Le très haut débit pour tous

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Annales corrigées
Classe(s) : Tle S | Thème(s) : Transmettre et stocker de l'information
Type : Exercice | Année : 2013 | Académie : Moyen-Orient
 
Unit 1 - | Corpus Sujets - 1 Sujet
 
Le très haut débit pour tous
 
 

Transmettre et stocker de l’information

Corrigé

42

Agir

pchT_1305_09_02C

 

Liban • Mai 2013

Exercice 3 • 5 points

Le déploiement du très haut débit pour tous constitue l’un des plus grands chantiers d’infrastructure pour notre pays au cours des prochaines années. Ses enjeux techniques, économiques et sociaux sont considérables.

Document 1

Le très haut débit pour tous les Bretons d’ici à 2030

La Bretagne prend de l’avance sur le très haut débit. Elle est, avec la région Auvergne, la seule à avoir anticipé le maillage en fibre optique de l’intégralité de son territoire. D’ici à 2030, tous les foyers bretons auront accès à cette technologie qui augmente considérablement le débit des connexions Internet. De 1 à 20 mégabits par seconde, il passera à 100 mégabits par seconde, et dans toute la région !

Au cœur de cette petite révolution : l’installation de la fibre optique. Télévision haute définition, téléphone, Internet, photographies et vidéos transiteront désormais grâce à cette fibre optique très rapide… Un opérateur privé installera la fibre optique dans les principales agglomérations bretonnes, couvrant 40 % des foyers en 2020… Coût global pour les institutions : 1,8 milliard d’euros.

D’après Bretagne ensemble, Juin 2012

Document 2

Atténuation linéique d’un signal

L’atténuation linéique α, correspondant à la diminution de la puissance du signal par kilomètre et exprimée en dB/km, est définie par :

α=10LlogPePs

avec Pe, la puissance du signal à l’entrée du dispositif de transmission

Ps, la puissance du signal à sa sortie

L, la distance parcourue par le signal en km.

Document 3

Atténuation spectrale d’une fibre optique en silice


 
Document 4

Domaines du spectre électromagnétique


 
Document 5

Comparaison entre une fibre optique et un fil de cuivre

 

Fibre optique

Fil de cuivre

Sensibilité nulle aux ondes électromagnétiques

Grande sensibilité aux ondes électromagnétiques

Faible atténuation du signal : 0,2 dB/km

Forte atténuation du signal : 10 dB/km

Réseau faiblement implanté géographiquement

Réseau fortement implanté géographiquement

Grande largeur de bande : grande quantité d’informations transportées simultanément

Largeur de bande limitée : la quantité d’informations transmises est très limitée

 
Document 6

Description d’une fibre optique


 
Document 7

Réflexion totale


 

Loi de Snell-Descartes : n1 sin θ = n2 sin r.

Lorsque l’angle d’incidence θ est supérieur à l’angle limite θ2, le rayon lumineux incident est réfléchi (cas observé pour l’angle θ3), on a sin θ2 = n2n1.

1. Procédés physiques de transmission d’informations

À l’aide des documents et des connaissances nécessaires, rédiger en 20 lignes maximum, une synthèse argumentée répondant à la problématique suivante :

> La fibre optique est-elle synonyme d’avenir incontournable pour la transmission d’informations ?

Pour cela, citer trois types de support de transmission de l’information. Décrire le principe de fonctionnement d’une fibre optique. Préciser ensuite les enjeux pour le déploiement de nouveaux réseaux de transmission d’informations par fibre optique en soulignant les points forts et les points faibles de ce mode de transmission.

Répondre enfin à la question posée.

2. Analyse de la qualité d’une transmission

L’atténuation de puissance subie par le signal transmis caractérise la qualité de la transmission.

1 À l’aide des documents, déterminer quel est le domaine du spectre électromagnétique à utiliser pour obtenir une transmission d’atténuation minimale avec une fibre optique en silice.

2 On suppose que le signal est à nouveau amplifié dès que sa puissance devient inférieure à 1 % de sa puissance initiale.

1. En utilisant le document 2, montrer que l’atténuation du signal, calculée par le produit α × L, est égale à 20 dB à l’instant où le signal est réamplifié.

