These F Saliou v Finale2

N d'ordre: XXX

THSE

Prsente

TELECOM PARIS TECH

pour obtenir le grade

DOCTEUR de TELECOM PARIS TECH

Mention Communications et lectronique

Par

Fabienne SALIOU

ETUDES DES SOLUTIONS D'ACCES OPTIQUE EXPLOITANT UNE EXTENSION DE PORTEE

Soutenue le 14 Juin 2010 devant la commission d'Examen :

Composition du Jury

- Rapporteurs :

Laurent DUPONT, Professeur, TELECOM BRETAGNE, Brest Ammar SHARAIHA, Professeur, ENIB Brest

- Examinateurs :

Didier ERASME, Professeur, TELECOM PARIS TECH, Directeur de thse Philippe CHANCLOU, Ingnieur Recherche, Orange Labs, Encadrant de thse Romain BRENOT, Ingnieur Recherche, Alcatel-Thales III-V Lab Jose A. LAZARO, Ingnieur Recherche, Universitat Politcnica de Catalunya

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Remerciements Je tiens tout d'abord remercier Didier Erasme d'avoir accept d'tre mon directeur de thse, et de m'avoir fait bnficier de ses conseils pendant ces trois annes. Je remercie galement Thierry Stphant et Anne-Ccile Rau-Thomas qui m'ont offert la possibilit d'effectuer cette thse Orange Labs et m'ont donn les moyens de mener bien cette thse dans leur laboratoire. Mes remerciements les plus sincres vont Philippe Chanclou, qui m'a encadr tout au long de cette thse et a fortement contribu ma formation sur les tlcommunications optiques, dj bien avant la thse. Merci de m'avoir fait confiance pour et aprs les stages et de m'avoir offert ces opportunits. Merci pour la bonne humeur, le dynamisme, la motivation, les ides qu'il a su me communiquer. La bonne ambiance dans laquelle nous avons travaill ensemble sera un souvenir marquant. Par ailleurs, je suis particulirement honore que Laurent Dupont et Ammar Sharaiha aient accept d'tre rapporteurs de ce mmoire de thse et que Romain Brenot et Jose Lazaro fassent partie du jury. Je remercie galement Badr Eddine Benkelfat et Isabelle Zaquine qui ont accept de faire partie du jury de ma soutenance mi-parcours. Je tiens remercier les diffrentes personnes de l'URD ASHA et ex-membres de l'unit NOA qui m'ont permis d'acqurir des comptences pointues sur le rseau d'accs au travers des discussions sur le domaine. Merci en particulier Naveena Genay, avec qui j'ai partag la rdaction de plusieurs livrables et qui a t d'une aide prcieuse lors de la rdaction d'articles en anglais. Un grand merci Laurent Guillo pour son aide l'installation des plateformes de test et Bernard Landousies et Stphane Gosselin pour les discussions fructueuses qui m'ont permis de cadrer correctement cette thse. Je remercie aussi particulirement mes collgues de bureau en commenant par Fabrice Bourgart qui a t le premier me rpondre cette question "c'est quoi cette ide d'Extender Box ? ". Merci aussi Frderic Jounay, Mathieu Huchard, et Francis Richard pour les discussions sans fin et les changes musicaux et rugbystiques. L'excellente ambiance du bureau aura galement fortement contribu ce que cette thse se droule bien. Je dois galement un grand merci Fabien Laurent, Thanh Nga Duong, Zineb Belfqih, Luiz Aneto, Chlo Milion, Mervin Obeegadoo et Yunke Zhou qui m'ont aide pour l'obtention de rsultats exprimentaux et qui ont contribu ce que la soumission des publications soit un succs. Je dois mes connaissances sur le GPON en partie aux personnes travaillant sur la validation des quipements du rseau. Merci donc Bertrand Le Guyader, Laurent Cornic, Thierry Mah, Daniel Le Corfec et Yannick Lecuyer. Merci galement Yann Loussouarn et Damien Martinet avec qui j'ai partag les tests de l'quipement OSN. Ces travaux auraient ts plus difficiles sans leurs participations. Merci galement aux quipes externes avec qui j'ai collabor : Lionel Dehilotte, Philippe Bigot et David Boisseau de DIPF Montpelier ; Claude Boett de Ekinops ; Jose Lazaro, Francesc Bonada et Josep Prat du laboratoire UPC Barcelone ; Laurent Bramerie de Persyst Lannion.

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Je remercie galement Grard Tanne et Monique Thual pour m'avoir fait confiance et m'avoir permis d'effectuer des heures d'enseignement vacataire l'UBO Brest et l'IUT de Lannion. Merci Philippe Chanclou, Jean Claude Simon et Ammar Sharaiha de m'avoir soutenue dans cette dmarche. Merci galement tous les (ex)-stagiaires, (ex)-thsards, prestataires et post-doc pour la trs bonne ambiance dans laquelle nous avons travaill et chang aussi bien au travail qu' l'extrieur : Florian, Fred, Yohan, Zineb, Thomas LG, Guillaume, Charlotte, Qian, Seb, Nga, Hugues, Roman, Thomas S, Edouard, Hary, Amine, Fabia, Chlo, Franois, Francis, Mathieu, Daniel, Ali, Mervin, Franck, Leonora, Mireia, Francesc, Hai, Nguyet, Ibrahim, Quoc Thai, Chi, Gilles Merci galement aux "externes" : Cyril, Sabrina, Morgane, Lyam. Merci tous d'tre et d'avoir t l. Et pour finir, un grand merci mes amis et ma famille pour leur soutien tout au long de cette thse et en particulier Caroline et Murielle pour l'aide qu'elles m'ont apporte dans les corrections.

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Liste des abrviations

A ADC Analogue to Digital Converter ADSL Asynchronous Digital Subscriber Loop (Line) AMOOFDM Adaptive Modulation Optical Orthogonal Frequency Division Multiplexing APD Avalanche Photodiode APON ATM Passive Optical Network ASE Amplified Spontaneous Emission ASK Amplitude Shift Keying ATM Asynchronous Transfer Mode AWG Arrayed Waveguide Grating AWG Arbitrary Waveform Generator B BER Bit Error Rate BOA Booster Optical Amplifier BPON Broadband Passive Optical Network BPSK Binary Phase Shift Keying BTB Back To Back BW Band Width C CAPEX Capital Expenditure CATV Cable Television CD Chromatic Dispersion CDC Chromatic Dispersion Compensation CO Central Office COFDM Code Orthogonal Frequency Division Multiplexing CP Cyclic Prefix CR Clipping Ratio CWDM Coarse Wavelength Division Multiplexing D DBA Dynamic Bandwidth Allocation DCF Dispersion Compensation Fiber DFB Distributed Feedback laser DFT Discrete Fourier Transform DML Directly Modulated Laser DMT Discrete Multi-Tone DMUX Demultiplexer DQPSK Differential Quadrature Phase Shift Keying DSL Digital Subscriber Loop (or Line) DSOA Double Semiconductor Optical Amplifier DSP Digital Signal Processing DSLAM Digital Subscriber Line Access Multiplexer DWDM Dense Wavelength Division Multiplexing E EAM Electro Absorption Modulator

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EB Extender Box EDC Electronic Dispersion Compensation EDFA Erbium Doped Fiber Amplifier EML Externaly Modulated Laser EPON Ethernet Passive Optical Network ER Extinction Ratio ETSI European Telecommunication Standard Institute EVM Error Vector Magnitude F FDM Frequency Division Multiplexing FEC Forward Error Code FFT Fast Fourier Transform FP Fabry-Prot laser FPGA Field Programmable Gate Array FSAN Full Service Access Network FSK Frequency Shift Keying FTTx Fiber To The (H: Home; C: Curb, B: Building) FWM Four Wave Mixing G GEM GPON Encapsulation Method GPON Gigabit Passive Optical Network GEPON Gigabit Ethernet Passive Optical Network H HD-IPTV High Definition Television over Internet Protocol HDTV High Definition Television I ICI Inter Carrier Interference IEEE Institute of Electrical and Electronics Engineers IFFT Inverse Fast Fourier Transform IL Insertion Loss IP Internet Protocol ISI Inter Symbol Interference ITU International Telecommunications Union J-K L LAN Local Access Network LCA Levin Campello Algorithm LED Light Emitting Diode M MAC Medium Access Control MUX Multiplexer MZM Mach-Zehnder Modulator

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N NF Noise Figure NRA Noeud de Raccordement d'Abonns NRO Noeud de Raccordement Optique NRZ Non Return to Zero NGPON Next Generation Passive Optical Network O OB Optical Budget OBS Optical Burst Switching OCDMA Optical Code Division Multiplexing Access ODN Optical distribution Network OEO Optical-Electrical-Optical OFDM (A) Orthogonal Frequency Division Multiplexing (Access) OLT Optical Line Termination OMCI ONT Management and Control Interface ONT Optical Network Termination ONU Optical Network Unit OOK On-Off Keying OPEX OPerational EXpanditure OSNR Optical Signal to Noise Ratio OSA Optical Spectrum Analyser OTN Optical Transport Network OTDR Optical Time Domain Reflectometre P PAPR Peak Average Power Ratio PDFA Praseodymium Doped Fiber Amplifier PIN P-type Intrinsic N-type Photodiode PLOAM Physical Layer Operation Administration and Maintenance PON Passive Optical Network Pr Preamble length PRBS Pseudo Random Bit Sequence PSTN Public Switched Telephone Network Q QAM Quadrature Amplitude Modulation QoS Quality of Service QPSK Quadrature Phase Shift Keying R RF Radio Frequency RoF Radio over Fiber ROPA Remote Opticaly Pumped Amplifier R-SOA Reflective Semiconductor Optical Amplifier Rx Receiver S SARDANA Scalable Advanced Ring-based Passive Dense Access Network Architecture SFF Small Form Factor

