Téchnologies des réseaux tout optique [Mode de compatibilité].pdf

8/16/2019 Téchnologies des réseaux tout optique [Mode de compatibilité].pdf

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École Nationale des Sciences Appliquées– Tétouan-

Génie des Systèmes de Télécommunications et RéseauxGSTR3

Module : Complément Télécoms

Technologies des réseaux tout optique

Pr. Mounir Ariouam.arioua ieee.org


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Technologies des réseaux tout optique!"#ntroduction

$" %aractéristiques Physiques&umière'ande passante de la (i)re optique&oi *escartes*escription de la (i)re optique

3" &es di((érents types de +i)res -"

+i)re multi"mode , gradient d-indice+i)re monomodeA antages/#ncon énients / %omparaison +0 et cui re

1" Système de transmission optique2metteur/Récepteur

Répéteurs optiquesAmpli(icateur optiquesAmpli(icateurs semi"conducteurAmpli(icateur , (i)re

" Multiplexage 45*M/ *5*M/%5*M/55*M6

7" Protocoles de communication 4P*8/S*86


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"Soucis majeurs 9

:*é)its limités par les supports hérités

: A((ai)lissement du signal

: #mpossi)ilité d-interconnecter des sites distants , grande itesse

:

#ntroduction

: Pro)lème de mise , la terre

: Pertur)ations électromagnétiques/ diaphonie

: Pro)lème de corrosion


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Solution: Fibre optique

: Assure du très haut dé)it d-in(ormation : Meilleure (ia)ilité

: 'ande passante très grande : +ai)le atténuation

: Transport sur des longues distances : #solation électrique

: Poids et dimensions réduites

: #mmunité contre les pertur)ations électromagnétiques/)ruits

: Pas de diaphonie

#ntroduction

: %o;t de re ient 4au


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Historique 9950 et l'invention du gainage optique pour- !"# 9 #n ention du gainage optique 9Technologie des guides optiques connaisse unepremière application9 endoscopes de diagnostic médical

" !$# 9 &a +0 a dé)uté a ec l-arri é du laser

" !$" 9%harles =ao 4prix >o)el $??@6 et Georges 8ac


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&umière

%onstitué d-ondes électromagnétiques ou par un (lux de particules 4photons6

%aractéristique physique

Fig.1: champ électrique et champ magnétique de la lumière


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'ande passante 4+i)re optique6


Fig.2: Spectre des longueurs d’ondes

Tab.1:Spectre électromagnétique


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'ande passante 4+i)re optique6


Fig.3: Spectre des ondes électromagnétiques

Fig.4: Spectre optique


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&oi de *escartes


F Ré(lexion totale interne " Principe

physique maEeure dans la +0

Angle d-indice 9 2nergie ré(racté démunie H

2nergie ré(léchie augmente

Fig.5: La loi de Descartes

*ans la +09 le signal lumineux touche la gaineA ec un angle Iangle critique ré(lexion totale

dans le cJur

Propriété employée pour réaliser des guides de

lumière9 +i)re optique


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&oi de *escartes


#ndice de ré(raction9

9 itesse de la lumière dans le milieu considéré

*eux &ois9

&oi de ré(raction9

v

cn =

Fig.5: La loi de Descartes

Si

&oi de ré(lexion9

2211 sinsin inin ×=×

'1 ii =

21 nn >

12 ii >


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*escription de la (i)re optique

%Jur9 (il conducteur des signaux lumineux.

+i)re de erre 4G0+6 ou +i)re de plastique 4P0+6.

Gaine9 en eloppe de protection.


(Caoating)

(Cladding)

le type d-utilisation.

#ndice de ré(raction9 n!4%oeur6 I n$4Gaine6

Ré(lexion totale

Fig.6: Fibre optique

Fig.7: Description de la fibre optique

Gaine optique (n2)

Coeur(n1>n2)

250µ m

125µ m

Gaine plastique


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&es di((érents types de (i)res

La fibre

Multi-mode Mono-mode

&es di((érents types de +0

Fig.8: Différents types de fibres

A gradientd’indices

A sautd’indices

A sautd’indices

Fig.9: Dimensions des fibres


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3" &es di((érents types de (i)res


Fibre Multi-mode Fibre Monomode

!? Km L Rayon de cJur L !?? Km

'ande passante limitée , !G8

+i)res , saut ou gradient d-indice

Rayon de cJur très (ai)le

'ande passante éle ée 4 I !G8 6

+i)res , saut d-indice

* Deux types de fibres:

