Chapitre 7 – Transmission de l'information | Terminale Bac Pro ERA-MA | Physique-Chimie | ⏱ 50 min
Dernière mise à jour : 4 mai 2026, 14:45
Sébastien, technicien d'agencement spécialisé en muséographie, équipe un nouveau musée d'art contemporain (3 000 m²). Les expositions interactives nécessitent un réseau capable de transmettre 10 Gb/s entre 12 vidéoprojecteurs 4K et le serveur central, sur des distances de 50 à 600 m.
Une fibre optique transmet l'information sous forme d'impulsions lumineuses (laser ou LED). La lumière voyage dans le cœur de la fibre par réflexion totale sur la gaine externe. Cela suppose : ncœur > ngaine et un angle d'incidence supérieur à l'angle limite θL.
Avantages sur le câble cuivre :
| Type | Diamètre cœur | Atténuation | Distance max 10G | Débit | Prix/m posé |
|---|---|---|---|---|---|
| Multimode OM4 | 50 µm | 3 dB/km | ~ 400 m | 10-40 Gb/s | 4 € |
| Monomode OS2 | 9 µm | 0,2 dB/km | > 50 km | jusqu'à 100 Gb/s | 3 € |
La multimode utilise une LED ou un VCSEL (moins cher) — plusieurs trajets de lumière dans le cœur large → bien pour courtes distances.
La monomode utilise un laser à semi-conducteur (cœur très fin, un seul trajet, signal très propre) — bien pour longues distances et hauts débits.
| N° | Vers | Distance | Débit requis |
|---|---|---|---|
| 1-4 | Salle 4K immersive | 50-80 m | 10 Gb/s |
| 5-8 | Galeries permanentes | 120-200 m | 10 Gb/s |
| 9-10 | Annexe (autre bâtiment) | 450 m | 10 Gb/s |
| 11-12 | Réserve éloignée | 600 m | 10 Gb/s |
📚 Cette activité s'appuie sur §2 (transmission optique) et §4 (fibre optique) de la leçon Ch07.
Expliquer le principe de la réflexion totale dans une fibre optique.
La fibre comporte un cœur (silice dopée, indice n1 ≈ 1,48) entouré d'une gaine (silice pure, indice n2 ≈ 1,46 < n1).
La lumière qui arrive sur l'interface cœur/gaine sous un angle d'incidence supérieur à l'angle limite θL est totalement réfléchie dans le cœur (loi de Snell-Descartes).
Calcul : sin θL = n2/n1 = 1,46/1,48 ≈ 0,986 → θL ≈ 80,4° par rapport à la normale.
La lumière « rebondit » des milliers de fois sur les parois du cœur et progresse le long de la fibre sans s'échapper, sur des distances kilométriques.
Pour les liaisons de 50-200 m vers les écrans proches : quelle fibre choisir ? Pour celles de 450-600 m vers les bâtiments éloignés ?
Liaisons 50-200 m (n° 1-8) : OM4 multimode largement suffisante (10 Gb/s jusqu'à 400 m). Modules réseau moins chers (LED/VCSEL ~ 30 €/pce vs 50 € pour laser monomode).
Liaisons 450-600 m (n° 9-12) : la multimode OM4 est au-delà de sa limite (400 m à 10 Gb/s). Choisir OS2 monomode qui supporte facilement 600 m.
On ne mélange pas les deux dans une même liaison (multimode et monomode sont incompatibles, faire correspondre les deux extrémités).
Calculer l'atténuation totale d'une liaison monomode OS2 de 600 m. Le signal du module SFP+ est émis à 0 dBm. Quel signal arrive au récepteur ? Calculer la marge si la sensibilité du récepteur est −15 dBm.
Atténuation = 600 m × 0,2 dB/km = 600 × 0,2 / 1 000 = 0,12 dB
Signal au récepteur : P = 0 − 0,12 = −0,12 dBm
Marge = −0,12 − (−15) = 14,88 dB
→ Très large marge. Signal robuste, fiable même avec dégradation des soudures de fibre dans le temps (chaque soudure ajoute ~ 0,1 dB).
Si on ajoutait 4 connecteurs SC (0,3 dB chacun) et 2 soudures (0,1 dB) : pertes additionnelles = 1,4 dB. Marge restante = 13,5 dB → toujours excellent.
Refaire le même calcul mais avec une fibre multimode OM4 de 600 m. Conclure.
Atténuation OM4 : 600 × 3 / 1 000 = 1,8 dB.
Signal au récepteur : 0 − 1,8 = −1,8 dBm. Marge avec −13 dBm (sensibilité MM) : 11,2 dB.
En théorie, le signal arrive correctement.
MAIS : le problème de la fibre multimode à 10 Gb/s sur 600 m n'est pas l'atténuation, c'est la dispersion modale. Les différents trajets dans le cœur arrivent à des temps légèrement différents → l'impulsion s'élargit → impossible de distinguer 0 et 1 à 10 Gb/s à cette distance.
D'où la limite « 400 m à 10 Gb/s » fixée pour OM4 (pas par atténuation mais par dispersion modale).
→ OS2 obligatoire pour 600 m à 10 Gb/s.
Calculer le budget total pour les 12 liaisons selon le tableau ci-dessous.
| N° | Type fibre | Distance | Modules SFP+ |
|---|---|---|---|
| 1-8 (8 liaisons MM) | OM4 4€/m | 120 m moyen | 2 × 8 × 30 € |
| 9-12 (4 liaisons SM) | OS2 3€/m | 525 m moyen | 2 × 4 × 50 € |
Multimode (8 liaisons) :
Monomode (4 liaisons) :
Total : ~ 11 000 € HT (matériel posé). Garantie performance 10 ans, durée de vie matérielle 30+ ans.
Pourquoi les opérateurs (Orange, Free) déploient-ils uniquement de la fibre monomode pour le FTTH (fibre jusqu'au domicile), même quand la distance est courte (1 km en moyenne) ?
Pour 3 raisons :
Le surcoût des modules laser (50 € vs 30 €) est négligeable face au coût de pose (~ 1 500 €/abonné).
D'où le slogan « fibre optique » qu'on voit partout : sans préciser, c'est toujours du monomode OS2.
Rédiger en 5 lignes la conclusion technique de Sébastien pour le commanditaire du musée.
Étude réseau musée — 4 mai 2026
Architecture choisie : 2 types de fibres selon la distance.
Budget global : ~ 11 000 € HT. Atténuation maximale calculée : 0,12 dB sur 600 m → marge 15 dB. Performances 10 Gb/s garanties, évolutif vers 25-100 Gb/s.
La fibre optique sous-marine connecte les continents. Comment ça marche techniquement ? Quels défis ?
Aujourd'hui, ~ 1,3 million de km de câbles sous-marins en fibre optique connectent les continents. 99 % du trafic Internet international y passe.
Architecture :
Défis :
Coût d'un câble transatlantique : ~ 300 millions $ pour 6 000 km. Durée de vie : 25 ans.