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SFP Small Form Pluggable SNR Signal to Noise Ratio SOA Semiconductor Optical Amplifier STB Set Top Box T TDM (A) Time Division Multiplexing (Access) TEB Taux d'Erreur Binaire (=BER) TIA Trans-impedance Amplifier Tx Transmitter U UWB Ultra Wide Band UMTS Universal Mobile Telecommunication System V VoD Video on Demand VoIP Voice over IP VDSL Very high Digital Subscriber Loop (Line) VCSEL Vertical Cavity Surface Emitting Laser W WDM (A) Wavelength Division Multiplexing (Access) WiMAX Worldwide interoperability for Microwave Access X XGM Cross Gain Modulation XGPON1 10GPON asymtrique normalis par le FSAN XGPON2 10GPON symtrique normalis par le FSAN XFP Transceiver 10G Small Form Plugable Y-Z pa

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Table des matires

Remerciements .................................................................................................................... 1

Liste des abrviations .......................................................................................................... 3

Table des matires ............................................................................................................... 7

Introduction gnrale .......................................................................................................... 9

Chapitre 1 ............................................................................................................................ 11

Introduction au Chapitre 1 ................................................................................................. 12 1. Introduction au rseau d'accs .............................................................................. 13

1.1. Les liaisons haut-dbit ....................................................................................... 16 1.2. Le rseau d'accs fibre : FTTx ......................................................................... 22

2. Le rseau d'accs GPON ...................................................................................... 32 2.1. Elments terminaux de l'architecture GPON .................................................. 32 2.2. Caractristiques du GPON ............................................................................... 35 2.3. Couche MAC et encapsulation ......................................................................... 37 2.4. Budget optique ................................................................................................. 40 2.5. BPON, GEPON ............................................................................................... 43 2.6. Extension du budget optique avec des "Extenders Box"................................ 45

3. La future gnration de rseau d'accs optique ................................................... 48 3.1. Les raisons pour voluer vers une nouvelle gnration de PON ...................... 49 3.2. NGPON1 .......................................................................................................... 57 3.3. NGPON2 .......................................................................................................... 67

Rsum du Chapitre 1 ....................................................................................................... 77

Chapitre 2 .......................................................................................................................... 79

Introduction au Chapitre 2 ................................................................................................ 80 1. Extension du budget optique ................................................................................ 81

1.1. Implmentation de l'Extender box dans l'architecture G-PON ....................... 81 1.2. Objectifs principaux ......................................................................................... 82 1.3. Evaluation du budget supplmentaire ncessaire ............................................ 84

2. Technologies d'Extender Box .............................................................................. 85 2.1. L'amplification optique .................................................................................... 85 2.2. Les rpteurs OEO ........................................................................................... 92

3. Evaluation d'Extender Box sur GPON ................................................................ 99 3.1. Critre de qualit d'une transmission optique ................................................. 99 3.2. Premire valuation en mode continu ............................................................. 101 3.3. Evaluation sur GPON commercialiss ............................................................ 106

Rsum du Chapitre 2 ...................................................................................................... 145

Chapitre 3 ......................................................................................................................... 149

Introduction au Chapitre 3 ............................................................................................... 150 1. Extension de porte NGPON-1 : 10GPON ......................................................... 151

1.1. Mise en uvre d'une transmission 10Gbit/s ................................................ 151 1.2. Amplification d'une transmission 10Gbit/s .................................................. 156 1.3. Convergence GPON NGPON 1 .................................................................... 166

2. Extension de porte NGPON-2 ........................................................................... 171 2.1. Extension de porte d'un PON WDM ............................................................ 171 2.2. PON hybride WDM-TDM .............................................................................. 176 2.3. Amplification d'une transmission OFDM ....................................................... 180

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3. Convergence fixe-mobile ..................................................................................... 191 3.1. Extension de porte de liaisons Radio sur Fibre analogique .......................... 193 3.2. Extension de porte d'une architecture RoF numrique - GPON.................. 194

Rsum du Chapitre 3 ...................................................................................................... 197

Conclusion gnrale ......................................................................................................... 201

Bibliographie personnelle.................................................................................................203

Annexes ............................................................................................................................205

Index des figures ..............................................................................................................223

Index des tableaux ............................................................................................................226

Table des rfrences .........................................................................................................227

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Introduction gnrale Les rseaux d'accs DSL dploys atteignent leurs limites en termes de dbit et de porte. Or, le dveloppement de nouveaux services de tlcommunications implique une forte croissance du besoin en bande passante offerte aux utilisateurs. De ce fait, l'optique a fait son entre dans nos foyers depuis quelques annes, travers les liaisons trs haut dbit FTTH (Fiber To The Home). Plusieurs techniques se distinguent pour amener la fibre jusqu' l'abonn et nous allons nous attacher particulirement la solution GPON (Gigabit Passive Optical Network) choisie par France Telecom. Ce type de rseau dcrit un architecture point--multipoint, base sur un multiplexage temporel de la transmission des donnes de chaque utilisateur. Le GPON s'illustre alors sur une porte de 20km et permet de desservir jusqu' 64 clients (ONT) partir d'un seul point d'agrgation au central (OLT). Ce type de rseau transporte des flux de donnes descendants un dbit de 2.5Gbit/s et montants 1.25Gbit/s, ce qui permet d'offrir une bande passante atteignant 100Mbit/s chez l'abonn. Dans ce cadre, le chapitre 1 est intitul " le rseau d'accs optique et son volution". Il permet d'introduire les infrastructures du rseau d'accs trs haut dbit et particulirement le rseau fibr FTTx. Le GPON fait l'objet d'une prsentation plus dtaille car sa mise en place a t indispensable aux tudes menes au chapitre 2. A la fin 2009, on estimait environ 650 000 le nombre d'utilisateurs pouvant bnficier de ce type de technologie en France, principalement dans les grandes mtropoles. En effet, la topologie de ce rseau s'adapte bien une dmographie o la densit de population est trs leve, mais il est difficile et trs couteux d'atteindre des utilisateurs plus disperss sur le territoire. Pourtant, l'accs au trs haut dbit doit tre universel et son dveloppement pour tous est largement soutenu par les oprateurs de tlcommunication et les gouvernements. Il est donc ncessaire d'optimiser le dploiement du rseau d'accs optique avec l'objectif d'une couverture totale du territoire et moindre cot. Ainsi, l'extension du budget optique entre le central et les utilisateurs du rseau d'accs se rvle utile pour obtenir une marge supplmentaire d'attnuation du signal optique. Ce budget optique additionnel peut s'exprimer par une extension de la porte, du taux de remplissage et l'obtention d'une flexibilit accrue sur les infrastructures du rseau. Cela permettra d'atteindre un plus grand nombre d'utilisateurs, dont des clients plus loigns d'un central optique. Il sera galement envisageable d'loigner les abonns des centraux afin de rduire le nombre de locaux contenant les OLT. Cet aspect est intgr au sein d'organismes de normalisation (standard ITU-T G984.6) depuis 2008 sous le terme "Extender Box". Deux types de solutions permettant l'extension du budget optique sont prconiss : l'une base d'amplification optique, et l'autre base de rgnration optique-lectrique-optique. Le Chapitre 2 dtaille ces technologies et prsente les tests raliss en implmentant ce type d'Extender Box sur des GPON commercialiss. A plus long terme, le rseau d'accs va voluer vers une Nouvelle Gnration de PON : NGPON, dont le principal objectif est la monte en dbit jusqu' 10Gbit/s et plus. Les enjeux et les technologies entrant dans ce contexte sont dcrits au chapitre 1. Enfin, toujours dans un contexte d'extension de porte, nous allons chercher augmenter le budget optique des technologies NGPON. A travers des tests d'architectures NGPON tendues, nous allons valuer les capacits d'extension de budget optique de l'amplification optique en y insrant diffrents types d'amplificateurs. Ces exprimentations sont prsentes au chapitre 3.

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Chapitre 1

Le rseau d'accs optique et son volution

SOMMAIRE DU CHAPITRE 1

Introduction au Chapitre 1 ................................................................................................. 12 1. Introduction au rseau d'accs ............................................................................. 13

1.1. Les liaisons haut-dbit ...................................................................................... 16 1.2. Le rseau d'accs fibre : FTTx.......................................................................... 22

2. Le rseau d'accs GPON ...................................................................................... 32

2.1. Elments terminaux de l'architecture GPON .................................................. 32 2.2. Caractristiques du GPON ............................................................................... 35 2.3. Couche MAC et encapsulation.......................................................................... 37 2.4. Budget optique .................................................................................................. 40 2.5. BPON, GEPON ................................................................................................ 43 2.6. Extension du budget optique avec des "Extenders Box" ................................ 45

3. La future gnration de rseau d'accs optique ................................................... 48

3.1. Les raisons pour voluer vers une nouvelle gnration de PON ...................... 49 3.2. NGPON1 ........................................................................................................... 57 3.3. NGPON2 .......................................................................................................... 67

Rsum du Chapitre 1 ........................................................................................................ 77

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Chapitre 1 : Le rseau d'accs optique et son volution

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Introduction au Chapitre 1 Ce chapitre permet de dfinir le rseau d'accs optique et son volution qui feront l'objet du contexte des tudes menes aux chapitres suivants. En partant du rseau d'accs de tlcommunications gnral, on ciblera notre description sur le rseau d'accs optique et son tat de dploiement actuel jusqu' la maison: FTTH (Fibre To The Home). Diffrentes technologies y seront prsentes, particulirement celle dploye majoritairement en Europe : le GPON (Gigabit Passive Optical Network). Ensuite, nous dfinirons le NGPON (Next Generation PON) comme la gnration de rseau d'accs optique qui est susceptible de succder au GPON. Les acteurs et les raisons de cette future migration du rseau d'accs sont prsents et l'on distinguera deux types de NGPON : le NGPON1 regroupant les tudes de normalisation lies une premire migration vers le 10Gbit/s et le NGPON2 qui illustre une migration long terme ouverte de nombreuses nouvelles technologies.

