Université Privée de Sousse

8/20/2019 Université Privée de Sousse

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Université Privée de Sousse

U.P.S

Matière :

Réseaux hauts débits

Enseignant :

ANOUAR Aleya

évrier !"#$


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So%%aire

So%%aire......................................................................................................#

&iste des 'gures............................................................................................(

&iste des tableaux..........................................................................................)

*ha+itre , : ,ntrodu-tion aux réseaux hauts débits...........................................

I.1. Introduction..........................................................................................................5

I.2. Défnitions.............................................................................................................5

I.2.1. Réseaux.............................................................................................................5

I.2.2. Hauts débits......................................................................................................5

I.2.3. Mesures de perormance...................................................................................6

I.3. Les ux d!inormation..........................................................................................."

I.3.1. Les di#érents t$pes d!inormation....................................................................."

I.%. Moti&ations du 'aut débit.....................................................................................(

I.5. Réseaux de té)écommunication............................................................................(

I.6. Les réseaux * commutation................................................................................1+

I.6.1. Introduction * )a commutation.........................................................................1+

I.6.2. La commutation de circuits.............................................................................12

I.6.3. La commutation de messa,es.........................................................................12

I.6.%. La commutation de pa-uets............................................................................13

I.6.5. ommutation de circuit ou commutation de pa-uet /.....................................15

I.". Réseau de transmission......................................................................................16

I.".1. Mu)tip)ex a,e 0DM 0re-uenc$ Di&ision Mu)tip)exin,......................................1"

I.".2. Mu)tip)exa,e DM ime Di&ision Mu)tip)exin,...............................................1"

I.".3. Mu)tip)exa,e 4DMD4DM...............................................................................1(

*ha+itre ,, : le +lan de trans%ission..............................................................#/

II.1. énéra)ités.........................................................................................................17

II.2. La s$nc'ronisation des réseaux..........................................................................17

II.3. La distribution d8'or)o,e dans un réseau 9DH....................................................21

II.%. La 'iérarc'ie p)ésioc'rone :DH........................................................................22

II.%.1. énéra)ités...................................................................................................22

II.%.2. La trame de base du s$st;me européen......................................................22

II.%.3. Incon&énients...............................................................................................23

II.5. La 'iérarc'ie s$nc'rone 9DH............................................................................2%II.5.1. énéra)ités...................................................................................................2%

1


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II.5.2. Les é-uipements 9DH..................................................................................25

II.5.3. ?............................................................................26

II.5.%. Description d8un réseau 9DH.......................................................................2"

II.6. La transmission opti-ue......................................................................................2(

II.6.1. Les composants d8un réseau 4DM...............................................................2(

II.6.2. Les s$st;mes 4DM......................................................................................27

*ha+itre ,,, : &a te-hnologie 01M 20avelength31ivision Multi+lexing4............("

III.1. oncepts de base...............................................................................................3+

III.2. Défnition............................................................................................................3+

III.3. $pes de 4DM....................................................................................................31

III.3.1. 4DM..........................................................................................................31

III.3.2. D4DM..........................................................................................................31

III.%. ?)éments d8un réseau 4DM................................................................................32

III.%.1. Les mu)tip)exeurs terminaux =ptica) ermina) Mu)tip)exer =M...............32

III.%.2. Les mu)tip)exeurs


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&iste des 'gures

0i,ure 1 B Le réseau et )es di#érents ux d8inormation......................................................(

0i,ure 2 B ? et 9DH.............................................................25

0i,ure 1" B Les é-uipements 9DH.....................................................................................25

0i,ure 1( B :rincipe du mu)tip)exa,e d8octets...................................................................26

0i,ure 17B principe d!un réseau 9DH.................................................................................26

0i,ure 2+ B Aue ,énéra)e d8un réseau de transport 9DH...................................................2"

0i,ure 21 B :rincipe d8une )iaison D4DM...........................................................................2(

0i,ure 22B é)ément réseau D4DM.....................................................................................33

0i,ure 23B amp)ifcateur de )i,ne......................................................................................33

0i,ure 2% B Liaison par fbre opti-ue..................................................................................3"

0i,ure 25B Raccordements * une fbre opti-ue..................................................................3(

0i,ure 26B déri&ation en fbre opti-ue...............................................................................3(

0i,ure 2" B Mu)tip)exa,e en )on,ueur d8onde dans un réseau opti-ue..............................%+

3


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&iste des tableaux

ab)eau 1 B


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*ha+itre , : ,ntrodu-tion aux réseaux hauts débits

,.#. ,ntrodu-tion


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,.!.!. auts débits

Le terme de 'aut débit ou )ar,e bande par traduction )ittéra)e de )!expression

anglosaxonne broadband ait réérence * des capacités d!acc;s * internet

supérieures * ce))e de )!acc;s ana)o,i-ue par modem t$pi-ue B 56 Fbs et * )!acc;s

numéri-ue R>I9 t$pi-ue 1 ou 2 6% Fbs.

