Commutation Optique

8/4/2019 Commutation Optique

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Sommaire

Le routage dans les rseaux mobiles Ad hoc

Introduction

1-Chapitre 1.....................................Page 01

1-1 Les environnement Mobiles .......................Page 02

-Le environnements avec infrastructure.......................Page 02

-Le environnements sans infrastructure.......................Page 02

1.2 Caractristiques physiques des units mobilesPage 05

1.4 L'utilisation des ondes radio dans la communication sans fil.....Page 05

1.5 La fiabilit de la communication sans fil.........................Page 06

1.6 La communication cellulaire .................................. Page 07

1.7 Quelques lments de l'infrastructure sans fil..................................Page 07

1.8 conclusion ....................................Page 08

2-Chapitre 2.............................................Page 09

2.2 Les rseaux mobiles Ad Hoc... Page 10

2.1.1Historique.....Page 11

2.1.2 Dfinition.....................................Page 09

2.3. Les applications des rseaux mobiles ad hoc.Page 13

2.4. Les caractristiques des rseaux ad hoc.........Page 14

1-Une topologie dynamique..Page 142-Une bande passante limite....Page 14

3-Des contraintes d'nergie....Page 14

4-Une scurit physique limite ....Page 14

5-L'absence d'infrastructure...Page 14

6-Le problme du terminal cach ....Page 14

7-Le problme du terminal expos ...Page 17

2.5. Le problme de routage dans les rseaux ad hoc...Page 16

2.6. La conception des stratgies de routage.Page 18


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Sommaire


2.7.L'valuation des protocoles de routage .......Page 19

2.8. Autres notions......Page 19

2.8.1 La notion de "multihoping" ....Page 19

2.8.2 L'inondation.........Page 20

2.8.3 Le concept de groupe.......Page 21

2.9. Conclusion ............Page 22

.3-Chapitre 3....Page 23

3.2 Les protocoles de routage pro-actifs Page....... Page 24

a- Link Stat.Page 24b- Distance Vector.. Page 24

3.2.1 Le protocole de routage DSDV......Page 25

3.2.2 Le protocole de routage WRPPage 27

3.2.5 Le protocole de routage ZHLS...Page 30

3.2.4 Le protocole de routage CGSR...Page 31

3.3. Les protocoles de routage ractifs ( la demande)...... Page 33

a. La Technique dapprentissage en arrire.Page 33

b. Technique du routage source...Page 33

3.3.1 Le protocole de routage CBRP...Page 34

3.3.2 Le protocole de routage DSR......Page 36

3.3.3 Le protocole de routage AODV..Page 39

3.3.4 Le protocole de routage TORA...Page 42

3.3.5 Le protocole de routage LAR..Page 46

3.4 Les protocoles hybrides.......Page 47

3.4.1.Le Protocole hybride ZRP...Page 47

3.5 Conclusion ............Page 48

4-Chapitre 4 Page 49

4.1. Prsentation du simulateur NS2..Page 50

4-1-1 Gnitalit .Page 51

4-1-2 Principes de base ..Page 51


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Sommaire


4.1.3Visualisation des rsultats.. Page 53

Fichier trace Page 53 Interface graphique Nam (Network Animator) ..Page 54 Linterface XGRAPH .Page 54

4-2.4 comment cre un scnario de simulation ...Page 54

4-2 simulation..... Page 55

4.2.1. But de simulation ..Page 56

4.2.2 matriels et logiciels utilis .......Page 56

a- matriels.. Page 56

b- logiciels .. Page 56

4.2.3. Droulements de la simulation..Page 57

Premier Exprience.. Page 57a) Le protocole DSDV Page 58

b) Le protocole AODV Page 64

Conclusion (1).. Page 67

Deuxime Exprience . Page 68

a) LeprotocoleDSDV. Page 69b) Leprotocole AODV..Page 70

Conclusion (2).Page 70

Troisime Exprience.....Page 71a) Le protocole DSDV.Page 72b) Le protocole AODV....Page 73

Conclusion (3).Page 73

4.3. ConclusionPage 74

Conclusion gnrale

Annexe

Bibliographie


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Chapitre I tude et caractrisation dans les rseau optique

I -1- IntroductionLes tlcommunications optiques ont connu depuis une dizaine d'annes un essor

considrable dont une des motivations principales est la course vers le haut dbit

(applications au multimdia). En effet, grce la large bande passante des fibres

optiques (quelques dizaines de THz), les transmissions optiques bnficient d'une

position privilgie. De part l'volution rapide des technologies, la qualit des rseaux

de tlcommunications par fibre optique a t considrablement amliore. Pour

exemple, il convient de citer les pertes de propagation dans les fibres optiques

n'excdant pas aujourd'hui 0,2 dB/km la longueur d'onde de 1,55 m ainsi que

l'avnement des amplificateurs fibre appels EDFA ( Erbium Doped Fiber Ampli-

fiber) permettant d'augmenter considrablement les distances de transmission.

Concernant la croissance rgulire des dbits de transmission, ceux-ci ont t obtenus

partir des techniques dites de multiplexage. Ainsi, la technique la plus utilise

aujourd'hui par les industriels est celle dite du multiplexage en longueur d'onde WDM

(Wavelength Division Multiplexing). De manire parallle, les composants

optolectroniques, raliss base de matriaux semi-conducteurs ont galement connu

des sauts technologiques importants.

Une liaison de tlcommunication par fibre optique requiert trois fonctions

fondamentales qui sont respectivement: la gnration du signal (metteur), la

propagation (transmission, amplification et routage des donnes) et la dtection en

rception.

I -2-Brve histoire de la technologie des systmes fibres optiques.2-1- G1 (Premire gnration): 1989 - 1991.

Les premiers systmes fibres optiques utilisaient des rpteurs en ligne bass sur

une technologie silicium pour rgnrer opto-lectroniquement le signal affaibli aprs

passage par chaque section de cble. La capacit de ces systmes de transmission tait

de 0,28 Gbit/s par paire de fibre et ils opraient dans la fentre 1310 nm.


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2-2- G2 (Seconde Gnration): 1992 - 1995.

La technologie G2 constitua une amlioration par rapport G1 puisque la

capacit transmise devint alors de 0,565 Gbit/s par paire de fibres. Ces progrs furent

rendus possible par de meilleures performances des circuits au silicium du rpteur,

ainsi que par lutilisation de la fentre 1550 nm.

2-3- G3 (Troisime Gnration): 1995 - 1997.

Cette gnration correspond une volution majeure dans le domaine de la

transmission optique : lamplification optique par fibre dope lerbium (Erbium

Doped Fibre Amplifier - EDFA). Cette technique damplification, qui vite la

rgnration du signal dans chaque rpteur et donne accs au tout optique , est

beaucoup plus conomique, efficace et fiable, et autorise laccs des bandes

passantes de ligne considrables. Les limitations provenant de lutilisation de circuits

au silicium dans les rpteurs nexistent alors plus et la capacit passe 5 Gbit/s par

paire de fibres.

2-4- G4 (Quatrime Gnration): 1998 - 2000.

La technologie EDFA est amliore, ce qui permet des bandes passantes optiques

plus importantes. Ces progrs, associs dautres progrs dans le domaine des

techniques de filtrage optique, permettent de mettre en oeuvre une premire gnration

de systmes WDM. La capacit transmise slve alors 20 ou 40 Gbit/s (8 ou 16

couleurs 2,5 Gbit/s) par paire de fibres.

2-5- G5 (Cinquime Gnration): 2000 - 2002.

Les systmes de la cinquime gnration sont actuellement en cours dinstallation

ou mis en service depuis peu. La bande passante des EFDA est nouveau amliore,

et la capacit par couleur passe 10 Gbit/s. Ces systmes fournissent des capacits de

lordre de 160 Gbit/s par paire de fibres (16 couleurs 10 Gbit/s).


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2-6- G6 (Sixime Gnration): 2001 - .

Cette gnration a une base de conception semblable la gnration prcdente,

les caractristiques des EFDA sont amliores et les quipements terminaux, toujours

10 Gbit/s, prsentent de meilleures performances. Ainsi, tout en conservant des

terminaux 10 Gbit/s, ces systmes peuvent multiplexer jusqu 100 couleurs par

paire de fibres, offrant des capacits de lordre de 1 Tbit/s. La gnration G6 est dans

les catalogues des constructeurs, pour des mises en service en 2002-2003.

2-7- G7 (Septime Gnration)

Certains Centres de Recherche et Dveloppement annoncent leurs avances dans

la conception de systmes DWDM utilisant une technologie 40 Gbit/s par couleur,

avec environ 40 couleurs par fibre. Dautres centres de recherche pensent que la

prochaine gnration ne sera quune amlioration de G6 pour laquelle on accrotra

encore le nombre de couleurs 10 Gbit/s (soit 150-200x10 Gbit/s). La spcification de

cette gnration est dlicate car on approche des limites physiques de la bande

passante de la technologie EFDA. Les problmes de distorsion de couleurs 40 Gbit/s

sont galement difficiles rsoudre.

I. 3- Description de la fibre optique:3.1 -Introduction :

La fibre optique depuis son apparition trs intressante, dans le domaine des

tlcommunications a subi une utilisation de plus en plus grande et de plus en plus

varie.elle prsente un support de transmission le plus utile de nos jours vue ses

Nombreux avantages:

- Propagation des signaux grande vitesse et haut dbit numrique.- Faible attnuation de lintensit lumineuse.- Parfaite isolation des FO au champ magntique.- Conservation dun bon rapport signal\bruit sur de grandes distances


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3-2 Structure de la fibre optique :

La fibre optique est un guide donde cylindrique ralis au moyen dun

matriau dilectrique transparent, elle permet de transporter le plus dinformations et

de fournir des dbits de signaux numriques trs importants.

La fibre optique est compose des lments de base suivants :

Le cur:

Cest la rgion centrale de la fibre qui permet le guidage des ondes lumineuses.

