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École Nationale des Sciences Appliquées– Tétouan-
Génie des Systèmes de Télécommunications et RéseauxGSTR3
Module : Complément Télécoms
Technologies des réseaux tout optique
Pr. Mounir Ariouam.arioua ieee.org
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Technologies des réseaux tout optique!"#ntroduction
$" %aractéristiques Physiques&umière'ande passante de la (i)re optique&oi *escartes*escription de la (i)re optique
3" &es di((érents types de +i)res -"
+i)re multi"mode , gradient d-indice+i)re monomodeA antages/#ncon énients / %omparaison +0 et cui re
1" Système de transmission optique2metteur/Récepteur
Répéteurs optiquesAmpli(icateur optiquesAmpli(icateurs semi"conducteurAmpli(icateur , (i)re
" Multiplexage 45*M/ *5*M/%5*M/55*M6
7" Protocoles de communication 4P*8/S*86
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"Soucis majeurs 9
:*é)its limités par les supports hérités
: A((ai)lissement du signal
: #mpossi)ilité d-interconnecter des sites distants , grande itesse
:
#ntroduction
: Pro)lème de mise , la terre
: Pertur)ations électromagnétiques/ diaphonie
: Pro)lème de corrosion
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Solution: Fibre optique
: Assure du très haut dé)it d-in(ormation : Meilleure (ia)ilité
: 'ande passante très grande : +ai)le atténuation
: Transport sur des longues distances : #solation électrique
: Poids et dimensions réduites
: #mmunité contre les pertur)ations électromagnétiques/)ruits
: Pas de diaphonie
#ntroduction
: %o;t de re ient 4au
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Historique 9950 et l'invention du gainage optique pour- !"# 9 #n ention du gainage optique 9Technologie des guides optiques connaisse unepremière application9 endoscopes de diagnostic médical
" !$# 9 &a +0 a dé)uté a ec l-arri é du laser
" !$" 9%harles =ao 4prix >o)el $??@6 et Georges 8ac
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&umière
%onstitué d-ondes électromagnétiques ou par un (lux de particules 4photons6
%aractéristique physique
Fig.1: champ électrique et champ magnétique de la lumière
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'ande passante 4+i)re optique6
%aractéristique physique
Fig.2: Spectre des longueurs d’ondes
Tab.1:Spectre électromagnétique
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'ande passante 4+i)re optique6
%aractéristique physique
Fig.3: Spectre des ondes électromagnétiques
Fig.4: Spectre optique
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&oi de *escartes
%aractéristique physique
F Ré(lexion totale interne " Principe
physique maEeure dans la +0
Angle d-indice 9 2nergie ré(racté démunie H
2nergie ré(léchie augmente
Fig.5: La loi de Descartes
*ans la +09 le signal lumineux touche la gaineA ec un angle Iangle critique ré(lexion totale
dans le cJur
Propriété employée pour réaliser des guides de
lumière9 +i)re optique
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&oi de *escartes
%aractéristique physique
#ndice de ré(raction9
9 itesse de la lumière dans le milieu considéré
*eux &ois9
&oi de ré(raction9
v
cn =
Fig.5: La loi de Descartes
Si
&oi de ré(lexion9
2211 sinsin inin ×=×
'1 ii =
21 nn >
12 ii >
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*escription de la (i)re optique
%Jur9 (il conducteur des signaux lumineux.
+i)re de erre 4G0+6 ou +i)re de plastique 4P0+6.
Gaine9 en eloppe de protection.
%aractéristique physique
(Caoating)
(Cladding)
le type d-utilisation.
