DWDM-FST

5/12/2018 DWDM-FST - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/dwdm-fst 1/83

Larbi DOUBAJIEmail:[email protected]

Présenté par :

18/06/2011



Objectifs du cours

Comprendre le principe du réseau WDM

Savoir les caractéristi ues de base et les t es de fibre

À l'issue de ce cours, vous serez capable de:

18/06/2011

optique

connaître la source de lumière et le photo-détecteur

Maitriser le principe de fonctionnement et les caractéristiques

des divers types d'amplificateurs optiques

Acquérir les connaissances de base et les technologies clés dusystème WDM



Aperçu sur la technologie WDM

Caractéristiques de la fibre optique

La technologie DWDM

Plan du Cours

18/06/20113

Specifications techniques

Exemple d’un equipment DWDM



Pourquoi la technologie WDM ？

•support de transmission transparent•Transmission longue distance•haute capacité•

18/06/2011

•Très bon rapport performance-coûts•Fiabilité•Extension facile



La technologie WDM repose sur le principe du multiplexage optique. Le principe

consiste à transporter plusieurs signaux sur un brin de fibre optique. Chaque signalest coloré, c'est-à-dire placé sur une longueur donnée grâce à un transpondeur.Puis via un multiplexeur optique, toutes les longueurs d’onde sont envoyées sur lemême brin de fibre optique. A l’autre extrémité, un démultiplexeur va séparer leslongueurs d’onde les unes des autres, puis un transpondeur va reconvertir le signal

Technologie WDM

en canal gris.

18/06/2011



WDM

L’évolution du réseau transmission

WDM: wavelength division multiplexing

18/06/2011

SDM

TDMTDM:time division multiplexing

SDM:Space division multiplexing



#1

#2

#3

#1

#4

#2

#3

#4


18/06/2011




18/06/2011

Il a commencé comme ça ....Une voie, circulation ralentie(E1, E3,STM1….)

Des systèmes plus récentsvous donnent ceci ....Circulation rapide (STM4,STM-

16,STM-64, 10GE ), maistoujours une seule voie

Avec DWDM vous obtenezça…..Jusqu'à 160 voies, chaque

utilisateur peut courir à toutevitesse à partir de 100 Mbps à10 Gbps




18/06/2011



Evolution de la bande passante de l’internet par région entre 1999-2000

18/06/2011



WDM = “ Wave Division Multiplexing”

La lumière est composée de couleurs, chaque couleur présentant

une fréquence distincte.

Solution WDM

18/06/2011



Solution WDM

Chaque couleur (longueur d’onde) peut être utilisée comme une onde porteuse.

Les différentes longueurs d’ondes sont transportées sur la même paire de fibres

18/06/2011

Chaque longueur d’onde peut être considérée comme une “fibre virtuelle”

Chaque longueur d’onde est contrôlée par un laser “coloré”

Chaque longueur d’onde peut être considérée comme une “fibre virtuelle”Chaque longueur d’onde est contrôlée par un laser “coloré”



Solution WDM

18/06/2011



Les longueurs d’ondes sont indépendantes du type de trafic àtransporter

Optical

FibreATM

Solution WDM

18/06/2011

Gigabit Ethernet

Fibre Channel

SDH



Différence entre WDM et SDH

T R

λ1

Emetteur RécepeteurRégénerateur

éléctrique

TDM: Regénérateur éléctrique pour une

Seule lon,gueur d’onde

18/06/201115

Multiplexeur electrique Démultiplixeur electrique

λN

λ2

λ1

λN

λ2

λ1

λNλ2λ1

Multiplexeur Optique Demultiplexeur optique

OA

DWDM: OA amplificateur optique

pour plusieurs longueurs d’onde

Sur une seule fibre



Large transparent transmission capacity greatly saves fiber resources.


18/06/201116

Chaque longueur d’onde peut transporter differents signaux: SDH 2.5Gbps, 10

Gbps, ATM, IP.

La technologie DWDM plusieurs fibre virtuel dans une fibre physique



SDH


18/06/201117

DWDM

Regenerateur éléctrique

Amplificateur optique

DWDM permet de réduire le coût



IPIP

ATMATMSDHSDH ATMATM IPIP OtherOther

Relation entre WDM et les autres

Services

18/06/201118

SDHSDH

DWDMPhysical Fiber

DWDMPhysical Fiber

Open Optical InterfaceOpen Optical Interface



Types de WDM

CWDM: Coarse Wavelength Division Multiplexing

18/06/201119



Types de WDM

CWDM: Coarse Wavelength Division Multiplexing

18/06/201120

nm nm- nm

Advantage：Coût n’est pas élévé

Inconvinients： Faible capacité

Applications： Courte distance,



La technologie DWDM

Power (dBm)

wavelength interval ：0.4～2nm

La technologie WDM est dite dense (DWDM) lorsque l'espacement utilisé est égal ouinférieur à 100 GHz. Des systèmes à 50 GHz (0,4 nm) et à 25 GHz (0,2 nm) permettentd'obtenir respectivement 80 et 160 canaux optiques