La gaine:

Reprsente une couche entourant le cur de la fibre avec un indice de rfraction

lgrement suprieur celui du cur ce qui permet par consquent, la rflexion totale et

peretuelle des modes a linterface cur-gaine.

Le revtement

Cest une couche directement applique sur le verre de la gaine, il est

important que cette couche Soit dtachable afin de permettre deffectuer des injections

ou des dcoupages de la lumire pour epissurer la fibre, son indice de rfraction est

suprieur celui de la gaine.

Larmature mtallique

Permet de protger le cur contre les forces dcrasement et lestensions mcaniques excessives lors de linstallation


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I.4-Principe de la fibre optique :Lorsquun faisceau lumineux heurte obliquement la surface qui spare deux milieu

plus ou moins transparents, il se divise en deux : une partie est rflchie tandis que

lautre est rfracte.

a) Rflexion :le rayon rflchie forme un angle I1avec le plan dincidence ,la quantit de la

lumire rflchie dpend de langle L1avec laxe dincidence tel que : L1= I1

b) Rfraction :Un rayon lumineux passe obliquement avec un angle dincidence L1, dun milieu

dindice n1 un milieu n2 alors sa direction est rfracte vers laxe dincidence et

forme un angle L2.

Dans le loi des angles, les angles dincidence et de rfraction sont inversement

proportionnel a leurs indices.

n1 sin L1 = n2 sin L2.

Figure I.1: structure dune fibre optique


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dioptre plan

c) Louverture numrique :

Le guidage du signal optique est bas sur la loi de Descartes. La lumire se propage le

long de la fibre par rflexions totales successives entre le coeur et la gaine. Cela n'est

possible que si le coeur et la gaine sont constitus de matriaux transparents et que

l'indice de la gaine est infrieur celui du cur et si langle dincidence sur le dioptre

n1/n2 est infrieur langle limite de rfraction dune source.

Lmax = arc sin (n2 / n1).

La seconde condition est d'envoyer le signal lumineux dans la fibre avec un angle, par

rapport l'axe, infrieur l'ouverture numrique.

L'ouverture numrique (O.N.) reprsente l'ouverture angulaire maximale dune

source de lumire que lon couple une fibre. La condition dinjection de cette source

dans la fibre optique dpend de Lmax ; et on montre que :

ON = n0 sin Lmax = n1 sin (/2 - Lmax)

Figure I.2 : Rfraction et rflexion


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I.5 - Type de fibre :Il y a plusieurs types de fibres optiques, Tout dabord les fibres optiques multimodes et les

fibres monomodes

5.1- fibre multimodes:

Les fibres multimodes ont un diamtre de coeur important de 50 85 microns. Un rayon

lumineux pntrant dans le coeur de la fibre, l'une de ses extrmits, se propage

longitudinalement jusqu' l'autre extrmit grce aux rflexions totales qu'il subit l'interface

entre le verre de coeur et le verre de gaine . Parmi les fibres multimodes, on distingue les

fibres faible indice ou saut d'indice dbit limit 50 Mb/s) et les fibres gradient d'indice

(dbit limit 1 Gb/s).

5-1-1- Fibres optiques saut dindice

Cest le type de fibre le plus simple, directement issue des applications optiques

traditionnelles (figure I.4). Dans cette fibre, le coeur, de diamtre 2a, est homogne et

dindice n1. il est entour dune gaine optique de diamtre extrieur 2b et dindice n2

infrieur n1. Ces deux indices sont peu diffrents et doivent tre de lordre de 1,5.

La gaine otique joue un rle actif dans la propagation, et ne doit pas tre confondue

avec les revtements de protection dposs sur la fibre. Daprs la loi de Descartes, unrayon lumineux inject va rester guid dans la fibre (dans le coeur ) si son angle

Figure I.3 : Louverture numrique


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d'inclinaison sur Oz reste infrieur 0 Le rayon est dans ce cas guid par rflexion

totale au niveau de linterface coeur-gaine, sinon il est rfract dans la gaine. Ceci

reste vrai si la fibre cesse dtre rectiligne, condition que le rayon de courbure reste

grand devant son diamtre.

Figure I.4 : la fibre multimode saut dindice

5-1-2- Fibres optique gradient dindice

Ces fibres sont spcialement conues pour les tlcommunications (figure I.5 ). Leur coeur

nest plus homogne : la valeur de lindice dcrot depuis laxe jusqu linterface, Le guidage

est cette fois d leffet du gradient dindice. Les rayons guids suivent une trajectoire

dallure sinusodale. La gaine dindice 2n nintervient pas directement, mais limine les

rayons trop inclins. On peut de mme dfinir louverture numrique.

Lavantage essentiel de ce type de fibre est de minimiser la dispersion du temps de

propagation entre les rayons, sans utiliser pour cela louverture numrique trop faible.

La fibre la plus courante, utilise en tlcommunications moyenne distance a pour

ouverture numrique 0,2 et pour diamtres coeur/gaine 50/125 mm. Il existe aussi les

fibres 62,5/125 utilises en micro-informatique et 85/125 utilises en

vidocommunications


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Figure I.5 : La fibre multimode gradient dindice.

5.2- les fibres optiques monomodes

Les fibres monomodes (figure I.6 ) ont un diamtre de coeur (10 microns), faible par

rapport au diamtre de la gaine (125 microns) et proche de l'ordre de grandeur de la longueur

d'onde de la lumire injecte. L'onde se propage alors sans rflexion et il n'y a pas de

dispersion modale .

Le petit diamtre du coeur des fibres monomodes ncessite une grande puissance

d'mission qui est dlivre par des diodes-laser.

Figure I.6 : La fibre monomode

I.6 - Caractristique dune fibre optique :Les principales caractristiques des fibres optiques sont l'attnuation, la dispersion

chromatique, la dispersion modale, que nous allons prsenter.

a.

Lattnuation :

L'attnuation dans les fibres optiques rsulte de plusieurs mcanismes.

Pertes intrinsque : dpendent de la nature physico chimique de la fibreoptique.

- Pertes par absorption molculaire : elles sont causes par labsorptiondes rayons optiques par la silice et les impurets contenus dans celle-ci.

- Les irrgularits involontaires de structure provoquent des pertes pardiffusion (diffusion Rayleigh).


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Pertes extrinsques : dpendent du couplage fibre-fibre ou fibre-composans.- Les pertes dues aux conditions d'utilisation des fibres. Toute courbure

trop serre cre des pertes par rayonnement.

- Les microcourbures sont des courbures trs faibles, mais rptes etpratiquement incontrlables, dues au conditionnement des fibres dans

les cbles.

- Les fibres sont toujours utilises par tronons de longueur finie,raccords entre eux. Chaque jonction peut provoquer une perte de

raccordement.

Figure I.7 Phnomne dattnuation

b. Dispersion :La dispersion dun signal optique se manifeste par une distorsion du signal et cause un

largissement des impulsions au cours de leur propagation dans la fibre optique.

Il existe deux types de dispersion :

Dispersion chromatique (ou intramodale) :

La dispersion chromatique est la combinaison de deux types de dispersion : la dispersion

du matriau et la dispersion du guide donde.

La dispersion du matriau est cause par la dpendance de lindicede rfraction de la longueur

donde.

En effet la dispersion du matriau est trs petite par rapport la longueur donde denviron

1300nm, cette dispersion existe dans toute les fibres optique quelle soit monomode ou

multimode.

Pe PS

t0 t0 t0+t


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La dispersion du guide donde est particulirement importante pour les fibres monomodes.

Elle est cause par le fait que la rpartition de la lumire du mode fondamental sur le cur et

la gaine dpend de la longueur donde.

La dispersion total est la somme des dispersions due au matriau et la dispersion du guide donde.

Dispersion modale (ou intermodale) :

Dans une fibre optique multimode se propagent plusieurs modes, chacun suivant une trajectoire

diffrente.

Lnergie lumineuse transmise dans la fibre se rpartie entre les diffrents modes qui se propage

dans le cur.

Lensemble des retards entre les diffrents rayons composant le signal lumineux dtermine en

rception une distorsion du signal lectrique obtenu par le convertisseur optique - lectrique ; cette

distorsion est la Dispersion Modale

.

.Effets de la dispersion modale et chromatiqueLes effets de la dispersion modale et chromatique sur la propagation de limpulsion optique le

long de la fibre, illustre par la figure et mettant en vidence, comment les diffrents

comportements des composantes de limpulsion dterminent la distorsion de celle-ci en rception.

Impulsion dentre impulsion composante de sortie

t t

a)

Dispersion modale


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t

t

b)

Figure I.8 : dispersion modale et chromatique

a) limpulsion en rception est la somme des impulsions composantes qui sepropagent en temps diffrents (parcours diffrents)

b) propagation avec des vitesses diffrentes, des diffrentes composantes du signal delongueurs dondes diverses.

Il existe aussi un autre type de dispersion :

Dispersion de polarisation :Cette dispersion due la birfringence de la fibre, provoque une dformation des

impulsions lumineuses par le fait que les deux principaux tats de polarisation ont des

constantes de propagation lgrement diffrentes.

Il en rsulte que les tats de polarisation des bords et du centre des impulsions diffrentes de

plus en plus au cours de la propagation, do leur dformation.

Pour pouvoir compenser avec prcision la dispersion de polarisation de la fibre installe, il est

ncessaire de lavoir pralablement mesure. Les recherches effectues dans ce domaine ont

surtout pour objectif de comparer la prcision de diffrents procds de mesure.

c. Bande passante :

La bande passante est un des paramtres les plus importants pour dfinir les proprits

de transmission dune fibre optique.

La dfinition de la bande passante totale (BT) qui dpend de leffet conjonctif des deux

phnomnes de dispersion modale et chromatique, permettra de stabiliser la frquence

maximale transmissible en ligne.

La bande totale est dfinie par lexpression :

Dispersion chromatique


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BT = 1 / (1 /Bm2 + 1 / Bc2 )

Bm : bande rsultante de la dispersion modale

Bc : bande drivante de la dispersion chromatique

Dans la fibre multimodes la bande totale dpend uniquement de la bande modale.

