Soutenance mémoire
Préparation d’une terminaison de fibre optique
Introduction
Ce chapitre répond à la question de savoir comment exploiter les dizaines de térahertz de bande passante spectrale disponibles dans la fibre optique, La technique générale utilisée est le multiplexage dans le domaine optique ce qui signifie que la capacité de la fibre est divisée par des moyens optiques en plusieurs canaux accessibles individuellement et indépendamment.
La division de la bande passante en canaux peut être réalisée comme en électronique dans la dimension temporelle ou dans la dimension des fréquences (ou longueurs d’onde), le premier cas on parle de multiplexage temporel (Time Division Multiplexing, TDM), du PDH (Plesiochronous Digital Hierachy) et du SDH (Synchronous Optical Network). Le second cas de multiplexage en longueur d’onde ( Wavelength Division Multiplexing, WDM ), et du DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing) qui est la technologie la plus utilisée.
La hiérarchie numérique plésiochrone (PDH) [15] est apparue dans les années 70 avec la numérisation des communications téléphoniques. Ses débits de transmissions limitées (ne dépassant pas 140 Mbits/s), sa structure de multiplexage non flexible et l’apparition de la fibre optique sont autant de facteurs qui expliquent le passage à la hiérarchie numérique synchrone SDH (correspond à SONET aux Etats-Unis) afin de supporter la croissance accrue de demande en bande passante.
Le multiplexage en longueur d’onde (WDM,), est l’une des technologies qui a permis le rapide essor mondial de l’internet ces dernières années. Alors que le débits par canal en multiplexage temporel (TDM) a augmenté de 2.5 Gbits/s à 10 Gbits/s et va bientôt atteindre 40 Gbits/s, le WDM, basé sur la multiplication de la capacité de transmission des fibres optiques par la combinaison de 2 à 160 canaux sur une même fibre, a réduit fortement le coût par bit, favorisant l’augmentation de la capacité de transmission des réseaux à longue distance. [18]
Le multiplexage temporel
Le TDM (Time Division Multiplexing) consiste à découper la bande passante de la fibre optique en unités de temps, que vont se partager les différentes communications.
Cela permet donc à un émetteur de transmettre plusieurs canaux numériques élémentaires à faible débit sur un même support de communication à plus haut débit.
Les informations importantes à retenir sont :
· Répartition du temps d’utilisation entre les communications
· Chaque signal est commuté à tour de rôle à grande fréquence
Voici un schéma permettant d’illustrer le découpage en temps entre les différentes connexions :
Le multiplexage en longueur d’onde
Le WDM (Wavelength Division Multiplexing) consiste à mélanger plusieurs signaux optiques sur une même fibre optique (SDH signal, IP package, ATM cells,…), afin de multiplier la bande passante de celle-ci. [18]
Les signaux sont portés par des longueurs d’ondes différentes, et espacées assez largement afin de ne pas interférer les unes avec les autres. Ce procédé nécessite l’utilisation de matériel spécifique, en entrée : un multiplexeur ; et en sortie : un démultiplexeur.
Les informations importantes à retenir sont :
· Allouer des fractions de la bande passante à chaque communication
· Répartir les signaux dans un espace de fréquences (longueur d’onde)
Voici un schéma permettant d’illustrer le découpage en longueur d’onde entre les différentes connexions :
Les types de multiplexeur WDM
Il existe plusieurs technologie WDM, Elles restent identiques par leur principe mais se différencient uniquement par le nombre de canaux exploité dans une fibre.
La technologie WDM est dite dense (D-WDM) lorsque l’espacement utilisé est égal ou inférieur à 100 GHz. Des systèmes à 50 GHz (0,4 nm) et à 25 GHz (0,2 nm) permettent d’obtenir respectivement 80 et 160 canaux optiques.
Pour des espacements encore plus faibles, on parlera de U-WDM ( Ultra – Dense Wavelength Division Multiplexing). Ainsi, des systèmes à 10 GHz (0,08) permettent d’obtenir 400 canaux optiques.
Les systèmes WDM / DWDM les plus commercialisés aujourd’hui comportent 8, 16, 32, 80 canaux optiques, ce qui permet d’atteindre des capacités de 80, 160, 320, 800 Gb/s en prenant un débit nominal de 10 Gb/s. On peut atteindre une capacité de 4 000 Gb/s (4 Tera b/s) avec 400 canaux optiques à 10 Gb/s, en technologie U-DWDM.
