Soutenance mémoire
Définition d’une liaison par fibre optique
Le principe dans les communications optiques consiste à transporter de l’information sous forme lumineuse d’un point à un autre à travers un guide diélectrique. L’information à transmettre est convertie d’un signal électrique en signal optique grâce à un émetteur, elle est ensuite injectée dans une fibre optique. A la réception, le signal subira le traitement inverse à savoir la conversion optique-électrique grâce à un récepteur [2].Globalement, une liaison optique est composée d’un émetteur et d’un récepteur reliés par une fibre optique . Cependant, pour des grandes distances on utilise des amplificateurs optiques pour conserver le niveau du signal nécessaire à la restitution de l’information. Dans ce qui suit nous allons définir chaque élément de cette liaison
Source optique
Les sources optiques sont des composants actifs dans le domaine de la communication par fibre optique. Leurs fonction fondamentale est de convertir une énergie électrique en une énergie optique (conversion électro-optique) [3]. En télécommunication optique la nécessité d’utiliser des bandes passantes de plus en plus larges impose le choix des sources à spectres réduit telles que les diodes laser DL et les diodes électroluminescentes DEL, ces deux sources sont réalisées à partir de jonction PN polarisée en direct, le principe d’émission est dû à la recombinaison des paires électron-trou.
Les diodes électroluminescentes DEL
La diode électroluminescente DEL ou LED est le composant émetteur le plus simple, qui réalise directement l’émission de photons par recombinaison des porteurs dans une hétérojonction polarisée en direct. C’est une source incohérente et polychromatique, elle présente un spectre d’émissionassez large et un diagramme de rayonnement moins directif, elle est utilisée dans les systèmes de transmission qui ne nécessitent pas de très grandes bandes passantes. Elle a un spectre typique d’émission spontanée, continu et assez large d’où une forte sensibilité à la dispersion chromatique .
Les diodes laser DL
Laser est l’acronyme anglais de Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation (en français, amplification de la lumière par émission stimulée de radiations). La diode laser est une source cohérente et monochromatique, elle est utilisée dans les systèmes de transmission à très grande distance, elle est caractérisé par : une faible largeur spectrale et une bande passante importante. Le spectre est monomode longitudinal
Photodiode APD
Lorsque la puissance lumineuse reçue est très faibles, les courants détectés sont peu élevés et se superposent au courant d’obscurité, conduisant à un mauvais rapport signal surbruit. Pour augmenter ce dernier, il est nécessaire que le courant détecté soit plus important en utilisant d’autres types de photodiode, comme les photodiodes à gain interne de type avalanchent.La photodiode d’avalanche est une diode PIN dans laquelle est réalisée une amplification de puissance, cela permet d’extraire un signal électrique fort même pour une puissance lumineuse affaiblie. Les photodiodes à avalanche sont aussi utilisés grâce à leurs performances, leur gain important et leur réponse rapide mais elles sont plus coûteuses, difficiles à utiliser et nécessitant une polarisation inverse très forte
Définition de la fibre optique
La fibre optique est un support de transmission qui possède la propriété de faire circuler une intensité de lumière entre deux points distants (quelques kilomètres). Les fibres optiques sont des « fils » de verre ou de plastique transparent pouvant transmettre des ondes sur de longues distances avec une perte minimale. La fibre optique offre un débit d’informations nettement supérieur à celui des câbles coaxiaux et supporte un réseau « large bande » par lequel peuvent transiter aussi bien la télévision, le téléphone, la visioconférence ou les données informatiques .
Avantages et inconvénients des fibres optiques
Les avantages Les principaux avantages apportés par la fibre optique sont les suivants :
Très large bande passante, de l’ordre de 1 GHz pour 1 km, qui permet le multiplexage sur un même support de très nombreux canaux, comme le téléphone, la télévision, etc.
Grande légèreté, le poids d’un câble optique par unité de longueur, de l’ordre de quelques grammes au kilomètre, étant environ neuf fois plus faible que celui d’un câble conventionnel.