La notion de J 'aut débit K est prob)émati-ue puis-u8e))e se ré;re * un

contexte tec'no)o,i-ue daté B un débit é)e&é est un débit supérieur * )a prati-ue

courante du moment considéréE mais -ui peut de&enir un débit standard -ue)-ues

années p)us tard.

• Le débit du té)ex était de 5+bs au début du si;c)e dernier• Le débit de %(++ bs sur )e R était considéré comme une )imite -uasi

inranc'issab)e i) $ a &in,t ans• Gn modem * 56 Fbs était considéré comme rapide i) $8a 15 ans• Les réseaux de données des années "+ a&aient un débit de -- FbsE )es

,énérations de réseaux de ce si;c)e attei,nent p)usieurs bs.

,.!.(. Mesures de +er;or%an-e

,.!.(.#. 1ébit

1é'nition 2débit4

Le débit d8un réseau mesure )a -uantité d8inormation -ue )e réseau peut

transmettre par unité de temps B

te%+s

nin;or%atid


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1é'nition 2taux d=utilisation4

Le taux d8uti)isation du réseau est donc )e rapport du débit uti)e au débit

nomina) B

no%indébit

utile débit

nutilisatiod délaitrans%ission ? délai+ro+agation

,.(. &es @ux d


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,.(.#. &es di9érents ty+es d


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Réseaux

5idéo

Sons

1onnées %ulti%é

5oix intera-ti

+oste de travail %ulti%édia

1onnées7


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igure # : Le réseau et )es di#érents ux d8inormation

,.). Motivations du haut débit

• L8interconnexion des réseaux )ocaux d8entreprisesE -ui sont * 'aut

débitE passe )e p)us sou&ent par )e domaine pub)ic oO )es débits sont

p)us modestes. PQ >écessité d8une 'armonisation des débits autorisant

* terme des perormances indépendantes de )8emp)acement du

termina).• L8é&o)ution des réseaux &ers )es débits é)e&és résu)te surtout de )a

mi,ration pro,ressi&e de )!éc'an,e de textes &ers )!éc'an,e des

ima,es.• Le passa,e au coda,e point par point puis aux ima,es animées conduit

* des besoins en débit -ui &arient de -- Fbs * p)us de 1++ Mbs.

,.. Réseaux de télé-o%%uni-ation

Depuis )e dé&e)oppement du té)é,rap'e et des réseaux té)ép'oni-ues au

I;me si;c)eE )es réseaux de communication se sont é&o)ués &ers une inrastructure

mondia)e.

:)us -ue SamaisE )es communications et )es tec'no)o,ies de )!inormationimpr;,nent tous )es aspects de nos &iesB nos maisonsE nos )ieux de tra&ai)E nos

éco)esE et mNme notre corps. Dans )e cadre de )!inrastructure ondamenta)e de

notre &i))a,e p)anétaireE )a communication réseaux a permis * de nombreux autres

dé&e)oppements@socia)E économi-ueE cu)ture)E et po)iti-ue et a considérab)ement

c'an,é )a aTon dont )es ,ens &i&entE tra&ai))ent et intera,issent.

Le réseau de communication d!auSourd!'ui est un s$st;me extrNmement

comp)exe et cou&re une tr;s &aste one ,éo,rap'i-ueE partout dans )e monde et

mNme dans )!espace. e) un s$st;me comp)exe est construit et ,éré au sein d!une

structure 'iérarc'i-ueE constitué par de )a one )oca)eE )a one d!acc;sE ré,ion

métropo)itaineE et )es réseaux étendus comme )e montre 0i,ure 1. outes )es

couc'es du réseau coop;rent pour réa)iser )a tUc'e u)timeB toute personneE partoutE

* tout momentE et toutes )es communications a&ec )es médias.

Réseaux lo-aux Réseaux lo-aux 2&AN4 re)ient principa)ement )esordinateurs et d!autres apparei)s é)ectroni-ues ser&eursE imprimantesE etc. au sein

d!un bureauE un seu) bUtimentE ou un -ue)-ues bUtiments adSacents. :ar1+


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consé-uentE )a cou&erture ,éo,rap'i-ue des réseaux )ocaux est tr;s aib)eE a))ant

de -ue)-ues m;tres * -ue)-ues centaines de m;tres. Les réseaux )ocaux ne sont

,énéra)ement pas une partie des réseaux pub)icsE mais sont détenus et exp)oités

par des or,anisations pri&ées.

