Rapport optique-rahma ghali&karimatorkhani-mp1srt

Rapport de Mini projet:

« Dimensionnement d’une liaison optique

Multimode et Monomodes sur Optisystem »

Présenter par :

Rahma Ghali & Karima Torkhani

Professeur :

Mme. Rim Cherif

Mastère professionnel 1 Système Réseaux et Télécommunication

Année Universitaire 2013 / 2014

Tables des Matières

Tables des Matières ................................................................................................................ 2

Introduction ............................................................................................................................ 3

I. Cahier des charges : ..................................................................................................... 4

II. Objectifs : ..................................................................................................................... 4

III. Choix et description des composants : ................................................................... 5

IV. Partie 1 : Dimensionnement d’une liaison optique Monomode ........................... 7

Cas 1 : « Liaison Monomode SMF28, Longueur = 1km »........................................... 7

Cas 2 : « Liaison Monomode SMF28, Longueur = 50km » ....................................... 8

Cas 3 : « Liaison Monomode NZ-DSF, DCF, Longueur = 500km » ......................... 9

Cas 4 : « Liaison Monomode NZ-DSF, DCF=2,5km, Longueur = 500km » ........... 10

V. Partie 2 : Dimensionnement d’une liaison optique Multimode ............................. 11

Utilisation de la WDM (Wavelength Division Multiplixing) ......................................... 11

Emetteur : .................................................................................................................... 12

Chaines de Transmission : ......................................................................................... 12

Récepteur : .................................................................................................................. 13

VI. Bilan de Liaison : ..................................................................................................... 15

VII. Résultats et discussion : ......................................................................................... 16

Conclusion ............................................................................................................................. 17

Liste des Figures ................................................................................................................... 18

Netographie .......................................................................................................................... 19

Glossaire ................................................................................................................................ 19

Annexes ................................................................................................................................. 20

OPTISYSTEM EST UNE

SUITE LOGICIELLE

COMPLET DE

CONCEPTION QUI

PERMET AUX

UTILISATEURS DE

PLANIFIER, TESTER ET

SIMULER DES

LIAISONS OPTIQUES

DANS LA COUCHE DE

TRANSMISSION DES

RESEAUX OPTIQUES

MODERNES

Introduction

Notre travail a tout d’abord consisté à développer une liaison otique, dépendant des

performances des dispositifs utilisés pour les conversions électrique/optique et optique/électrique, de la technique de modulation optique choisie, des amplificateurs utilisés, de la qualité et nature de la fibre optique et, finalement, de la topologie choisie pour réaliser le système entier. Il est important en particulier que cette approche puisse déterminer les principales sources de bruit, d’atténuation et de dispersion, dans le système et aussi d’améliorer ses performances en réduisant ces sources de bruit afin d’obtenir la qualité de débit souhaitée toute en gardant le rapport « Qualité Débit / Large Distance ».

Rapport de mini projet Optique FST Rahma Ghali & Karima Torkhani

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I. Cahier des charges :

Dimensionnement d’une liaison Optique de 500 km avec un taux d’erreurs binaire

(totale bits / bit erronées), TEB = 10-12., Débit D=205 Gb/s, Un diagramme d’œil ouvert,

facteur Q>8.

Notre But étant de faire un dimensionnement, choix d’équipement (source, support,

de transmission, récepteur, etc.…).

Bande passante : point à point / Multiplexée.

II. Objectifs :

Dans le cadre de notre première année Master professionnelle Systèmes réseaux &Télécoms, il nous a était demander d’effectuer un dimensionnement d’une liaison optique. Pour mieux comprendre le concept il faut expliquer quelques notions à savoir, une liaison optique et caractériser par un émetteur optique (Laser, LED), d’un support de communication optique (Fibre Optique) et un récepteur optique (photodiode). Dans les liaisons optiques hyperfréquences, comme dans tous les systèmes de communication, il existe trois blocs importants pour effectuer la transmission de l’information: L’émetteur, le canal de communication et le récepteur. Notre but étant de transporter des signaux microondes à très haute pureté spectrale par voie optique avec une distance de 500 km toute en étudiant le comportement des différents paramètres liés à cette dernière à savoir, la dispersion et l’atténuation. De ce faite, l’émetteur qui est la diode laser, joue le rôle de porteuse et le modulateur celui de convertisseur électrique/optique du signal. Le canal de transmission est une fibre optique (SMF28, NZ-DSF.DCF) Cette dernière permet de transporter la porteuse optique modulée. Enfin, La photodiode PIN assume la détection du signal électrique véhiculé en effectuant une conversion optique/électrique.


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III. Choix et description des composants :

a) Modulateur (Mach-Zehnder) MMZ

b) Laser

c) Fibre Optique

La modulation peut être définie comme le processus par lequel le

signal est transformé de sa forme originale en une forme adaptée au

canal de transmission. Dans notre cas on a implémenté le

Modulateur MZM.

