Soutenance mémoire
De la création du télégraphe aux médias actuels en passant par l’avènement de l’internet, le domaine de la télécommunication et de l’informatique ont fait un bond considérable. Ces dernières décennies l’évolution très rapide des services de télécommunication associés à la lourdeur toujours croissante des volumes de données à échanger contraignent les opérateurs à réviser leurs infrastructures ; ces mêmes infrastructures sont très vite devenues obsolètes face à la demande toujours croissante de bande passante et d’une meilleure réactivité de réseau. Bien que l’ADSL, la technologie haut débit la plus connue de notre ère, fournit une bande passante bien assez large avec un bon niveau de confort, il se limite qu’aux usages actuelles puisque depuis l’offre Triple Play, la télévision haute définition ou les VOD (vidéo on Demand) il se retrouve assez vite dépassé.
L’accès au réseau doit donc désormais évoluer vers les « très hauts débits » utilisant les fibres optiques comme support. En effet, déjà largement utilisée dans nos réseaux actuels, la fibre optique permet des débits élevés qui n’ont jamais été atteint par les technologies classiques. Ses avantages multiples ajoutés à son coût faible fait d’elle le support idéal pour tous types de transmission numériques. Mais pour les opérateurs la question demeure : la fibre constitue-t-elle le support évolutif idéal pour une infrastructure flexible et durable ?
Trouver une réponse adéquate à cette question est un problème des plus complexes car de lourdes incertitudes pèsent sur les besoins des utilisateurs, de la diversité du marché et du rythme toujours plus rapide des progrès technologiques. Néanmoins de part le monde, des opérateurs ont déjà intégré la fibre optique dans leurs réseaux de dessertes. Plusieurs architectures sont possibles soit en déployant la fibre de bout en bout du réseau (la FTTH Fiber To The Home) soit en utilisant des infrastructures mixte où la fibre optique constitue seulement une partie du réseau couplé avec d’autre support jusqu’à l’utilisateur final.
Dans l’optique de trouver la réponse à la question posée, nous allons, dans le cadre de ce mémoire intitulé : « réseau ethernet optique passif », mettre d’avantage en lumière ces réseau d’accès optiques. Pour ce faire nous adopterons le plan qui suit. Dans un premier temps nous étudierons la fibre optique et la transmission par voie optique. Ensuite nous exposerons le réseau d’accès optique passif en objet. Nous poursuivrons par les plans de contrôle QoS du réseau et enfin en guise de simulation nous proposerons un scénario typique du réseau adoptant l’architecture passive.
FIBRE OPTIQUE
Depuis les premiers essais laser jusqu’à aujourd’hui la fibre optique n’a cessé d’offrir de plus en plus de confort et bien que son utilisation couvre plusieurs domaines aussi vastes que varié (un simple objet décoratif dans notre quotidien ou un outil indispensable dans la médecine), c’est son usage dans le domaine de la télécommunication qui lui a sûrement value son plus grand mérite. Ce chapitre mettra en lumière les principes essentiels de la fibre optique utilisé en transmission de données.
Définitions
La fibre optique
La fibre optique est un très mince fil en verre ou en plastique entouré qui a la propriété de conduire la lumière utilisée généralement dans les liaisons très longue distances. La fibre optique est formée d’un élément central appelé cœur et d’indice de réfraction n et puis d’une gaine optique entourant le cœur d’indice de réfraction le plus souvent différente de celle du cœur.
Lumière
Selon bien des considérations de la lumière les ondes lumineuse peuvent se définir de plusieurs manières. La lumière, à sa plus simple expression, se définit comme étant l’ensemble des rayonnements électromagnétiques visible dont les longueurs d’onde sont comprise entre 400 et 780 nm. Toutefois cette définition s’étend le plus souvent à des parties invisible du spectre notamment l’ultraviolet et l’infrarouge dont les propriétés sont très voisines de celle de la lumière visible. La théorie quantique, par un tout autre approche, suppose la lumière en tant qu’ensemble de plusieurs photons (particules élementaires de masse au repos nulle. Dans cette définition d’une façon générale l’émission de lumière correspond à la libération de quanta d’énergie (sous forme de photons), on use de cette définition que lors de l’étude des interractions de la lumière avec la matière. Dans la théorie électromagnétique, la lumière apparaît comme un phénomène ondulatoire périodique pouvant se propager dans le vide avec une vitesse finie de c=299 792 458 m/s et donnant lieux à des intérférences. Elle peut être dite monochromatique lorsqu’elle ne présente qu’un seul longueur d’onde, dans le cas contraire elle sera polychromatique.
Les lois optiques
D’après les principes généraux de l’optique géométriques, la propagation de la lumière est soumise, principalement à trois lois : la première est celle de la propagation réctiligne de la lumière, la seconde indique que les faisceaux lumineux se propagent indépendamment les uns des autres et enfin la troisième parle des différents phénomènes de réfléxion et de réfractions.
Réflexion
Phénomène optique observé lorsqu’un rayon lumineux vient frapper une surface réfléchissante. La réflexion totale intervient lorsque ce rayon frappe la frontière entre deux milieux d’indice différents avec un angle supérieur à un certain angle dit angle critique. Dans le cadre d’une réflexion spéculaire, le rayon incident donne naissance à un rayon réfléchi unique qui, idéalement, hérite intégralement de son énergie.
