FRnOG 39 - Olivier Daire : Comment j’utilise la fibre optique pour détecter les problèmes de sécurité ?
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00:00 Bonjour à tous, je suis Olivier DER de la société ViaVi Solutions
00:04 et on va parler effectivement de comment j'utilise la fibre optique pour
00:09 détecter les problèmes de sécurité. On va vraiment se positionner
00:13 dans un champ du hardware pur et dur, du physique et pas du tout du soft.
00:18 En deux mots, ViaVi Solutions c'est une société mondiale qui est présente un
00:26 peu partout dans le monde, on a plein de divisions qui fabriquent plein de choses
00:30 en plein endroit. Ce qui est important et ce dont on veut parler aujourd'hui c'est
00:33 surtout la partie qui est en France puisqu'on est fabricant à Saint-Etienne
00:37 d'appareils de mesure dans le domaine de l'optique qu'on en livre partout dans le
00:42 monde, qu'on supervise des fibres qui font 75 fois le tour de la terre avec des
00:45 appareils qui viennent de Saint-Etienne. On doit être en ligue 2, ils font quand
00:49 même des réflectomètres corrects. ViaVi propose des solutions pour
00:59 construire, déployer et surveiller les réseaux de télécommunication et donc
01:04 là on a mis quelques équipements, on en a tout plein, si vous êtes intéressé
01:09 allez voir sur notre site. On fait des testeurs de transmission qui vont alors
01:13 j'ai mis que 400 gigabits sur le slide parce que le 800 sort plus tard dans
01:17 l'année mais on n'a pas vraiment de mérite. On fait ça en hardware, en FPGA
01:22 donc c'est facile. On va tester la fibre optique et la
01:25 surveiller, des solutions de surveillance niveau IP anti-wamp et des solutions de
01:30 performance des réseaux basées sur la capture de paquets aussi. Donc voilà un
01:35 peu pour ViaVi. Maintenant on va s'intéresser à la question initiale et
01:41 sur la fibre optique, comment j'utilise cette fibre optique pour détecter des
01:45 problèmes de sécurité. On va partir assez bas avec la fibre optique et la
01:51 fibre optique, rappel pour tout le monde donc une petite image. La fibre optique
01:56 c'est en l'ordre de grandeur de l'épaisseur, c'est un cheveu à peu près
01:59 80 microns pour un cheveu, 125 microns la gaine optique de la fibre, 9 microns, 10
02:06 fois plus petit là où passe la lumière sur de la fibre monomode. On va se servir
02:09 de cette fibre optique en général pour transmettre des données. C'est
02:15 l'utilisation dans notre domaine principal de la fibre optique et donc on
02:18 va utiliser la lumière infrarouge donc en dessous du rouge
02:25 parce que c'est là où on a les meilleures performances pour envoyer des
02:29 zéros et des 1 et de la transmission. Nous on va pas parler de la transmission,
02:35 on va parler de la mesure et on va en général, la première application qu'on
02:40 a, faire des mesures de réflectométrie c'est à dire faire de la mesure pour
02:43 s'assurer que cette fibre elle est pas abîmée et qu'elle est dans des bonnes
02:48 conditions pour transporter le mieux possible nos zéros et nos 1. Donc ici on
02:54 va passer au niveau physique et voir comment ça fonctionne un réflectomètre.
02:58 Vous avez peut-être entendu les termes OTDR en anglais, optical time domain
03:02 reflectometry ou réflectomètre. C'est l'appareil de mesure qui permet en se
03:06 connectant à une extrémité de la fibre optique de mesurer la longueur, de
03:11 détecter les événements qui se trouvent sur la fibre. Comment ça fait ça ?
03:15 Ça part d'une unité de contrôle de temps,
03:19 une unité de contrôle de temps ici qui va générer une impulsion, le laser va
03:27 envoyer une impulsion lumineuse dans la fibre optique et qui va passer à travers
03:32 de la fibre optique. La fibre optique c'est quoi ? C'est du verre, du verre de
03:37 meilleure qualité que les verres auxquels on est habitué. Il faut savoir qu'on va
03:43 perdre la moitié de la puissance lumineuse si on passe à travers à peu
03:47 près 3 cm de verre qui sert à fabriquer les fenêtres.
03:52 Si on prend du verre de meilleure qualité, le verre pour les lunettes,
03:55 il faut 30 cm de verre de lunettes en épaisseur avant de perdre la moitié de
03:58 la puissance. Pour la fibre optique on va mettre 10 km avant de perdre la moitié
04:02 de la puissance. Donc on est sur du verre mais du très bon verre.
