Rapport de stage réseaux informatiques la fibre optique

Mémoire de fin d’études réseaux informatiques

CARACTERISTIQUES DE FIBRE OPTIQUE

L’atténuation

L’atténuation caractérise l’affaiblissement du signal au cours de la propagation.

Le principal atout des fibres optiques est une atténuation extrêmement faible. L’atténuation va varier suivant la longueur d’onde. La diffusion Rayleigh limite ainsi les performances dans le domaine des courtes longueurs l’onde. Un pic d’absorption, dû à la présence de radicaux -OH dans la silice, pourra également être observé autour de 1 385 nm. Les progrès les plus récents dans les techniques de fabrication permettent de réduire ce pic.
Les fibres en silice connaissent un minimum d’atténuation vers 1 550 nm. Cette longueur d’onde du proche infrarouge sera donc privilégiée pour les communications optiques. De nos jours, la maîtrise des procédés de fabrication permet d’atteindre couramment une atténuation aussi faible que 0,2 dB/km à 1 550 nm : après 100 km de propagation, il restera donc encore 1 % de la puissance initialement injectée dans la fibre, ce qui peut être suffisant pour une détection. Si l’on désire transmettre l’information sur des milliers de kilomètres, il faudra avoir recours à une réamplification périodique du signal, le plus généralement par l’intermédiaire d’amplificateurs optiques qui allient simplicité et fiabilité.
Le signal subira des pertes supplémentaires à chaque connexion entre fibres, que ce soit par des traverses ou bien par soudure, cette dernière technique réduisant très fortement ces pertes.

La dispersion chromatique

La dispersion chromatique est exprimée en ps/ (nm km) et caractérise l’étalement du signal lié à sa largeur spectrale (deux longueurs d’ondes différentes ne se propagent pas exactement à la même vitesse). Cette dispersion dépend de la longueur d’onde considérée et résulte de la somme de deux effets : la dispersion propre au matériau, et la dispersion du guide, liée à la forme du profil d’indice. Il est donc possible de la minimiser en adaptant le profil. Pour une fibre en silice, le minimum de dispersion se situe vers 1 300-1 310 nm.

La dispersion modale de polarisation

En principe, la polarisation, dans une fibre parfaitement circulaire, ne devrait pas évoluer le long de la fibre. On n’observe rien de tel dans la pratique. Un petit tronçon de fibre apparaît généralement comme une lame biréfringente, avec un mode dit rapide et un mode dit lent qui  ont des polarisations rectilignes orthogonales. De plus, dans une fibre réelle, cette biréfringence et la direction des axes propres varient constamment et de manière incontrôlée, et la polarisation devient rapidement imprévisible.
La PMD ou dispersion du mode de polarisation, provient de l’asymétrie de l’indice de réfraction de la fibre monomode. Elle se traduit par une différence entre les temps de propagation de deux états de polarisation, et s’exprime en picosecondes par km pour une longueur d’onde donnée. La PMD augmente avec la tension mécanique, la température, les vibrations, les effets produits par certains amplificateurs, le nombre de canaux transmis, avec la distance et le carré des débits transmis. Elle augmente les risques d’évanouissements aléatoires, le taux d’erreur et la distorsion des signaux.

Fenêtre de transmission

La courbe d’affaiblissement en fonction de la fréquence avait permis de définir des fenêtres de transmission autour des 1 310 et 1 550 nanomètres dans lesquelles un seul canal numérique peut être acheminé. L’industrie et l’exploitation étaient sensibilisées par les points représentés par la tenue au câblage, la régularité géométrique de la fabrication de la fibre et des connecteurs. Cette technologie était encore pénalisée par l’existence, dans la fibre, d’un pic d’affaiblissement créé par les ions OH dans la bande E qui astreignait à séparer les deux fenêtres de transmission lors de l’amplification. Progressivement, furent résolus la sujétion du pic OH pour toutes les fibres, ainsi que les effets non linéaires qui apparaissent entre canaux de transmission voisins lorsque la portée est étendue et que le nombre de canaux sur la même fibre est augmenté. Les bandes de transmission sont classées aujourd’hui par l’UIT-T selon la terminologie suivante :
 Bande O : de 1 260 à 1 360 nm.  Bande E : de 1 360 à 1 460 nm.  Bande S : de 1 460 à 1 530 nm.  Bande C : de 1 530 à 1 565 nm.  Bande L : de 1 565 à 1 625 nm.

