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Radio & HyperRévisions · BUT GEII
Cours 3 - Communication par fibre optique

Anatomie d'un câble sous-marin, et demain ?

Chapitre 7Durée ≈ 20 minNiveau : BUT 3 GEIIPrérequis : chapitres 1 à 6
Objectifs du chapitre
  • Décrire la structure d'un câble sous-marin
  • Expliquer la pose, l'alimentation des répéteurs et la réparation
  • Identifier les menaces qui pèsent sur les câbles
  • Citer les pistes technologiques en cours

1. Ouvrons un câble sous-marin

Au fond de l'océan, à plusieurs milliers de mètres de profondeur, le câble qui transporte une bonne partie des échanges entre deux continents a… le diamètre d'un tuyau d'arrosage : environ 25 mm (grand fond).

coupe d'un câble de grand fond (cliquez sur chaque couche)

Cliquez sur une couche, de l'extérieur vers le centre.

Au grand fond, le câble n'a besoin que de cette protection minimale : il n'y a ni bateaux, ni vagues, ni courants violents. Près des côtes, en revanche, on ajoute une ou deux couches d'armure en fils d'acier, et le câble peut alors atteindre plusieurs centimètres de diamètre. Les câbles récents contiennent jusqu'à 24 paires de fibres (une fibre par sens de transmission), chacune remplie de dizaines de longueurs d'onde (WDM, chapitre 5).

À quoi sert le conducteur en cuivre d'un câble sous-marin à fibres optiques ?

  1. À transporter une partie des données
  2. À servir d'antenne pour localiser le câble
  3. À alimenter les répéteurs en électricité

2. Poser le câble et alimenter les répéteurs

La pose

Le câble est chargé dans les immenses cuves d'un navire câblier, qui le déroule en avançant lentement le long d'une route étudiée à l'avance (relief du fond, zones de pêche, séismes). Près des côtes, là où l'eau est peu profonde (typiquement moins de 2 000 m), une charrue sous-marine l'enterre dans le sédiment pour le protéger des ancres et des chaluts : c'est l'ensouillage. Le câble arrive enfin à terre (l'atterrissement) dans une station qui le relie aux réseaux terrestres.

L'alimentation des répéteurs

Les répéteurs (des amplificateurs optiques EDFA, chapitre 5) sont posés tous les 50 à 100 km environ. Ils ont besoin d'électricité. Pas de prise au fond de l'océan : on envoie depuis les stations côtières un courant continu sous haute tension (3 000 à 15 000 V en courant continu) dans le conducteur du câble ; le retour se fait par la mer. Tous les répéteurs sont branchés en série sur ce courant, sur des milliers de kilomètres.

planifier un câble

10000108≈92,6 donc au moins 93 tronçons (on arrondit au-dessus pour qu'aucun tronçon ne dépasse 108 km), soit 92 répéteurs entre les deux stations côtières.

Un câble de 10 000 km doit avoir des tronçons de 108 km au maximum. Combien de répéteurs faut-il au minimum ?

3. Pannes, espionnage et sabotage

Des pannes très fréquentes

On compte 150 à 200 incidents par an (3 à 4 par semaine) sur les câbles du monde entier. Dans environ 80 % des cas, la cause est humaine et accidentelle : une ancre traînée par un navire ou un chalut de pêche. Les séismes et glissements sous-marins font le reste. Heureusement, les routes sont doublées : le trafic bascule sur d'autres câbles pendant la réparation, qui prend de quelques jours à plusieurs semaines (repérage par OTDR depuis la côte, repêchage, soudure à bord, chapitre 6).

Des infrastructures stratégiques

Les câbles sont devenus un enjeu géopolitique. Leur coupure peut isoler un pays : en 2024, des coupures en mer Rouge ont perturbé environ 25 % du trafic Europe-Asie perturbé lors des coupures en mer Rouge (2024). Plusieurs ruptures suspectes en mer Baltique ont fait soupçonner des sabotages, et des marines surveillent désormais leurs câbles. Leurs propriétaires ont aussi changé : historiquement des consortiums d'opérateurs télécoms, ce sont de plus en plus des géants du numérique, qui posent leurs propres câbles.

Écouter un câble ?