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1. Introduction au rseau d'accs

La fibre optique est un support privilgi pour les tlcommunications haut dbit. Compar d'autres supports de cbles conducteurs, elle prsente de nombreux avantages en performance de transmission tels qu'une trs faible attnuation, une trs grande bande passante et des possibilits de multiplexage qui permettent d'atteindre de trs hauts dbits sur une trs grande porte. Des avantages de mise en uvre sont aussi relever : par sa toute petite taille (quelques m), sa grande souplesse, son faible poids, sa scurit lectrique et lectromagntique (isolation). Ses atouts en font un support privilgi pour le cblage en informatique, en aronautique et diverses applications industrielles mais surtout pour les rseaux de tlcommunication trs haut dbit. Ce support est largement utilis par les rseaux trs longue distance (sous marins, rseau cur) et apparat depuis quelques annes dans le rseau d'accs optique pour permettre aux abonns "haut dbit" de profiter de performances plus leves que d'autres supports tels que le cuivre, coaxial, Wifi ou encore transmission satellite. Les rseaux de tlcommunications optiques Dans la structure hirarchique des rseaux publics de tlcommunications on est amen distingu diffrentes portions du rseau correspondant diffrents niveaux de cette hirarchie, illustr en Figure 1. Une premire distinction est opre entre le rseau daccs et le rseau de transport.

Figure 1 : Architecture d'un rseau de tlcommunication

Le rseau de transport Les commutateurs de tlcommunications relis entre eux (notamment pour des raisons de protection de trafic) forment le rseau de collecte (ou mtropolitain) qui constitue le premier niveau du rseau de transport. On peut y distinguer principalement au niveau national des rseaux maills forms de plusieurs sous-rseaux ayant une structure en boucle. Au-del des rseaux nationaux, on trouve des rseaux stendant sur plusieurs milliers de kilomtres lchelle des pays les plus grands ou de continents. On parle alors de rseaux continentaux ou (trs) longue distance ou encore de rseaux sous-marins. Le rseau de transport permet de raliser des transmissions de donnes des dbits atteignant une centaine de Gigabit/s aujourd'hui, en partie grce au multiplexage en longueur d'onde qui existe depuis une vingtaine d'annes.

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Le rseau d'accs Il englobe l'ensemble des moyens servant relier des terminaux de tlcommunications (fibre, mobile ou sans fil) entre un utilisateur final et un commutateur du rseau de transport. La distance sparant ces terminaux est souvent de l'ordre de quelques kilomtres jusqu' 20km. Le cot du rseau daccs est gnralement prpondrant cause du grand nombre de client et d'un faible partage de l'infrastructure. Les rseaux d'accs optiques sont dj dploys massivement en Asie o plusieurs millions de foyers sont raccords en fibre optique ainsi qu'aux USA o les oprateurs ainsi que de nombreuses collectivits locales installent des rseaux d'accs optiques trs haut dbit. Les USA et l'Asie en gnral sont de fervents utilisateurs des technologies optiques dans l'accs, tandis qu'en Europe nous assistons seulement aux dbuts de dploiements, par des oprateurs tlcom mais aussi des collectivits locales. En France, les rseaux d'accs optiques taient rservs uniquement aux entreprises ayant besoin de dbits symtriques, impossibles fournir par les technologies xDSL. En 2005 de petits oprateurs ont commenc proposer des accs fibre dans les immeubles Paris et France Tlcom a lanc en 2006 une exprimentation pilote FTTH (Fibre To The Home) visant connecter quelques milliers de foyers Paris et en rgion parisienne. Un vecteur important de ce test grandeur nature est la vido Haute Dfinition. En Allemagne Deutsch Telekom a annonc un investissement massif dans un rseau de fibres optiques et dans des quipements VDSL (Very High Bit Rate DSL) installs prs des clients dans le but d'offrir du trs haut dbit. Quelle que soit la technologie propose (FTTH ou FTTx + VDSL) la fibre optique se rapproche des utilisateurs et devient indispensable dans le rseau d'accs pour fournir un dbit de 100Mbit/s par foyer permettant de recevoir en simultan plusieurs canaux vidos Haute Dfinition, de la vido la demande, des services de visiophonie et tlphonie, des services de jeu en ligne, de l'Internet haut dbit et bien d'autres services qui apparaitrons l'usage. Terminologie du rseau d'accs

Figure 2 : Terminologie du rseau d'accs

Dans une architecture cuivre, le Central reprsente le NRA (Nud de Raccordement d'Abonns) qui dsigne une co-localisation de plusieurs quipements. Le central contient, plus particulirement, le DSLAM (Digital Subscriber Line Access Multiplexer) qui est la partie mettrice des signaux descendants et rceptrice des signaux montants des technologies x-DSL. Le point d'clatement, appel SR (Sous Rpartiteur), est usuellement le point d'clatement des paires de cuivre. Ce point d'clatement peut tre suivi d'autres points de rpartition (PC : Points de Concentration) depuis le central. La partie "client" contient le modem (ADSL, data sur RTC, RNIS). Dans les rseaux d'accs optique, le central se dnomme NRO (Nud de Raccordement Optique) quand il comporte un OLT (Optical Line Termination) qui est l'quipement d'mission

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- rception. Le point d'clatement contient, dans le cas de l'optique partage, le coupleur ou un lment de multiplexage optique pour un rseau WDM (Wavelength Division Multiplexing). La partie "client" est gnralement appele ONU (Optical Network Unit) si elle est partage entre plusieurs clients et suivi d'une transmission secondaire (cas des FTTCab/Curb/Building) sinon elle porte le nom ONT (Optical Network Termination) si elle est mono client FTTH. C'est la partie rceptrice des signaux descendants et mettrice des signaux montants. Il s'agit galement de CPE (Customer Premises Equipment) mais ce terme dsigne le module physique de rception situ derrire l'ONT chez le client. Les deux directions de transmission des signaux dans un rseau optique sont le sens descendant pour une transmission du central (OLT) vers les clients (ONU) et montant pour une transmission dans le sens oppos. Dmographie du rseau d'accs en France On peut dfinir 3 sortes de zones d'accs en France, illustres en Figure 3, qui se diffrencient principalement par le nombre d'abonns/km couvrir par un dploiement d'accs optique.

Figure 3 : Carte des zones Franaises

Zone (trs) dense La concurrence y est livre par l'infrastructure optique dploye (chaque oprateur y dploie sa propre infrastructure). Ces zones concernent 148 municipalits dans 20 mtropoles qui couvrent environ 5 millions de foyers dont 50% sur Paris et grand Paris. Cela reprsente un total d'environ 25% de la population franaise. Cette zone est la seule pour laquelle les rgles d'ingnierie de dploiement sont dfinies. Zone moyennement dense Les zones moyennement denses sont considres comme non ouverte la concurrence pour une infrastructure spare : un co-dploiement et un co-investissement priv dans l'architecture optique y est cibl.

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Ces zones devraient reprsenter environ 50% de la population franaise, dont en majeure partie des villes de taille moyenne (< 300 000 habitants). Zone non dense La couverture des zones non denses seraient finance par les rgions et les municipalits. Des Dlgations du Service Public (DSP) sont constitues sur plusieurs sites par les services locaux. Environ 25% de la population franaise y est concerne, principalement en zone rurale. La position d'un point de mutualisation permettant l'accs au rseau dploy d'autres oprateurs, n'a pas encore t dfinie pour ces deux dernires zones. Cependant, deux alternatives se prsentent : un point de mutualisation la fin du segment de transport optique ou au sein mme du nud d'accs optique.

1.1. Les liaisons haut-dbit Le rseau d'accs connat actuellement une volution trs rapide qui accompagne le dveloppement de l'Internet et des services de tlcommunication dans le monde entier. En Europe cette volution est particulirement visible au travers de l'essor des dploiements xDSL et les dbits par utilisateur augmentent de faon trs rapide. En 2000 le dbit offert ne dpassait pas 512kbit/s tandis qu'il s'lve aujourd'hui 100Mbit/s. La course au dbit a t mene jusqu' maintenant pour des questions de concurrence et de part de march et les dbits offerts taient donc gnralement bien suprieurs aux besoins rels des services proposs. Un tournant est survenu en 2005 avec l'apparition, dans le catalogue des oprateurs, de services audiovisuels: bouquets tlvisuels et vido la demande. C'est un tournant dans la mesure o ces services requirent des dbits trs importants et ncessitent l'volution des technologies xDSL et l'introduction de l'optique pour supporter ces services. En effet l'xDSL connat de fortes limites de porte avec l'augmentation des dbits et l'optique est une solution ce problme. Un panorama de l'accs en gnral (sans fil, cuivre et optique) est ici dress afin d'tablir un tat des lieux des technologies disponibles et de leurs performances respectives.

1.1.1. Accs sans fil

Figure 4 : Catgories de rseaux sans fil [1]

Le rseau d'accs sans fil se rpartit en quatre catgories illustres sur la Figure 4 [1]. Ces catgories se distinguant d'une part par la frquence d'mission utilise et d'autre part par le dbit et la porte des transmissions.

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Le rseau personnel sans fil (Wireless Personal Area Network) concerne les rseaux sans fil d'une faible porte : de l'ordre de quelques dizaines de mtres. Ce type de rseaux sert gnralement relier des priphriques (imprimante, tlphone portable, appareils domestiques, ...) ou un assistant personnel (PDA) un ordinateur sans liaison filaire ou bien permettre la liaison sans fil entre deux machines trs peu distantes. Il existe plusieurs technologies utilises pour les WPAN dont principalement le Bluetooth fonctionnant un dbit thorique de 1 Mbit/s pour une trentaine de mtres maximum. Le rseau local sans fil (Wireless Local Area Network) permet de couvrir un rseau d'une porte d'environ une centaine de mtres. Parmi les technologies utilises dans ce type de rseaux on note le Wi-Fi qui offre des dbits allant jusqu' 54Mbps sur une distance de plusieurs centaines de mtres en espace ouvert. Ainsi, des oprateurs commencent irriguer des zones forte concentration d'utilisateurs (gares, aroports, htels, trains, ...) avec des rseaux sans fil. Les travaux de la norme sont actifs pour faire voluer le dbit vers quelques 100Mbit/s. Les performances des diffrentes normes sont rsumes dans le Tableau 1.

Frquence liaison

hertzienne

Dbit maximum

Distance maximum Remarque

802.11 2,45 Mhz 2 Mb/s 100 mtresPremier

rseau sans fils

802.11A

Wifi5

802.11B

Wifi

Amlioration du 802.11B

et compatible

Cryptage sur 64, 128 et 256 bits.

