Mmoire de Projet de Fin dtudes

prsent par

BENSAAD BILLEL

&

BENMOUSSA SADOK

pour lobtention du diplme dingnieur dtat en lectronique option communication

Thme

ETUDE ET SIMULATION D'UNETRANSMISSION WDM

Propos par : AZINE HOURIA

Anne Universitaire 2011-2012

?????????????????????????????????????Rpublique Algrienne dmocratique et populaire

????????????????????????????????????????Ministre de lenseignement suprieur et de la recherche scientifique

?????????????????????Universit SAAD DAHLAB de BLIDA

???????????????Facult de Technologie

??????????????Dpartement dlectronique

Remerciements

Nous remercions le bon dieu de nous avoir donn la volont et la patiencequi nous ont permis de mener bien ce travail.

Nous tenons exprimer nos vifs remerciements notre promotrice

Mme Azine Houria pour nous avoir encadr durant notre projet de fin d'tudeet nous conseill tout le long de notre travail.

Nous remercions chaleureusement les membres du jury pour l'honneur quils

nous ont fait en acceptant d'valuer notre travail.

Nos remerciements vont galement tous les enseignants qui ont contribu

A notre formation.

Enfin , nos remerciements vont toute personne ayant contribu, de prs

ou de loin, raliser ce travail.

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?????????????? :DWDM ,CDM ,MRF,MRT, Mach-Zehnder,WDM

Rsum : Le domaine des communications par fibres optiques est actuellement caractris par uneaugmentation de la demande en terme de capacit de transmission. On cherche transmettre deplus en plus de donnes et de nouvelles applications voient le jour.Le multiplexeur en longueur donde WDM (wavelength division multiplexing) est une technique detransmission vers les hauts dbits qui sont devenues une ncessit vu la demande des utilisateurs.Le WDM est obtenue en injectant simultanment dans la mme fibre plusieurs longueur donde, lenombre de ces dernires dpend de lespacement entre elles avec un espacement fondamental de100Ghz et si lespacement est infrieur 0.1nm ce multiplexage est appel DWDM (dencewavelength division multiplixing). une simulation a t ralise laide du logiciel Optisystem ,On a choisie quatre canaux WDM chaque canal de dbit 2.4Gb/s pour les deux modulations interneet externe du Mach-Zehnder . ,et une fentre de 1.55m .

Mots cls : WDM, DWDM ,CDM ,MRF,MRT, Mach-Zehnder

Abstract :The field of optical communications is currently characterized by an crease in the demandin term of transmission capacity we look forward to more and more data and new applications areemerging, the wavelength division multiplexer WDM is a transmission technique to the broadbandthat have become a necessity given the demands of users. Le WDM is obtained by injectingsimultaneously in the same wavelength several fiber the number of the latter depends on thespacing between them with a fundamental spacing of 100 GHz and if the spacing is less than 0,1 nmthis is called multiplexing DWDM.A simulation was performed using the software OPTISYSTEM we selected four wdm channels eachflow channel 2,4 Gbit/s , for the two modulations internal and external mach-zehnder and a windowof 1,55m .

Keywords : WDM,DWDM,CDM,MRF,MRT,Mach-Zehnder.

Listes des acronymes et abrviations

WDM : Wavelenght Division Multiplexing / Multiplexeur en longueur donde

CDM : Code Division Multiplexing / Multiplexage a rpartition par code

CWDM : Coarse Wavelength Division Multiplexing

DWDM : Dense Wavelength Division Multiplexing / Multiplexage dense en longueur

donde

EDFA : Erbium Doped Fiber Amplifier / Amplificateur fibre dope erbium

ETDM :Electronic Time Division Multiplexing / Multiplexage temporelle lectronique

FDM : Frequency Division Multiplexing / Multiplexage en frquence

ISO : International Organisation for Standardisation/ Organisation Internationale de

standardisation

MRF :Multiplexage rpartition en frquence

MRT: Multiplexage rpartition dans le temps

MUX: Multeplexer /Multiplexeur

OADM: Optical Add/Drop Multiplexeurs / Multiplexeur a insertion extraction

OTDM: Optical Time Division Multiplexing /Multiplexage temporel optique

PDH: Plesiochrone Digital Hierarchy / Hirarchie numrique plsiochrone

SCM: Sub Carrier Multiplexing / Multiplexage de sous porteuses

SDH: Synchrone Digital Hierarchy / Hirarchie numrique synchrone

SDM: Space Division Multiplexing / Multiplexage spatial

SONET: Synchronous Optical Network / Rseau optique synchrone

STM: Synchronous Transport Module / Module de transport synchrone

U-DWDM: Ultra - Dense Wavelength / Division Multiplexing

CCITT: Consultative Committee for International Telegraph and Telephone/ Comit

Consultative International Tlgraphique et Tlphonique

ATM :Asynchronous Transfer Mode Mode de transfert asynchrone

Table des matires

INTRODUCTION GENERALE..1

CHAPITRE 1: Gnralit de La liaison optique

1.1 Introduction aux transmissions optiques.31.2 La liaison point point optique...3

1.2.1 Emetteur optique....4 a. Sources4b. Modulateurs....8

1.2.2 Ligne de transmission......................................................................................8a. La fibre optique..8b. Amplificateurs..16