Fibre multimode BT = Bm

Dans la fibre monomode la bande totale est dtermine uniquement par la bande chromatique.

Fibre monomode BT = Bc

-bande modale : Bm

La valeur de la bande modale normalement rfrence 1000 m de longueur note Bmo est

donne par le constructeur. Pour calculer la bande modale ( Bm ) dune liaison en fibre

optique on doit appliquer la relation :

Bm = Bmo / L

Bmo : Bande modale par unit de longueur.

L : Longueur de la liaison fibre optique.

: Facteur de concatnation des modes renseigne sur le degr de couplage.

- bande chromatique

La dispersion chromatique est dautant plus importante que la largeur du spectre lumineux

de la source est plus large. Pour cela on doit tenir compte dans le calcul de la bande

chromatique BC.

Bc = 0,44.10-6 ..L

: Largeur spectrale de la source mi amplitude.

L : longueur de la liaison FO

: Coefficient de dispersion chromatique.


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I.7. Technique de transmission : MULTIPLEXAGE7.1. Dfinition de Multiplexage :

Le multiplexage est lopration qui consiste grouper plusieurs voies, attribues chacune a

une communication, de faon les transmettre simultanment sur le mme support physique

(Cble, satellite) sans quelles ne se mlangent ou ce perturbent mutuellement.

A la rception, un dmultiplexage aussi parfait que possible doit permettre de sparer ces

voies et de les restituer sous leur forme originale.

7. 2. Multiplexage analogique :

Des le dbut de lre de tlcommunications, les oprateurs de tlcommunication taient

confronts un nombre croissant dutilisateurs et par consquent de trafic. Ceci a mene au

dveloppement de diverses mthodes et technologies conues pour rpondre aux besoins du

march.

Par consquent, la technologie de multiplexage frquentiel FDM (Frequency Division

Multiplexe) a t introduite.

Ce type de multiplexage permet plusieurs voies tlphoniques dtre transmises sur un

mme support physique chacune de ses voies possde sa propre bande passante dcale par

rapport celle de ces voisines.

Le multiplexage consiste donc en une juxtaposition frquentielle des voies.

Lopration de multiplexage analogique consiste donc moduler chaque voie avec une

frquence porteuse diffrente pour pouvoir envoyer les signaux dans des diffrentes gammes

de frquences.

W

W

W

Fr uence

Am litude

WcW

W c : canauxde fr uences

Figure I.9 : multuplexage analogique


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7.3 Multiplexage numrique :

La transmission numrique permet une rgnration parfaite des signaux reus. Ainsi, la

transmission grande distance seffectue pratiquement sans altration des messages, ce qui

nest pas le cas des transmissions des signaux sous formes analogique dont les dformations

samplifient a chaque passage par un rpteur.

En effet, il sagit dun multiplexage temporel : au lieu de multiplexer plusieurs frquences

comme dans le cas du multiplexage frquentiel, le temps est divis en plusieurs tranches, et

chaque tranche de temps est alloue une voie de communication. Cest ainsi que prend

forme le multiplexage numrique.

Le multiplexage numrique se distingue par deux types de multiplexages sont :

Multiplexage bas dbit : La technique MIC :

La technique MIC (Modulation par Impulsions Codes) en anglais PCM (Pulse Coing

Modulation) permette de transmettre simultanment 30voies sur un support physique en

cuivre a un dbit 64Kbit/s , cela est obtenu par un multiplexage temporel suite a la

numrisation des signaux analogiques.

Trois oprations sont ncessaires :

> Lchantillonnage a la frquence fe.

> La quantification.> Le Codage des q nombres correspondant aux intervalles quantification.


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A.LchantillonnageLchantillonnage consiste prlever des valeurs du signal analogique des intervalles de

temps rguliers selon une frquence bien dfinie.

Figure I .11 La quantification des chantillons

Le thorme de lchantillonnage du Shannon constitue la base commune et fconde des

thories du signal, de linformation et de la communication.

Shannon nonce :

Un signal primaire s(t) qui ne contient que des composantes de frquence infrieur a fmax

(spectre born) peut tre entirement dtermine par des chantillons quidistants, prlevs

avec une frquence fe telle que : Fe >= 2 fmax.

Sachant que La bande de frquence en tlphonie est comprise entre 300 et 3400hz

Fe = 8 KHZ (> 2 fmax).

La priode entre deux chantillons successifs est : Te=1/Fe =125s

Signal

Analogique

Echantillonage CodageQuantification

Transmission

Du signal

numriqueFigure I.10 numrisation dun signale

Temps

Signal

analogique

Temps

Signal

chantillonn


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B. la quantification

La quantification consiste a effectuer une comparaison prleve partir dun signal

analogique par rapport a des chantillons talons prdfinis.

A ce type dopration quest la quantification, on associe un paramtre important nomm la

quantum q dfini par : q=tension plein chelle/2 N

Le nombre dchantillons talons est de M tel que : M=2 N , N : nombre entier

En tlphonie N est fix 7donc M=128 chantillons talons.

C. le codage

A chaque chantillon talon est affecte un poids binaire. le codage dun chantillon se fait sur

un octet (8 bits) dont le premier est affect au signe de lchantillon et les sept bits suivants

servent a coder son amplitude

q M=q(a020 + a1 2

1++a N-1 2N-1) avec 0


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Le traitement du signal produit une suite dchantillons cods sur 8 bits toutes les 125s.le

multiplexage de plusieurs voies sur un mme support consiste a entrelacer les chantillons de

diverses voies en respectent toujours le mme ordre dmission.

Il en rsulte un motif rptitif sur la priode de 125s appelle trame.

Le multiplexage a 2048Ko (2.048 Mo) :La trame de priode 125s est constitu de canaux de bits chacun, soit 32 l'intervalle de

temps, IT0 transporte le mot de verrouillage de trame, lintervalle de temps IT16 est

gnralement rserve au transport de la signalisation des diverses voies multiplexe.

Sachant que chaque intervalle de temps IT reprsente un chantillon dune voie de

communication cod sur 8bits en plus des deux intervalles de temps rservs pour la

signalisation, alors on aboutit lmission de 256 bits durant 125s.

125s

- Structure de la trame de 2.048 Ko-

Le multiplexage a 1544Ko (1.544 Mo) :

La trame de priode de 125s est constitue de 193bits. Le premier bit de la trame sert au

verrouillage de la trame et aux donnes dexploitation .les 192bits suivants portent 24IT

affectes a la transmission de 24 canaux a 64 Ko.

Sachant que chaque intervalle de temps IT reprsente un chantillon dune voie de

communication cod sur 8bits, alors on aboutit lmission de 192 bits durant 125s.

IT0 IT1 . . . . . . . . . . .. .. IT24 1bit

125s

- -Structure de la trame de 1.544 Ko-

IT0 IT1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . IT31


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Systme Europen Systme Amricain

Frquence dchantillonnage Fe= 8 Khz

Nombre de niveaux de quantification q = 256

Nombre de bits par chantillon b = 1 b q =8

Dbit binaire par voie d=64 KBit/s Nombre dintervalles de temps y= 32 24

Nombre de voies z = 30 24

Nombre de bits/trame 32 x 8 = 256 24 x 8 + 1 = 193

Dbit binaire totale 256 x 8 KHz=2,048Mbit/s 193x8Khz=1,544Mbit/s

Comparaison des deux normes de multiplexage bas dbit

Multiplexage haut dbit :Lhistoire des rseaux et des tlcoms pourrait se rsumer une perptuelle courseau dbit o ce que lon appelle largeur de bande.

Un rseau est haut dbit si son dbit est au moins gal 100 Mbits/s.

Avec un tel dbit, le rseau est multimdia et est capable dacheminer tous les types

dinformation : donnes, textes, graphiques, vidos, imagesetc.

Hirarchie digital plsiochrone PDH :

La hirarchie PDH (plsiochrone digital hirarchie) volu principalement pour rpondre

la demande de la tlphonie (Voix).

Le principe du multiplexage Plsiochrone est de construire le dbit suprieur partir du dbit

immdiatement infrieur comme le montre la figure.

Le caractre plsiochrone du multiplexage impose une opration de multiplexage chaque

niveau pour accder un signal affluent. Ainsi pour extraire un train 2 Mbits/s dans un

multiplex 140 Mbits/s.

3 dmultiplexages sont ncessaire, 140 vers 4*34, 34 vers 4*8 et 8 vers 4*2.

64 Kbit/s

2

3

4

5

140 Mbit/s

2 Mbit/s

1

34 Mbit/s

8 Mbit/s

30

44

4

4


24/94

20


Chaque opration comporte une rcupration de rythme et une recherche de trame.

Le multiplexage plsiochrone est bas sur ladjonction dun sur dbit variable accot chacun

des signaux multiplexer. Ceci permet dadopter le dbit affluent au dbit qui lui est rserv

dans le signal rsultant.

Le tableau suivant donne les diffrents dbits de la hirarchie PDH.

Niveau Norme du Japon Norme Amrique Norme Europe

1 24 x 64 Ko

1544 Ko

24 x 64 Ko

1544 Ko

30 x 64 Ko

2048 Ko

2 4 x (niveau 1)

6312 Ko

4 x (niveau 1)

6312 Ko

4 x (niveau 1)

8448 Ko

3 5 x (niveau 2)

32064 Ko

7 x (niveau 2)

44736 Ko

4 x (niveau 2)

34368 Ko

4 3 x (niveau 3)

97,728 Mo

4 x (niveau 3)

139,264 Mo

Top non standard 4 x (niveau 4)

397 Mo

4 x (niveau 3)

274 Mo

4 x (niveau 4)

565 Mo

Les limites du multiplexage plsiochrone :Le multiplexage plsiochrone permet d'atteindre des dbits importants. Cependant, il prsente

plusieurs inconvnients :

Le systme PDH tait conu pour vhiculer la voi travers le rseau tlphonique, ainsi ilne rpond pas parfaitement la demande de communications des donnes ;

Ce systme adopte une topologie point point, et donc il manque de flexibilit ; Le multiplexage plsiochrone impose une opration de dmultiplexage chaque niveau

hirarchique pour accder un signal affluent. Ainsi, l'insertion ou l'extraction d'un canal

individuel de 64 Ko ou d'un niveau hirarchique plus lev exige une quantit

considrable de dmultiplexeurs ;

Le taux des donnes dexploitation dun rseau PDH est faible ;

La ncessit d'voluer vers des dbits plus levs.