Les réseaux )ocaux )es p)us popu)aires sont )!?t'ernetE supportant -ue)-uescentaines d!uti)isateurs a&ec des débits binaires t$pi-ues de 1+ ou 1++ Mb s.

&es réseaux d


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re)ation p'$si-ue est réa)isée par )es commutateurs a&ant tout éc'an,e de données

et est maintenue tant -ue )es entités communicantes ne )a )ib;rent pas

expressément. Le taux de connexion est importantE a)ors -ue )e taux d8acti&ité peut

Ntre aib)e.

La constitution d8un c'emin p'$si-ueE emprunté par )a suite par toutes )esdonnées transéréesE garantit le res+e-t du sé6uen-e%ent des in;or%ations.

?))es sont reTues dans )8ordre oO e))es ont été émises. ependantE )es deux entités

correspondantes doi&ent Ntre présentes durant tout )8éc'an,e de donnéesE i) n8$ a

pas de stocFa,e intermédiaire. &es débits de la sour-e et du destinataire

doivent Btre identi6ues. Les abonnés monopo)isent toute )a ressource durant )a

connexion. Dans ces conditionsE )a acturation est ,énéra)ement dépendante du

temps et de )a distance exemp)e B )e Réseau té)ép'oni-ue commuté ou R.

igure B réseau * commutation de circuit

,.$.(. &a -o%%utation de %essages

?n commutation de circuitsE )a ré,u)ation de trafc est réa)isée * )a connexionE

s8i) n8$ a p)us de ressource disponib)eE de bout en boutE )a connexion est reusée.

:our é&iter d8a&oir * surdimensionner )es réseauxE )a commutation de messa,es

n8étab)it aucun )ien p'$si-ue entre )es deux s$st;mes d8extrémité. 9i )e )ien

internoeud est occupéE )e messa,e est mis en attente f,ure 6. 'a-ue b)ocd8inormation messa,e constitue une unité de transert fc'ierE écran de

termina)... ac'eminée indi&idue))ement par )e réseau. Le messa,e est mémoriséE

inté,ra)ementE par c'a-ue noeudE et retransmis au noeud sui&ant d;s -u8un )ien se

)ib;re. Le transert réa)iséE )e )ien est )ibéré.


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réseaux * commutation de messa,es ne sont pas adaptés aux app)ications

interacti&es.

igure $: :rincipe de )a commutation de messa,es

Les réseaux * commutation de messa,es assurentE par rapport * )a

commutation de circuits B

• )e transertE mNme si )e correspondant distant est occupé ou non

connecté V• )a di#usion d8un mNme messa,e * p)usieurs correspondants V• )e c'an,ement de ormat des messa,es V• )8adaptation des débits et é&entue))ement des protoco)es.

&a -o%%utation de %essages ne +er%et 6u=un é-hange si%+lex et

asyn-hroneE e))e est p)us un ser&ice -u8un tec'ni-ue réseau. La commutation de

messa,es est auSourd8'ui )e support )o,i-ue des réseaux de té)ex et des s$st;mes

de messa,erie modernes.

,.$.). &a -o%%utation de +a6uets

La commutation de messa,esE en %ono+olisant un -ir-uit durant toute la

trans%ission d=un %essageE pro&o-ue une attente non négligeable des

%essages d=autres sour-es. ?n découpant le %essage en ;rag%ents

2+a6uets4E )a commutation de pa-uets permet )8entre)acement des unités de

données o#rant ainsiE * c'a-ue sourceE )8impression de disposer en permanence de

)a &oie de communication mu)tip)exa,e.


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destinataire devraD éventuelle%entD réordonnan-er les di9érents +a6uets

avant d=e9e-tuer le réasse%blage.

e mode de transert o+ti%ise l=utilisation des ressour-esE )es +a6uets

de di9érentes sour-es sont %ulti+lexés sur un %B%e -ir-uit. ependantE

c'a-ue pa-uet doit contenir )es inormations nécessaires * son ac'eminement ouun )abe) identifant )e ux mu)tip)exa,e par éti-uette. La ressource o#erte est

bana)isée et non attribuée * une communication particu)i;re comme dans )a

commutation de circuits.

igure : principe de )a commutation de pa-uet

igure F : Mu)tip)exa,e de ressources dans )e réseau

La commutation de pa-uets et )e mu)tip)exa,e par éti-uette sont des

tec'ni-ues simi)aires. ?))es se di#érencient essentie))ement par )e ait -ue )8une

admet des unités de données de tai))e &ariab)e commutation de pa-uetsE )8autredes unités de données de tai))e fxe mu)tip)exa,e par éti-uette.