1.2.3 Rcepteur optique ..17 a. photodtecteurs.17

1.3 Les fentres utilises dans les tlcommunications optiques..18 1.3.1 Choix de la fentre optique.18

1.4. La technique de multiplexage19 1.4.1 Principe.. 19

1.4.2 Les diffrents types de multiplexage chromatique.. 19 a. Multiplexage frquentiel.... 19

b. Multiplexage rpartition temporelle .. 20 c. Multiplexage temporel optique..20 d. Multiplexage temporelle lectronique.. 21 e. Multiplexage en longueur donde....22

1.5 La qualit de transmission....24 1.5.1 Le taux derreurs binaire...24

CHAPITRE 2: la technologie WDM 2.1 Introduction...26 2.2 Principe de WDM......................27 2.3 Les types de multiplexage en longueur donde.29 2.3.1 Multiplexage filtre optique..30 2.3.2 Multiplexage coupleurs slectif..32 2.3.3 Multiplexage rseau de diffraction..34 2.4 Les conditions requises pour le WDM36 2.4.1 Le rapport signal sur bruit....36 2.4.2 Le choix de la source optique....36 2.5 Les diffrents composants d'un systme WDM..38 2.5.1 Les modulateurs (modulators)..39 2.5.2 Les multiplexeurs/dmultiplexeur..39 2.5.3 Les amplificateurs optiques (EDFA)...39 2.5.4 Les convertisseurs (wavelength converter).....40 2.5.5 Les commutateurs de longueur donde (wavelength switch)....40 2.6 Quelques applications du WDM...40 2.6.1 Mise en forme spectrale des DEL...40

2.6.2 Scurit de rseau...41 2.6.3 Mesure de dispersion..41 2.6.4 Capteur..41 2.7 Quelques limitations du multiplexage optique...41 2.7.1 Effet de diaphonie...41 2.7.2 Effet de polarisation...42 2.7.3 Les effets non linaire dans la fibre......42 2.7.4 Pertes dinsertion....44 2.7.5 Perte par rflexion....44 2.8 Lavenir du WDM..45

CHAPITRE 3: simulation sous Optisystem

3.1 Introduction....47 3.2 Prsentation du logiciel Optisystem..47 3.3 Les principaux avantages47 3.4 Le modle de la simulation48 3.5 Simulation de la partie modulation.49 3.5.1 Simulation de la modulation directe ....49 3.5.2 La modulation externe...49 3.6 Simulation de la chaine de transmission WDM sous Optisystem ...50 3.6.1 Le modle de la simulation de la transmission WDM...50 3.7. Rsultats et interprtation de la simulation de la transmission WDM...56

CONCLUSION GENERALE...68 ANNEXE.......................................................................................70Bibliographie..78

Liste des figures

Figure 1.1 : Synoptique dune liaison point point ..3Figure 1. 2 : Structure dun metteur optique .4Figure 1.3 : schma du spectre lumineux. 4Figure 1. 4 : diffrents types de source optique 5Figure 1.5 : structure dune lectroluminescente (DEL).... 5Figure 1.6 : caractristiques spectrales dune DEL.. 6Figure 1.7 : structure dune diode laser DL... 7Figure 1.8 : caractristiques spectrales dune DL. 7Figure 1.9 : Constitution gnrale dune fibre optique 9Figure1.10 : Propagation des rayons contenus dans le cne dacceptance...10Figure1.11 : schma expliquant la prsence du cne d'acceptance..10Figure 1.12 : Profil de l'attnuation spectrale de la fibre optique faite de silice (Brun)..12Figure 1.13 : Les pertes introduites par couplage sont en gnral d'environ 0,2 dB..13Figure 1.14: les diffrents types de fibres..14Figure 1.15: Propagation de la lumire dans la fibre..............................................................14Figure 1.16 : Distribution radiale dindice de rfraction dans une fibre S-I.15Figure 1.17: Propagation de la lumire dans la fibre.15Figure 1.18 : Distribution radiale dindice de rfraction dans une fibre G-...16Figure 1.19 : Propagation de la lumire dans la fibre..16Figure 1.20: systme de transmission amplification optique16Figure 1.21: Attnuation linique d'une fibre optique (cur en silice)19Figure 1.22 : Multiplexage frquentiel.20Figure 1.23 : Principe du Multiplexage temporel..20Figure 1.24: schma du multiplexage OTDM...21Figure 1.25 : Schma du multiplexage ETDM.21Figure 1.26: Schma de principe du multiplexage ETDM dans les communications par.22 fibre optiqueFigure1.27: opportunit dutilisation du multiplexage couple lamplification optique .. 22Figure1.28 : Peigne des frquences en DWDM 23Figure2.1: Rpartition des sous-bandes dans le cas d'un multiplexage WDM.28Figure2.2: Transmission de donnes optiques effectue avec chacune une...28 frquence propreFigure2.3 : schma gnral de transmission donde WDM 29Figure2.4 : Schma de principe du multiplexage WDM.29Figure 2.5: Courbe de transmission dun filtre dichroque (0,8/1,3 ?m).. 30Figure 2.6 : Courbe de transmission dun filtre Fabry-perot. 31Figure 2.7 : Multiplexage filtre optique.. 31Figure2.8: Dmultiplexeur filtre optique 32Figure 2.9: multiplexeur filtre avec lentille G.I.32Figure 2.10 : Coupleur optique 2 :2 ..32Figure 2.11: Coupleur en arbre (1 : N).33Figure2.12 :Multiplexeur coupleur en arbre....................................................................33Figure 2.13: Dmultiplexeur coupleur en arbre 1 : N ..33