Pendant la guerre froide, des sous-marins américains ont posé des dispositifs d'écoute sur un câble téléphonique soviétique (opération Ivy Bells, années 1970). Avec la fibre, c'est plus difficile, mais pas impossible : souvenez-vous du chapitre 4, une fibre courbée laisse fuir un peu de lumière. Récupérer cette fuite, c'est récupérer le signal. La parade n'est donc pas physique mais cryptographique : on chiffre les données. La sécurité repose alors sur le chiffrement… et sur la vigilance des humains, comme nous le verrons au cours 5, consacré à l'intelligence artificielle.

Le câble peut devenir un capteur. En analysant la lumière rétrodiffusée (le principe de l'OTDR, chapitre 6), on détecte d'infimes vibrations tout le long de la fibre : séismes, passage de navires… Des chercheurs s'en servent même pour écouter des baleines.

Quelle est la cause la plus fréquente des coupures de câbles sous-marins ?

  1. Les morsures de requins
  2. Les ancres et les chaluts
  3. Les sabotages

4. Et demain ?

Cette partie évolue vite : elle est mise à jour chaque année. Dernière mise à jour : octobre 2026.

La capacité des câbles optiques a progressé d'environ 40 % par an pendant quarante ans. Plusieurs pistes promettent de continuer :

  • La fibre à cœur creux : la lumière y circule dans de l'air, guidée par une microstructure de verre. Résultat : la lumière y va environ 45 % plus vite que dans le verre, donc moins de latence (souvenez-vous du trading haute fréquence, chapitre 2). Le record d'atténuation est descendu à 0,091 dB/km, mieux que les meilleures fibres classiques. Statut : utilisée en interne par Microsoft entre data centers, pas encore normalisée.
  • Plus de chemins dans un même câble : davantage de paires de fibres, et des fibres à plusieurs cœurs, pour multiplier la capacité sans multiplier les câbles (multiplexage spatial).
  • La distribution quantique de clés : utiliser les propriétés quantiques de la lumière pour échanger des clés de chiffrement dont toute tentative d'écoute serait détectée.
  • Le vieillissement du parc : la durée de vie d'un câble est d'environ 25 ans. De nombreux câbles posés autour de 2000 arrivent en fin de vie et doivent être remplacés.
Dans une fibre à cœur creux, la lumière circule dans l'air (n≈1) au lieu du verre (n≈1,47) : elle va environ 1,47 fois plus vite (v=cn), d'où une latence plus faible.

Pourquoi la fibre à cœur creux réduit-elle la latence ?

  1. Parce que la lumière y circule dans l'air, d'indice proche de 1
  2. Parce qu'elle est plus courte
  3. Parce qu'elle utilise une lumière de fréquence plus élevée
Synthèse du cours :
  • La lumière est guidée par réflexion totale interne (θ>θc=arcsin(n2n1)) et voyage à v=cn, soit environ 5 µs/km.
  • Monomode pour les longues distances ; les dispersions limitent le produit débit × distance.
  • Bilan : Preçue=Pémise−αL − pertes des connecteurs et des soudures, avec Preçue≥ sensibilité + marge ; au-delà, un répéteur.
  • WDM et amplificateurs EDFA : des dizaines de longueurs d'onde amplifiées ensemble, la clé des câbles sous-marins.
  • Sur le terrain : sécurité laser, propreté, soudure par fusion, OTDR.
  • Les câbles sous-marins : environ 99 % du trafic international, alimentés en haute tension continue, vulnérables aux ancres et aux sabotages.

Pour finir, vérifiez que vous savez :

  • Câbles sous-marins (1858, TAT-8) : Wikipédia (en), Submarine communications cable (consulté le 10/10/2026).
  • Câbles sous-marins : technique : Wikipedia 'Submarine communications cable' (alimentation 3 à 15 kV continu, jusqu'à 24 paires, ≈25 mm au grand fond, plus de 100 km possibles entre répéteurs) (vérifié le 2026-10-09)
  • Câbles sous-marins : part du trafic, nombre, longueur, incidents : ONU Info, 'Undersea cables', février 2026 (citant l'UIT) ; Wikipedia 'Submarine communications cable' (vérifié le 2026-10-09)
  • Fibre à cœur creux : The Register, 1er sept. 2025 (Microsoft / Univ. Southampton) (vérifié le 2026-10-09)