04:05 Malgré tout, ça reste un milieu, c'est pas du vide, donc la lumière quand elle
04:11 va passer à travers, elle va tomber sur des impuretés, tomber sur des particules
04:15 et se diffuser dans toutes les directions. Cette diffusion qu'on appelle la
04:20 diffusion de Rayleigh, c'est l'explication qui fait que le ciel est bleu, la lumière
04:23 du soleil se diffuse sur les particules de l'atmosphère et on voit du bleu.
04:28 Et cette même diffusion, elle a lieu dans la fibre, tout au long de la fibre, ça va se
04:34 diffuser, une partie de cette diffusion va dans le sens inverse exact et peut
04:39 se balader dans la fibre pour revenir jusqu'à notre mesureur, notre OTDR.
04:45 On l'envoie avec le coupleur dans une photodiode, on amplifie et on échantillonne.
04:50 Grâce à ça, on va obtenir ce qu'on voit ici, c'est à dire une courbe qui va avoir
04:55 le temps dans un axe et la puissance reçue.
05:00 Donc si on fait un zoom un peu sur la courbe, les différents éléments, les
05:05 connecteurs, les épissures, les problèmes sur la fibre, la fin de la fibre, tout ça
05:09 va être représenté sur cette courbe de réflectométrie.
05:15 Donc qu'est ce qu'on va faire de ces réflectomètres qu'on vient de décrire
05:21 rapidement ? Ils vont servir à la recette des réseaux, donc tous les réseaux de
05:26 fibre optique pour les opérateurs télécom sur les longues distances, dans
05:30 les entreprises, dans les data centers vont être testés avant d'être mis en
05:34 place, on va pouvoir les tester avec ce type d'appareil.
05:36 On va s'en servir aussi en maintenance pour s'assurer de retrouver les pannes
05:43 quand on a des pannes. Mais, et c'est là le point que je vais développer,
05:49 on va s'en servir aussi pour la surveillance du réseau puisque je veux
05:53 non pas simplement prendre la voiture et aller avec mon appareil faire une mesure
05:58 quand il y a un problème, et que ça fait déjà deux heures qu'on m'a appelé et que le
06:01 problème est là depuis longtemps, mais je veux surveiller en permanence mon réseau.
06:05 Je vais surveiller pour deux raisons, la première raison c'est s'il y a un gros
06:09 coup de pelleteuse qui casse une fibre optique, c'est pas bon,
06:13 s'il y a un problème, je veux réparer. La deuxième raison, et là on
06:19 aborde un point de sécurité, comment je vais protéger des problèmes de
06:22 sécurité, c'est le tapping aussi. Le tapping c'est l'idée qu'on va pouvoir
06:27 voler des données sur la fibre optique relativement facilement,
06:32 ça dépend les moyens dont on dispose, puisqu'il suffit de prendre la fibre
06:35 optique et de la plier un peu, et si on plie, il y a une partie de la lumière qui s'en
06:38 échappe. Et si je récupère 1% de la lumière, je récupère 100% de l'information.
06:44 Si les 99% de lumière qui reste arrivent à l'extrémité de la
06:49 destination, que ça tombe dans la plage attendue du récepteur, c'est un peu plus
06:54 bas, un peu plus haut, ça reste, ça fonctionne, personne ne se rend compte
06:57 qu'on pique des données et ça va être une des applications importantes.
07:01 Donc comment faire pour cette supervision ? On va utiliser le
07:06 réflectomètre qu'on avait défini avant, on va l'attacher à un switch pour pouvoir
07:11 surveiller plusieurs fibres éventuellement, ça c'est une question de
07:15 sous, on va payer un peu moins cher pour chaque fibre, et on va faire des mesures
07:18 sur chacune des fibres pour obtenir une courbe de référence,
07:21 je connais l'état actuel de la fibre, ensuite je lance la mesure qui est en
07:28 permanence, j'ai des mesures toute la journée et ces
07:30 mesures sont comparées à la mesure de référence.
07:33 S'il y a une différence, je génère une alarme. Quand cette alarme est générée,
07:38 elle est envoyée par tous les moyens que vous pouvez imaginer, à tous les types de
07:41 systèmes que vous pouvez imaginer, c'est pas là l'objet de la présentation, mais
07:45 on va s'assurer que c'est exactement pareil et qu'il n'y a pas de défaut.
07:50 Donc là encore, une coupure de fibre, quelqu'un qui vient casser la fibre, je le
07:53 vois, mais quelqu'un qui vient installer un petit peu du tapping, qui vient voler
07:59 des données, on va aussi s'en rendre compte et pouvoir
08:02 alerter tout de suite. En général, les données sensibles, on va
08:06 pouvoir, on va vouloir les chiffrer, donc on va chiffrer les données.