Figure 2.14 : coupleur en toile33Figure 2.15: Multiplexeur coupleur en toile N : N34Figure 2.16 : Schma de principe dun rseau de diffraction en rflexion35Figure 2. 17 : Multiplexage rseau de diffraction..35Figure 2. 18 : Dmultiplexage rseau de diffraction configuration Littrow 35Figure2.19: l'architecture de base et le fonctionnement d'un systme WDM..38Figure 2.20 : schma dun amplificateur EDFA.39Figure 3.1 : Les sous fentres dOptisystem48Figure 3. 2 : Schma bloc de la modlisation du modulateur directe49Figure3. 3 : Schma bloc de la modlisation du modulateur externe..50Figure 3.4 : schma de bloc de la transmission WDM.50Figure3.5 : metteur de la simulation pour la Modulation directe51Figure3.6: La ligne de transmission de la simulation pour la Modulation directe.52Figure3.7: rcepteur de la simulation pour la Modulation directe..53Figure 3.8 : Modle de la simulation pour la Modulation directe.53Figure 3.9: metteur de la simulation pour la Modulation externe.54Figure3.10: La ligne de transmission de la simulation pour la Modulation externe.55Figure3.11: rcepteur de la simulation pour la Modulation externe..55Figure 3.12 : Modle de la simulation pour la modulation externe.56Figure3.13 : Spectre optique l'entre de la fibre pour la modulation interne.57Figure 3. 1 4 : Spectre optique l'entre de la fibre pour la modulation externe.57Figure 3.15 : Spectre optique la sortie de la fibre pour la modulation interne58Figure 3.16 : Spectre optique la sortie de la fibre pour la modulation externe..58Figure 3.17 : signal lentre de la fibre pour la modulation interne.59Figure 3.18 : signal lentre de la fibre pour la modulation externe59Figure 3.19 : signal la sortie de la fibre pour la modulation interne60Figure 3.20 : signal la sortie de la fibre pour la modulation externe..60Figure 3.21 : signal la sortie du rcepteur pour la modulation interne.61Figure 3.22 : Signal la sortie du rcepteur pour la modulation externe61Figure 3.23: les signaux obtenus aprs le dmultiplexage pour chaque canal.62Figure 3.24 : diagramme de lil pour modulation externe (canal 1)63Figure 3.25 : le taux d'erreur binaire pour modulation externe (canal 1)64Figure 3.26 : le facteur de qualit pour modulation externe (canal 1).65Figure 3.27 : la comparaison entre le signale d'entrer-sortie pour la modulation directe du canal (1) 66Figure 3.28: la comparaison entre le signale d'entrer-sortie pour la modulation externe du canal (1) ...66

Liste des tableaux :

Tableau 1.1:Diffrents types d'attnuation....12Tableau 3.1:les paramtres des oscillateurs la modulation directe..51Tableau 3.2:les paramtres des lasers la modulation directe...51Tableau 3.3:les paramtres de la ligne de transmission dans la fentre 1550 nm la modulation directe......52Tableau 3.4:les paramtres des rcepteurs la modulation directe...52Tableau 3.5:les paramtres des oscillateurs la modulation externe.54Tableau 3.6:les paramtres des lasers la modulation externe..54Tableau 3.7:les paramtres de la ligne de transmission dans la fentre 1550 nm la modulation externe......55Tableau 3.8:les paramtres des rcepteurs la modulation externe............ 55