#ndice de ré(raction9 n!4%oeur6 I n$4Gaine6
Ré(lexion totale
Fig.6: Fibre optique
Fig.7: Description de la fibre optique
Gaine optique (n2)
Coeur(n1>n2)
250µ m
125µ m
Gaine plastique
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&es di((érents types de (i)res
La fibre
Multi-mode Mono-mode
&es di((érents types de +0
Fig.8: Différents types de fibres
A gradientd’indices
A sautd’indices
A sautd’indices
Fig.9: Dimensions des fibres
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3" &es di((érents types de (i)res
&es di((érents types de +0
Fibre Multi-mode Fibre Monomode
!? Km L Rayon de cJur L !?? Km
'ande passante limitée , !G8
+i)res , saut ou gradient d-indice
Rayon de cJur très (ai)le
'ande passante éle ée 4 I !G8 6
+i)res , saut d-indice
* Deux types de fibres:
:Première (i)re utilisée
:Réser ées aux courtes distances
:%omposants chers
:Réser ées aux longues distances
* Deux conditions de guidage dans la FO :
n1 > n2
i > α Réflexions totales tout au long de la FO
Tab.2: Différents types de fibres
* Deux paramètres de guidage dans la FO :
n: Indice de réfraction (n1,n2)
a: Diamètre du cœur
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Nuestions9
:Si on change l-indice de ré(raction 4%Jur et gaine6C quelle est l-in(luence sur
&es di((érents types de +0
a an e passante e a +0O
:Si on change le diamètre du cJurC quelle est l-in(luence sur la )ande
passante de la +0O
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+i)re Multi"mode , saut d-indice9
Ré(lexion totale sur la (i)re
%Jur de la (i)re9 entre ? et $??Km
Ré(lexion totale sur la (i)re
'ande passante $? M8 /
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+i)re Multi"mode , gradient d-indice9
Ré(lexion totale sur la (i)re
%Jur de la (i)re9 entre ? et !?? Km
+orme un signal sinuso dal
'ande passante entre 97?? et 3??? M8 /
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+i)re monomode9
Propagation sans ré(lexion
%Jur de la (i)re9 , !? Km
'ande passante très large9 !?? G8
+en tre spectrale !3??nm et ! ? nm
r
n
&es di((érents types de +0
A((ai)lissement Q ?. d)/
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A antage9
itesse de propagation
Très large )ande passante 4&-ordre de ! G8 6
Très (ai)le atténuation
Très )onne qualité de transmission #mmunité au )ruit 4Principal a antage de la +06
&es di((érents types de +0
électromagnétique très mau ais6
+0 présente une )onne résistance , la chaleur et au (roid
+0 présente une a)sence totale de rayonnement
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#ncon énient9
*i((iculté de raccordement9 entre deux (i)resUentre (i)re et module d-émission/réception
Phénomènes d-inter(érences9 *i ers rayons pénétrés dans la (i)re ont sui re des chemins
di((érents
%omparaison +i)re optique/%ui re9
Fibre *ptique Fil de cui+re
&es di((érents types de +0
Matériau diélectrique Matériau conducteur
Sensi)ilité nulle aux inter(érencesélectromagnétique
Grande sensi)ilité aux inter(érencesélectromagnétique
+ai)le atténuation du signal9 ?.$ d)/
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Système de transmission9
n système de transmission par (i)re optique implique la présence de )out en )out
d-équipement spécialiséC , sa oir au minimum un émetteur et un récepteurC et selon la
distance , cou rir des répéteurs et/ ou ampli(icateurs optiques.
2metteur
Récepteur
Système de transmission
Répéteurs optiques
Ampli(icateur optiques
Ampli(icateurs semi"conducteur
Ampli(icateur , (i)re
Fig.13: Système de transmission optique
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2metteur optique9
%aractéristique physique
ne diode électroluminescente 4&2* 9 &ight 2mitting *iode6
: Rouge isi)le 4D ? nm6
&es lasers 4&ight Ampli(ication )y Stimulated 2mission o( Radiation6
: &ongueur d-onde de !3?? ou ! ? nm
&es diodes , in(ra"rouge
: rouge in isi)le 4!3?? nm6
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2metteur optique9
%aractéristique physique
&a puissance émise par une &2* est de l-ordre de ! m5 (ai)le pourcentage de
puissance récupérée par la (i)re.
&a puissance émise par un &aser est de l-ordre de m5.
&e signal généré par une &2* est insu((isant pour parcourir de très longue
distance.
&2* est inadaptée pour des multiplexage 5*M.
&e &aser est par(aitement adapté pour le multiplexage 5*M.
Permet de cou rir de très longue distance sur des (i)res monomodes 4ordre de
$??
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Récepteur optique9
%aractéristique physique
0n distingue $ types de récepteurs9
: &es diodes P#> 4Positi e #ntrinsic >egati e6: &es diodes P*A 4, e((et d-a alanche6
Sont des photo diodes ou des phototransistorsC qui traduisent les impulsionslumineuses en signaux électriques
Fig.14: Photo-diode PIN Fig.15: Photo-diode PDA
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Répéteur et Ampli(icateur optique9
Système de transmission optique
&-atténuation dépend du (i)reC mais aussi de la longueur d-onde.