2. Combien d’amplificateurs sont-ils nécessaires pour une liaison Rennes-Strasbourg (environ 900 km) dans le cas d’une liaison par fibre optique, puis dans le cas d’une liaison par câble électrique ? Conclure.

Notions et compétences en jeu

Connaître les procédés physiques de transmission d’informations • Savoir exploiter des informations et rédiger une synthèse • Savoir utiliser une formule mathématique.

Les conseils du correcteur

Partie 1

Construisez un plan avant de rédiger la réponse. Vous devez connaître les modes de transmissions de l’information. Appliquez le principe de la réflexion totale. Utilisez les documents 1, 5, 6 et 7 fournis.

Partie 2

1 Utilisez les documents 3 et 4.

21. Pensez à exprimer Ps en fonction de Pe et ensuite, utilisez la formule fournie dans le document 2.

2. Comparez les résultats pour conclure.

Corrigé

1. procédés physiques de transmission d’informations

Exploiter des informations et rédiger une synthèse

La transmission de l’information peut se faire de trois façons différentes :

  • de façon hertzienne : le support est une onde électromagnétique qui se propage dans le vide ou dans l’air ;
  • de façon filaire : dans ce cas, il faut envisager deux types de support : le signal peut être transmis par un signal électrique dans un fil de cuivre ou par un signal lumineux dans une fibre optique.

À l’intérieur d’une fibre optique, la lumière se propage sur le principe de la réflexion totale : lors du passage d’un milieu 1 vers un milieu 2 moins réfringent (où la vitesse de la lumière est plus rapide), le signal réfracté n’existe pas toujours ; il peut aussi être totalement réfléchi si l’angle d’incidence est suffisamment grand.

La fibre optique est constituée d’un cœur (où la lumière se propage lentement) et d’une gaine (où la lumière peut se propager plus vite). Le signal lumineux entre dans la fibre avec un angle d’incidence suffisamment grand pour que, lorsqu’il arrive à l’interface entre le cœur et la gaine de la fibre, il n’y ait aucun rayon réfracté mais que l’intégralité du rayon lumineux soit réfléchi et « rebondisse » ainsi le long de la fibre.

Dans un monde où la quantité d’informations échangées est de plus en plus importante et doit se faire le plus rapidement possible, la fibre optique présente de nombreux avantages. En effet, celle-ci permet de transmettre simultanément une grande quantité d’informations avec une très faible atténuation du signal ; elle est également très peu sensible aux ondes électromagnétiques. Ces propriétés la rendent nettement plus performante que le fil de cuivre du téléphone.

Son inconvénient majeur réside dans le fait qu’il faut implanter un réseau de fibre optique alors que le réseau de téléphone existe déjà sur le territoire. Cette opération représente un coût important.

La fibre optique est donc une solution d’avenir possible pour la transmission d’informations mais devant son coût d’installation important, d’autres solutions moins onéreuses, mais moins efficaces, sont également envisageables.

2. analyse de la qualité d’une transmission

1 Définir un domaine de longueur d’onde utilisable

D’après le document 3, l’atténuation est la plus faible aux alentours d’une longueur d’onde de 1,5 µm. Ce qui correspond au domaine des radiations infrarouges, d’après le document 4.

21. Calculer l’atténuation du signal

Le signal est amplifié quand sa puissance est égale à 1 % de sa puissance initiale. Ce qui revient à écrire Ps = 0,01 × Pe.

Soit PePs=100.

Alors l’atténuation du signal vaut αL=10log PePs=10×log100=20dB.

2. Déterminer un nombre d’amplifications nécessaires

D’après le document 5, l’atténuation linéique pour une fibre optique vaut α = 0,2 dB/km.

Pour la liaison Strasbourg-Rennes, l’atténuation est alors de : αL = 0,2 × 900 = 180 dB.

Ce qui nécessite 18020=9 amplifications du signal.

Dans un fil de cuivre, l’atténuation linéique est de α = 10 dB/km.

Soit αL = 10 × 900 = 9 000 dB.

Ce qui nécessite 9 00020=450 amplifications du signal.

En conclusion, l’atténuation du signal est 50 fois plus faible dans une fibre optique que dans un fil de cuivre.