08:10 La faiblesse du chiffrement, c'est si l'attaquant a le temps d'attaquer longtemps,
08:16 avec beaucoup de données. Donc là, on va détecter tout de suite une attaque, on
08:19 peut arrêter la transmission, envoyer les maîtres chiens ou je sais pas quel
08:24 système de sécurité pour aller voir ce qui se passe,
08:26 s'assurer que tout est bon pour remettre en route le lien.
08:32 Donc voilà, le premier aspect sécurité qui m'est permis grâce à cette
08:39 utilisation de la fibre optique. Pour cette première partie, je suis sur des
08:44 fibres optiques qui ont l'utilité dont on a parlé, c'est-à-dire d'envoyer des
08:49 0 et des 1. Donc j'ai des fibres optiques que j'ai installées le mieux possible
08:52 pour qu'elles soient le plus protégées des événements externes et je vais
08:57 m'assurer qu'elle est bien protégée telle que je l'ai imaginée, telle que je
09:00 l'ai voulu. Mais ces technologies OTDR permettent aussi
09:05 d'autres applications et c'est ce qu'on va appeler le "fibre sensing" ou
09:09 l'utilisation d'une fibre comme capteur. Dans ce cas là, je vais à l'inverse
09:15 utiliser des fibres que je ne vais pas protéger le plus possible mais que je
09:19 vais protéger le moins possible, que je vais exposer aux éléments extérieurs
09:23 puisque c'est cette fibre qui va détecter les différents
09:30 phénomènes. Donc comment ça se passe ? On retrouve un petit schéma technique avec
09:35 le réfectomètre, j'envoie une lumière et cette lumière est rétro-diffusée, elle me
09:40 revient de la même couleur ou de la même longueur d'onde.
09:42 Ça c'est la diffusion de Rayleigh, c'est celle qu'on a utilisée pour l'application
09:48 juste avant. On en a une deuxième qui existe, c'est un OTDR raman, c'est à dire
09:55 que la fibre optique elle est assez sympa, quand on cherche bien et qu'on s'amuse
09:58 on peut voir des choses assez rigolotes avec. J'envoie une longueur d'onde et me
10:03 reviennent deux autres couleurs, une un peu au-dessus, une un peu en dessous, donc
10:08 deux autres longueurs d'onde sur cette fibre là. On appelle ça donc l'effet
10:13 raman et ici cet effet raman va augmenter, ce retour va augmenter avec la
10:19 température. Donc si j'expose ma fibre optique à des sources de chaleur ou des
10:24 sources de refroidissement, je vais détecter avec une précision qui peut
10:28 aller jusqu'à l'ordre du mètre, des températures entre -200 et +700°C.
10:33 Donc là on a plein d'applications qu'on va imaginer, je vous
10:38 présente quelques exemples derrière. Et donc ça c'est donc la température
10:41 distribuée, une fibre, un capteur. Un autre phénomène qui se passe dans la
10:50 fibre optique, c'est un autre scientifique qui l'a trouvé, encore un autre nom,
10:53 l'OTDR BRI-1. Cet OTDR BRI-1 va faire qu'on va trouver encore une fois deux
10:59 retours différents de la longueur d'onde initiale, un peu à droite, un peu à
11:03 gauche, mais cette fois-ci ces retours BRI-1, qu'on appelle BRI-1, vont pouvoir se
11:09 décaler en fréquence à cause de deux phénomènes, soit la température encore
11:14 une fois, soit l'élongation de la fibre. Parce que la fibre donc c'est un bout de
11:18 verre, le verre c'est pas le matériau le plus élastique que l'on connaisse,
11:23 il peut s'étirer un peu, très très peu, et en général quand il va s'étirer,
11:30 pour les transmissions c'est une mauvaise chose parce qu'il se fragilise
11:33 et il peut casser. Et puis si on veut l'utiliser comme un capteur, on peut voir
11:38 l'élongation d'un matériau avec ce retour BRI-1. Donc on a un brevet
11:44 spécifique qui nous permet, en regardant à la fois les bonnes longueurs d'onde, les
11:48 bonnes hauteurs, des retours relay et BRI-1, tout mélangé, de pouvoir séparer
11:52 est-ce que ça s'est décalé à cause de la température ou à cause de l'élongation
11:56 bien évidemment. Dernier type d'OTDR que je vais vous présenter
12:04 aujourd'hui, c'est un OTDR relay. On a fait le tour un peu des noms des
12:08 scientifiques qu'on connaissait donc on recommence, mais on va mettre cette
12:11 fois de la lumière cohérente. Et de la lumière cohérente c'est la lumière
12:14 qui est polarisée à l'envoi et qu'on va récupérer aussi avec des récepteurs
12:20 polarisés. Et pour pouvoir cette fois détecter des vibrations. Donc le nom de
12:27 cette technologie c'est DAS pour Distributed Acoustic Sensing.