18/06/201121

1530 – 1565 nm λ(nm)

Les systèmes WDM / DWDM les plus commercialisés aujourd' hui comportent 8, 16, 32,80 et 160 canaux optiques, ce qui permet d'atteindre des capacités de 80, 160, 320, 8001600 Gb/s en prenant un débit nominal de 10 Gb/s



Type des noeuds DWDM

Client side Line side

λ 1

λ n

λ 1

OTM

18/06/201122

λ n

Optical Terminal

Multiplexer



Optical Line

Am lifi r


18/06/201123

Line sideLine side

OLA




Line side

OADM

Optical

Add/Dro

18/06/201124

OADM

Client side

λ1 λn λ1 λn

Multiplexer



Common NE in DWDM System

Line side

OADM

Client side Line side

λ 1

λ n

λ 1

OTM

18/06/201125

OADM

Client side

λ1 λn λ1 λn

λ n

Line sideLine side

OLA



λ 2

λ 4

λ 2

λ 3

A (TM)

B (OADM)

C (TM)


OLA)

18/06/2011

λ 4 λ 4



Ch 1

Ch N

OD U

λλ11

λλnn

OTU 1OTU 1

┇

Output

Récepteur optique

PAPA

OTU 1OTU 1

┇Input

Ch 1

Ch N

λλ11

λλnn

OM U

Emetteur optique

BABA LALA

OLA(Amplificateur de ligne)

Composantes d’un NE DWDM

λsλsλsλs λsλs

18/06/201127

OSCOSC

EMS

OSCOSC

OSCOSC

OTU : Optical tronsponder UnitOMU: Optical multiplexer UnitODU: Optical demultiplexer UnitBA: amplificteurOSC: Optical supervisory channelEMS: element mangement system

Ch i=Trafic Client (SDH,GE…)

λλii)) == longueurlongueur d’onded’onde coloréecolorée

ΛΛs:s: Longuer Longuer d’onded’onde de supervisionde supervision



Aperçu sur la technologie WDM

Caractéristiques de la fibre optique

La technologie DWDM

18/06/201128

Specifications techniques

Exemple d’un equipment DWDM



250 µµµµmGaine optique (n2)

125 µµµµm

Structure d'une fibre optique

18/06/2011

Gaine mécanique

oeur

(n1>n2)

Coeur: Il est composé de SiO2 (quartz).pour amélioré l'indice de réfraction (n1) du noyaude la fibre , on ajoute des produits chimiques dopés, comme GEO2.son diametre est entre 05et 100 µm

Gaine optique: il est composé de SiO2 , il a un diamétre externe de 125 µm

Gaine mécanique :Elle est faite de matériaux, tels que la résine époxyde et du caoutchoucde silicone,avec diamètre extérieur d'environ 250 um. en ajoutant le revêtement, nouspouvons améliorercaractéristiques de souplesse, de résistance mécanique et le vieillissementde la résistance de la fibre optique.



Les caractéristiques de la fibre

Atténuation (Loss)

18/06/201130

Dispersion

Effets de la Non-linearité



Attenuation

C’est la réduction de l'intensité du signal ou de puissance

de la lumière sur toute la longueur du milieu de

18/06/201131

transport. atténuation de la fibre est mesurée en

décibels par kilomètre (dB / km).



Atténuation

Atténuation par absorption

– Intrinsic Absorbency Attenuation (SiO )

18/06/201132

– Impurity Absorbency Attenuation (OH-,Er 3+)

Atténuation par diffusion

Atténuation additionnelle (connecteur, fusions

installation de la fibre …..)