:Première (i)re utilisée

:Réser ées aux courtes distances

:%omposants chers

:Réser ées aux longues distances

* Deux conditions de guidage dans la FO :

n1 > n2

i > α Réflexions totales tout au long de la FO

Tab.2: Différents types de fibres

* Deux paramètres de guidage dans la FO :

n: Indice de réfraction (n1,n2)

a: Diamètre du cœur


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Nuestions9

:Si on change l-indice de ré(raction 4%Jur et gaine6C quelle est l-in(luence sur


a an e passante e a +0O

:Si on change le diamètre du cJurC quelle est l-in(luence sur la )ande

passante de la +0O


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+i)re Multi"mode , saut d-indice9

Ré(lexion totale sur la (i)re

%Jur de la (i)re9 entre ? et $??Km


'ande passante $? M8 /


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+i)re Multi"mode , gradient d-indice9


%Jur de la (i)re9 entre ? et !?? Km

+orme un signal sinuso dal

'ande passante entre 97?? et 3??? M8 /


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+i)re monomode9

Propagation sans ré(lexion

%Jur de la (i)re9 , !? Km

'ande passante très large9 !?? G8

+en tre spectrale !3??nm et ! ? nm

r

n


A((ai)lissement Q ?. d)/


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A antage9

itesse de propagation

Très large )ande passante 4&-ordre de ! G8 6

Très (ai)le atténuation

Très )onne qualité de transmission #mmunité au )ruit 4Principal a antage de la +06


électromagnétique très mau ais6

+0 présente une )onne résistance , la chaleur et au (roid

+0 présente une a)sence totale de rayonnement


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#ncon énient9

*i((iculté de raccordement9 entre deux (i)resUentre (i)re et module d-émission/réception

Phénomènes d-inter(érences9 *i ers rayons pénétrés dans la (i)re ont sui re des chemins

di((érents

%omparaison +i)re optique/%ui re9

Fibre *ptique Fil de cui+re


Matériau diélectrique Matériau conducteur

Sensi)ilité nulle aux inter(érencesélectromagnétique

Grande sensi)ilité aux inter(érencesélectromagnétique

+ai)le atténuation du signal9 ?.$ d)/


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Système de transmission9

n système de transmission par (i)re optique implique la présence de )out en )out

d-équipement spécialiséC , sa oir au minimum un émetteur et un récepteurC et selon la

distance , cou rir des répéteurs et/ ou ampli(icateurs optiques.

2metteur

Récepteur

Système de transmission

Répéteurs optiques

Ampli(icateur optiques

Ampli(icateurs semi"conducteur

Ampli(icateur , (i)re

Fig.13: Système de transmission optique


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2metteur optique9


ne diode électroluminescente 4&2* 9 &ight 2mitting *iode6

: Rouge isi)le 4D ? nm6

&es lasers 4&ight Ampli(ication )y Stimulated 2mission o( Radiation6

: &ongueur d-onde de !3?? ou ! ? nm

&es diodes , in(ra"rouge

: rouge in isi)le 4!3?? nm6


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2metteur optique9


&a puissance émise par une &2* est de l-ordre de ! m5 (ai)le pourcentage de

puissance récupérée par la (i)re.

&a puissance émise par un &aser est de l-ordre de m5.

&e signal généré par une &2* est insu((isant pour parcourir de très longue

distance.

&2* est inadaptée pour des multiplexage 5*M.

&e &aser est par(aitement adapté pour le multiplexage 5*M.

Permet de cou rir de très longue distance sur des (i)res monomodes 4ordre de

$??


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Récepteur optique9


0n distingue $ types de récepteurs9

: &es diodes P#> 4Positi e #ntrinsic >egati e6: &es diodes P*A 4, e((et d-a alanche6

Sont des photo diodes ou des phototransistorsC qui traduisent les impulsionslumineuses en signaux électriques

Fig.14: Photo-diode PIN Fig.15: Photo-diode PDA


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Répéteur et Ampli(icateur optique9

Système de transmission optique

&-atténuation dépend du (i)reC mais aussi de la longueur d-onde.