Le développement des multiplexeurs
La bande passante des fibres optiques permet théoriquement l’établissement de systèmes de transmission à des débits très élevés. Cependant, le traitement électronique des données, à l’émission et à la réception, impose des limitations en termes de débits, dues aux composants électroniques dont la bande passante reste bien en de çà de celle accessible par l’optique.
L’augmentation du nombre d’utilisateurs et de la quantité d’informations échangées dans les réseaux de communication a poussé au développement de solutions pour augmenter la capacité des réseaux, et profiter de l’avantage en bande qu’offre la fibre optique. Des techniques de multiplexage ont ainsi été développées, la première est la technique du PDH ensuite le SDH et en fin le D-WDM, chacune permettant de transmettre N signaux de débit D sur le même canal, ce qui équivaut à la transmission d’un signal global de débit N×D.
Le multiplexeur PDH
Le transfert de données est basé sur un flux à 2 048 kbit/s. Pour la transmission de la voix, ce flux est séparé en 30 canaux de 64 kbit/s et 2 canaux de 64 kbit/s utilisés pour la Copyright EFORT 2013 2 signalisation et la synchronisation. On peut également utiliser l’intégralité du flux pour de la transmission de donnée dont le protocole s’occupera du contrôle. Afin d’amener plusieurs flux de 2 Mbit/s d’un point à un autre, ils sont combinés par multiplexage en groupes de quatre. Cette opération consiste à prendre 1 bit du flux 1 suivi d’un bit du 2, puis le 3 et enfin le 4.
L’équipement émetteur ajoute également des informations permettant de décoder le flux multiplexé. La combinaison du multiplexage décrit permet un débit de 8 Mbit/s. Des techniques similaires permettent d’agréger quatre de ces flux pour former des conduits de 34 Mbit/s puis 140 Mbit/s et enfin 565 Mbit/s (voir la figure III.2). Ces débits en Europe sont nommés Ei avec E1 correspondant à 2 048 kbit/s, E2 correspondant à 8 Mbit/s, E3 correspondant à 34 Mbit/s, E4 correspondant à 140 Mbit/s (le plus haut débit normalisé) et E5 correspondant à 560 Mbit/s mais n’ayant jamais été normalisé. L’utilisation du PDH se limite le plus souvent à 140 Mbit/s après quoi on lui préfère la SDH.
La trame à 2 Mbits/s
C’est le premier niveau hiérarchique dans le système PDH, elle correspond à 30 voies téléphoniques, plus deux voies de signalisation. Elle et généralement issue d’un équipement MIC de 30 voies. La durée d’une trame est de 125μs, correspond à 32 intervalles de temps. La durée d’intervalle de temps (chaque voie) correspond à 3,9μs et a un mot de 8 bits, chaque trame a un mot de 256 bits. Son débit réel pour le système Européen est d=256/125μs d=2,048Mbits/s.
Le multiplexage dit numérique est du multiplexage à répartition dans le temps. Le canal de transmission transmet séquentiellement les informations relatives à chacun des signaux multiplexés.
La trame à 8 Mbits/s
Le TN2 est couramment appelé train numérique à 8 Mbits/s. Il est composé de 4 trains de 2,048 Mbits/s nous donne 8,192 Mbits/s mais on y ajoute 256 Kbits/s qui nous donne 8448 Kbits/s, le TN2 possède 120 voies téléphoniques.
La trame à 34 Mbits/s
4 TN2 sont combinés à l’aide d’un multiplexeur appelé TNM 8/34 pour former une trame à 34 Mbits/s : le TN3, de 480 voies. Le débit réel est 34368 Kbits/s parmi lesquels on a 33792 Kbits/s de 4 trames à 8 Mbits/s et 576 Kbits/s de bourrage.
La trame à 140 Mbits/s
Pour l’entrelacement temporaire, les signaux à 34 Mbits/s, on définit une trame qui contient 2928 bits et qui a une période de 2103μs. C’est le train numérique à 140 Mbits/s, ce train est obtenu par le multiplexage de 4 trains à 34 Mbits/s.
Inconvénients des systèmes PDH
§ Il est difficile à identifier un canal PDH dans le système supérieur.
§ La capacité est insuffisante pour administrer le réseau.
§ La majorité des réseaux PDH sont propriétaires (tous les droits réservés)
§ Il n’y a pas une définition standard pour les capacités de 140 Mbits/s.
§ Il existe différentes hiérarchies en fonctionnement dans le monde donc les équipements spéciaux pour relier deux systèmes sont requis.