Un laser est une source de lumière cohérente, c'est à dire une onde électromagnétique sinusoïdale dans le temps. Acronyme de l'anglais « Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation ». Cette dernière prendra en charge la conversion électrique /optique. Dans notre cas nous utiliserons un laser « Agilent 81600B ».

Un guide d'onde optique de 2 ou plusieurs couches de diélectriques transparents (Verre ou Silice) d'indices de réfraction différents. Dans une fibre, la lumière est confinée dans le cœur et guidée grâce à la gaine optique Dans notre cas nous utiliserons la fibre « SMF28, NZ-DSf, DCF ».


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d) Photodiode

e) Amplificateur :

f) BER Analyser :

La photodiode PIN est un composant semi-conducteur de l’optoélectronique. Elle est utilisée comme photo-détecteur tel et notre cas. Cette dernière prendra en charge la conversion optique/électrique.

Sert à minimiser les perturbations (bruit et distorsion) sur les

signaux, préamplificateur et photodétecteur sont souvent réunis

pour effectuer cette tâche.

Le « bit error rate - BER » c’est le nombre de bits reçus d'un flux de

données sur un canal de communication qui ont été altérées en

raison de bruit, d’interférence, de distorsion ou d'erreurs

synchronisation de bit . Le BER Analyser nous donne un visuel pour

mieux interpréter les paramètres entrées pour notre liaison optique.


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IV. Partie 1 : Dimensionnement d’une liaison optique Monomode

Cas 1 : « Liaison Monomode SMF28, Longueur = 1km »

Figure 1: Liaison Optique monomode avec un Fibre SMF28 a 1km

Figure 2 Diagramme de l'œil pour un Fibre SMF28 à 1km (L.O.M)


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Cas 2 : « Liaison Monomode SMF28, Longueur = 50km »

Figure 3 Liaison Optique monomode avec un Fibre SMF28 a 50km

Figure 4 Diagramme de l'œil pour un Fibre SMF28 à 50km (L.O.M)


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Cas 3 : « Liaison Monomode NZ-DSF, DCF, Longueur = 500km »

On commence tout d’abord par calculer la longueur de la fibre de compensation DCF :

Longueur NZ-DSF

LNZ-DSF

Dispersion NZ-DSF Dc/NZDSF

Dispersion DCF

Dc/DCF

500 km 2 ps/nm*km (d’après le Datasheet)

-82 ps/nm*km (d’après le Datasheet)

LDCF = - LNZ-DSF* Dc/NZDSF / - Dc/DCF AN : -500 *2 / -82 = 12,1 km

Figure 6 Liaison Optique avec un Fibre de compensation DCF à 12.1km

Figure 5 Diagramme de l'œil pour un Fibre de compensation à 12.1km

Solution : Une très faible

longueur de fibre de

compensation


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Cas 4 : « Liaison Monomode NZ-DSF, DCF=2,5km, Longueur = 500km »

Pour avoir un Diagramme de l’œil le plus claire possible on a essayé de changer la

valeur de la longueur de la fibre DCF (Fibre de Compensation), jusqu’au en arriver à la

valeur de 2,5 km. (Voir figure)

Figure 7 Liaison Optique avec un Fibre de compensation DCF à 2,5km

Figure 8 Diagramme de l'œil pour un Fibre de compensation à 2,5 km


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V. Partie 2 : Dimensionnement d’une liaison optique Multimode

Utilisation de la WDM (Wavelength Division Multiplixing)

Figure 9 Liaison Multimode WDM (vue globale)

La Multiplexage en longueur d’onde WDM permet d’envoyer simultanément sur la même

fibre optique plusieurs longueurs d’ondes indépendantes, l’intérêt de ce dernier c’est

l’augmentation du débit et l’utilisation du même câble pour le transport car le support de

transmission sera partagé.


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Emetteur :

Chaines de Transmission :

Figure 10 Chaine de transmission L.O.M a WDM


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Récepteur :

Démonstration des différents résultats obtenus avec les paramètres

entrés pour chaque composant appartenant à ce schéma, on va illustrer

les divers diagrammes de l’œil (qui est un moyen qualitatif) relatives aux

8 utilisateurs ainsi que le BER Analyser comme moyen qualitative.


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Figure 11 Les différents Diagrammes de l'œil et BER Analyser de la Multiplexage WDM


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VI. Bilan de Liaison :

Le Bilan de liaison fait référence au calcul par étapes permettant de déterminer la

qualité d’une liaison.

Pour calculer le bilan optique d'une liaison, on commence par déterminer la "lumière"

disponible entre les équipements actifs ("émetteur" et "récepteur" optiques).