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A cet effet, il ya en apparition de la technique SDH pour pallier aux besoins en haut dbit

insuffisances de PDH.

Multiplexage synchrone SDH et SONET :

La hirarchie numrique synchrone (SDH : Synchronous Digital Hierarchy) a t

introduite dans le monde des tlcommunications. Elle a t dveloppe dans le but essentiel

de construire un rseau unique afin de faciliter l'interconnexion des diffrents rseaux de

transmission travers le monde entier, et pour rpondre aux besoins croissants des services et

applications en termes de bande passante.

Les concepts de la SDH rpondent un certain nombre d'objectifs qui sont :

La flexibilit d'un systme de multiplexage se mesure d'une part la facilit de

rorganisation du train rsultant et d'autre part la possibilit de transporter dans ce train des

dbits varis.

Le principe de multiplexage retenu pour la SDH est le multiplexage synchrone. Ce type de

multiplexage procure une visibilit directe des signaux composants l'intrieur d'une trame

155Mbit/s. On peut alors extraire ou insrer des affluents, rorganiser le multiplex sans

effectuer l'ensemble des oprations de multiplexage/dmultiplexage. De plus il est possible de

transmettre dans une trame synchrone des dbits non normaliss G703 par exemple : ATM.

(ATM : Asynchronous Transfert Mode)

Les multiplexeurs de la hirarchie plsiochrone actuelle disposent de quelques lmentsbinaires de rserve qui peuvent tre utiliss pour effectuer des contrles de qualit entre deux

quipements de multiplexage d'un mme niveau. Cependant le dbit disponible reste faible et

limite les possibilits d'exploitation et de maintenance. D'autre part, il n'est pas utilisable par

les systmes de ligne. Le fait que la SDH soit essentiellement oriente vers la transmission sur

fibres optiques a permis de diminuer les contraintes de dbit. Une part relativement

importante du dbit peut donc tre rserve aux diffrentes fonctions d'exploitation

maintenance, elles existent aux diffrents niveaux dfinis dans la SDH.


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Le tableau suivant prsente les diffrents niveaux hirarchiques de la structure SDH.

Trame Dbit en Mo

STM-1 155.52

STM-4 622.08

STM-16 2 488.32 (~ 2.5 Gbit/s)

STM-64 9 953.28 (~ 10 Gbit/s)

La hirarchie SONET

La hirarchie SONET (Synchronous Optical NETwork) a t conue en 1986 par BELL

Lab, elle est utilise en Amrique du Nord. Cette hirarchie est base sur des principes

comparables aux principes de la SDH. La trame de base dfinie par cette hirarchie est le OC-

1 (Optical Container) au dbit de 51.84 Mo. Un rseau SONET supporte les dbits

plsiochrones amricains.

Le tableau suivant prsente les diffrents dbits dfinis par la hirarchie SONET.

Trame Dbit en Mo

OC-1 (STS-1) 51.84

OC-3 (STS-3) 155.52

OC-9 (STS-9) 466.56

OC-12 (STS-12) 622.08

OC-18 (STS-18) 933.12

OC-36 (STS-36) 1244.16

OC-48 (STS-48) 2488.32

OC-192 (STS-192) 9953.28

La relation entre les deux hirarchies synchrones est la trame de base de la hirarchie SDH

qui est STM-1. Cette trame peut tre considre comme l'entrelacement de trois STS-1.

I.8 : Evolution des techniques de multiplexage numriques :


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Pour la transmission trs haut dbit, la capacit des systmes une seule longueur d'onde

est non seulement limite par la dispersion de la fibre, mais surtout par la vitesse des

quipements lectroniques.

La technique de multiplexage en longueur d'onde : WDM (Wavelength Division

Multiplexing) est lextension de la technologie SDH sur plusieurs longueurs donde.

C'est une technologie qui permet lenvoi de plusieurs signaux sur un mme support en

fibres optiques monomodesen les mlangeant l'entre par un multiplexeur de longueurdonde (MUX), et en sparant les diffrentes ondes la sortie au moyen d'un dmultiplexeur

(DEMUX).

Figure I .13: techniques de multiplexage numriques

Le multiplexage en longueur d'onde sur une fibre n'augmente pas la bande passante de la

fibre mais cest une solution conomique qui permet de maximiser la capacit de celle-ci.

Dans cette technique, les diffrents signaux sont mis sur des longueurs d'onde distinctes.

Aujourd'hui, cette technique permet la transmission de 16 longueurs d'onde dans la gamme de

frquence : 1520 nm - 1580 nm sur une mme fibre optique. En rception, les signaux sont

identifis par l'utilisation de filtres identifiant les diffrentes longueurs d'onde.

Sur chaque longueur d'onde est transmis un STM-16 (2.5 Gbit/s), donnant ainsi unecapacit globale de 40 Gbit/s par fibre. Les extensions 32 et 64 longueurs d'onde ont dj t

annonces permettant la transmission de 80 Gbit/s et 160 Gbit/s respectivement.

L'introduction de la DWDM est la tendance vers le " rseau entirement optique ". Les

technologies les plus rcentes combinent les taux de multiplexage SDH les plus levs avec

l'utilisation de la DWDM.

Amplificateurs optiques

n

3

2

n

3SDH

SDHSDH

SDH


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Bilan gnral des diffrentes fibres tudies.Etant donn quil a diffrentes structures de fibres, elles ont par consquent des capacits

et des caractristiques diffrentes Les tableaux suivants donne un bref rcapitulatif des

avantages et des inconvnients de chaque structure.

I .9 : avantages est inconvnients de la fibre optique9.1Les avantages de la fibre optiqueLa fibre optique est une des plus grandes avances technologiques en matire de cblage

puisquelle perd tous les dsavantages des cbles lectriques (puissance, impdances,...). Son

but est de transporter de la lumire dont la source est soit un laser, soit une DEL (diode

lectroluminescente, LED en anglais).

La fibre optique prsente, en thermes de transmission, une faible attnuation, une trs

grande bande passante, multiplexage de plusieurs signaux (Fibre multimodes); Un faible

poids, une trs petite taille, une grande souplesse.


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Un cble optique peut ngocier des transferts allant jusquaux Trabps. Les distances

dpassent alors plusieurs kilomtres, ce quaucun cble de cuivre ne permet de faire.

Aujourdhui, cest la meilleure solution pour des grandes distances et des gros transferts.

Relativement facile installer, tant donn sa technologie, il permet surtout de connecter des

backbones entre eux.. Le gros avantage de ce type de cble est quil est indiffrent aux

perturbations lectromagntiques puisquil transporte de la lumire. De plus, il chappe

compltement aux coutes clandestines, puisquen loccurrence il faudrait se ponter

directement sur le cble ce qui couperait la connexion.

9.2Les inconvnients de la fibre optiqueLa fibre nest pas dnue dinconvnients. Les plus frquemment mentionns sont :

la complexit de la connectique associe, la limitation en temprature pour certaines fibres (+85C pour les fibres en plastique) la difficult de dtecter un dfaut dans les fibres (pissures, cisaillement); le prix du capteur fibre optique est (pour linstant) plus lev que celui dun capteur

traditionnel, sans pour autant tre plus performant dans les applications usuelles;

I .10 : Les problmes de transmission :Bien que trs performantes les fibres optiques subissent des attnuations lors de la

propagation du signal. Lattnuation se mesure en dB/Km et elle dpend de la longueur

donde. Elle est due plusieurs phnomnes

10.1 -La diffusion Rayleigh : Elle est due linteraction entre la lumire et la matire. En

effet des milieux comme le verre, les liquides et les gaz diffuse la lumire. Cette diffusion est

dautant plus grande que la longueur donde est petite, do lutilisation de linfrarouge

(longueur donde leve).

10.2 -Absorption due la prsence dimpurets dans la fibre par exemple les liaisons OH

10.3 -RaccordementsIl y a 2 manires de mettre bout bout 2 fibres, par pissure (fusion)

cest un raccorddfinitif ou par connecteur pour les raccords dmontables. Dans les deux cas

(surtout le2me), cela entrane des pertes cause :

de lcartement de lexcentrement du dsalignement


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10.4 -Courbure et microcourbure : Avec une courbure il y a diminution de langle entre le

rayon et la normale la fibre. Pour une propagation il faut que le rayon soit rflchi mais au

dessus dangle le rayon est rfract par la gaine optique. La courbure est due une

dformation globale de laxe. La microcourbure est due une dformation locale de laxe,

leffet est le mme.

10.5 -La dispersion chromatique Elle est principalement qualifie par le coefficient de

dispersion chromatique2

2

=D avec le vecteur donde et la pulsation. Lorsquil est

positif, cest le rgime de dispersion anormal. Les impulsions se contractent. Cela peut se

traduire par une instabilit de modulation provocant lclatement dune impulsion en

plusieurs maxima.

Lorsque le coefficient D est ngatif, cest le rgime de dispersion normale ; les impulsions

subissent des distorsions proportionnelles la valeur de D. Elles slargissent et augmentent

ainsi le taux dinterfrence.