Réfraction
Phénomène optique consistant en la déviation de la trajectoire d’un rayon lumineux lors de son passage d’un milieu plus ou moins réfringent à un autre. Comme les lois de Snell Descartes le précisent : le rayon réfracté se trouve dans le plan d’incidence.
Interférences
On parle d’interférence lors de la rencontre de deux ondes de mêmes types qui interagissent l’un sur l’autre. L’interférence intervient uniquement quand les deux ondes ont la même fréquence, on parle de battement dans le cas contraire. On modélise mathématiquement ce phénomène par la somme des sinusoïdes : soient pour ?1(?) = ?01cos(?? − ?1) et ?2 (?) = ?02 cos(?? − ?2) l’onde résultante est :
?(?) = ?1(?) + ?2(?) = ?0 cos(?? − ?) (1.05).
Principe d’un guide d’onde plan
Un guide d’onde plan est une lame diélectrique de section rectangulaire, d’épaisseur d et d’indice de réfraction n1.
Approche optique géométrique
Ce type d’approche est le plus simple : les conditions de guidage du rayon lumineux s’obtiennent par les lois optiques classiques.Dans le guide d’onde plan, un rayon lumineux se propage e zigzag par réflexion successives sur les interfaces. Les interfaces consistent en deux régions semi-infinies placées aux extrémités du diélectrique, et d’indice de réfractions respectives nII et nIII inférieures l’indice de réfraction n1. Le guide d’onde sera dit symétrique si l’indice de réfraction des deux interfaces sont égales, il sera dit asymétrique dans le cas contraire. Dans le cadre de cette étude nous considèrerons notre guide d’onde symétrique et que le rayon lumineux : monochromatique.
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Table des matières
INTRODUCTION
CHAPITRE 1: FIBRE OPTIQUE
1.1 Introduction
1.2 Définitions
1.2.1 La fibre optique
1.2.2 Lumière
1.3 Les lois optiques
1.3.1 Réflexion
1.3.2 Réfraction
1.3.3 Interférences
1.4 Principe d’un guide d’onde plan
1.4.1 Approche optique géométrique
1.4.2 Ouverture Numérique
1.4.3 Approche électromagnétique
1.5 Différents types de fibre
1.5.1 fibre multimode
1.5.2 fibre monomode
1.6 Les éléments d’une liaison optique
1.6.1 Emetteurs optiques
1.6.2 Récepteurs optiques
1.6.3 Les modulateurs
1.6.4 Les amplificateur à fibre dopées
1.7 Dispersion dans les fibres
1.7.1 Dispersion chromatiques
1.7.2 Dispersion intermodales
1.8 Pertes dans les fibres optiques
1.8.1 Les pertes intrinsèques
1.8.2 Les ondes évanescentes
1.8.3 Les pertes liées à la distorsion de la fibre
1.8.4 Les pertes liées à la connectique
1.9 Avantages des liaisons optiques
1.9.1 Large bande passante
1.9.2 Débit d’information élevée
1.9.3 Faible taux d’atténuation
1.10 Conclusion
CHAPITRE 2: LE RESEAU D’ACCES OPTIQUE EPON
2.1 Introduction
2.2 Situation de l’accès dans un réseau de télécommunication
2.3 Le réseau d’accès ethernet optique passif
2.3.1 Définition de la norme 802.3ah de l’IEEE
2.3.2 Architectures
2.3.3 Les équipements de l’ EPON
2.3.4 Technologie d’accès multiple associés
2.3.5 Principe et opération de l’EPON
2.3.6 Protocole MPCP (Multipoints Control Protocol)
2.4 Avantages de l’EPON
2.5 Conclusion
CHAPITRE 3: MODELE ANALYTIQUE ET PLAN DE CONTROLE QoS POUR L’EPON
3.1 Introduction
3.2 Introduction à la notion de QoS
3.2.1 Généralités
3.2.2 Modèle Diffserv appliqué à l’EPON
3.3 Plan de contrôle QoS pour l’EPON
3.3.1 Modèles gestion des ressources : DBA
3.3.2 Ordonnancement des classes de services au niveau de l’ONU
3.3.3 IPACT (Interleaved Polling with Adaptative Cycle Time)
3.3.4 Implémentation du « Conformance control »
3.4 Conclusion
CHAPITRE 4: LES SERVICES ENVISAGES SUR L’EPON
4.1 Introduction
4.2 Présentation du triple play
4.3 Cahier de charge des services
4.4 Le service VOIP
4.4.1 Architecture et principe
4.4.2 Les protocoles
4.4.3 Avantages du VOIP
4.5 La télévision sur IP (TVIP)
4.5.1 Architecture et principe
4.5.2 Le HDTV
4.5.3 Les protocoles
4.5.4 Les avantages du TVIP
4.6 L’internet
4.6.1 Architecture
4.6.2 Les protocoles
4.7 Evolution du service triple play : vers le quad-play
4.8 Conclusion
CONCLUSION
