Etude générale d’une liaison par fibre optique

Etude générale d’une liaison par fibre optique

Généralité sur les fibres optiques

Dans le système de première génération, il y avait la fibre multimode et les diodes laser à 0.9μm, leurs débit quelques Gb/S. Dans le système de la seconde génération il y avait la fibre unimodale, diodes lasers à 1,3μm, avec un débit de 10Gb/S. Tant dit que dans la troisième génération, il y avait les diodes lasers à 1,5μm, minimisation de l’atténuation, leur débit de 500 Gb/S. Et pour la quatrième et dernière génération, il y avait la possibilité d’utiliser plusieurs longueurs d’onde simultanément avec un débit de 100000Gb/S [6].

Définition d’une fibre optique
La fibre optique est vite apparue très intéressante pour le domaine de la télécommunication, c’est un fil transparent très fin qui peut être utilisée pour conduire de lalumière entre deux lieux distants de plusieurs centaines voire milliers de kilomètres, ellepossède un grand nombre de propriétés remarquable qui en font un support physiqueexcellent pour les télécommunications. Le signal lumineux transmis est codé par unevariation d’intensité, Il est capable de transmettre une grande quantité d’information [6]. 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 laterre [1]

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 1 dB. de ce fait, lorsqu’on veut ajouter une connexion à un support en fibre optique, il faut couper la fibre optique et ajouter des connecteurs très délicats à placer. Le passage lumineux électrique que l’on ajoute fait perdre les avantages de faible atténuation et de bonne qualité de la transmission.Dérivations difficiles à réaliser, l’affaiblissement qui découle dépassant souvent 5 dB. Ces dérivations sont pourtant nécessaires puisque les composants extrémité de l’accès optique sont le plus souvent actives et engendrent une panne définitive du réseau en cas de défaillance.Le multiplexage en longueurs d’onde, qui consiste à faire transiter dans une même fibre plusieurs longueurs d’onde en parallèle ou encore ce que l’on peut appeler plusieurs couleurs en même temps. La limite actuelle est de l’ordre de mille longueurs d’onde sur une même fibre optique. Avec mille longueurs d’onde, la fibre est totalement remplie, et de nouveaux progrès ne pourront être effectués sue si une découverte importante est réalisée pour augmenter encore le nombre de longueurs d’onde.Les interfaces électriques/optiques ainsi que les connecteurs sont d’un prix élevé.Dispersion chromatique (élargissement du signal entre le début et la fin de la fibre). Coût d’exploitation élevé [1].

Applications de la fibre optique

La fibre optique est utilisée par de nombreuses sociétés de télécommunications pour transmettre des signaux de téléphone, de la communication Internet, et les signaux de télévision par câble. En raison de beaucoup plus faible atténuation et de l’ingérence, la fibre optique a de gros avantages sur le fil de cuivre existantes dans des applications à forte demande et à long-distance. Cependant, le développement des infrastructures dans les villes a été relativement difficile et de longue haleine, et les systèmes de fibre optique sont complexes et coûteux à installer et à utiliser. En raison de ces difficultés, les systèmes de communication à fibre optique ont été principalement installés dans les applications longues distances, où ils peuvent être utilisés pour leur capacité de transmission complète, compensant l’augmentation des coûts. Depuis 2000, les prix des communications par fibre optique ont considérablement diminué. Le prix pour le déploiement de fibre optique jusqu’au domicile est actuellement devenu plus rentable que celle du déploiement d’un réseau à base de cuivre. Les prix chuté à 850 $ par abonné en 2009 aux Etats-Unis et plus faible dans des pays comme les Pays-Bas, où les coûts sont faibles à creuser. Depuis 1990, lorsque l’optique d’amplification des systèmes est devenue disponible dans le commerce, l’industrie des télécommunications a établi un vaste réseau de transport interurbain et transocéanique des lignes de communications à fibre. En 2002, un réseau intercontinental de 250.000 km de câbles sous-marins de communication avec une capacité de 2,56 Tb/s a été achevé, et bien que les capacités de réseau spécifiques soient des informations privilégiées, les rapports indiquent que les investissements dans les télécommunications capacité du réseau ont augmenté de façon spectaculaire depuis 2004. Les opérateurs peuvent aussi accroître leurs réseaux sans devoir à chaque augmentation de trafic tirer un nouveau câble et la fibre optique ne coûtant pas beaucoup plus cher qu’un câble cuivre (rapport prix/performance) permet d’envisager des structures de type FTTC (Fibre To The Curb) ou FTTH (Fibre To The Home) afin d’amener des capacités de transmission le plus près possible de l’utilisateur final. De plus, l’approche des opérateurs consistant aujourd’hui à bâtir leur réseau directement sur IP en dessus du protocole SDH ou DWDM est un signe révélateur de cette tendance des touts optiques et du tout IP. Ainsi, il apparaît certain que demain l’usage du multiplexage des longueurs d’onde deviendra un élément à part entière des réseaux locaux et distants [1].