Deux données primordiales sont prises en compte :

1. L’atténuation de la puissance optique dans une fibre est du principalement à deux phénomènes dont les effets se cumulent. Il s’agit de : Pertes provoquées par "l'absorption" du matériau constituant la fibre. Pertes provoquées par la "diffusion" de ce matériau.

2. La Dispersion due

La différence entre la puissance de sortie et la sensibilité du récepteur s'appelle le budget optique. Il se calcule ainsi : Budget optique = Puissance de sortie -Sensibilité du récepteur (dB) (dBm) (dBm)

Calcul de la portée d'une fibre optique La portée permise tient compte des pertes dues aux connecteurs : Portée max.(km) = (Budget optique -Pertes connecteurs -Pertes épissures -3 dB) /Atténuation du câble (dB/km)


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VII. Résultats et discussion :

Diverses solutions ont été proposées pour pouvoir bénéficier pleinement des capacités

de la fibre toute en concevant le rapport haut débit/ longue distance.

On a démontre en premier lieu que pour une fibre de courtes distance avec un débit

assez bon , on arrive a obtenir un BER analyser avec un diagramme d’œil assez claire.

Par contre le problème se pose lors au niveau des fibres au longueur d’ondes assez

élevée (voir figure 6), dont la solution choisie étant un fibre de compensation avec une

longueur d’onde très faible et une dispersion négatives.

Aussi pour garder cette stabilité et clarté au niveau de diagramme de l’œil et maintenir

un taux d’erreur d’ordre 10-12, on ajoute un amplificateur à notre chaines de

transmission avec un certain gain qui servira après à rendre la puissance émise par la

source (LASER) et atténuation globale de la fibre supérieur à la puissance minimale

globale. (Voir figure 6)

La technique de multiplexage a été choisie, car elle consiste à partager le média de

communication, pour y envoyer les données simultanément. Dans notre cas nous

avons appliqué la WDM sur notre chaine de transmission déjà évoqué. Cette technique

nous a permis de séparer les débits montants et descendants sur la même fibre ainsi

que la séparation et l’augmentation du nombre d’utilisateurs. (Voir figure 9)


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Conclusion

Nous avons pu effectuer plusieurs expériences au niveau des deux modes à savoir le

mode Monomode ave une fibre optique NZ-DSF et une fibre de compensation DCF et

le mode Multimode en insérant un Multiplexeur de 8*1 utilisateurs et tirer des

résultats de ces derniers par deux moyens :

Moyen qualitatif : Diagramme de l’œil.

Moyen quantitatif : Facteur Q>8.


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Liste des Figures

Figure 1: Liaison Optique monomode avec un Fibre SMF28 a 1km ........................................................ 7

Figure 2 Diagramme de l'œil pour un Fibre SMF28 à 1km (L.O.M) ......................................................... 7

Figure 3 Liaison Optique monomode avec un Fibre SMF28 a 50km ....................................................... 8

Figure 4 Diagramme de l'œil pour un Fibre SMF28 à 50km (L.O.M) ....................................................... 8

Figure 5 Diagramme de l'œil pour un Fibre de compensation à 12.1km ............................................... 9

Figure 6 Liaison Optique avec un Fibre de compensation DCF à 12.1km ............................................... 9

Figure 7 Liaison Optique avec un Fibre de compensation DCF à 2,5km ............................................... 10

Figure 8 Diagramme de l'œil pour un Fibre de compensation à 2,5 km .............................................. 10

Figure 9 Liaison Multimode WDM (vue globale) ................................................................................... 11

Figure 10 Chaine de transmission L.O.M a WDM .................................................................................. 12

Figure 11 Les différents Diagrammes de l'œil et BER Analyser de la Multiplexage WDM .................... 14


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Netographie

http://optiwave.com/category/products/system-and-amplifier-design/optisystem/

http://igm.univ-mlv.fr/~dr/XPOSE2009/Transmission_sur_fibre_optique/ouverturenumerique.html

http://optiwave.com/resources/applications-resources/optical-system-lesson-3-optical-systems-

wdm-design/

http://optiwave.com/applications/dwdm/

http://www.corning.com/opticalfiber/products/LEAF_fiber.aspx

Glossaire

SMF 28 : Single-Mode Optical Fiber 28

NZ-DSF : Non-zero dispersion-shifted fiber DCF : Double-clad fiber Laser : Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation WDM : Wavelength Division Multiplexing

http://optiwave.com/category/products/system-and-amplifier-design/optisystem/

http://igm.univ-mlv.fr/~dr/XPOSE2009/Transmission_sur_fibre_optique/ouverturenumerique.html

http://optiwave.com/resources/applications-resources/optical-system-lesson-3-optical-systems-wdm-design/

http://optiwave.com/resources/applications-resources/optical-system-lesson-3-optical-systems-wdm-design/

http://optiwave.com/applications/dwdm/


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Annexes

Technology

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