802.11G 2,4 Ghz 54 Mb/s 100 mtresCompatible

802.11, 802.11B et 802.11B+

802.11G+ 2,4 Ghz 108 Mb/s 100 mtresVersion

amliore du 802.11G

802.11B+ 2,4 Ghz 22 Mb/s 100 mtres

2,4 Ghz 11 Mb/s 100 mtresLiaison sans

fils la plus courante en

Europe

5 6 Ghz 54 Mb/s maximum

Jusque 366 mtres

l'extrieur, 91 m

l'intrieur.

Incompatible avec les autres liaisons

Tableau 1 : Performance des normes sans fil

La norme de rseau mtropolitain sans fil (Wireless Metropolitan Area Network) la plus connue est le WiMAX, permettant d'obtenir des dbits de l'ordre de 70 Mbit/s sur un rayon de plusieurs kilomtres. Un des usages possibles du WiMAX consiste couvrir la zone dite du dernier kilomtre et fournir un accs internet haut dbit aux zones non couvertes par les technologies filaires classiques. Le rseau tendu sans fil (Wireless Wide Area Network) est galement connu sous le nom de rseau cellulaire mobile. Il s'agit des rseaux sans fil les plus rpandus puisque tous les tlphones mobiles sont connects un rseau tendu sans fil. Les principales technologies sont le GSM (Global System for Mobile Communication ou en franais Groupe Spcial Mobile), GPRS (General Packet Radio Service) et l'UMTS (Universal Mobile Telecommunication System). Cette dernire technologie permet par exemple un accs 384kbit/s et les volutions futures vont vers des dbits de 2Mbit/s.

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Connexion 3G et 3G+ Le 3G et son volution le 3G+ dcoulent au dpart de la tlphonie pour GSM. C'est leur principale utilisation, mais ils permettent galement le transfert de donnes (vido, internet). Cette solution permet une vitesse de transfert thorique de 14,4Mb/s d'une antenne vers un rcepteur mobile et de 5,8Mb/s dans l'autre sens. La porte est limite quelques kilomtres. Quelques rgions plus recules utilisent une vitesse de 160kb/s ou sont hors de porte. Cette solution peut tre implante sur un ordinateur via un port USB, on parle alors de cl 3G. Connexion internet par satellite La connexion internet par satellite permet de se connecter quasiment partout, notamment loin de systmes de tlcommunications filaires. Les premires connexions utilisaient un systme hybride : rception par la parabole, mission par modem classique. Ceci permet d'utiliser des antennes standards mais offre une performance limite. Les paraboles intgrent un module d'mission pour une connexion internet depuis seulement quelques annes. Les dbits transfrs varient de 128kb/s 1024kb/s pour une l'emission et de 512kb/s 8Mb/s en rception (avec une limite thorique de 155 Mb/s). Pourtant, un tel systme utilise des satellites gostationnaires, distants d'environ 36 000km de la terre. Lors de l'mission (ou de la rception), le signal parcourt d'abord cette distance vers le satellite puis est renvoy vers la base de rception (soit un dplacement de plus de 72000 kilomtres. L'cart entre l'mission et la rception est de l'ordre de 700ms (temps de latence), ce qui est alors peu pratique pour le transfert de donnes bidirectionnelle instantanes du type VoIP (Voice over IP) ou jeux en ligne. Depuis la naissance du plan national numrique, visant la disponibilit d'un accs haut dbit pour 100% des Franais, les offres internet par satellite viennent combler les zones blanches (non couvertes) par la 3G et l'xDSL. Les prix sont maintenant bien plus attractifs avec des tarifs comparables aux autres technologies mais ce type de connexion propose une bande passante plus faible (3Mbit/s).

1.1.2. Les technologies xDSL Les technologies DSL regroupent les systmes de tlcommunication qui permettent de transmettre des donnes haute vitesse sur des lignes tlphoniques torsades. Il en existe diffrentes variantes [2 ] : HDSL (High bit rate DSL) ; SDSL (Single pair, ou Symmetric DSL) ; ADSL (Asymmetric DSL) ; RADSL (Rate adaptative DSL) ; VDSL (Very high DSL). Les diffrences essentielles entre ces diffrentes technologies sont la vitesse de transmission, la distance maximale entre l'utilisateur et le point d'accs, une variation de dbit (vitesse) entre le flux montant et flux descendant. Les technologies xDSL sont divises en deux familles, celles utilisant une transmission symtrique et celles utilisant une connexion asymtrique. L'ligibilit d'une offre xDSL dpend du rapport signal sur bruit. Ce dernier dpend en premier lieu de la distance, la qualit de la paire cuivre, des perturbations lectromagntiques et autres. On parle galement ligibilit la TV par DSL qui requiert une certaine proximit de l'utilisateur au central afin de pouvoir assurer le dbit des flux vido.

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Leurs principales caractristiques des diffrentes technologies xDSL sont rsumes par le Tableau 2.

Abrviation Dfinition Mode

Dbit

Internet -

> PC

Dbit PC -

> Internet

Distance

maximum

Nombre

de paires

1.544 Mb/s 1.544 Mb/s

2.048 Mb/s 2.048 Mb/s

HDSL 2High data

rate DSL 2

1.544 Mb/s

(USA) - 2

Mb/s

(Europe)

1.544 Mb/s

(USA) - 2

Mb/s

2,5 km 1

SDSLSingle line

DSL

128 Kb/s

2 Mb768 Kb/s 3,6 km 1

- 192 Kb/s

2,3 Mb/s

(une

paire),

- 192 Kb/s

2,3 Mb/s

(une

paire),

- 384 Kb/s

to 4.6 Mb/s

(deux

paires)

- 384 Kb/s

to 4.6 Mb/s

(deux

paires)

ADSL128 Kb/s

8 Mb/s

ADSL 2128 12

Mb/s

ADSL 2+128 24

Mb/s

16 Kb/s 1

Mb/s 5,4 Km

RADSL

Rate

Adaptive

DSL

0.6- 8 Mb/s128 kb/s-1

Mb/s5,4 km 1

VDSLVery high

data DSL15-53 Mb/s

1.544-2.3

Mb/s1,3 km 1

ReADSL

Reach

Extended

ADSL

512kb/s 128 kb/s 8 km 1

1Asymmetric

DSL

Asymtrique

16 640

Kb/s

5,4 km

(6,5 en

rduisant la

vitesse)

2 ou 3

suivant le

dbit

souhait

SHDSL

Single-Pair

High-Speed

DSL

5 km

1 ou 2

suivant le

dbit

souhait

HDSLHigh data

rate DSL

symtrique

3,6 km

Tableau 2 : Synthse des technologies xDSL [2]

1.1.3. HFC : Hybride Fibre - Coaxial

Le HFC est une technique de distribution qui combine un support de transport de donne fait de fibre optique puis de cble coaxial (do le nom de rseau hybride fibre coaxial, HFC).

La distribution HFC utilise une architecture en toile faite de cbles coaxiaux qui desservent des groupes dabonns (de 500 2 700). Le centre de cette toile effectue la conversion des signaux optiques en signaux lectroniques et rciproquement. Cette structure permet de rhabiliter les anciens rseaux de diffusion tlvisuelle analogique et de les ouvrir la nouvelle gamme de services interactifs numriques.

Les cbles coaxiaux de distribution constituent un rseau de type Ethernet, des bandes de frquences spcifiques tant alloues chacun des sens de transmission et pour des services bien dfinis, selon les principes de modulation dcrits dans les normes. La norme des modems-cble a t tablie sous le sigle DOCSIS (Data Over Cable Service Interface Specification), et rdige par le centre de recherche et de dveloppement dun groupe dindustriels dAmrique du nord et du sud, appel "Cable Television Laboratories" (ou CableLabs), avec laide du MCNS (Multimedia Cable Network System). DOCSIS attribue les dbits copartags montants et descendants disponibles sur les coaxiaux selon les services et les signalisations ncessaires. De tels rseaux

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diffusent des programmes tlvisuels analogiques, des programmes de radiodiffusion en modulation de frquence ainsi que des applications interactives (tlvision numrique page ou par abonnement, tlphonie publique, accs Internet, etc.). La technique des rseaux cbls est trs diffuse en Amrique du Nord et les normes propritaires y sont trs nombreuses. En Europe du Nord, un certain nombre de rseaux cbls ont t difis, dont celui de "Numricable" en France. La distribution tlvisuelle sur rseau HFC tait concurrence par le dveloppement de lADSL. De plus, la rhabilitation des rseaux HFC anciens est longue et coteuse. Cependant, le redploiement des rseaux HFC est possible en zone urbaine pour raliser du FTTB (Fibre To The Building), la fibre sarrtant au pied de limmeuble est prolonge par un cble coaxial jusqu lappartement de labonn (solution adopte par Numricable). DOCSIS 3.0 se rapproche ainsi des performances du GPON avec 2,5Gbit/s au pied de limmeuble et des dbits thoriquement symtriques atteignant quelques centaines de Mbit/s chez lutilisateur en point--point. Numricable a annonc pouvoir desservir ainsi, sur un rseau rnov, prs de 10 millions dutilisateurs (soit 40 % des foyers franais) dans 1200 communes la fin 2009.