Le multiplexeur SDH
Les sigles « SONET » et « SDH » sont mis pour « Synchronous Optical Network » proposé par les Etats Unis en 1986, et pour « Synchronous Digital Hierarchy » proposé par les Européens en 1988. Ces termes désignent des ensembles de protocoles reliés à l’utilisation de la fibre optique dans les réseaux. [15]
Les réseaux SDH les plus déployés sont aujourd’hui des réseaux combinant les niveaux STM 1 (155 Mbit/s), STM 4 (622 Mbit/s), STM 16 (2,5 Gbit/s) et le STM 64 (10 Gbit/s), (voir la figure III.7).
La technologie SONET/SDH utilise un multiplexage temporel à travers des multiplexeurs appelés ADM (Add and Drop Multiplexer) ou MIE (Multiplexeur à Insertion/Extraction) Le multiplexeur terminal (TM, Terminal Multiplexer) permet le multiplexage de signaux affluents plésiochrones (PDH) dans un signal de ligne STM-1 résultant. Les répéteurs-régénérateurs sont des équipements qui permettent, dans une transmission longue distance, d’amplifier et de remettre en forme le signal optique. La technologie SDH se retrouve aussi bien en topologie point à point, bus et surtout anneau. Il faut préciser que le principal support est la fibre optique sur laquelle il est possible d’utiliser un multiplexage WDM (multiplexage en longueur d’onde). La technologie SDH est donc, souvent, couplée à une technique WDM quand elle relie deux ADM distants. Ceci permet de ne pas avoir à multiplier le nombre de fibres entre 2 localités.
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Table des matières
Dédicace
Remerciement
Sommaire
Liste des figures et des tableaux
Introduction générale
Chapitre I : Etude d’une liaison par fibre optique
I.1. Introduction
I.2. Système de transmission par fibre optique
I.2.1 Emetteur optique
I.2.1.1. Diode DEL
I.2.1.2. Le laser
I.2.2. La modulation
I.2.3. La fibre optique
I.2.3.1. l’histoire de la fibre optique
I.2.3.2. Définition de la fibre optique
I.2.3.3. Avantages et inconvénients de la fibre optique
I.2.3.4. Principe de fonctionnement
I.2.3.5. Différents types de fibre optique
I.2.3.6. Les caractéristiques de la fibre optique
I.2.4. Amplificateur optique
I.2.5. Récepteur optique
I.2.5.1.Photodetecteur
I.2.5.2. Photodiode PIN
I.2.5.3. Photodiode à avalanche
I.3. Conclusion
Chapitre II : Techniques de multiplexage
II.1.Introduction
II.2 .Le multiplexage temporal
II.3.Le multiplexage en longueur d’onde
II.3.1.Les types de multiplexeur WDM
II.4.Le développement des multiplexeurs
II.4.1.Le multiplexeur PDH
II.4.2.Le multiplexeur SDH
II.4.3.Le multiplexeur D-WDM
II.5.Conclusion
Chapitre III : Installation d’une liaison optique
III.1.Introduction
III.2.Liaison optique Tlemcen-Sidi Belabbes
III.3.Installation de la fibre optique
III.3.1.Les fourreaux
III-3.2. La pose des fourreuax
III.3.3. La chambre de tirage
III.3.3.1.Les boitiers de raccordement
III.3.3.2. Les tampons de protection
III.3.4. La pose de la fibre optique
III.3.4.1. Le tirage
III.3.4.2. Le portage
III.3.5. Les essais après les travaux
III.4.Le centre de transmission
III.5.Equipement de la transmission
III.5.1.L’ODF
III.5.1.1.Connecteurs optiques
III.5.1.2.Pigtail optiques
III.5.2. Equipements de multiplexage
III.5.2.1. Le multiplexeur SDH
III.5.2.2. Le multiplexeur DWDM
III.6.Conclusion
Chapitre IV : Terminaison dans une liaison optique
IV.1.Introduction
IV.2. Préparation d’une terminaison de fibre optique
IV.3. Les méthodes de raccordement de la fibre optique
IV.3.1. La méthode de connecteurs
IV.3.1.1. Le câblage de la fibre optique
IV.3.1.2. Le raccordement de la fibre optique
IV.3.1.3. Les défauts de raccordement
IV.3.1.4. Avantages et inconvénients du raccordement par connecteurs
IV.3.2. La méthode d’épissure
IV.3.2.1. Épissure mécanique
IV.3.2.2. Épissure par fusion
IV.4. Le code couleurs du raccordement de la fibre optique
IV.5. Testes et mesures de la liaison optique
IV.6. Expérience sur terrain
IV.7.Conclusion
Conclusion générale
Glossaire
Références bibliographiques
Résumé
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