Avantage de la fibre sur le cuivre

La fibre optique présente de nombreux avantages par rapport aux liaisons cuivrées, à commencer par les débits. En effet, alors que le cuivre atteint aujourd’hui des débits de l’ordre des gigabits par secondes, la fibre optique permet un débit de dix à quarante gigabits par secondes, voire cent gigabits dans le futur. Des débits de l’ordre du térabits par secondes sont envisageables lorsqu’on utilise le multiplexage WDM. De plus, la fibre optique présente un taux d’erreurs bien plus faible que le cuivre, ce qui permet de diminuer légèrement la consommation de bande passante due à la réémission de paquets erronés.
Si on considère les différences de poids entre les deux types de câbles, 500 grammes de fibre optique transportent la même quantité de données que 30 tonnes de cuivre, ce qui est loin d’être négligeable lorsqu’il s’agit de prendre en compte les problèmes et les coûts d’installation.
En ce qui concerne le coût des câbles, il y a deux facteurs à prendre en considération : la distance et le débit. En effet, le prix au mètre d’un câble cuivré est bien plus faible que celui de la fibre optique, mais si l’on considère le prix d’un bit transitant sur le réseau, alors ce prix est plus faible sur fibre optique que sur câble cuivré. De plus le coût d’une liaison n’est pas limité au prix du médium utilisé, mais il doit prendre en compte le coût d’installation et les frais d’entretien et de réparation. Sur ce point, la fibre optique est encore la plus intéressante car elle est plus facile à installer du fait de son poids et de son volume moindres, et elle est plus facile à entretenir car elle ne souffre pas d’oxydation comme le cuivre. De plus, lors de l’apparition de technologies permettant des débits plus élevés, les câbles cuivrés doivent être changés pour pouvoir bénéficier de ces améliorations, alors que la fibre optique est capable de supporter de très grandes augmentations de débits. En effet, ce sont les émetteurs et récepteurs des signaux qui transitent sur la fibre qui limitent le débit, et non pas la fibre elle-même. De ce fait, pour augmenter les débits, il suffit de changer les émetteurs et les récepteurs par des modèles plus performants, et ce sans avoir à enterrer de nouvelle fibre. Certains experts estiment que les fibres utilisées aujourd’hui devraient suffire pour les vingt années à venir, ce qui représente de substantielles économies puisque sur la même période, les installations cuivrées doivent être changées plusieurs fois pour pouvoir suivre l’augmentation des débits fournis.
Un autre facteur qui permet de réaliser des économies tient à la fiabilité plus élevée de la fibre optique par rapport aux câbles cuivrés. En effet, la fibre optique est insensible aux interférences électriques et elle présente une grande résistance aux interférences radio et électromagnétiques. De ce fait, la fibre évite les dépenses dues au blindage que le cuivre nécessite, mais ce n’est pas le seul avantage. En effet, au fur et à mesure que le signal voyage sur la liaison, il se dégrade. Le coût des répéteurs placés sur la liaison afin de régénérer le signal vient augmenter d’autant plus le coût de l’installation. Or, comme le signal transmis sur fibre optique subit moins de dégradation que sur le cuivre, la distance entre les répéteurs peut être augmentée de façon considérable. De la sorte, on diminue le nombre de répéteurs nécessaires sur une liaison donnée et on réalise d’autant plus d’économies lors de l’installation et de la maintenance de celle-ci.
L’inconvénient de la fibre est qu’il s’agit d’une technologie encore jeune et sa mise en œuvre nécessite un important investissement, mais sur le long terme elle possède un réel intérêt, et ce en partie grâce au multiplexage WDM qui lui permet notamment de supporter des débits de plus en plus important sans nécessiter de changement..

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Table des matières

Liste des figures
Liste des tableaux
Résumé
Abstract
Introduction générale
Chapitre 1 : L’organisme d’accueil
1. A propos de l’entreprise
1.1 Présentation générale
2. Alcatel-Lucent
2.1 Présentation de l’entreprise
2.2 L’organigramme
Chapitre 2 : La technologie WDM
Introduction
1. Pourquoi les technologies optiques
2. L’optique, un moyen de répondre à la demande en large bande
3. Le spectre de la lumière
4. Support de transmission
5. Caractéristiques de la fibre optique
5.1 L’atténuation
5.2 La dispersion chromatique
5.3 La dispersion modale de polarisation
5.4 Fenêtre de transmission
5.5 Avantage de la fibre sur le cuivre
6. La technologie WDM
6.1 Principe de fonctionnement
6.2 Composant d’une liaison WDM
6.2.1 Multiplexeur à insertion/extraction
6.2.2 Les brasseurs optiques « Optical Cross Connect »
6.2.3 Les amplificateurs optiques
Conclusion
Chapitre 3 : Liaison
Introduction
1. Cahier de charges
1.1 Règles d’ingénierie
1.2 Les équipements ROADM
1.3 Les amplificateurs OLA
1.4 Cartes transpondeurs
1.5 Les atténuateurs optiques
1.6 Matrices de trafic
2. Les ROADM
2.1 Différentes architectures des ROADMs
2.2 ROADM basé sur un WSS
2.2.1 WSS avec insertion et extraction fixe (colored)
2.2.2 WSS avec insertion et extraction variable (colorless)
2.3 Impact des ROADM
3. La technologie OTN
3.1 Avantages de l’OTN
3.2 Agrégation de service
3.3 Construction d’un conteneur OTN
3.4 Hiérarchie de l’OTN
4. La technologie ASON
4.1 La nécessité d’ASON
4.2 Architecture logique d’ASON
5. Le protocole GMPLS
5.1 Définition
5.2 Principe de fonctionnement
5.3 Le plan de contrôle GMPLS
6. Bilan de liaison
6.1 Bilan de dispersion
6.2 Bilan de puissance
7. Produits de la série 1830 PSS NG-WDM Alcatel Lucent
7.1 Composantes du 1830 PSS NG-WDM Alcatel Lucent
7.2 Avantages de la famille Alcatel-Lucent 1830 PSS-36/PSS-32/PSS-16
7.3 Fonctionnement de l’équipement Alcatel-Lucent 1830 PSS-36/PSS-32/PSS-16
Conclusion
Conclusion générale
Annexe
Glossaire
Bibliographie

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