1.1.4. Le march du haut dbit en France Le march de dtail du haut dbit nest pas rgul mais son dynamisme est li aux effets de la rgulation sur le march de gros et notamment la mise en uvre du dgroupage par lARCEP1 depuis 2002. En 2008, le march de dtail du haut dbit est rest dynamique avec une croissance de 14% sur lanne (+ 2,175 millions dabonns). Au 31 dcembre 2008, la France comptait environ 17,725 millions daccs haut dbit, dont 16,825 millions par DSL et prs de 900000 par cble. La technologie DSL reste ainsi prpondrante avec 95% des accs haut dbit. Le succs du DSL sexplique par un taux de couverture du territoire important correspondant plus de 98% de la population fin 2008, contre environ 40% pour le cble. Une autre raison de ce succs est lie au fort dynamisme du dveloppement de la concurrence sur le DSL, grce au dgroupage de la boucle locale. Une consolidation du march du haut dbit La typologie des acteurs prsents dans les communications haut dbit a volu au cours des dernires annes. Depuis 2005, le secteur de lInternet haut dbit fait lobjet dun important mouvement de consolidation, caractris par des rachats et des fusions-acquisitions entre oprateurs concurrents de France Tlcom; Cette tendance sest confirme en 2008 avec lacquisition dAlice par Iliad (Free). Par ailleurs, SFR a absorb Neuf Cegetel et lensemble des offres rsidentielles haut dbit du groupe, Neuf Cegetel, SFR et Tele2 France sont dsormais commercialises sous la marque unique SFR. Le secteur du cble a connu un phnomne analogue. Depuis juillet 2006, la holding Ypso (dtenue par Cinven, Altice et Carlyle) concentre sous la marque Numericable la quasi-intgralit des rseaux cbls en France (ex-UPC, ex-Noos, ex-France Tlcom cble, ex-NC Numericable).

1 L'ARCEP (Autorit de Rgulation des Communications Electroniques et des Postes) assure un rle important pour les oprateurs de tlcommunications. Cet organisme prend en charge principalement : lanalyse des marchs et les obligations, la dlivrance des autorisations sur les activits qui souvrent la concurrence, lattribution et la gestion des ressources rares, le contrle comptable et tarifaire du prestataire du service universel, le rglement des litiges entre les oprateurs. L'ARCEP apporte ainsi une rgulation de la concurrence au service du consommateur et peut galement disposer d'un pouvoir de sanction sur les oprateurs.

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Paralllement, les oprateurs mobiles ont poursuivi leur entre sur le march du haut dbit. Laccord de la Commission europenne au rachat des activits de tlphonie fixe et daccs Internet de Tele2 France par SFR a permis loprateur mobile de proposer des offres de convergence. Par ailleurs, Bouygues Tlcom a ngoci avec Neuf Cegetel le rachat dune partie des infrastructures de T-Online France, assorti dune offre de gros commerciale. Le troisime oprateur mobile franais a ainsi lanc la commercialisation doffres de convergence fixe-mobile grand public en octobre 2008, avec pour la premire fois des forfaits dappels fixe vers mobile inclus dans le forfait de communications tlphoniques associ labonnement haut dbit. Le succs des offres multiservices Depuis quelques annes, les offres multiservices (ou Triple Play) sont devenues le standard du march de lInternet haut dbit. Les FAI proposent quasi systmatiquement un bouquet de services incluant :

laccs Internet au meilleur dbit disponible, notamment grce lADSL2+ (25Mb/s). la tlphonie sur large bande (VoIP), permettant au client de saffranchir de

labonnement tlphonique auprs de France Tlcom et davoir accs gratuitement plus de 80 destinations internationales.

laccs des services audiovisuels (chanes de tlvision et vido la demande- VoD). Aujourdhui, environ 50% des foyers franais peuvent accder des services audiovisuels par le haut dbit, essentiellement via une connexion ADSL. La longueur de la paire de cuivre permet deux tiers des foyers de recevoir la tlvision par ADSL, mais loffre reste limite aux zones dgroupes. Depuis 2007, de nouveaux services sont venus complter ces offres Triple Play :

les services de tlchargement lgal illimit de fichiers musicaux, comme loffre de Neuf Cegetel qui sest associ Universal pour proposer un catalogue de titres, ou celle dAlice en partenariat avec EMI.

les premires offres de convergence fixe-mobile, associant gnralement un abonnement mobile et un abonnement haut dbit comme par exemple les offres Unik dOrange, Twin de Neuf Cegetel ou encore Home Zone de SFR.

dautres oprateurs Free, Numericable et Bouygues Tlcom ont galement annonc leur intention de proposer de telles offres.

Le nombre dabonnements un service de tlvision par ADSL poursuit sa progression. Ce moyen de diffusion est aujourdhui le principal vecteur de croissance de la tlvision payante et la possibilit de disposer dune offre haut dbit incluant une offre de TV par ADSL constitue un critre dachat important pour les abonns ligibles. Dans ce contexte, France Tlcom a lanc une offre de tlvision par satellite lui permettant doffrir une offre Triple-Play sur lensemble du territoire, la tlvision tant diffuse soit par le rseau haut dbit DSL, soit par satellite. En outre, la vido la demande sest significativement dveloppe avec la possibilit de regarder des programmes directement sur la tlvision via une box. Nanmoins, une volution des modles actuels de relations entre diteurs de contenus et oprateurs de rseaux parat ncessaire pour favoriser le dveloppement du trs haut dbit, au bnfice de tous les acteurs et en particulier des consommateurs.

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1.2. Le rseau d'accs fibre : FTTx En France quasiment 100% des foyers franais sont raccordables en ADSL 512kb/s. Par contre, mme si l'ADSL 2+ peut dlivrer 15Mb/s, l'ADSL quad 30Mb/s, le VDSL 50Mb/s et le VDSL2+ prochainement 100Mb/s, les distances de transmission ces dbits demeurent trs faibles. Pour avoir 100Mb/s par les paires de cuivre, il faudra tre trs proche du DSLAM (150 ou 200 mtres) ce qui est problmatique pour raccorder tous les clients ce dbit. De plus le rseau cuivre, de plus en plus vieillissant, sollicite des cots importants de maintenance et reste limit en dbit, il est donc ncessaire de trouver des alternatives pour le transport des donnes. La Figure 5 permet d'avoir une rapide observation des performances de transmission sur cuivre, en termes de porte et de dbit possible. Cela permet de montrer l'intrt de l'utilisation d'une solution alternative qui permettra la monte en dbit pour tous les utilisateurs.

Figure 5 : Dbit possible selon la technologie et la porte

L'avnement de la technologie Ethernet dans les rseaux d'accs depuis 2002 a permis le dploiement grande chelle de raccordements optiques rsidentiels 10, 50 o 100Mb/s (FTTx, Fibre To The x = Home, Building, etc) par des oprateurs asiatiques. Etant donn que l'affaiblissement linique de la fibre est moins important que celui du cuivre trs haut dbit, une solution est d'amener la fibre plus prs du client et donc d'ajouter un quipement actif tel qu'un mini DSLAM entre le NRA et le client. Cela consiste faire du FTT-Cab/Curb si on amne la fibre jusqu'au Sous-Rpartiteur (SR) et du FTT-Building si le mini-DSLAM se trouve en pied d'immeuble. Un inconvnient du FTTC est la ncessit de nouvelles sources d'alimentation lectrique dans les sous rpartiteurs. En pied d'immeuble, le problme de l'alimentation ne se pose pas car des sources d'nergie lectrique y sont dj prsentes. Une autre solution envisageable pour offrir 100Mb/s chaque client, voire plus, est de dployer la fibre jusqu' la maison (FTTH), donc des rseaux d'accs tout optique. Cette technique ne ncessite plus d'quipement actif entre le NRA et le client, mais des composants optolectroniques chez le client, qui verra arriver la fibre dans son appartement ou sa maison. Enfin, selon la dmographie et les quipements des zones couvrir, on peut distinguer de multiples rpartitions de la fibre et du cuivre dans l'accs, donnant nom aux divers FTTx tels qu'ils sont prsents sur la Figure 6.

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Figure 6 : Notations FTTx

FTTN : Fibre To The Neighbourhood (Fibre jusqu'au quartier)

FTTC : Fibre To The Curb (Fibre jusqu'au trottoir)

FTTN : Fibre To The Node (Fibre jusqu'au rpartiteur)

FTTB : Fibre To The Building (Fibre jusqu'au btiment)

FTTC : Fibre To The Cab (Fibre jusqu'au sous-rpartiteur)

FTTP : Fibre To The Premises (Fibre jusqu'aux locaux - entreprises)

FTTH : Fibre To The Home (Fibre jusqu'au domicile)

FTTO : Fibre To The Office (Fibre jusqu'au bureau - entreprises)

FTTLA : Fibre To The Last Amplifier (Fibre jusqu'au dernier amplificateur)

1.2.1. Etat du dploiement mondial

En fin 2008, selon l'IDATE*, le march FTTx global (incluant les architectures FTTH/B, VDSL, FTTLA et FTTX+LAN) reprsentait un total de 48 millions dabonns. Le FTTH et FTTB restent les architectures dominantes en raccordant plus de 61% des abonns connects via la fibre. Ces architectures, et plus particulirement celles bases sur le FFTB, sont en effet les plus conomiques et les mieux adaptes pour permettre aux oprateurs daugmenter leur bande passante dans la plupart des pays et notamment en Asie (zones particulirement denses) mais galement dans de nombreux pays mergeants. En effet, FTTH et FTTB sont les architectures dominantes et connaissent surtout une croissance rapide. A la fin 2008, on comptait ainsi plus de 8 millions de nouveaux abonns (+39% sur les 12 derniers mois) ce qui a permis de dpasser les 29 millions dabonns FTTH/B au niveau mondial. La majorit du march FTTH/B est situe dans la zone Asie-Pacifique et on observe une acclration de la croissance en nombre dabonns, en particulier en Chine. La zone Asie-Pacifique reste ainsi le principal contributeur avec prs de 5 millions de nouveaux abonns en une seule anne. La concentration la plus importante dabonns FTTH/B est localise en Asie (et plus particulirement au Japon et en Core du Sud) avec prs des quatre cinquime de lensemble des abonns FTTH/B fin 2008. Le nombre dabonns FTTH/B en Asie-Pacifique est ainsi pass de 17.9 millions plus de 22.7 millions entre dcembre 2007 et dcembre 2008.

* L'IDATE assure par l'intermdiaire du FTTx Watch Service, une mission spcifiquement conue pour fournir aux oprateurs, fournisseurs, organismes gouvernementaux, rgulateurs et autorits locales une analyse complte des problmes qui affectent ce march prometteur du FTTx. Grce une base de donnes mondiale des projets FTTx, elle produit des rapports chiffrs des tats de dploiements, des volutions et des acteurs de cette technologie.