Très faible atténuation, qui permet d’envisager un espacement important des points de régénération des signaux transmis. Le pas de régénération est supérieur à 10 km, alors que, sur du câble coaxial, il est de l’ordre de 2 à 3 km.
Excellente qualité de la transmission. Une liaison par faisceau lumineux est, par
exemple, insensible aux orages, aux étincelles et au bruit électromagnétique.
Absence de rayonnement, ce qui rend son emploi particulièrement intéressant pour les applications militaires.
Résistance à conditions environnementales adverses. Moins d’influence des liquides corrosifs, gaz et variations de température.
Les prix de la fibre reste faible, car la matière de base utilisée, la silice (verre très pur composé de dioxyde de silicium), très abondante sur la terre . Tous les avantages cités permettent de diminuer le coût d’installation. Par exemple, pour lesgrandes distances, on peut mettre la fibre optique avec les câbles de garde des tours d’haute tension.
Les inconvénients L’emploi de la fibre optique présente quelques inconvénients qui permettent d’utiliser avec succès le câble cuivre :
Difficultés de raccordement aussi bien entre deux fibres qu’entre une fibre et le module d’émission ou de réception. En laboratoire, on peut réaliser des connexions pour lesquelles les pertes sont inférieures à 0,2 dB. Sur le terrain, il faut appel à des connecteurs amovibles, qui demandent un ajustement précis et occasionnent des pertes supérieures à 1dB.
La limite générale est de l’ordre de mille longueurs d’onde sur une même fibre optique.Avec mille longueurs d’onde, la fibre est totalement remplie.
Les interfaces électriques/optiques ainsi que les connecteurs sont d’un prix élevé.
Coût d’exploitation élevé.
Dispersion chromatique (élargissement du signal entre le début et la fin de la fibre) .
Les réseaux d’accées optiques
Le réseau d’accès optique est souvent constitué par une partie en fibre optique suivie d’une partie en conducteur métallique qui va jusqu’au terminal de l’abonné.Ce réseau assure l’accès au réseau téléphonique public pour les applications vocales, comme il permet l’accès aux applications de transfert de données (voix et vidéo) grâce à l’emploi des techniques numériques. On distingue les techniques FTTx (Fiber To The x) qui consistent à amener la fibre optique au plus près de l’utilisateur afin d’augmenter la qualité de service en particulier le débit.
Nous citons ici les configurations les plus répondues, selon la localisation de la terminaison de réseau optique :
FTTH(Fiber To The Home)/ (Fiber To The Office) La terminaison du réseau optique, propre à un abonné est implantée dans ces locaux. Lafibre optique va donc jusqu’au domicile ou au bureau (débit jusqu’à 1Gbits/s). Cetteconfiguration est appelée FTTH ou FTTO.
FTTB(Fiber To The Building) La terminaison optique est localisée soit au pied de l’immeuble, soit dans un local technique, soit dans une armoire ou un conduit sur le palier. Elle est généralement partagée entre plusieurs abonnés qui lui sont raccordés par des liaisons en fil de cuivre. Cette configuration est appelée aussi FTTB.
FTTC(Fiber to the Curb /fiber to the Cabinet) La terminaison du réseau optique est localisée soit dans une chambre souterraine, soit dans une armoire sur la voie publique (sous répartiteur), soit dans un centre de télécommunication, soit sur un poteau. Dans le cas où la fibre arrive jusqu’au trottoir, on appelle cette configuration Fiber to the Curb (FFTC). D’autre part, si elle arrive jusqu’ausous répartiteur, on appelle cette configuration Fiber to the Cabinet (FTTCab).Selon le cas, il est envisagé de réutiliser le réseau terminal en cuivre existant ou de mettre en œuvre une distribution terminale par voie radio électrique .