12:32 On parle d'acoustique, on va imaginer tout de suite que s'il y a une fibre optique qui
12:36 se balade ici, on pourrait écouter la voix. On n'en est pas du tout là en termes
12:40 de performance. C'est vraiment des vibrations et vous allez voir un peu à
12:43 quoi ça peut ressembler derrière. Donc là sur cette dernière d'ailleurs, je vous
12:49 en parle, mais le produit aujourd'hui, on a une démo à vous montrer, le produit
12:52 n'est pas encore là. C'est vraiment la pointe de la technologie, c'est ce sur
12:56 quoi on travaille aujourd'hui. Donc ces applications de cette fibre
13:02 comme capteur, on voit des images ici qui normalement
13:07 parlent mieux que moi. Des applications côté température, élongation ou acoustique
13:12 et on va aller faire des petits zooms. Donc le premier exemple pour la
13:16 température, un tunnel. Pour déployer un système qui va vérifier qu'il n'y a pas
13:22 d'incendie dans le tunnel, il suffit de déployer une seule fibre optique et un
13:25 élément actif au bout. Donc c'est moins cher à déployer,
13:31 ça utilise moins d'énergie, c'est une bonne idée.
13:35 Une autre idée, c'est de balader la fibre au niveau de certains cheminements de
13:40 câbles ou tout autour des baies dans un data center pour avoir une cartographie
13:44 assez fine des points de chaleur qu'on trouve partout. On retrouve ici un
13:49 exemple de ce qu'on peut avoir. Là on a une fibre, ça c'est une démo qu'on a fait
13:52 chez nous, on passe de 10 degrés à 35 degrés plusieurs fois et on a une
13:57 résolution d'un mètre. C'est exactement où sont les points chauds,
14:01 où sont les points froids. Un exemple, alors là on voit du froid mais c'est pas
14:05 le froid. L'idée c'est qu'il y a du gel qui s'est mis sur un câble, le câble
14:09 à une élongation, il pourrait casser, c'est du câble électrique. Et là on va
14:13 voir ici l'élongation qui est reconnue par l'appareil et cette élongation donc
14:18 avant que ça casse on va pouvoir envoyer quelqu'un pour faire de la
14:22 maintenance proactive plutôt que la maintenance réactive. Un dernier exemple
14:28 si vous voulez bien et c'est là où je vais galérer pour, il faut que j'enlève
14:38 mon petit laser pour démarrer la vidéo. Voilà juste une petite vidéo.
14:43 Donc ici on a plusieurs visions, on a une vision de la caméra, on a une vision au
14:47 dessus, on a une fibre qui passe ici le long du chemin et sur cette fibre on va
14:52 faire des mesures et on voit ici le retour de la mesure. Donc on a cette trace
14:57 rouge qui a été identifiée parce que c'est un système qui doit apprendre des
15:01 patterns et là automatiquement on va voir que c'est un véhicule qui est
15:05 positionné, ici c'est un petit véhicule qui est positionné, on va voir que le
15:08 véhicule se balade, on va pouvoir le suivre. Alors on peut pas le suivre en
15:11 trois dimensions si on a qu'une seule fibre, on a une fibre le long du parcours.
15:14 Donc la petite voiture de golf avance, elle fait demi-tour, elle revient un peu,
15:19 on voit bien ici que on suit cette voiture de golf et on sait que quelqu'un
15:23 se balade. Donc là en termes de sécurité périmétrique, on imagine bien les
15:29 applications qu'on peut avoir. Ensuite la personne est descendue et commence à
15:33 marcher et là on va identifier encore une fois des vibrations, de la coussine en
15:38 vibrations et c'est ce petit monsieur qui marche et donc je sais qu'il y a une
15:43 personne qui marche et je le localise encore une fois. Quand il a fini de
15:48 marcher, il prend sa pelle, il a envie d'aller attaquer ma fibre optique ou il
15:50 a envie de je sais pas quoi, il donne des coups de pelle, encore une fois on repère
15:54 ces coups de pelle qui sont identifiés ici. Donc voilà un peu des applications
15:58 un peu différentes de la fibre optique que je voulais vous présenter aujourd'hui.
16:05 Merci
16:08 (Applaudissements)