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Le march nord amricain est principalement anim par les Etats-Unis avec 5 millions dabonns la fin 2008, dnombrant une progression de 1,9 million de nouveaux abonns au FTTH/B en une seule anne. Les Etats-Unis simposent ainsi comme le march FTTH/B la plus forte croissance et comptabilise 16% des abonns au niveau mondial, ce qui le classe en troisime position derrire le Japon et la Core du Sud. Bien que loin derrire les marchs asiatique et nord amricain, le march dEurope de lOuest semble en pleine acclration. En fin 2008, il pesait 5% du march FTTH/B mondial avec plus de 1.5 million dabonns, rapporter au million dabonns de fin 2007 (une croissance de +60% en un an). Cependant, le march est caractris par de fortes disparits puisque 6 pays totalisent eux seuls 81% de la base dabonns de la zone : Sude, Italie, Norvge, France, Danemark et Pays-Bas. Pour lEurope de lEst, cest la Russie qui fait figure de march en fort dveloppement avec 630 000 abonns FTTB et 6.3 millions de foyers raccordables la fin 2008. Au niveau mondial, le nombre de ports FTTx installs est estim 83.3 millions en fin 2008. A mi-2009, le march des systmes FTTx est domin par des quipementiers originaires dAsie : ZTE a pris le leadership suivi par Huawei en seconde position et par le constructeur japonais Mitsubishi la troisime place. Laccs trs haut dbit (FTTH/B et VDSL5 ensemble) devrait connatre une croissance continue durant les prochaines annes, pour atteindre les 140 millions dabonns au niveau mondial en 2014. Bien sur, les taux de progression resteront trs diffrents en fonction des pays dans la mesure o chaque march national restera marqu par ses propres spcificits et par les dynamiques des acteurs en prsence.

1.2.2. Dploiement en France

France Tlcom a dbut sa propre exprience pilote de "fibre jusqu'au domicile" FTTH dans la capitale et les Hauts-de-Seine, tous deux prts s'engager dans l'aventure. A la date du 25 juillet 2006, l'oprateur dclarait avoir raccord une centaine de foyers rpartis entre les 3, 4, 6, 7, 13 et 16me arrondissements de Paris et dans 5 villes des Hauts-de-Seine : Asnires, Boulogne, Issy-les-Moulineaux, Rueil-Malmaison et Villeneuve-la-Garenne. Pour mener bien ce test, France Tlcom a dploy 100 kilomtres de fibre optique depuis ses quipements jusqu'aux appartements et pavillons des foyers concerns. Dans la rgion parisienne, l'architecture du rseau retenue par France Telecom est du type point--multipoint, ou GPON (Gigabit Passive Optical Network, rseau optique passif). Celle-ci permet d'atteindre jusqu' 2,5 Gb/s en dbit descendant et 1,25 Gb/s en dbit remontant en fonction du taux d'occupation du rseau. L'offre "triple play" associe (Net/Tel/TV sur IP), dans le cadre de ce pilote, tait facture 70 TTC/mois avec 2 mois d'abonnement offerts. Par ailleurs, l'installation des quipements domicile et la mise en service de l'offre taient incluses. Par comparaison, l'offre 'Max VDSL' d'Erenis, 60Mb/s en flux descendant et 6Mb/s montant, complte de la tlphonie filaire, tait elle aussi facture 70 TTC/mois. Quant au 'PackPremium' de Cit Fibre (20Mb/s symtriques sur l'Internet domicile, tlphonie illimite, bouquet de chanes numriques, VOD), il cotait 59 TTC/mois. En rsum, l'offre 'fibre' pilote de France Tlcom cotait plus du double d'une offre 'triple play' par ADSL de France Telecom (35 TCC/mois pour Internet "18 mgamax" et TV incluse). Elle s'adressait, par consquent, une clientle restreinte prte exprimenter de nouveaux usages : tlvision HD (flux de 12Mbit/s), tlvision interactive, visioconfrence, jeux, nouveaux modes de partage des contenus numriques, etc.

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Par ailleurs, le FAI Free a annonc le 11 septembre 2006 qu'une offre de FTTH, 50Mb/s au minimum, serait dveloppe ds le premier semestre 2007. Ce dploiement concernait dans un premier temps l'ensemble de la ville de Paris, en commenant par le 15me arrondissement, puis la petite couronne et le reste de la France dans les secteurs o la socit compte au moins 15% d'abonns. Grce aux rachats successifs de Mediafibre ( Pau) et Erenis ( Paris), Neuf a lanc en avril 2007, la fibre optique dans 55 000 logements Paris et 44 000 foyers Pau. la diffrence des exprimentations effectues par France Tlcom dans la rgion parisienne, l'architecture dploye par Free est celle d'un rseau point--point cest--dire de l'Ethernet Pair Pair (Peer-to-Peer), ou Ethernet par fibre directe (Ethernet direct fiber). C'est notamment cette architecture qui permettra de le dgrouper pour y donner accs des oprateurs tiers. Paris, le dploiement du rseau de chacun des oprateurs devrait se faire par un passage quasi systmatique dans les gouts de Paris. Ce dploiement a t grandement facilit par le plan Paris Ville Numrique, lanc l'initiative de la municipalit, et qui prvoit notamment une rduction de 90% de la redevance d'utilisation des gouts de la ville. Paralllement, Numricable Noos dploie progressivement son rseau FTTB dans toutes les villes desservies par les rseaux cbls en coaxial. Le 15 dcembre 2006, ragissant l'annonce de Free, France Telecom a indiqu vouloir investir 270 millions d'euros dans le FTTH sur 2 ans. Loffre daccs internet par la fibre est alors disponible Paris depuis mars 2007 et depuis juin 2007 dans plusieurs villes : Lyon, Lille, Marseille, Poitiers, Toulouse avec pour cible 150 000 200 000 clients en fin 2008. L'offre actuelle propose une connexion 100Mbit/s descendant et 10Mbit/s montant pour 45 par mois (option 100Mbit/s symtrique pour 65). Au total, lARCEP estime que 3 4,5 millions de foyers se situent proximit dun rseau en fibre optique au 31 dcembre 2008. Lquipement des immeubles en fibre optique est en cours. Le nombre total dimmeubles quips en fibre optique et raccords au rseau dau moins un oprateur slve 20 500 au 31 dcembre 2008. 550 000 foyers se situent dans ces immeubles et sont ligibles aux offres trs haut dbit en fibre optique jusquaux abonns. Le nombre dabonnements un service trs haut dbit est encore limit. Au 31 dcembre 2008, le nombre total dabonnements trs haut dbit, tous oprateurs et toutes technologies confondus, slve plus de 170 000, parmi lesquels :

environ 40 000 abonns aux offres trs haut dbit en fibre optique jusquaux abonns; environ 130 000 abonns aux offres trs haut dbit en fibre optique avec terminaison en

cble coaxial. Afin dviter la constitution de monopoles locaux au niveau de chaque immeuble, il est ncessaire que les oprateurs mutualisent la partie terminale de leurs rseaux fibre optique. Cest--dire que le premier oprateur qui installe la fibre optique dans un immeuble, donne accs son rseau aux autres oprateurs dans des conditions permettant une concurrence effective, afin que ceux-ci puissent galement desservir les habitants concerns. Laccs aux immeubles est aujourdhui le principal obstacle aux dploiements, et il concerne tous les oprateurs. La mutualisation se limite principalement aux immeubles fibrs situs dans les zones dexprimentation. Les travaux dexprimentation et dvaluation de la mutualisation mens au cours des trois derniers mois par les oprateurs sous lgide de lARCEP concernent ce jour une vingtaine de sites et recouvrent environ 2 000 foyers. Au 31 dcembre 2008, le nombre dabonnements trs haut dbit pour lesquels le fournisseur de services accde au rseau dun oprateur tiers dans le cadre de la mutualisation, demeurait infrieur 25, sur une centaine de foyers situs dans des immeubles quips en fibre optique et raccords par au moins deux oprateurs.

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En Novembre 2009, environ 50000 clients franais sont connects au FTTx pour un potentiel de 650000 connectables. A l'avenir une forte croissance est envisageable, soutenue par l'tat. Le Premier ministre a souhait que "linvestissement public" soit " complmentaire de linitiative prive". La Caisse des Dpts et Consignations tait charge en Septembre 2009 de mobiliser 750 millions deuros de fonds propres pour acclrer le dploiement de la fibre optique dans les zones peu peuples. [3] Au 18 Janvier 2010, le Premier Ministre a annonc un plan d'aide au dploiement du trs haut dbit pour tous, hauteur de 2 milliards d'euros provenant du grand emprunt, sur une dure de 5 10 ans. Sachant que le dploiement de la fibre optique dans les grandes villes, soit 5.16 millions de foyers, sera financ par les oprateurs de tlcommunication eux-mmes, le programme concerne les zones moins denses en population, ce qui reprsente un peu plus de 20 millions de foyers. [4]

1.2.3. Architectures du rseau d'accs optique* Techniquement, on dnote plusieurs topologies de rseau d'accs optique [5] :

L'architecture point--point qui est celle choisie en France par l'oprateur Free qui vise un dploiement dans les zones trs denses.

L'architecture point--multipoint TDM (Time Division Multiplexing) choisie par les oprateurs France Telecom, Neuf Cegetel pour son avantage conomique.

L'architecture WDM (Wavelength Division Multiplexing) qui est un cas particulier du point--multipoint bas uniquement sur un multiplexage en longueur d'onde.

1.2.3.1. L'architecture Point--Point

Le point--point est l'architecture la plus simple mettre en uvre parmi les topologies physiques du rseau d'accs optique. Elle consiste avoir un lien physique en fibre optique directement entre le central et l'abonn (gnralement bi-fibre).

Figure 7 : Architecture Point--Point optique [6]

Une telle architecture offre plusieurs avantages, tout d'abord, parce qu'elle est aussi bien adapte pour les clients rsidentiels que pour les entreprises. Ensuite, dans une structure point--point, il n'y a pas de composant optique entre l'OLT et l'ONT. Par consquent, le budget optique est traduit par une distance de transmission pouvant atteindre 100km sans amplification pour des dbits jusqu' 10Gbit/s. De plus, la gestion du rseau est simplifie. En revanche, cela implique

* Compte-tenu du fait que ces statuts n'ont pas volu depuis 3ans, une partie de ce paragraphe est extraite de mon rapport de stage de master [**], publi l'ENSSAT en 2007. Le paragraphe 1.2.4 est en partie extrait de la thse de Zineb Belfqih [62] publie en 2008.

