanchéité longitudinale Nombre d éléments câblés Types d éléments câblés Genre de faisceau Elément central Type de fibre Dimension cœur/ cladding TYPE DE CABLE LE LL LU Câble souterrains Câbles aériens Câbles subaquatiques GENRE DE FAISCEAU DE CABLE / ELEMENT CENTRAL S G M Construction avec éléments câblés Elément central non métallique (plastiques renforcé de fibres) Elément central métallique NOMBRE DE CONDUCTEURS CABLES / GENRE DES CONDUCTEURS LF Tube avec (plusieurs) fibres et masse de remplissage GAINE DE CABLE / ELEMENTS DE TRACTION F D Masse de remplissage du faisceau Etanchéité longitudinale avec rubans gonflants Eléments de traction: K G Elément de traction simple en aramide Brins de verre à simple couche GG Brins de verre à double couche Gaine de câble: T Gaine thermoplastique Acw Gaine d'acier ondulée comme barrière de vapeur et armure de protection mécanique

16 16 ARMURES K KK G Aramide simple Double couche aramide Brins de verre à simple couche GG Brins de verre à double couche R T Fils d'acier rond Gaine thermoplastique TYPE DE FIBRE / GEOMETRIE DE LA FIBRE FSN Qualité standard de fibre optique monomode FGN Qualité standard de fibre optique multimode 9/15 50/15 6,5/15 Fibre optique monomode Diamètre champ modes/ gaine opt. Fibre optique multimode Diamètre coeur/gaine opt. Fibre optique multimode Diamètre coeur/gaine opt.