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Table des matières
Introduction Générale
Chapitre I : Etude d’une liaison par fibre optique
I.1 Introduction
I.2 Définition d’une liaison par fibre optique
I.3 Emetteur optique
I.3.1 Source optique
I.3.1.1 Les diodes électroluminescentes DEL
I.3.1.2 Les diodes laser DL
I.3.2 La différence entre la diode DEL et la diode DL
I.4 Modulateurs
I.4.1 Modulation directe
I.4.2 Modulation externe
I.5 Récepteur optique
I.5.1 Photodiode PIN
I.5.2 Photodiode APD
I.6 La fibre optique
I.6.1 Définition de la fibre optique
I.6.2 Structure de la fibre optique
I.6.3 Les type de fibre optique
I.6.3.1 La fibre optique multimode MMF
I.6.3.2 La Fibres monomode SMF
I.6.4 Comparaison entre la fibre monomode et multimode
I.7 Caractéristiques d’une fibre optique
I.7.1 L’Atténuation
I.7.2 La dispersion
I.8 Avantages et inconvénients des fibres optiques
I.8.1 Les avantage
I.8.2 Les inconvénients
I.9 Applications de la fibre optique
I.10 Conclusion
Chapitre II : Réseaux optiques passifs
II.1 Introduction
II.2 Les réseaux optiques
II.2.1 Les réseaux d’accées optiques
II.3 Architecture des réseaux FTTH
II.3.1 Architecture point à point
II.3.2 Architecture point à multipoint
II.4 Comparaison entre les deux architectures P2P et PON
II.5 Les réseaux optiques passifs PON (Passive Optical Network)
II.5.1 Architecture d’un réseau optique passif (PON)
II.5.2 Etude des éléments d’un réseau optique passif
II.5.2.1 OLT (Optical Link Terminal)
II.5.2.2 ONT (Optical Network Terminal)
II.5.2.3 Coupleur optique (splitter)
II.5.3 Principe de fonctionnement d’un réseau PON
II.6 Les différents standards d’un réseau PON
II.6.1 La norme APON
II.6.2 La norme BPON
II.6.3 La norme EPON
II.6.4 La norme GPON
II.7 Comparaison des standards d’un réseau PON
II.8 Le multiplexage en longueur d’onde (WDM-PON)
II.8.1 Architecture de multiplexage en longueur d’onde WDM PON
II.8.1.1 Architecture PON WDM » BROADCAST AND SELECT »
II.8.1.2 L’architecture à base de répartiteur en longueurs d’onde ‘‘DEMULTIPLEXAGE SPATIAL »
II.8.1.3 Architecture PON hybride ou WDM-TDM PON
II.9 Les débits offerts par les réseaux optiques passifs (PON)
II.10 Les performances d’un réseau optique passif
II.10.1 La fiabilité du PON
II.10.2 La sécurité du PON
II.11 Les avantages et les inconvénients d’un réseau optique passif (PON)
II.12 Conclusion
Chapitre III : Etude d’une liaison B-PON bidirectionnelle
III.1 Introduction
III.2 Description de l’outil de simulation
III.3 Avantages du logiciel
III.4 Etude de liaison B-PON
III.4.1 Partie émission
III.4.2 Canal de transmission
III.4.3 Partie réception
III.5 Qualité de transmission d’une liaison optique
III.5.1 Le facteur de qualité
III.5.2 Le taux d’erreur binaire
III.5.3 Le diagramme de l’œil
III.6 Résultats de simulation
III.7 Conclusion
Chapitre IV : Etude d’une liaison WDM-PON
IV.1 introduction
IV.2 Etude de la liaison WDM-PON
IV.2.1 OLT (Optical Link Terminal)
IV.2.2 Le canal de transmission
IV.2.3 ONU (Optical Network Unit)
IV.3 Résultats et interprétation
IV.3.1 Effet de variation de la longueur de la fibre optique
IV.3.2 Effet de variation du débit
IV.4 Conclusion
Conclusion Générale
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