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Rception

OLT Coupleur 1:N Emission

Rception

ONU

Emission

Rception

Emission

Rception

1

2

N

1

1 : 1.49 m 2 : 1.3 m

Mux/Demux

Mux/Demux

2

une absence de mutualisation de la fibre et une multiplication du nombre des interfaces optolectroniques. Il en rsulte un cot trs lev de dploiement d'un tel rseau.

1.2.3.2. Point--Multipoint passif : PON

Le PON (Passive Optical Network) reprsente une solution Point--Multipoint optique permettant de mutualiser une partie de l'infrastructure entre plusieurs clients. L'lment cl de l'architecture est un coupleur optique passif 1 vers N qui divise la puissance optique vers autant de ports de sortie. La norme ITU-T dfinissant le GPON (Giga PON) est la srie G.984.x [7]. Le GPON utilise un multiplexage temporel (TDM) pour 32 ou 64 (voire 128 utilisateurs) qui se partagent un dbit de 2.5Gbit/s pour le sens descendant et 1.25Gbit/s pour le sens montant. Le multiplexage temporel alloue des priodes, dans une trame, pour chaque client. Chaque ONU chez l'utilisateur reoit toutes les informations mais n'est autoris lire que les donnes qui lui sont destines. Dans le sens montant, chaque client a un intervalle de temps bien prcis pour mettre afin de ne pas interfrer avec un autre client. Une composante WDM est dj prsente dans les PON TDM de la norme G.984.2 puisque le signal descendant est 1.49 m et le signal montant 1.31 m. La Figure 8 reprsente une liaison unidirectionnelle o une fibre est ddie pour le sens montant et une autre pour le sens descendant.

Figure 8 : Architecture PON unidirectionnelle

Pour simplifier le rseau, conomiser de la fibre et limiter les points de raccordements, une liaison bidirectionnelle peut tre utilise. L'utilisation d'un duplexeur est alors ncessaire (Figure 9). Il peut s'agir d'un coupleur, d'un circulateur ou d'un multiplexeur en longueur d'onde. Ce dernier, not (MUX/DMUX) est celui qui est gnralement utilis et intgr aux modules d'mission et de rception.

Figure 9 : Architecture PON bidirectionnelle

Emission

Rception

OLT Coupleurs 1:N Emission

Rception

ONU

Emission

Rception

Emission

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N

1

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1 : 1.49 m 2 : 1.3 m

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OLT Coupleur 1:N

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N

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Mux/Demux

Mux/Demux

1, 2, , n

Emission

Rception Filtre optique

2

Emission

Rception Filtre optique

1

'1

'2

Emission

Rception Filtre optique N

'n

n

Le GPON illustrant cette architecture PON bidirectionnelle sera dtaill plus tard dans ce manuscrit.

1.2.3.3. PON avec multiplexage en longueur d'onde (WDM) L'introduction du multiplexage en longueur d'onde "WDM" est d'abord la rponse une augmentation des dbits et du taux de partage dans le rseau d'accs. Le WDM est une solution qui permet le partage du rseau en utilisant la longueur d'onde comme composante de multiplexage. En effet, la limite en dbit impose par le TDM peut tre vite en introduisant le WDM et en affectant, par exemple, une longueur d'onde par utilisateur avec un accs statique ou dynamique, ce qui revient faire du point--point en longueur d'onde. Nous cumulons ainsi les avantages et inconvnients du point--point et de la mutualisation de la fibre afin que le WDM offre le plus haut dbit possible par ONT. Il est possible de combiner les mthodes de multiplexage TDM et WDM. On parle alors de multiplexage hybride qui a beaucoup d'intrt dans le rseau d'accs optique et que l'on va tudier par la suite dans le cadre de la Nouvelle Gnration de PON (NGPON). Un multiplexage optique par longueur d'onde est possible plusieurs degrs : CWDM pour Coarse WDM ( de 20nm) ou encore DWDM pour Dense WDM ( de 0.8nm). Le but tant d'allouer une longueur d'onde par client. Dans l'accs optique, des taux de multiplexage de 20 100 sont possibles et des travaux de recherche sont mens sur de l'Ultra Dense WDM ( de 0.2nm). En termes d'architecture, il existe principalement deux techniques de PON WDM, l'une utilisant un coupleur comme composant de rpartition, il s'agit alors du "broadcast and select", l'autre utilisant un multiplexeur et faisant appel du dmultiplexage spatial. Architecture PON WDM "broadcast and select" Dans ce type d'architecture, nous remarquons la prsence du mme lment principal que dans un PON TDM, c'est--dire le coupleur passif achromatique qui va diffuser les longueurs d'onde vers tous les ONU ("broadcast"). Chaque abonn reoit toutes les longueurs d'onde mais un filtre optique diffrent chez chaque client (ou un filtre optique accordable) permet de slectionner la longueur d'onde qui lui est attribue ("select"). Il existe une configuration unidirectionnelle avec deux fibres, une pour chacune des voies montante et descendante.

Figure 10 : Architecture PON WDM bidirectionnelle "broadcast and select"

Architecture PON WDM avec dmultiplexage des longueurs d'onde

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OLT Multiplexeur/

Dmultiplexeur Emission

Rception

ONU

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Rception

Emission

Rception

1

2

N

1, 2, , n

'1, '2, , 'n

1

'1

'2

2

'n

Le composant qui effectue la rpartition des flux descendants n'est pas un coupleur mais un dmultiplexeur qui va orienter chaque longueur d'onde vers son destinataire.

Figure 11 : Architecture PON WDM bidirectionnelle avec aiguillage en longueur d'onde

Cette structure permet d'atteindre un maximum d'efficacit en bande passante par client. De plus, les pertes optiques du multiplexeur sont indpendantes du nombre de ports de sortie. Toutefois, le prix du multiplexeur / dmultiplexeur reste trs lev pour l'instant.

1.2.4. Elments Actifs optiques Plusieurs lments actifs optiques entrent en jeu dans les architectures prsentes prcdemment. Une description succincte des metteurs et des rcepteurs les plus couramment utiliss dans les rseaux de tlcommunication est ralise dans ce paragraphe.

1.2.4.1. Les sources laser LASER est l'acronyme de "Light Amplification by the Stimulated Emission of Radiation". Les diodes lasers sont des composants primordiaux de l'optolectronique d'aujourd'hui. Elles ont connu un dveloppement important durant les deux dernires dcennies et cela grce au dveloppement des techniques d'pitaxie. Elles ont bnfici du dveloppement des tlcommunications par fibre optiques et de l'mergence de l'interconnexion optique. Pour le rseau d'accs optique, des lasers Fabry-Perot ou DFB (Distributed Feed Back) sont majoritairement choisis. Voici une description succincte de ces technologies : Laser Fabry-Perot (FP) Il s'agit d'une structure laser comportant un guide amplificateur dans un rsonateur. La ralisation pratique d'un rsonateur de Fabry-Prot est relativement simple dans le cas de diodes semi-conducteurs. En effet, l'indice de rfraction des semi-conducteurs est trs lev par rapport l'indice de l'air. La diffrence d'indice entre un semi-conducteur et l'air implique une rflexion partielle d'environ 40% de tout faisceau perpendiculaire. Ainsi la surface du semi-conducteur constitue un miroir semi-transparent naturel. Les diodes lasers Fabry-Prot mettent sur plusieurs raies et le taux de suppression des modes latraux (Side Mode Suppression Ratio : SMSR) ne dpasse pas 20dB. Ceci limite la bande

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passante en transmission. Concernant la drive en temprature, les diodes Fabry-Prot sont trs instables (0.5nm/C), et utilises pour des applications supportant des spectres larges et des drives en longueur d'onde leves. De nombreuses tudes ont t entreprises pour tenter d'amliorer la stabilit de ces diodes et diminuer l'largissement du spectre lors de la modulation [8-9] ou lors des drives thermiques pour pouvoir augmenter la porte d'mission par rduction des effets de la dispersion chromatique * et du bruit de partition de mode. Les solutions proposes ncessitaient des montages trs difficilement industrialisables ou taient insuffisamment performantes. En s'appuyant prcisment sur la proportionnalit de la puissance optique mise avec la puissance de l'mission spontane de mme frquence, est rapidement apparue l'ide d'injecter dans la cavit, une puissance optique sur une raie stable pour faire mettre au laser cette mme raie (lasers injection). Cela permet au second laser un fonctionnement quasi-monomodal sur la raie principale du laser matre, tout en autorisant une modulation 500MHz ou plus (1GHz) [10]. Cette technique "injection locking" a t propose par des quipes corennes pour les applications bas cot pour l'accs WDM-PON en 2002 [ 11 ]. C'est pratiquement la seule technique qui a vritablement permis de rduire trs efficacement l'largissement spectral dynamique. Lasers contre raction rpartie (DFB) Les lasers contre raction rpartie permettent un fonctionnement sur une seule raie spectrale. Ce sont les lasers DFB pour Distributed FeedBack. Dans un laser DFB, la contre raction optique n'est pas obtenue par la rflexion des faces du composant mais par l'intermdiaire d'un rseau de diffraction transverse qui induit un couplage contra-propagatif tout le long de la cavit. La ralisation de ce rseau, grav la surface d'une couche dpose sur la couche active, permet une variation priodique de l'indice de rfraction effectif. Cette variation d'indice provoque une rflexion partielle de l'onde qui se propage chaque discontinuit de l'indice. Ces rflexions partielles interfrent de faon constructive si le dphasage induit entre deux discontinuits est un multiple de 2. Il y a donc rflexion pour une longueur d'onde unique; celle qui correspond au pas ou un multiple du pas du rseau de Bragg. Il y a donc slectivit d'une seule longueur d'onde, d'o une mission monomodale. Typiquement, la largeur de raie d'un laser DFB est infrieure 1MHz (10-5nm). De tels composants sont disponibles pour mettre de nombreuses longueurs d'onde (au moins de 0,8m 2.8m). La longueur d'onde du laser peut varier de quelques nanomtres. Cependant, des circuits de contrle de temprature associs au DFB permettent de garantir une grande stabilit en longueur d'onde. Des puissances atteignant 20dBm peuvent tre obtenues pour ces dispositifs grce une parfaite matrise des procds de gravure, de reprise d'pitaxie et d'optimisation des gomtries de couplage.