Phénomène d-a((ai)lissement en relation a ec la distance9
A9 coe((icient d-atténuation linéique
&-atténuation est due au phénomène d-a)sorption9o A)sorption progressi e du signal 4a)sorption intrinsèque du matériau6
Solution9 Ampli(icateur /répéteurs optiques
Fig.16: Liaison optique avec des amplificateurs
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Répéteur et Ampli(icateur optique9
Système de transmission optique
2tude de l-atténuation du signal en (onction de la longueur d-onde minimums
d-atténuations existent.
&es longueurs d-ondes @ ?C !$11C !3D3 nm identi(ient la présence des ions
l-hydrogène et de l-hydroxide dans la +0 Augmentation de l-atténuation.
A(in de )éné(icier de ces miniums d-atténuation +en tres de transmission
optique VD ?C !3!?C ! ?C !7$ KmW.
Fig.17: Atténuation dans une fibre optique
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Répéteur optique9
Système de transmission optique
*ispositi(s optoélectroniques9 conversion signal impulsi( lumineux signal
électrique )inaire signal lumineux.
A antage9 régénération des signaux dégradés par l-a)sorptionC dispersion.
#ncon énient9 itesse de traitement in(érieure au capacité de transmission des
+?. &imitation des dé)its
Répéteur doit disposer d-in(ormations de synchronisation accompagnant le signal
lumineux décoder les impulsions lumineuses en )its.
Fig.18: Répéteurs optiques
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Ampli(icateur optique9
Système de transmission optique
n laser inEecte une certaine quantité de lumière dans l-ampli(icateur.
&-ampli(ication optique (onctionne )ien a ec les (i)res monomodes.
&-ampli(ication optique #ntroduit un peu de )ruit d-ampli(ication.
Après plusieurs ampli(icationsC il peut tre nécessaire de (aire passer le signal
dans un répéteur.
Possi)ilité de réaliser , l-aide des ampli(icateurs des liaisons transcontinentales outransocéaniques sur (i)re monomode sans nécessité de répéteurs.
#l existe deux types d-ampli(icateurs optiques9
• &es ampli(icateurs , semi"conducteur
• &es ampli(icateurs , (i)re
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Ampli(icateur optique , semi"conducteur/ Ampli(icateur optique , (i)re
Système de transmission optique
Fig.19: Amplificateur à semi conducteur Fig.20: Amplificateur à fibre
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Multiplexage
Multiplexage , répartition dans le temps9 T*M
Regroupe plusieurs canaux , )as dé)it sur un seul canal , dé)it plus éle é.
Type d-utilisation9 %anaux T! au SAC 2! en 2urope
T! ou 2! sont multiplexés entre eux pour (ormer des canaux , plus haut dé)it
8iérarchie numérique plésiochrone 4P*86
Fig.21: Principe de multiplexage temporel
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Multiplexage
Multiplexage en longueur d-onde 9 5*M
*i ision du spectre optique en plusieurs sous"canaux.
%haque sous"canal correspond , une longueur d-onde particulière.
Multiplication du dé)it de la liaison par le nom)re de longueurs d-ondes.
&-emploi des composants destinés , (iltrer la lumière.
- "
9 !.7 nm ou ?.D nm.
*é)it de l-ordre !??? G)ps 4en com)inant !7 trames S*86
Fig.22: Principe de multiplexage WDM
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Multiplexage
Multiplexage en longueur d-onde 4dense6 9 *5*M
ersion é olué du 5*M.
Associe Eusqu-, !7? longueurs d-ondes dans la m me +.0X
*é)it atteint9 de 3?? , 1?? G)ps.
Pas normalisés9 ?.1 nm et ?.$ nm 4D? et !7? canaux optiques6.
.
"*5*M 4 ltra"*ense 5a elength *i ision Multiplexing69 #nter alles encore plus petits
4?.?D nm6.
1?? canaux optiques.
*é)it possi)le9 !.7 Téra)its/s
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Multiplexage
Multiplexage en longueur d-onde9 %5*M
%5*M9 %oarse 5a elength *i ision Multiplexing.
Solution 5*M économique.
&ongueurs d-ondes sont plus écartés 4%oarse6.
>e dispose que de D ou !7 canaux.
- C .
Multiplexage en longueur d-onde9 55*M
55*M9 5ide 5a elength *i ision Multiplexing.
Plus restricti( que le %5*M 41 canaux au maximum6.
&es canaux ont une longueur d-onde comprise entre V!$Y .Y et !31@.$ nmW.
2space entre canaux9 $1. nm.
55*M peut tre utilisé sur des (i)res multi"mode et mono"mode.
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Technologies des réseaux tout optique
Fig.23: Communication par fibre optique dans le monde