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Table des matières

Introduction général
Chapitre 1 : Etude générale d’une liaison par fibre optique
1.1. Introduction
1.2. Définition d’une liaison par fibre optique 
1.2.1. Emetteur (source optique) 
1.2.1.1. La diode DEL (électroluminescentes
1.2.1.2. La diode laser (DL
1.2.1.3. La différence entre la diode DEL et la diode DL
1.2.1.4. Modulateurs  
1.2.2. Récepteurs 
1.2.2.1. Photodiode PIN 
1.2.2.2. Photodiode APD (Avalanche Photo Diode
1.2.3. Généralité sur les fibres optiques 
1.2.3.1. Définition d’une fibre optique 
1.2.3.2. Avantages et inconvénients des fibres optiques
1.2.3.3. Applications de la fibre optique
1.2.3.4. Composition d’une fibre optique 
1.2.3.5. Fonctionnement d’une fibre optique 
1.2.3.6. Différents types de fibres optiques 
1.2.3.6.1. La fibre multimode 
1.2.3.6.2. La fibre monomode 
1.2.3.7. Les limitations physiques liées à la fibre 
1.2.3.7.1. Affaiblissement dans les fibres optiques 
1.2.3.7.2. La dispersion dans la fibre optique 
1.2.3.8. La fibre idéale pour le haut débit 
1.2.4. Composants optique
1.2.4.1. Les amplificateurs à fibre dopée (EDFA
1.2.4.1.1. Le choix de l’erbium
1.2.4.1.2. Principe de fonctionnement
1.2.4.1.3. Description
1.2.4.2. Les fibres de compensation(DCF
1.3. Conclusion
Chapitre 2 : Introduction aux réseaux optiques
2.1. Introduction
2.2. Définition des réseaux 
Sommaire
2.3. Type de réseaux
2.3.1. Le réseau local (LAN) 
2.3.2. Le réseau métropolitain (MAN) 
2.3.3. Le réseau longue distance (WAN
2.4. Les réseaux optiques
2.4.1. La topologie en bus 
2.4.2. La topologie en anneau 
2.4.3. La topologie en étoile 
2.5. Réseaux longue distance à fibre optiques
2.5.1. Les réseaux sous-marins 
2.5.2. Réseaux terrestre 
2.6. Réseaux métropolitains(DWDM
2.7. Réseau d’accès optique
2.8. Le réseau d’interconnexion
2.8.1. Description générale
2.8.2. La protection des systèmes 
2.8.3. La protection du réseau
2.9. Conclusion
Chapitre 3 : Etude d’un réseau optique en anneau.
3.1. Introduction
3.2. Description de l’outil de simulation
3.2.1. Avantages du logiciel
3.3. Présentation du réseau optique
3.3.1. Effet de l’EDFA sur le réseau
3.3.1.1. Générateur binaire
3.3.1.2. Générateur NRZ
3.3.1.3. Filtre de Bessel passe bas
3.3.1.4. Atténuateur optique
3.3.1.5 Résultat de simulation
3.3.2.Introduction de l’EDFA au système
3.3.3.Introduction de la DCF et l’EDFA
3.4. Conclusion
Conclusion générale

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