Le mu)tip)exa,e par éti-uette est aussi nommé -o%%utation de -ellules.

ette derni;re tec'ni-ue est uti)isée par )e protoco)e A8M &oir )es c'apitres

sui&ants.

Dans ce t$pe de commutationE deux modes d8ac'eminement des pa-uets

peu&ent Ntre distin,ues B

16


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• Mode -ir-uit virtuel B un c'emin entre )a source et )a destination est

construitE puis tous )es pa-uets d8un mNme messa,e sui&ent ce c'eminE

ce -ui imp)i-ue -ue )es pa-uets arri&ent dans )8ordre Vo I) existe deux t$pes de circuits &irtue)s B

ircuit &irtue) permanent :A B A étab)i de aTon

permanente pour transmission de données constantesentre )es périp'éri-uesE consomment moins de bande

passante )ors de )8étab)issement et de )a ermeture des

circuitsE mais i) au,mente )es co^ts en raison de )eur

continuité de ser&iceE ,énéra)ement conf,urés par )e

ournisseur de ser&ices * )a demande ircuit &irtue) commuté 9A B A étab)i de aTon

d$nami-ue sur demande et -ui se erme une ois )a

transmission terminée B uti)isés pour des transmissions de

données intermittentes entre )es périp'éri-ues a$ant pour

obSectis de réduction des rais de connexionE et des raisons

fnanci;res B 9A re)Uc'e )e circuit une ois )a transmission

terminée.• Mode datagra%%e B c'a-ue pa-uet est traite indépendamment des

autresE i.e.E )es pa-uets empruntent é&entue))ement des c'emins

di#érentsE E ce -ui imp)i-ue -ue )es pa-uets n8arri&ent pasnécessairement dans )8ordre.

< noter -ue B

• &a -o%%utation de +a6uets n=est +as touGours souhaitable +our

les servi-es en te%+s réel té)ép'onieE &idéos conérencesE etc. *

cause des de)a$s impré&isib)es et &ariab)es V

• ?))e o#re un parta,e p)us é-uitab)e de )a bande passante V• ?))e est p)us simp)eE p)us eWcace et moins couteuse * imp)émenter V• En ter%es de délai de trans%issionD la -o%%utation de +a6uets

est beau-ou+ +lus +er;or%ante 6ue la -o%%utation +ar -ir-uit.

,.$.. *o%%utation de -ir-uit ou -o%%utation de +a6uet H

*o%%utati

on

Avantages ,n-onvénients

ommutation

de circuits

• 9imp)e B pas de con,estionet de priorités * ,érer

• =#re )e mei))eur ni&eau

• Ma) adaptée aux trafcssporadi-ues et de débit&ariab)e

1"


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possib)e de Co9 Cua)ité deser&ice

o Réser&ationstati-ue B bandepassante ,arantie

o emps de tra&erséedu réseau tr;s court

et pres-ue fxeo


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PA7J R8* RN,S KSM &iaisons louées

IoS o+ti%u% %ais -hère

17


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#

!

(

Relay

igure / : é&o)ution de )a commutation et de )a C=9

,.. Réseau de trans%ission

?n ce -ui concerne )e réseau té)ép'oni-ueE on rappe))e -ue c8est un réseau

%aillé stru-turé autour de -o%%utateurs -entraux 2*&D *AAD *8S ou *8P4

re)iés entre eux par des supports p'$si-ues parta,és cUb)eE fbre opti-ueE _. Les

di&ers supports p'$si-ues ont des 6ualités intrinsè6ues en terme de débitE de

bruitE de protection aux bruitsE d8atténuationsE _ mais représentent un co^t non

né,)i,eab)e B Les réseaux )on,ues et semi@)on,ues distances 4 et M se

-ara-térisent +ar l=i%+ortan-e des -oLts de réalisation des su++orts

+hysi6ues de trans+ort alors 6ue dans un réseau lo-al 2&AN4 les lignes

utilisées sont asse -ourtes 26uel6ues C%s4 %ais les travaux de voirie sont

de -outs non négligeable. Les prix de re&ient de )8exp)oitation d8une )i,ne sont

répartis entre B

• &oirie terrains particu)iersE di#érentie) de température é)e&éE &i))es

anciennesE _• cUb)es tr;s robustes dans )es emp)acements )es moins exposés aux

a,ressions• p)acement de répéteursE de ré,énérateurs


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Le re,roupement s8e#ectue d;s -ue possib)e a&ec comme obSecti de parta,er