10.6 -Dispersion intermodale

La cause principale de l'largissement des impulsions dans les fibres optiques multimodes est

la dispersion intermodale. Cet largissement est provoqu par les diffrences des temps de

parcours des rayons (ou des modes). La dispersion intermodale Di est l'largissement temporel

maximum t d'une impulsion par unit de longueur de fibre

(ps / km)

avec tmax et tmin respectivement le temps de parcours du mode le plus lent et celui du mode

le plus rapide. Dans une fibre saut d'indice, le rayon le plus rapide est celui dont le trajet est

parallle l'axe de la fibre. Ce rayon est associ l'angle gal 0 et au mode appel

mode fondamental LP01. De mme, le rayon le plus lent fait un angle max par rapport

l'axe de la fibre avec max dfini par :


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Dans le cas d'une fibre optique monomode, cette dispersion est nulle et ne sera donc pas

prise en compte

10.7 - Dispersion de polarisationPMD Le mode fondamental d'une fibre optique monomode

(LP01) est compos de deux modes lectromagntiques dgnrs caractriss par deux

directions de polarisation perpendiculaires (figure5). Dans une fibre monomode idale ,

ces deux modes, nots LP01x et LP01

y, se propagent des vitesses identiques. Lorsque la fibre

prsente une birfringence, qui peut tre due des contraintes (longation, courbures, micro

courbures ...), on observe une leve de la dgnrescence des constantes de propagation entre

les deux modes. Les deux composantes du mode se propagent alors des vitesses diffrentes.

La propagation simultane dans la fibre de ces deux modes de polarisation introduit un phnomne de dispersion dite de polarisation qui est un facteur limitant de la capacit des

lignes de transmission optique monomode.

Figure I.15 : Reprsentation des modes dgnrs du mode LP01

10.8 - Les effets non linaires :

Les effets NL sont observables pour des puissances de londe dans la fibre relativement

faibles. Ceci cause des trs petites dimensions des fibres (coeur) et des pertes trs faibles.

Les effets NL se voient surtout dans les fibres monomodes, et se traduit par :

=> Une attnuation du signal en fonction de laugmentation de P transmise

=> Une cration de nouvelles longueurs donde partir du signal Bien souvent la fibre

devient impropre la transmission.

Le fait que lindice de rfraction dpend de lintensit du champ optique dans la fibre

amne un certain nombre deffets NL, dont les 2 plus importants sont :

lauto modulation de phase (SPM : self-phase modulation) la modulation de phase croise (XPM : cross-phase modulation)


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10.9 - leffet Kerr :

Leffet Kerr est du la variation de lindice de rfraction de la silice en fonction de

lintensit optique. Leffet Kerr traduit la dpendance de lindice de rfraction n de la silice en

fonction de lintensit du champ

I.11Les fentres utilises dans les tlcommunications optiques :

La fibre en silice (Si), actuellement utilise pour les tlcommunications optiques, prsentes

trois bandes dintrts appeles fentres optiques :

0.85 m (premire fentre optique) :

- composants lectro-optiques bon march.

-transport dinformations sur de courtes distances (5 Km pour une perte par

absorption de 90% du signal et grande dispersion >25 ps/Km).

1.31 m (deuxime fentre optique) :

-Rseau de communication standard (80 Km).

-Dispersion nulle dans la fibre.

-WDM (multiplexage en longueur donde). 1.55 m (troisime fentre optique) :

-Rseau de communication longue distance (105 km avec une dispersion de

20 ps/km).

- Amplificateur optique fibre dope en erbium.

-DWDM (WDM dense).

La transmission dinformation sur fibre optique en silice ne peut donc se faire que dans

ces trois fentres optiques, et sachant que les pertes par absorption dcroissent rapidement de

la premire la troisime fentre, les transmissions optiques se font dans les deux dernires

fentres. La premire fentre reste historique et ne permet que des transmissions locales

(quelques centaines de mtres). Lintrt de la deuxime est labsence de dispersion, quant

la troisime cest la faible absorption. On utilise ces deux fentres respectivement pour la

technique du WDM (jusqu 16 canaux) et celle du DWDM (>16 canaux).

Fibre 1.31 m :


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La transmission dinformation sur fibre monomode 1.31 m se fait sans dispersion

chromatique du signal puisque la fibre est en zro-dispersion vers 1.29 m. Le signal ne subit

donc aucun largissement frquentiel et nest alors pas perturb.

Le problme qui se pose, tant donn la forte non linarit des fibres, est le mlange quatre

ondes (FWM - Four Wave Mixing) qui intervient lorsque le signal est trs fin spectralement et

de forte puissance, ce qui est le cas prsent. Le FWM engendre de nouvelles frquences et

perturbe fortement le signal.

Fibre 1.55 m

La transmission dinformation 1.55 m, o les pertes par absorption sont minimales, ne

se fait pas sans dispersion puisque le coefficient de dispersion faut environ -20 ps/km. Il faut

donc intgrer des lments contre-dispersifs (fibre dispersion dcale par exemple) afin

dinverser la dispersion du signal et dviter les interfrences entre plusieurs signaux dans la

techniques WDM.

Attnuation

Longueur donde

Figure I.16 Attnuation en fonction de la longueur donde

I.11Evolution des dbits et des rseaux

Si la demande en dbits crot chaque anne (voir chapitre sur lvolution des services), la

demande en fibre optique ne connat pas la mme volution. En 2001, un surplus de fibre

optique a t fabriqu et ce surplus affecte aujourd'hui la demande pour 2002 (Figure15 ). La


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figure suivante reprsente lvolution de la demande sur ces 3 dernires annes ainsi que les

prvisions sur la priode 2003 2006. Aprs deux annes de croissance continue, la demande

a brusquement chut au milieu de lanne 2001. Sur 1999 2000, la demande a t de 15 20

milions de km de fibres par an. La mme demande est espre partir de 2003. Si la demande

en Europe connat une croissance modeste sur les annes venir, ce sont les zones Asie et

Amrique du Nord qui vont connatre la plus forte demande.

.volution des technologies de multiplexage Mux/Demux

Les multiplexeurs combinent de multiples longueurs d'ondes issues des sources lasers qui

doivent tre envoyes l'intrieur d'une fibre, en un seul faisceau lumineux. Les

dmultiplexeurs sparent le faisceau lumineux incident en longueurs d'ondes individuelles qui

seront finalement envoyes sur les dtecteurs. Leur ralisation est base sur l'utilisation de

filtres et de rseaux de diffraction. On compte trois technologies principales qui sont les filtres

couches minces, les rseaux de Bragg inscrits sur fibre (FBG) et les Arrayed Waveguide

Gratings (AWG). Aujourdhui, le multiplexage pour les rseaux mtropolitains et accs

commence passer en optique (Figure 16 ).

Figure I.17 : volution de la production fibre


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Figure I.18 :volution des technologies de multiplexage longue distance


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Chapitre II tude et caractristique dans les rseaux optique

II.1 La liaison point point optique :Une liaison point a point optique se compose dun metteur, dun multiplexeur/ dmultiplexeur, dune

ligne de transmission et dun rcepteur .la ligne de transmission est compose par les fibres optiques et lesamplificateurs optiques qui substituent les rgnrateurs lectroniques. (Voir figure II.1)

Figure II.1 Principe dune liaison point point

Les diffrentes composantes dune liaison optique point point sont :

II.1.1. metteur optique :

Dans les systmes de transmission par fibre optiques, on utilise de prfrence comme source optique descomposants semi-conducteurs : leurs dimensions sont bien adaptes au diamtre de cur de la fibre et lon

bnficie des avantages de la technologie des semi-conducteurs permettant la production en garde quantitde produits fiables et conomiques.

Figure II.2 Structure dun metteur optiqueLes metteurs peuvent tre de deux types : diodes lectroluminescentes (DEL) et diodes laser (DL). Cesdiodes, polarises dans le sens direct, mettent un rayonnement dans le proche infrarouge. On peut choisirentre deux gammes de longueurs donde :

700 910 nm : diode hterostructure de type GaAlAs ; 1 000 1 600 nm : diode hterostructure de type InGaAsP.

La variation de la composition stochiometrique de ces matriaux, permet de changer leur Gap Eg, et parconsquent la longueur donde dmission.


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a). Sources mettrices :

Les systmes pratiques utilisent des sources a semiconducteur mettant vers des longueurs donde= 0,85 m, = 1,3 m ou = 1,55 m. (fentre de transmission optique).

On caractrise les sources par leurs spectres (rpartition de la puissance mise en fonction de la longueur

donde) et leur diagramme de rayonnement (rpartition dans les diffrentes directions de la puissancemise).Schmatiquement, il y a deux grands types de sources :

-Les diodes laser (DL) : sont caractrises par un spectre de raies trs fines (quelques 10-2 nm ou moins)rparties sur un intervalle spectrale de quelques nm. Il peut ny avoir quune seule raie : on peut parler alorsde laser monomode.La DL est une source cohrente dans le temps et dans lespace, et monochromatique elle est utilise dansles systmes de transmission trs grande distance (fiable largeur spectrale donc bande passanteimportante). La cohrence exprime ltroitesse du spectre de frquence. (Voir figure II.3.a)

-Les diodes lectroluminescentes (DEL) : ont un spectre beaucoup plus large, et une zone missive plustendue (centre de rayon 15m ou plus).La DEL est une source incohrentes, elle prsente contrairement au laser un diagramme de rayonnementmoins directif, elle est utilise dans les systmes de transmission qui ne ncessitent pas de trs grande bande

passante. (Voire figure II.3.b)

Figure II.3 : Spectre dmission dune source optique semi conducteur.

Figure II.4 : Transmission de donnes optiques effectue avec chacune une frquence propre


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b. Modulateurs :

Un modulateur est un dispositif capable de modifier les paramtres donde optique (amplitude, phase). Deuxmthodes sont utilises pour moduler les ondes optiques ; la modulation directe et la modulation cohrente.

Dans la modulation directe, on modifie le courant inject de polarisation dans la source optique. Cettetechnique est simple et peu coteuse.Dans la modulation cohrente, le signal optique provenant de la source est mlang avec un autre signaloptique issu dun oscillateur local, travers un modulateur optique.