1.2.4.2. Les rcepteurs optiques Les photo-dtecteurs effectuent la transformation d'un flux de photons en signal lectrique utilisable dans un circuit lectronique. Pour les transmissions par fibre optique, les contraintes sont la faible puissance optique reue et le faible diamtre du faisceau lumineux en sortie de la fibre. Il faut donc disposer de photo-dtecteurs capables de dtecter de faibles signaux, adapts aux modes optiques en sortie de la fibre et qu'ils reprsentent des caractristiques de rapidit * La dispersion chromatique dans les fibres optiques limite la bande passante d'une transmission. Dans un milieu dispersif, chaque longueur d'onde se propage une vitesse diffrente, d'o un largissement temporel d'une impulsion lors de sa transmission. C'est pour cette raison, entre autres, qu'on utilise des diodes laser dont la largeur spectrale est faible.

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compatibles avec les dbits de transmission. De plus, il est essentiel que ces dispositifs soient peu couteux, fiables dans le temps et aliments sous des tensions faibles. Les dispositifs retenus sont les photodiodes base de semi-conducteurs. Dans les deux paragraphes qui suivent, nous allons rappeler brivement le principe de fonctionnement des photodiodes PIN et APD. Photodiodes PIN Une photodiode PIN reprsente une jonction o un matriau extrinsque positif est mis en contact avec un autre matriau extrinsque ngatif en intercalant une zone non dope dite intrinsque entre ces deux zones. L'intrt de cette rgion intrinsque est de pouvoir augmenter la largeur de la zone de charge d'espace afin d'augmenter la frquence de coupure lors de la photo-dtection ce qui permet leur utilisation pour des bandes passantes leves. Cependant, les photo-dtecteurs de type PIN sont naturellement limits en dtectivit une puissance reue de l'ordre de -30dBm. Photodiode APD Une photodiode avalanche, dite APD, est un dispositif de rception capable de multiplier de faon interne le courant obtenu par absorption photonique. Une APD permet de gagner en seuil de dtectivit par rapport une PIN. En revanche, l'amplification interne du courant contribue l'augmentation du bruit et la limitation de la bande passante. Le principe de fonctionnement de ce type de photodiode repose sur l'augmentation du champ sous polarisation inverse afin de crer des paires lectron-trou sous le mcanisme de multiplication par avalanche. Dans le rseau d'accs optique, l'APD est majoritairement prsente dans les transceivers car son cot est intressant en production de masse.

1.2.4.3. Les transceivers SFF et SFP Parmi les diffrents modules optolectroniques dvelopps pour les applications de rseaux d'accs, on trouve les modules SFP en version "prt brancher" dite "pluggable (Small Form factor Pluggable optical transceiver) et les SFF (Small Form Factor optical transceiver) souder sur la carte support [12].

Figure 12 : Exemples de modules SFP et SFF fabriqus par Zenko Technologies

Il s'agit de modules combinant un metteur et un rcepteur et leurs systmes lectroniques, dans un support compact, de largeur 13.6mm, de longueur 50.1mm et de hauteur 9.6mm. L'appellation franaise de ce module est metteur-rcepteur mais la terminologie anglaise "transceiver" est galement largement utilise en France. Ces transceivers peuvent tre bi-fibres, dans ce cas, ils disposent d'une fibre pour le sens descendant et d'une autre pour le sens montant. Ainsi, lmetteur et le rcepteur sont connects chacun sur une fibre diffrente.

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On parle galement de transceivers mono-fibre ou bidirectionnels lorsqu'une fonction de multiplexage/dmultiplexage est intgre au module d'mission-rceptions. Ces modules intgrent alors au moins trois fonctions optolectroniques dans le mme botier :

Le module d'mission Le module de rception La partie sparation de signaux montant et descendant pour les modules bidirectionnels

Lintrt de ce type de module intgrant ces trois fonctions est doffrir un cot de revient plus faible quavec lutilisation de trois composants spars.

2. Le rseau d'accs GPON En Europe, Orange a fait le choix de la norme GPON Giga PON) pour ses dploiements en France ( Paris et dans douze villes de province) ou en Slovaquie. Les avantages sont ceux dune architecture PON (cots de dploiement par rapport au point--point) ainsi quune efficacit suprieure et le support de diffrents services (par rapport lE-PON). On dfinit la srie G.984.x comme la norme issue de l'ITU-T spcifiant en dtail le fonctionnement du GPON [13-15-16]. Deux systmiers majeurs fournissent les quipements GPON actuels France Telecom : ALU (Alcatel-Lucent) et Huawei.

2.1. Elments terminaux de l'architecture GPON Le GPON est bas sur une architecture point--multipoint base de multiplexage temporel. Il prsente une architecture passive optique base d'un coupleur de type de celle qui est schmatise ci-dessous. Le coupleur est achromatique pour permettre une transmission des longueurs d'ondes 1.3, 1.49 et 1.55 m.

Figure 13 : Schmatique simplifie du GPON

2.1.1. OLT (Optical Line Termination)

L'OLT peut tre considr comme un DSLAM optique. Il est l'quipement matre d'accs optique pour des clients connects au FTTx. Des services Triple Play (tlphonie, internet et vido) y sont distribus par l'intermdiaire d'un lien de collecte. Un gestionnaire propre chaque fournisseur permet d'implmenter chaque ONT son identification, sa position dans le rseau, la

Fibre de transport

Fibres de distribution

ONU 1

ONU 64

Coupleur Achromatique

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R OLT

1.5m

1.3 m

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dclaration des services qui lui sont attribus, leur priorit, etc. Ce gestionnaire permet galement d'observer le fonctionnement du GPON par l'intermdiaire d'alarmes provenant de l'ONT. Le transmetteur optique est actuellement constitu d'un module SFF dont l'metteur est gnralement un laser DFB. Un rcepteur mode rafale plus gnralement dit mode burst par abus d'anglicisme, intgre gnralement une photodiode APD et un TIA (Amplificateur trans-impdance) qui permet d'adapter le seuil de dcision de la photodiode en fonction des paquets de donnes reues. Les valeurs typiques d'mission et rception des modules l'OLT et ONT doivent tre conformes la norme ITU-T G984.2. [13] De manire gnrale, les OLT et ONT doivent respecter les normes du GPON, autant au niveau de la couche physique que de la couche protocolaire. On observe pourtant certaines diffrences selon les systmiers et plusieurs projets d'interoprabilit se chargent de rendre compatibles chaque marque entre elles. Quelques diffrences sont dj visibles sur les interfaces rseau des OLT ALU et Huawei, que nous allons dcrire maintenant.

2.1.1.1. OLT ALU (Alcatel-Lucent) L'accs l'OLT Alcatel-Lucent se fait par l'intermdiaire du gestionnaire AMS connect la carte de gestion (ACU) intgre au chssis de l'OLT. Deux cartes de collecte (NTA et NTB) permettent de recevoir les services partir d'un routeur ou directement d'une plateforme de services. Deux ports XFP 10Gbit/s et 4 ports SFP 1Gbit/s assurent le lien de collecte ncessaire sur cette carte. 16 cartes rseau fournissent ensuite la sortie optique vers l'architecture GPON, raison de 2 ports optiques GPON par carte. Chaque port de sortie permet de desservir jusqu' 64 ONU. Ainsi, 2048 clients sont grs par chssis.

Figure 14 : Photographie d'un OLT GPON Alcatel-Lucent

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2.1.1.2. OLT Huawei L'accs l'OLT Huawei se fait par l'intermdiaire du gestionnaire NBS2000 que l'on vient connecter aux deux cartes de gestion (ACU) intgres au chssis. Deux cartes de collecte permettent de recevoir les services partir d'un routeur ou directement d'une plateforme de services. Deux ports SFP 1Gbit/s assurent le lien de collecte ncessaire sur chacune de ces deux cartes. Ensuite 16 cartes rseau fournissent la sortie optique vers l'architecture GPON, raison de 4 ports GPON par carte. Chaque port de sortie permet de desservir jusqu' 64 ONU. Ainsi, 4096 clients sont grs par chssis. Une future gnration de carte GPON a t annonce par Huawei. Elle prvoie une couche MAC permettant un nombre d'abonn de 128 et une connectique SFP pour les ports de sortie optiques de l'OLT afin que les metteurs-rcepteurs soient interchangeables.

2.1.2. ONT / ONU

L'ONT (Optical Network Termination) peut tre considr comme un modem optique auquel le client vient connecter sa passerelle d'accs au haut dbit (Live Box, Neuf Box, etc). Il est l'lment terminal du rseau optique et un cas particulier de l'ONU pour une application FTTH. L'ONU (Optical Network Unit), quant lui, dsigne un lment gnrique terminal du rseau d'accs optique FTTx. Les ONT ALU et Huawei ont tous deux une interface similaire. ALU se diffrencie en proposant deux ports de sortie Ethernet (RJ45). Le tableau suivant prsente les consommations lectriques mesures sur un ONT de chaque fournisseur.

Conso Min (W)

Typ (W)

Conso Max (W)

ONT ALU Modle I020E-B Seul 3,7 4,2 4,5 fibre connecte 3,4 4 4,4

Ethernet Connect 3,8 4,4 4,6 ONT HUAWEI

Modle HG810

Seul 1,8 2 fibre connecte 2,3 2,6 2,7

Ethernet Connect 2,9 3 3,3

Tableau 3 : Consommation lectrique des ONT Huawei et ALU En termes de cot, le fait que l'ONT soit un module install chez l'abonn, oblige les fournisseurs garantir un lment ba

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