au moindre co^t )es supports p'$si-ues de transmission. La onction de

mu)tip)exa,e s8introduit donc nature))ement au sein du réseau té)ép'oni-ue pour

réa)iser cet obSecti. I) existe deux 'iérarc'ies de mu)tip)exa,es numéri-ues B

• Le :DH B :)esioc'ronous Di,ita) Hierarc'$• Le 9DH B 9$nc'ronous Di,ita) Hierarc'$


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22


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*ha+itre ,, : le +lan de trans%ission

,,.#. Kénéralités

`us-u8aux années 176+E )es réseaux étaient ondamenta)ement distinctsE i)

était mNme interdit d8e#ectuer des transerts de données sur )e réseau

té)ép'oni-ue.


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MNme )ors-ue )es di#érentes 'or)o,es du réseau sont asser&ies * une 'or)o,e

de réérence uni-ueE des écarts subsistent. Les di#érences d8'or)o,e pro&o-uent

des di#érences de débits f,ure 13.% et sontE auSourd8'uiE )a principa)e source

d8erreur dans )es réseaux saut de bits.

igure #" : Les écarts d8'or)o,e et de débit

Les si,naux d8'or)o,e subissent deux t$pes d8a)térationE )8une et )8autre

correspondent * des &ariations de )a ré-uence d8'or)o,e autour d8une &a)eur

mo$enne. La premi;re est une &ariation rapide autour de )a ré-uence nomina)eE )e

c$c)e est répétiti p)usieurs ois par secondeE i) s8a,it du p'énom;ne connu sous )e

nom de gigue# ou jitter . La ,i,ue s8exprime en amp)itude de )a &ariation autour de

)a ré-uence mo$enneE e))e &arie de 1+X5 * 1+X6.

La secondeE beaucoup p)us )enteE s8appe))e dérapa,e ou ,)issementE son c$c)e

peut Ntre tr;s ,rand. 8estE par exemp)eE )a &ariation de ré-uence due aux&ariations de température durant )a Sournée.

:our remédier * ces écarts d8'or)o,e et donc de débitE p)usieurs so)utions sont

en&isa,eab)es.

La p)us simp)e consiste * ré,énérer périodi-uement )e si,na)E )es ré+éteurs

ou régénérateurs non seu)ement restaurent )e si,na) orme et amp)itude mais

peu&ent aussi reca)ibrer )e si,na) autour d8une ré-uence mo$enne.

igure ## : La ré,énération du si,na) par un répéteur

1 La ,i,ueE dans )es réseauxE a deux ori,ines. e))e é&o-uée ici correspond aux uctuations

d8'or)o,eE e))e est -uantifab)e et en,endre des déca)a,es tempore)s entre )es bits pro&o-uanté&entue))ement des erreurs saut de bits. L8autre dépend essentie))ement de )a c'ar,e du réseau etde ses &ariationsE e))e n8en,endre pas d8erreur binaire mais peut rompreE é&entue))ementE)8isoc'ronie des pa-uets de données.

2%


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ependantE )es bits sont reTus par )es é)éments actis au r$t'me de )8'or)o,e

sourceE i)s sont réémis au r$t'me de )8'or)o,e émission du s$st;me. 9i )e r$t'me de

)8'or)o,e source est supérieur * ce)ui de )8'or)o,e émissionE )e s$st;me reToit p)us

de bits -u8i) ne peut en émettre. I) est a)ors nécessaire de mémoriser )es bits

excédentaires en attente d8une déri&e in&erse de )8'or)o,e source.

?n principeE )es &ariations d8'or)o,e s8annu)ent ainsiE )es bits reTus en

excédant durant une période pourront Ntre émis * )a période sui&ante. :our )imiter

)a tai))e des mémoires tamponsE )8GI@ a fxé des )imites aux déri&es d8'or)o,eE

ce))es@ci de&ant Ntre d8autant p)us aib)es -ue )es débits sont importants.