II.1.2 Multiplexeurs / dmultiplexeurs optiques :

Le multiplexeur en longueur donde est dfini comme tant un dispositif de drivation avec deux accsdentre ou plus et un accs de sortie, ou la lumire a chaque accs dentre est restreinte a une gamme delongueurs donde prslectionne et la sortie est une combinaison de la lumire provenant des accsdentre.Par contre, le dmultplexeur en longueur donde est un dispositif qui effectue lopration inverse.

. Principe :Disposant des sources 1,2 ,3 ,.,n mettant a des longueurs dondes diffrentes , on ala possibilit deles coupler a une mme fibre optique .A lautre extrmit de la fibre , les signaux 1 ,2 , 3 ,,n serontspares spatialement vers des dtecteurs diffrents .

Le composant dentre devra introduire dans la fibre avec le minimum de pertes possible, les signaux issus

de sources diffrentes : c'est un multiplexeurs.Le composant effectuant lopration symtrique est un demultiplexeur.

Figure II.5 Multiplexeur / Demultiplexeur en longueur dondeII.1.3 Lamplificateur optique :

Lamplificateur optique prsente de nombreux intrts qualitatifs par apport au rpteur rgnrateur quidoit tre conu pour un dbit bien spcifique. En effet, dans un amplificateur optique, la bande passantenest plus limite par llectronique et peut atteindre plusieurs centaines de gigahertz.

Lamplificateur optique offre lavantage damplifier les signaux dont la longueur donde correspond leurplage de sensibilit sans tenir compte du dbit de transmission et du forma de modulation utilis. Cependant,


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lamplificateur optique ne rgnre pas le signal amplifier ; il amplifie du signal au mme titre que sonbruit associ.Lamplification optique peut avoir lieu en trois points dune liaison qui correspondent au troisamplifications principales dun amplificateur optique.

Deux type damplificateurs optique ont aujourdhui des amplifications clairement identifies :-Lamplificateur optique semi-conducteurs.-Lamplificateur optique fibre dope lerbium.Ces deux types damplificateur optiques fonctionnent sous le mme principe physique : un faisceaulumineux incident est amplifier grce un rapport extrieur dnergie appel pompage lectrique ou optiqueselon le mode dexcitation.

3.1.1 Les amplificateurs semi-conducteur (AOSC) :

Les premiers travaux sur les AOSC ont dmarr au dbut des annes 80, partir du moment o les lasers semi-conducteur fonctionnaient en continu avec une fiabilit acceptable. Leur structure de base est peudiffrente de celle d'une diode laser. Nous retrouvons l'inversion de population, l'mission spontane etstimule, les recombinaisons non radiatives, une source externe ... Contrairement aux lasers semi-conducteur, il n'y a pas de miroirs aux extrmits mais un revtement antireflets dpos sur les faces clivesafin de diminuer les rflexions de la lumire vers l'intrieur du circuit.

Figure II.6 Configuration de base d'un amplificateur optique semi-conducteur.

La lumire incidente entre dans le circuit, est amplifie et sort par l'autre extrmit1 pour tre couple dansla fibre. Idalement, il n'y a pas de rflexion du signal dans l'amplificateur.

1.3.2 Les amplificateurs fibre dope (AFDE) :

Le milieu amplificateur est le cur d'une fibre optique monomode dope avec des ions de terre rare. Pourque la fibre ne soit pas absorbante, mais amplificatrice, il faut l'associer un pompage optique.

Un multiplexeur permet de coupler le flux lumineux puissant provenant d'une diode laser de pompe et lesignal l'intrieur de la fibre. Les longueurs d'onde de pompe doivent permettre des transitions vers les tatsexcits des ions de terre rare et crer l'inversion de population.

L'ensemble module de pompe, multiplexeur et fibre dope forme l'amplificateur le plus rudimentaire. Lalongueur de fibre est gnralement comprise entre 10 et 20 mtres. Pour l'amplification autour de 1550 nm,

fentre spectrale la plus utilise car de faible attnuation dans les fibres optiques en silice, les dopants sontdes ions Erbium Er3+. On parle alors d'Amplificateur Fibre Dope l'Erbium (AFDE).


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980 et 1480 nm sont les deux longueurs d'onde de pompe les mieux adaptes l'AFDE. Et des diodes lasers semi-conducteur sont disponibles ces longueurs d'onde (lasers en AlGaAs 980 nm et lasers enInGaAsP 1480 nm). Le multiplexeur optique, slectif en longueur d'onde, doit prsenter une perte

d'insertion faible ces deux longueurs d'onde afin d'optimiser le rendement optique du systme.

Des isolateurs prsents chaque extrmit en assurent aussi la stabilit en bloquant tous les faisceauxlumineux susceptibles de revenir en amont. Le signal de pompe peut tre coupl dans la fibre en co-

propagation (mmes sens pour le signal et le signal de pompe) afin de rduire le facteur de bruit ou encontre-propagation (sens opposs du signal de pompe/ signal utile) favorisant ainsi une plus forte puissancede saturation. Mais afin d'augmenter et uniformiser dans la fibre dope l'inversion de population et doncl'amplification du signal, un double pompage aux deux extrmits peut galement tre ralis.

La Figure reprsente la configuration d'un de ces amplificateurs fibre dope.

Figure II .7 Configuration d'un amplificateur optique fibre dope l'erbium avec pompage

Utilisation de lamplificateur optique :En transmission point point, lamplification optique peut galement tre utilise :

En pramplificateur, juste avant la dtection ; on recherche alors le plus faible excs de bruit, afin de se rapprocher dela limite quantique;

En booster juste aprs lmission; il faut maximiser la puissance de saturation et le rendement quantique. En

associant le booster lmission et le pramplificateur en rception, on ralise des liaisons atteignant 350 Km sansamplification intermdiaire.

En ligne ; comme amplificateur intermdiaire, en mettant en cascade plusieurs amplificateurs ; dans lesliaisons trs longues distances.


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Figure II .8 Diffrents systmes de transmission amplification optique

principe de fonctionnement dun amplificateur optique :L'amplification optique repose sur le phnomne d'mission stimule. Le signal est amplifi dans un guide(semi-conducteur ou fibre) grce un apport extrieur d'nergie appel pompage (courant inject ou sourcede lumire) qui vient crer une inversion de population.

La recombinaison lectron-trou peut ensuite tre provoque par un photon incident, ce qui donne naissance un deuxime photon de mme frquence, de mme phase et mme direction. Cette mission est ditestimule et conduit une amplification du signal.

En mme temps, la recombinaison peut se faire sans la prsence d'un photon incident. Ces photons, mis defaon spontane, de manire non cohrente, constituent le bruit de l'amplification optique.

L'ensemble des photons, originels ou pas, subissent une srie d'amplifications. Les photons spontans serontaussi amplifis, ce qui dfinit la source de bruit appele ESA (Emission Spontane Amplifie).

II.1.4. Rcepteur optique :

L'interface optique de rception, dans une liaison fibre optique, est charge de convertir le signal

lumineux en signal lectrique, en lui apportant le minimum de dgradation. Ce rle est tenu par le photodtecteur, qui pour simplifier, se comporte comme un compteur de photons et un gnrateur decourant.

La premire proprit requise est une sensibilit importante pour la longueur d'onde utilise. La deuximeest la rapidit : il doit tre utilis dans des systmes fonctionnant 10 Gbits/s voire mme 40 Gbits/s. Latroisime proprit demande est un apport minimum de bruit.

Afin de satisfaire la plupart de ces conditions, le choix se porte sur les photodtecteurs semi-conducteur,qui prsente les avantages d'tre trs rapides et faciles utiliser dans un systme de transmission.


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principe de la photodtection :Les photons transmis par la fibre pntrent dans le dtecteur, constitu d'une jonction p-n semi-conductrice.Absorbs, ils peuvent provoquer le passage d'lectrons d'un tat de la bande de valence un tat plus levde la bande de conduction. Dans cette dernire, les lectrons moins lis deviennent libres.

Le photon a donc laiss place une paire lectron-trou. Une diffrence de potentiel est applique en inverseafin d'empcher les lectrons de retomber dans son tat le plus stable. Sous l'effet du champ lectrique, lesdeux catgories de porteurs sont spares et entranes vers des zones o ils sont majoritaires (nommes Pou N). Les porteurs ainsi gnrs sont alors recueillis sous forme de photocourant. Le nombre de paireslectron-trou est gal au nombre de photons absorbs, mais seules les paires rellement collectes (nonrecombines) contribuent au photocourant.

Types de photodiodes : Il existe deux types de photodiodes : Les photodiodes PIN :

Afin dobtenir un bon rondement, on utilise une structure de diode PIN polaris en inverse : les photons sontabsorbs dans la zone intrinsque (i) qui du fait de la polarisation, est vide de porteurs mobiles (zone decharge de lespace) ; les lectrons et les trous ainsi cres ont une faible probabilit dtre recombins. Il sontspars par le champ lectrique E qui rgne dans la zone intrinsque et qui les dirige vers les zones n et p ouils sont majoritaires.

.

Figure II.9 Photodiode PIN

La zone traverse par la lumire doit tre de faible paisseur, et protge par une couche anti-reflets quiamliore le rendement externe et protge le matriau.

Les photodiodes avalanche :Le signal reu tant souvent trs faible, il est ncessaire damplifier le photocourant. Le bruit du

pramplificateur tant en gnral prpondrant, on doit utiliser un composant gain interne, la photodiode avalanche PDA.

Son principe est lionisation en chane, par impact des porteurs, sous leffet dun champ lectrique trsintense. Cest leffet davalanche qui, sil nest pas contrl, aboutit au claquage de la jonction pour une

tension inverse importante. Chaque porteur primaire va donner naissance m porteurs secondaires. Ce


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champ lectrique est obtenu, sous forte polarisation inverse, dans une jonction PN abrupte, en gnralspare de la zone dabsorption, paisse et peu dope .