Fenêtres ayant une faibleatténuation

1260－1360nmOriginal band

18/06/201133

O

F ê f ibl



1360－1460nmExtended band


18/06/201134

EO

F êt t f ibl



1460－1530nmShort band


18/06/201135

SO E

F êt t f ibl



1530－1565nmConventional band


18/06/201136

CO SE

Fenêtres ayant une faible



1565－1625nmLong band


18/06/201137

O SE CL



Comparison entre les différentes fenêtre

Window I II III IV V

Longuerd’ondecentrale(nm)

8501310 (O

band)1550 (C band) 1600 (L band)

1360 ~ 1530 (E+ S bands)

18/06/201138

longueur

d'onde(nm)

600~900 1260~1360 1530~1565 1565~1625 1360~1530

Type de fibre MMFSMF/G.652/

G.653G.652/G.653/

G.655G.652/G.653/

G.655Tout type de

fibre

ApplicationsCourte distanceDébit GE,10GE

Courte distanceDébitGE,10GE,

SDH

Long distanceHaut Débit ,

Fenêtres ayant une faible



O BandO BandO BandO Band OriginalOriginalOriginalOriginal 1260126012601260----1360 nm1360 nm1360 nm1360 nmE BandE BandE BandE Band ExtendedExtendedExtendedExtended 1360136013601360----1460 nm1460 nm1460 nm1460 nm


18/06/201139

S BandS BandS BandS Band Short

ShortShortShort 1460

146014601460-

---1530 nm1530 nm1530 nm1530 nm

C BandC BandC BandC Band ConventionalConventionalConventionalConventional 1530153015301530----1565 nm1565 nm1565 nm1565 nm

L BandL BandL BandL Band LongLongLongLong 1565156515651565----1625 nm1625 nm1625 nm1625 nm

U BandU BandU BandU Band UltralongUltralongUltralongUltralong 1625162516251625----1675 nm1675 nm1675 nm1675 nm



Dispersion

temps

puissance

SMF

temps

Puissance

18/06/201140

L’étalement dans le temps de la forme d’une implusion

envoyée sur une fibre de longue distance

Dispersion



1 0 1 0 1 0 1 1 0 1

InputTime

L’effet de la dispersion

18/06/201141

1 0 1 0 1 0 1 1 0 1

Output

Time



Type de dispersion

1. Dispersion chromatique

18/06/201142

2. Polarization Mode Dispersion (PMD)



Dispersion Chromatique :Ce terme regroupe en fait deux types de dispersion :

La dispersion matériau : les lasers et les LEDs ne sont pas des sources monochromatiques. Ils

produisent de la lumière dans une gamme de longueur d'ondes. Une impulsion lumineuse issue

de source optique est donc composée de plusieurs longueur d'onde. L'indice de réfraction des

fibres étant différent selon la longueur d'onde de la lumière, chaque longueur d'onde se

ro a e dans la fibre à une vitesse s écifi ue. Certaines lon ueurs d'ondes arrivent donc

Dispersion chromatique

avant d'autres et l'impulsion s'étale (s'élargit).

La dispersion guide : Ceci est dû au fait que la lumière n'est en fait pas strictement confinée

dans le coeur. Les champs électrique et magnétique constituant l'impulsion lumineuse

s'étendent en fait (légèrement) à l'extérieur du coeur, donc dans la gaine. Le champ

électromagnétique "déborde" dans la gaine d'autant plus que la longueur d'onde est grande.

L'indice de réfraction vu par l'onde est donc une moyenne entre de l'indice de réfraction du

coeur et celui de la gaine. Les longueurs d'ondes les plus petites auront donc tendance à se

propager plus lentement que les longueurs d'ondes plus grande, d'où un élargissement de

l'impulsion lumineuse.

18/06/2011



T

Dispersion chromatique

18/06/201144

les signaux optiques de différentes longueurs d’ondepropagent à différentes vitesses, Ce qui cause unephénomène appelée dispersion.



Tolérance de dispersion

Ds : Tolérance de dispérsion

D:Paramétre de dispersion de la fibre(Km)

Ce paramètre permet de calculer la distance maximale entre un émetteurrécepteur sans utiliser le module de compensation de dispersion DCM

18/06/201145

Examp e

Emetteur (1550 nm) Recepteur (Ds = 1360 ps/nm)

Fibre de type G.652

Fibre de type G652, donc D=17ps/nm.km

Lmax=Ds/D =6800/17=60 KMNB: Si on veut utilisé une fibre de longueur de 80 KM on doit utiliser unDCM de 20 km pour compenser la dispersion

L?



La dispersion chromatique et les fibres SMF

18/06/2011



Polarization Mode Dispersion (PMD)

18/06/201147

Une fibre monomodale au sens où on l’entend habituellement autorise la propagation

d’un seul mode, mais ce mode est dégénéré, c’est-à-dire qu’il peut se décomposer en

deux modes de base indépendants ayant des polarisations orthogonales

En raison de l'asymétrie géométrique et de la pression, deux modes de polarisationont différentes vitesses de transmission, ce qui entraîne des retards et des PMD.