,,.(. &a distribution d=horloge dans un réseau S1

I) existe deux modes de s$nc'ronisation des réseaux. Le mode

s$nc'ronisation mutue))e et )e mode matre@esc)a&e ou mode 'iérarc'i-ue. Dans )e

mode s$nc'ronisation mutue))eE tous )es noeuds du réseau sont considérés au

mNme ni&eau. 'a-ue noeud détermineE * partir des si,naux incidentsE une 'or)o,e

mo$enne et $ a)i,ne )a sienne. ette mét'ode est peu uti)iséeE on )ui pré;re une

s$nc'ronisation de t$pe 'iérarc'i-ue. Le réseau de distribution d8'or)o,e2 est

or,anisé sur trois ni&eaux.

igure #! : La s$nc'ronisation matre@esc)a&e dans un réseau 9DH

Le r$t'me de réérence primaire :RE :rimar$ Reerence )ocFE 'or)o,e

primaire de réérence est ourni par une 'or)o,e au césium3 de ,rande stabi)ité

1+X11. des fns de sécuritéE cette 'or)o,e est doub)ée. ertains opérateurs

uti)isent des récepteurs :9 )oba) :ositionnin, 9$stem.

25


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ette derni;re approc'eE bien -u8e))e soit sous )e contr])e du minist;re de )a

Déense américain DoDE tend * se répandre. Le :9 peut Ntre uti)isé comme

'or)o,e principa)e maisE )e p)us sou&entE i) est emp)o$é comme 'or)o,e de secours.


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,,.).!. &a tra%e de base du systè%e euro+éen

On se li%ite au t ra%e de base du systè%e euro+éen

La trame de base re,roupe 3+ &oies de communication Inter&a))es de tempsE

I ou 9)ot time et deux &oies de ser&ice de ( bits. La position de c'a-ue &oie est

déterminée en comptant un certain nombre de temps d8'or)o,e * partir d8unecombinaison particu)i;re de bits appe)ée mot de &erroui))a,e de trame MA -ui

ba)ise )e début de )a trame de 32 &oies I. L8or,anisation de base de )a trame

."+% est i))ustrée par )a f,ure

igure #) : L8or,anisation de )a trame ."+% ou ."32 té)ép'onie

,,.).(. ,n-onvénients

• Le principa) déaut de cette tec'ni-ue de mu)tip)exa,e est -u8e))e ne

permet pas d8a&oir acc;s aux inormations d8une &oix directement sans

dému)tip)exer )8ensemb)e des &oies. e déaut était )ar,ement

acceptab)e en té)ép'onie mais n8est pas admissib)e dans )e cadre d8un

réseau de ser&icesB L!incon&énient était de ne pas pou&oir déterminer

de mani;re s^re )e début d!un cana) mu)tip)exé sans )e dé@mu)tip)exer

au préa)ab)e. &oir f,ure 15. La consé-uence est )a sui&anteB poursatisaire un uti)isateur désirant )ouer une )i,ne * 2 MbitssE )!opérateur

doit comp);tement dé@mu)tip)exer )e ux 'aut@débit pour récupérer )e

ux * 2 Mbitss et ensuite re@mu)tip)exer )es ux drop@and@insert ou

add@drop mu)tip)exer.• Le débit se )imite )e p)us sou&ent * 1%+ Mbits.• L8inadé-uation du débit des trames p)ésioc'rones Q Q1+ érabitss

2"


29/49

igure # : :rincipe d8extraction de 2 Mbits

:our pa))ier aux prob);mes rencontrés * )a :DHE une nou&e))e 'iérarc'ie de

s$st;me de transmission a &u )e Sour B S1 : Syn-hronous 1igital ierar-hy.

L!un des aspects principaux est -ue tous )es é-uipements du réseau 9DH sont

pi)otés par )e mNme si,na) d!'or)o,e. I) $ a -ue)-ue part une 'or)o,e atomi-ue -ui

distribue )e r$t'me pour )!ensemb)e des nuds du réseau nationa). e r$t'me est

transmis de proc'e en proc'e sur fbre opti-ue * tous )es é-uipements de

transmission 9DH du pa$s. !est pour cette raison -ue ce mode de transmission est

appe)é s$nc'rone.

,,.. &a hiérar-hie syn-hrone 2S14

,,..#. Kénéralités

La 'iérarc'ie numéri-ue s$nc'rone conser&e une structure de mu)tip)exa,eE

e))e amé)iore )es onctions de maintenance et d8exp)oitation du réseauE e))e simp)ife

)a mise en oeu&re et )8interconnexion des réseaux.

=utre )8uti)isation de surdébits Sustifcation et bourra,e -ui consommeinuti)ement de )a bande passanteE )8incon&énient maSeur de )a 'iérarc'ie :DH réside

dans )8ob)i,ation de dému)tip)exer comp);tement )e train * 'aut débit pour

reconstituer un )ien * 2 Mbits. La f,ure 13.1% i))ustre )8extraction d8un conduit * 2

Mbits d8un )ien * 1%+ Mbits.