Figure II .10 Structure d'une photodiode avalanche

II.2 : La technologie WDM :Les besoins croissants en dbit de la part des oprateurs pour de nouveaux services de tlcommunicationont amen rechercher une technique afin daugmenter les capacits de transmission des rseaux optiques.D'o l'ide du multiplexage en longueur donde (WDM :Wavelength Division Multiplexing) qui permet derpondre cette demande, tout en ayant le gros avantage dexploiter les fibres existantes.

2.1 Principe :

Pour faire face laugmentation des dbits dans les rseaux de transmission, on utilise depuis plusieursannes la technologie WDM.Cette technique consiste transmettre simultanment sur une mme fibre optique plusieurs signaux,

provenant de sources diverses, chacun tant vhicul par une longueur donde diffrente.

La figure II.1 nous montre un systme classique bas sur la technique WDM. A l'mission, on multiplexe Ncanaux au dbit nominal D, la rception, on dmultiplexe le signal global N x D en N canaux : la fibretransporte un multiple de N canaux ce qui est par consquent quivalent en terme de capacit N fibrestransportant chacune un canal.

Figure II.11 Principe d'une liaison WDM


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2.2 Les types de multiplexage en longueur donde :

Les multiplexeurs optiques peuvent tre class en trois catgories principales selon la technique utilise :

2.2.1 Multiplexage filtre optique :

Le filtrage a pour but de limiter loccupation spectrale dun spectre dun signal. Le multiplexage optiqueregroupe les signaux occupant des gammes de longueurs donde diffrentes tandis que la fonctionrciproque, le dmultiplexage permet de sparer des signaux occupant des bandes de longueurs dondedfrentes.

Donc les filtres permettent la sparation spectrale en reflichissant certain gamme de longueurs donde et entransmettant les autres, on caractrisera par consquent les filtre par a bande passante, cest--dire ledomaine de longueur donde dans les quelles il laisse passer la lumire, et sa bande attnue cest--dire ledomaine de longueur donde dans les quelles il reflechisit la lumire incidenteDeux types de filtres sont utiliss :

Les filtres dichroques :Ces dispositifs prsentent un pic de rflexion a une longueur donde donne. Il est possible daccrotre le

domaine de rflexion en empilant des couches successives et dobtenir ainsi des filtres passe haut et passebas. Les filtres dichroques sont donc constitues par un empilement des couches dilectrique dindicealternativement haut et bas.

Le filtre est caractrise par son coefficient de transmission T en bande passante et son coefficient derflexion R en bande attnue.

Figure II.12 Courbe de transmission dun filtre dichroque (0,8 /1,3 m)

Les filtres Fabry-Perot :Ils ont une caractristique de transmission passe bas, ils pressentent un pic de transmission troit autourdune longueur donde 0 et les deux domaines spectraux adjacentes sont rflchis.

Pour accrotre la raideur du filtre, on peut rpter lempilement pour un assemblage deux ou trois cavits.


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Figure II.13 Courbe de transmission dun filtre Fabry Perrot

Utilisation de ces deux types de filtres :Une application est la ralisation de la fonction de multiplexage optique qui effectue une sparationchromatique sur une ligne de transmission a fibre optique.Une solution adapte sur certains dispositifs est le dpt du filtre sur lextrmit dune fibre optique.

(a) Multiplexage filtre optique (b) Dmultiplexage filtre optique

Figure II.14 Type de filtres

Les autres produits commerciaux utilisent une optique intermdiaire. Les lentilles a gradient dindice quiassure la continuit entre la fibre et le filtre.

Figure II.15 Multiplexeur filtres avec lentille G.I


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2.2.2. Multiplexage coupleurs slectif :Le principe de ces composantes est linteraction cohrente entre deux guides optique, ils sont appelles les

coupleurs de puissance, qui sont utilises dans les systmes multiplexes.Les diffrents types de coupleurs :

Coupleurs en X (2 : 2) :

Figure II.16 Coupleur optique 2 :2

La puissance dun signal arrivant sur une des branches est galement repartie sur les deux branchesopposes.Cependant, les chemins croises (AD-BC) sont plus longs que les chemins directs (AC BD). Ceci reprsenteun dphasage entres les deux sorties du coupleur.

Les coupleurs en arbre :

Figure II.17 Coupleur en arbre (1 : N)

Les coupleurs en arbre sont composes de coupleurs 1 : 2 est un coupleur 2 :2 dont une des entres a tdsactive, elle peut simplement ne pas tre connectee. Un coupleur en arbre permet la distribution dunsignal optique dune voie vers N.

Addition par coupleur optique (multiplexeur).

Figure II.18 Multiplexeur coupleur en arbre


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Distribution avec un coupleur optique + filtrage (dmultiplexeur).

Figure II.19 Demultiplexeur coupleur en arbre 1 : N

Les coupleurs en toile :Un coupleur en toile N : N est diffrent de deux coupleurs en arbre 1 : N et N : 1 cascad, cest unassemblage de coupleurs 2 : 2.

Les nombre dtages ncessaire a sa ralisation est identique a celui dun coupleur en arbre 1 : N, soit gale lentier suprieur de log2 (N).

Figure II.20 Coupleur en toile

Figure II.21 Multiplexeur coupleur en toile N : N


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2.2.3 Multiplexage rseau de diffraction :

Le rseau lavantage de traiter simultanment un grand nombre de voies a lintrieur de la mme fentre.Il,se compose dune surface optique qui transmet ou rflchit la lumire est sur la quelle un grand nombrede traits sont graves au diamant.

Le rseau a la proprit de renvoyer, sparer angulairement, les diffrentes longueurs dondes contenuesdans un mme faisceau incident. En vertu du principe de retour inverse de la lumire, le rseau peutcombiner dans une mme direction des faisceaux incidents spares angulairement et des longueurs dondeadquates. Langle de diffraction est en fonction de lespacement des trais et de langle dincidence.

Considrons le cas de rseaux a surface optique reflichissante et un rayonnement monochromatique delongueur donde.Soit 1 langle du rayonnement incident avec la normale au rseau et 2 langle du rayon diffracte.Le rseau est caracterise par des trais rgulirement espaces dune distance a .La diffrence de marche entre deux rayons diffractes est :

D = a ( sin1+ sin 2 )

Lorsque le diffrence de marche est multiple de la longueur donde, on dduit lquation de diffraction durseau :sin1+ sin 2=K /a avec K : lordre De Diffraction (nombre entier).On dit quun rseau est utilise dans la configuration Littrow quand 1 =2= , dans ce cas, les rayonsincidents et diffractes ont la mme direction, et la formule devient : 2x sin = K /a

Figure II.22 Schma de principe dun rseau de diffraction en rflexion

Figure II.23 (a) multiplexage a rseau de diffraction


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Figure II.24 (b) dmultiplexage a rseau de diffraction a configuration Littrow

Lnergie est repartie sur plusieurs ordres, cette rpartition dpend de la forme des trais ; do laconception dun rseau dont les traits sont constitues par des lments rflchissants.Si le rseau est utilise dans la configuration de Littrow, toutes lnergie totale incidents sur le rseau.

En dmultiplexage optique, la fonction de transfert dpend du pouvoir disperseur du montage optique et delcart entre les diamtres de cur des fibres de sortie et dentre. Les pertes variants entre 1dB et 3 dBselon le nombre de canaux et des composants 20 canaux ont t raliss les applications latlecommunication.

Figure II.25 Fonction de transfert dun dmultiplexeur 8 canaux

Pour le multiplexeur optique, toutes les fibres sont monomodales et la fonction de transfert est amlioreen rduisant la distance entre les curs des fibres.


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Figure II.26 Fonction de transfert dun multiplexeur 8 canaux

II.3. Les conditions requises pour le WDM :tablissons un bilan des diffrents composants ncessaires afin de raliser une transmission dinformation

sur une fibre monomode en silice n1.31 m ou a 1.55 m avec un dbit binaire B.Considrons en premier lieu :

3.1. Le rapport signal sur bruit :

Le rapport signal/ bruit est le rapport entra la puissance optique de la porteuse et le bruit au rcepteur. Unergle approximative indique que le rapport signal/bruit ne devrait pas descendre sous 20 dB dans la plupartdes systmes de communication optique.

: Le taux derreur sur un bit : = (le nombre de bits errons sur nombre de bits reus)

S/B : signal sur bruit.Soit pour un = 10-9, un S/B 144(21.6dB).Selon le dtecteur utilise (PIN ou PDA), on a un S/B diffrent, donc des puissances minimales dtectablesPmin diffrentes :Pour un dbit de 2,5 Gb/s on a Pmin (PIN)= 5 W (-23dBm) et Pmin (PDA) = 0.7 W (-31 dBm).

3.2. Le choix de la source optique :

La transmission dinformation sur fibre optique haut dbit requiert certaines conditions sur les sources etles fibres optiques :La puissance minimale demande la source est dtermine en fonction des pertes de la fibre, la puissance

minimale dtectable du dtecteur.


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On a alors : P0 = Pi -Ncpc -Ns p s- L.

Pi : puissance initiale de la source.P0 : puissance rcolte par le dtecteur.

Nc , Ns : nombre de connecteurs et de reccordeurs (coupleurs) respectivement

p s ,pc : pertes (dB) aux connecteurs (0.5- 1 dB) et chaque raccorde (~0.52dB)respectivement.: Perte (dB/Km) de la fibre optique ( =0.4 dB/Km 1.31 m et 0.2 dB/Km 1.55 m ).L : longueur (Km) totale de la fibre.

En considrant ce qui prcde, on doit avoir P0 >Pmin

Le temps de rponse de la source et du dtecteur ainsi la dispersion de la fibre permet danalyser si lesystme propose est capable doprer au dbit binaire choisis.

Le temps de rponse dun composant est le temps mis pour que sa rponse passe de 10 a 90 % du signal ensortie, quand lentre est soumise a un chelon.