Phénomène d-a((ai)lissement en relation a ec la distance9

A9 coe((icient d-atténuation linéique

&-atténuation est due au phénomène d-a)sorption9o A)sorption progressi e du signal 4a)sorption intrinsèque du matériau6

Solution9 Ampli(icateur /répéteurs optiques

Fig.16: Liaison optique avec des amplificateurs


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Répéteur et Ampli(icateur optique9


2tude de l-atténuation du signal en (onction de la longueur d-onde minimums

d-atténuations existent.

&es longueurs d-ondes @ ?C !$11C !3D3 nm identi(ient la présence des ions

l-hydrogène et de l-hydroxide dans la +0 Augmentation de l-atténuation.

A(in de )éné(icier de ces miniums d-atténuation +en tres de transmission

optique VD ?C !3!?C ! ?C !7$ KmW.

Fig.17: Atténuation dans une fibre optique


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Répéteur optique9


*ispositi(s optoélectroniques9 conversion signal impulsi( lumineux signal

électrique )inaire signal lumineux.

A antage9 régénération des signaux dégradés par l-a)sorptionC dispersion.

#ncon énient9 itesse de traitement in(érieure au capacité de transmission des

+?. &imitation des dé)its

Répéteur doit disposer d-in(ormations de synchronisation accompagnant le signal

lumineux décoder les impulsions lumineuses en )its.

Fig.18: Répéteurs optiques


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Ampli(icateur optique9


n laser inEecte une certaine quantité de lumière dans l-ampli(icateur.

&-ampli(ication optique (onctionne )ien a ec les (i)res monomodes.

&-ampli(ication optique #ntroduit un peu de )ruit d-ampli(ication.

Après plusieurs ampli(icationsC il peut tre nécessaire de (aire passer le signal

dans un répéteur.

Possi)ilité de réaliser , l-aide des ampli(icateurs des liaisons transcontinentales outransocéaniques sur (i)re monomode sans nécessité de répéteurs.

#l existe deux types d-ampli(icateurs optiques9

• &es ampli(icateurs , semi"conducteur

• &es ampli(icateurs , (i)re


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Ampli(icateur optique , semi"conducteur/ Ampli(icateur optique , (i)re


Fig.19: Amplificateur à semi conducteur Fig.20: Amplificateur à fibre


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Multiplexage

Multiplexage , répartition dans le temps9 T*M

Regroupe plusieurs canaux , )as dé)it sur un seul canal , dé)it plus éle é.

Type d-utilisation9 %anaux T! au SAC 2! en 2urope

T! ou 2! sont multiplexés entre eux pour (ormer des canaux , plus haut dé)it

8iérarchie numérique plésiochrone 4P*86

Fig.21: Principe de multiplexage temporel


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Multiplexage

Multiplexage en longueur d-onde 9 5*M

*i ision du spectre optique en plusieurs sous"canaux.

%haque sous"canal correspond , une longueur d-onde particulière.

Multiplication du dé)it de la liaison par le nom)re de longueurs d-ondes.

&-emploi des composants destinés , (iltrer la lumière.

- "

9 !.7 nm ou ?.D nm.

*é)it de l-ordre !??? G)ps 4en com)inant !7 trames S*86

Fig.22: Principe de multiplexage WDM


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Multiplexage

Multiplexage en longueur d-onde 4dense6 9 *5*M

ersion é olué du 5*M.

Associe Eusqu-, !7? longueurs d-ondes dans la m me +.0X

*é)it atteint9 de 3?? , 1?? G)ps.

Pas normalisés9 ?.1 nm et ?.$ nm 4D? et !7? canaux optiques6.

.

"*5*M 4 ltra"*ense 5a elength *i ision Multiplexing69 #nter alles encore plus petits

4?.?D nm6.

1?? canaux optiques.

*é)it possi)le9 !.7 Téra)its/s


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Multiplexage

Multiplexage en longueur d-onde9 %5*M

%5*M9 %oarse 5a elength *i ision Multiplexing.

Solution 5*M économique.

&ongueurs d-ondes sont plus écartés 4%oarse6.

>e dispose que de D ou !7 canaux.

- C .

Multiplexage en longueur d-onde9 55*M

55*M9 5ide 5a elength *i ision Multiplexing.

Plus restricti( que le %5*M 41 canaux au maximum6.

&es canaux ont une longueur d-onde comprise entre V!$Y .Y et !31@.$ nmW.

2space entre canaux9 $1. nm.

55*M peut tre utilisé sur des (i)res multi"mode et mono"mode.


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Technologies des réseaux tout optique

Fig.23: Communication par fibre optique dans le monde

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