La 'iérarc'ie s$nc'rone se distin,ue essentie))ement de )a 'iérarc'ie

p)ésioc'rone par )a distribution d8'or)o,e * tous )es ni&eaux du réseau réduisant

ainsi )es écarts d8'or)o,e. Les données sont encapsu)ées dans un J container K.

c'a-ue container est associé un surdébit destiné * )8exp)oitation de ce)ui@ci. Le

2(

http://www.laurie-lumiere.fr/horloge.htmlhttp://www.laurie-lumiere.fr/horloge.html


30/49

container et )e surdébit constituent un container &irtue) AE Airtua) ontainer. Gn

pointeur surdébit pointe sur )a c'ar,e uti)e de )a trame. Lors-ue )8'or)o,e source

n8est pas en p'ase a&ec )8'or)o,e )oca)eE )a &a)eur du pointeur est incrémentée ou

décrémentée. L8uti)isation de ces pointeurs permet d8insérer ou d8extraire un train

numéri-ue de di#érents débits sans Ntre contraint de reconstituer toute )a

'iérarc'ie de mu)tip)exeurs. e dernier point constitue )8un des principaux

a&anta,es de )a 'iérarc'ie 9DH par rapport * )a 'iérarc'ie :DH.

=n distin,ue deux t$pes de 'iérarc'ie s$nc'rone B )a 'iérarc'ie 9DH en

?urope et )a 'iérarc'ie 9=>?5 9$nc'ronous =ptica) >?orF aux tats@Gnis. :our

,arantir )a connecti&ité des di#érentes 'iérarc'iesE des ni&eaux identi-ues ont été

défnis. Le premier ni&eau de )a 'iérarc'ie 9=>? B 99@1 9$nc'ronous ransport

9i,na) X )e&e) 1 ou =1 =ptica) arrier@1 est défni * 51E(% Mbits. La 'iérarc'ie9DH fxe un premier ni&eau ou trame de base * 155E52 Mbits 9M@1E

9$nc'ronous ransport Modu)e X )e&e) 1. La f,ure sui&ante donne )a

correspondance entre )es deux 'iérarc'ies.

igure #$ : orrespondance entre 9=>? et 9DH

,,..!. &es é6ui+e%ents S1

La 'iérarc'ie s$nc'rone met en oeu&re trois t$pes d8é-uipements f,ure 1" B

• Les mu)tip)exeurs d8acc;s permettent )e mu)tip)exa,e et )e

dému)tip)exa,e de p)usieurs auents p)ésioc'rones etou s$nc'rones.• Les mu)tip)exeurs * insertionextraction


31/49

igure # : Les é-uipements 9DH

Le mu)tip)exa,e des di#érents auents d8ordre > &ers un auent d8ordre >1

est réa)isé par entre)acement d8octets &oir f,ure 1( B

igure #F : :rincipe du mu)tip)exa,e d8octets

igure #/: principe d!un réseau 9DH

,,..(. Avantages de S1SONE8

• rande fabi)ité de transmissionE )a fbre de &erre est insensib)e aux

interérences é)ectri-ues et é)ectroma,néti-ues.•


32/49

• rande bande passante. Gne fbre uni-ue peut transporter p)us de

1++++++ ois )e &o)ume transporté par un f) de cui&re. MNme sur fbre

opti-ueE a&ec son débit max de 565 MbsE )a 'iérarc'ie :DH a du ma) *

satisaire )es besoins en bande passante des nou&eaux ser&ices.• r;s aib)e atténuationE ce -ui au,mente considérab)ement )a portée en

deux ré,énérateurs. Gne seu)e fbre opti-ue peut transporter un débitde 1+ bps sur %++ gm sans amp)ifcateurs.

• Les deux standards 9DH et 9=>? sont compatib)es. I)s sont

interaTa,es entre eux et a&ec )es réseaux non opti-ues :DHG9


33/49

igure !" : Aue ,énéra)e d8un réseau de transport 9DH

,,.$. &a trans%ission o+ti6ue

9i )a 'iérarc'ie s$nc'rone se préoccupe de )a structuration des donnéesE )a

transmission p'$si-ue est auSourd8'ui opti-ue. L8apparition des s$st;mes

4DMD4DM 4a&e)en,t' Di&ision Mu)tip)exin,E Dense 4DM i))ustré f,ure 21

permet sur une seu)e fbre de disposer Sus-u8* 12( canaux de communication. Les

amp)ifcateurs opti-ues dopés * )8erbium ?D0


34/49

)on,ueurs d8onde. Les =Ms sont uti)isés a )8entrée du réseau 4DM ou

i)s assurent )8acc;s pour )es si,naux pro&enant des autres réseaux

c)ients te) -ue 9DHE ?t'ernetE I:M:L9E D9LE etcE• &es %ulti+lexeurs insertionextra-tion o+ti6ue 2O+ti-al Add