II.4. Les diffrents composants dun systme WDM :

Figure II.27 Larchitecture de base et le fonctionnement dun systme WDM

4.1. Les modulateurs (modulators) :Servent convertir les donnes numriques en ondes, soit par modulation dintensit, soit par modulationdamplitude, tandis que les dmodulateurs (dmodulators) ont la charge de reconvertir les signaux optiquesen donnes numriques.Le moyen le plus efficace de moduler et dmoduler les signaux consiste utiliser des diodes lasers

(modulation interne).


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4.2. Le multiplexeurs / dmultiplexeur :Utilises pour grouper ou sparer les voies de longueurs donde diffrents, les multiplexeurs / dmultiplexeur

jouent un rle primordial dans WDM.

4.3. Les amplificateurs optiques (EDFA) :Lamplificateur a fibre optique dop lerbium est une technologie clef sur laquelle reposent les stationsintermdiaires dans les systmes de transport longue distance.

Les EDFA permettent damplifier simultanment toutes les longueurs dondes, sans conversion des signauxoptiques en signaux lectriques.

4.4. Les convertisseurs (wavelength converter ) :Un signal optique module sur une longueur donde donne lentre est converti en un mme signal modulsur un autre longueur donde a la sortie.Des convertisseurs de longueur donde fonctionnant 10Gbits/s sont dj disponibles dans le commerce, ce

composant optique remplit une fonction 2R optique (rcepteur remise en forme) avec une amlioration durapport signal /bruit.

4.5. Les commutateurs de longueur donde (wavelength switch) :Les commutateurs sert a router les voies dentres aux voies de sorties voulues par une commande

lectrique

II.5 tude des rseaux WDM :Les rseaux de communications optiques utilisant la technologie WDM connaissent aujourdhui unengouement trs important. Les rseaux future et bon nombre de rseaux de communication optiques djmis en place par les oprateurs utilisent cette technologie.La bande passante offerte par une seul fibre optique en WDM bien suprieur 1Tbits / s , ceci permet de serapprocher des besoins des utilisateurs.Devant le volume de donnes traversant les rseaux, il est aujourdhui indispensable dassurer la continuitface aux pannes, une interruption du trafic nest pas acceptable i par loprateur ni par lutilisateur.

5.1. Topologie dun rseau WDM :

5.1.1. Topologie point point :

Dans cette application standard, les canaux de donne sont transmis paralllement entre 2 sites (figure a).Des multiplexeurs / Demultiplexeurs standards aux extrmits fdrent puis sparent optiquement lescanaux. Des distances jusqu 80km peuvent tre parcourues.

5.1.2 Topologie linaire insertion- extraction :

Dans un tel cas, il sagit dune topologie point point plus labore, ou, entre les noeuds dextraire etdajouter trs flxiblement des canaux (figure b).Selon la configuration ralise, on peut ainsi insrer son gr des canaux de transmission entre deux noeudsdu rseau. Aux extrmits sont installes comme prcdemment des multiplexeurs / dmultiplexeursstandards.


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Lors de la planification, il est trs important de considrer la taille totale du rseau et surtout que chaqueadd-drop- multiplexeur induit une attnuation dinsertion, qui rduit dautant la longueur totale du rseau.

5.1.3 Topologie anneau :

La ralisation de rseaux en forme danneau est particulirement apprcie dans le secteur des tlcoms carelle garanti une haute scurit tout en maintenant minime la longueur de fibre ncessaire (figure c).Dans une telle topologie en cas de panne en un point de lanneau, le trafic de donnes demeure assur entrechaque nud. Des multiplexeurs add-drop optique chaque nud sont ncessaires la construction derseaux en anneau. On peut ainsi introduire son gr des canaux entre deux nuds de lanneau.

Figure II.28 Topologie dun rseau WDM

II.6. Les quipements dun rseau WDM :Trois quipements sont essentiels dans les rseaux optiques pour quils deviennent tout optique, il sagit :

. Les multiplexeurs insertion /extraction optique :

Les OADM sont des dispositifs optiques qui peuvent tre utilise pour effectuer des oprationsdinsertion/ extraction des diffrentes longueurs dondes dans la fibre optique entre lmetteur et lercepteur.

.Principe :Les OADM sont conus laide des multiplexeurs et des dmultiplexeurs est ceci pour tous les types desOADM. En effet, comme le montre la figure ci dessous, on dmultiplexe un signal a lentre en plusieurslongueurs dondes.La circulation de linformation ce fait par des commutateurs optiques, qui permettent linsertion etextraction dune des voies des longueurs donde.Dans le schma ci dessous,on a reprsent trois canaux de commutateurs 2x2 (deux entres et deux sorties ).

MuxMux

MuxMux OADM OADM

OAD

OADOAD

OAD

Figure a

Figure bFigure c


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Figure II .29 Reprsentation schmatique dun OADM

II 7. Les systmes de protection dans les rseaux optiques WDM :La scurisation par protection des liaisons consiste rserver pour chaque liaison optique, une liaison desecours, et cette dernire est exclusivement ddie cet usage. La perte du signal de trame, la dtection duntaux derreurs anormalement lev ou des signaux dalarmes feront basculer le trafic sur la liaison desecours.Le trafic revient sur la liaison de base ds quun transport fiable peut de nouveau tre assur.

Dans cette partie nous prsenterons les diffrents systmes de protection :

7.1. Systme de protection 1+1 (un plus un) :

Le systme de protection 1+1 permet dviter toute interruption du trafic, elle consiste tablir pour chaquenouds dans le rseau deux canaux diffrents ; lun est utilis comme chemin de travail et lautre commechemin de protection.

Figure II.7 Systme de protection 1+1


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7.2. Le systme de protection 1:1 (un pour un) :

Dans le systme de protection 1:1, si un canal de communication est interrompu par une panne, alors letrafic est automatiquement bascul sur le canal de protection associe.Chaque canal de protection est ddi un canal de travail, le temps de bascule est faible (50s) et donc ladure de linterruption du trafic est galement faible.

Figure II.8 Systme de protection 1 :1

7.3. Systme de protection M:N :

Une liaison unitaire dun nud X vers un nud Y dans un rseau WDM correspond ltablissement dunchemin de X Y et la rservation dune longueur donde sur chaque chemin emprunts.La protection 1:1 est une mthode simple et automatique pour la protection dune liaison, toutefois lorsque

N M est suprieur 1, il faudra trouver M chemin de protection pour N chemin de travail.

Lorsque M=1 ; un seul chemin de protection pour N chemin de travail.

Figure II.9 Systme de protection 1:N


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La technique de multiplexage en longueur donde a permis dabord doffrir des capacits de transmission etune qualit sans aucun rapport avec ce qui tait connu jusqualors, et de faire face la croissance du traficattendue pour les annes venir.Mais, bien au-del de la transmission, la technique WDM est un outil extrmement intressant pour repenser

totalement la structure des rseaux, et les adapter la diversification des services.


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Chapitre III tude et caractrisation dans les rseaux optique

III. 1 IntroductionL'apparition de la fibre optique a totalement rvolutionn le monde des

tlcommunications. La conception de systmes de transmission trs grande capacit taitdsormais possible. De plus, les changes travers ces systmes allaient tre de plus en plus

nombreux et la demande de services de plus en plus levs.

Il en rsulte un bouleversement des rseaux de tlcommunications prcdents et un

besoin de mettre en place de nouvelles structures. Ce chapitre sera une description synthtique

de la dclinaison des structures des rseaux de tlcommunications jusqu'aux mthodes

d'inscription des donnes sur le signal optique en passant par les diverses techniques de

'codage' utilises. La prsentation de ces gnralits a pour but d'apporter les lments de

base, essentiels pour faciliter la lecture de ce mmoire.

La premire partie voquera la hirarchie tablie parmi les diffrentes couches des rseaux

de tlcommunications optiques actuels.

Bien que la large bande passante de la fibre optique permette de transporter une trs

grande quantit d'informations, son utilisation optimale se heurte divers problmes, dont le

traitement lectronique avant modulation et aprs dtection pour les trs hauts dbits. C'est

pourquoi diffrentes techniques de multiplexage ou de codage ont t imagines pour

augmenter le nombre de canaux dans la fibre. Elles seront prsentes dans une seconde partie.

III.2- Les systmes optiquesL'aboutissement de nombreuses annes de recherche de base pour obtenir d'une part des

fibres prsentant une attnuation compatible avec les exigences d'un rseau de

tlcommunications, d'autre part des composants et dispositifs suffisamment performants et

fiables a permis l'apparition des premiers systmes de transmission optique ds les annes 90.

Ils sillonnent dsormais le monde entier, aussi bien sur terre que dans le domaine sous-marin.

Le rseau dploy en France est segment en fonction des diffrents besoins en dbit, en

bande passante, en distance de transmission, ... On distingue trois grandes catgories :



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WAN

Rseau

tendus

MAN

Rseaux

mtro olitains

LAN

Rseaux locaux

1Km 10Km 100Km

FigureIII.1:Classification des rseaux selon leur taille.

III.3-Diffrents rseauxOn distingue diffrents types de rseaux selon leur taille, leur vitesse de transfert des

donnes ainsi que leur tendue. On fait gnralement trois catgories de rseaux (figureII.1): WAN (wide area network)

MAN (metropolitan area network)

LAN (local area network)

3-1 Le rseau longue distance (WAN)Les rseaux longues distances (ou les WAN, Wide Area Network). Ce sont les rseaux

dploys l'chelle d'un pays ou d'un continent et dont les noeuds sont de trs grands centres

urbains.

Cette partie du rseau, parfois galement appele rseau structurant, reprsente la couche

suprieure du rseau de tlcommunications. Elle est comprise entre deux autocommutateurs

autonomie d'acheminement, qui ont pour rle d'aiguiller les informations d'une rgion une

autre, de la zone de l'expditeur vers celle du destinataire. La transmission de ces informations

se fait dsormais sur fibre optique une longueur d'onde de 1,55m et un dbit lev qui ne

cesse de s'accrotre (les dbits 2,5 Gbits/s et 10 Gbits/s sont dj installs et le 40 Gbits/s lesera trs prochainement).


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Cette capacit ne pourrait tre attei

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