PMD est exprimée en en ps /



Effets de la Non-linearité

Stimulated Brillouin Scattering (SBS)

Stimulated Raman Scattering (SRS)

18/06/201148

Four Wave Mixing FWM

Self-phase Modulation (SPM)

Cross-phase Modulation (XPM)



Stimulated Brillouin Scattering (SBS)

On appelle diffusion Brillouin la diffusion inélastique de la lumière parles ondes acoustiques d'un milieu. Dans une expérience de diffusionBrillouin, on illumine un milieu à l'aide d'un faisceau laser et on détecte lalumière diffusée à une fréquence légèrement différente. Les décalages enfréquence observés sont de l'ordre de 1 à 100 GHz environ. La mesure de

18/06/2011

ce décalage permet de remonter à certaines propriétés du milieu.

La diffusion Brillouin doit son nom à Léon Brillouin, non pas pour ladémonstration expérimentale, mais pour la prédiction théorique de ceteffet en 1914



Stimulated Raman Scattering (SRS)

P P

18/06/201150

L’effet du SRS est l'atténuation des signaux de longueur

d'onde courte et le renforcement des signaux de longueurd'onde longue

Input Outputλ λ



Four Wave Mixing (FWM)

Nouvelle longueurd’onde

18/06/201151

Phénomène FWM : l’ apparition d’une quatrième

longeure d’onde lorsque plusieurs longueur d’onde avec

une puissance trop élévé sont envoyées simultanément surune fibre

Self Phase Modulation (SPM)



Self Phase Modulation (SPM)

Light Intensity (A)Light Intensity (A)

Refractive Index (A)Refractive Index (A)

18/06/201152

Due to dependency relationship between refractive index and light intensity,refractive index changes during optical pulse continuance, with pulse peakphase delayed for both front and rear edges. With more transmission distance,phase shift is accumulated continuously and represents large phase modulationupon certain distance. As a result, spectrum spreading results in pulse spreading,which is called SPM .

Phase Shift (A)Phase Shift (A)

L Fib M d SMF



Les Fibres Monomode SMF

G.652 : Dispersion non-shifted fiber, has a nominal

zero-dispersion wavelength in the 1310 window.

G.653 : Dispersion-shifted fiber, zero dispersion at

18/06/201153

1550 nm window, easy to cause FWM. G.655 : Non-zero dispersion fiber, used in 1550 nm

window. Less dispersion coefficient, dispersion limited

transmission distance can be hundreds of km; preventFWM

Different Solutions for Different Fiber Types



Different Solutions for Different Fiber Types

SMF

(G.652)

Good for TDM at 1310 nm

OK for TDM at 1550

OK for DWDM (With Dispersion Mgmt)

DSF OK for TDM at 1310 nm

18/06/2011

(G.653) Good for TDM at 1550 nm

Bad for DWDM (C-Band)

NZDSF

(G.655)

OK for TDM at 1310 nm

Good for TDM at 1550 nm

Good for DWDM (C + L Bands)

content



WDM Overview

Optical Fiber Transmission character

Key technologies of DWDM

content

18/06/201155

Technical Specifications



18/06/2011

Eléménts d’un NE DWDM



Ch 1

Ch N

OD U

λλ11

λλnn

OTU 1OTU 1

┇

Output

Récepteur optique

PAPA

OTU 1OTU 1

┇Input

Ch 1

Ch N

λλ11

λλnn

OM U

Emetteur optique

BABA LALA

OLA(Amplificateur de ligne)

Eléménts d un NE DWDM

λsλsλsλs λsλs

18/06/201118/06/201157

OSCOSC

EMS

OSCOSC

OSCOSC

OTU : Optical tronsponder UnitOMU: Optical multiplexer UnitODU: Optical demultiplexer UnitBA: amplificteurOSC: Optical supervisory channel

EMS: element mangement system

Ch i=Trafic Client (SDH,GE…)λλii)) == longueurlongueur d’onded’onde coloréecolorée

ΛΛs:s: Longuer Longuer d’onded’onde de supervisionde supervision

Composants d’une liaison DWDM



Source optique

Multiplexeur et Demultiplexeur optiques

Composants d une liaison DWDM

18/06/201158

Amplificteurs Optique

Supervision

Caractéristique d’une source optqiue DWDM



18/06/201159

2. Longeur d’onde standard et stable.

Type des Sources Optiques



Type des Sources Optiques

Laser Device (LD)

18/06/201160

Light-Emitting Diode (LED).



18/06/2011



18/06/2011



18/06/2011



18/06/2011



18/06/2011



18/06/2011



18/06/2011



18/06/2011



18/06/2011



18/06/2011



18/06/2011



18/06/2011



18/06/2011



18/06/2011



18/06/2011



18/06/2011



18/06/2011



18/06/2011



18/06/2011



18/06/2011



18/06/2011



18/06/2011



18/06/2011

Documents

DWDM-FST