1ro+ Multi+lexer ou OA1M4B ces é-uipements sont uti)isés pour

insérer a )8ori,ine et extraire a )a destination une ou p)usieurs)on,ueurs d8onde sur une )iaison 4DM ac'eminant une p)ura)ité de

canaux opti-ues a$ant des )on,ueurs d8onde di#érentes. Les =ous par)ons

a)ors de brassa,e de )on,ueurs d8onde puis-u8a partir de p)usieurs

canaux opti-ues )on,ueurs d8onde entrants dans )e nudE nous

pou&ons éc'an,er ces canaux pour une nou&e))e répartition de sortie.

Les =s sont uti)isés principa)ement dans )es réseaux cur 4DM.

Les nuds 4DM peut Ntre dép)o$ées dans )es réseaux de transport opti-ue

se)on p)usieurs topo)o,ies. ?n prati-ueE )a topo)o,ie mai))ée est surtout uti)ise pour

)es réseaux de cur étant donne -u8e))e ,arantit une mei))eure stabi)ité du réseau

en cas de panne des nuds. La topo)o,ie en anneaux est principa)ement uti)isée

dans )es réseaux métropo)itains et d8acc;s.

,,.$.!. &es systè%es 01M

I) existe p)usieurs s$st;mes 4DM. I)s adoptent tous )e mNme principe mais se

di#érencient uni-uement par )e nombre de canaux )on,ueurs d8onde uti)isab)es

dans une fbre. Le mu)tip)exa,e 4DM est caractérise par )8inter&a))e minimum entre

deux )on,ueurs d8onde accessib)es. et inter&a))e est exprime en nanom;tres nm

ou en i,a'ert H. 9i cet inter&a))e est inerieur ou é,a) * +E ( nm soit 1++

HE nous par)ons a)ors de mu)tip)exa,e D4DM Dense 4DM. Des

expérimentations ont mNme été e#ectuées a&ec des inter&a))es de +E% et +E 2 nm

ou 16+ canaux peu&ent Ntre uti)isab)es dans une fbre. Dans ce casE nous par)ons de

33


35/49

mu)tip)exa,e GD4DM G)tra Dense 4DM. Le tab)eau sui&ant i))ustre )es di#érents

s$st;mes 4DM en onction de )8espacement.

8ableau ! : Les s$st;mes 4DM

3%


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*ha+itre ,,, : &a te-hnologie 01M 20avelength31ivision

Multi+lexing4

,,,.#. *on-e+ts de base

1iode &aser B Le Laser Li,'t


37/49

* un transpondeur. :uis &ia un mu)tip)exeur opti-ueE toutes )es )on,ueurs d8ondes

sont en&o$ées sur )e mNme brin de fbre opti-ue. < )a réceptionE un dému)tip)exeur

&a séparer )es )on,ueurs d8onde )es unes des autresE puis un transpondeur &a

recon&ertir )e si,na) en si,naux d8ori,ines. L!intérNt de )a fbre opti-ue est -ue ces

si,naux ne peu&ent pas se conondre * )a réceptionE car i)s seront paraitement

distin,ués.

Dans )a f,ure sui&ante c'a-ue )on,ueur d!onde est représentée par une

cou)eur. 'a-ue cou)eur est retransmise sur un cana) di#érent.

,,,.(. 8y+es de 01M

,,,.(.#. *01M

Le s$st;me 4DM oarse 4DM est uti)isé )ors-ue )e simp)e mu)tip)exa,e de

deux )on,ueurs d8ondes 131+nm155+nm ne suWt pas * répondre au besoin de )a

bande passante. I) a été dé&e)oppé apr;s )e D4DME afn de réduire )es co^ts du

mu)tip)exa,e dans )es réseaux métropo)itains. Les deux é)éments di#érentiateurs

-ue sont )es )asers et )es composants passis mu)tip)exeursdému)tip)exeurs sont

p)us économi-ues. Gn )aser peu co^teux pourrait Ntre uti)isé * cause de

)!espacement re)ati&ement )ar,e entre )es canauxE 2+nmE to);re une dé&iation dusi,na) sans inuer sur )es canaux adSacents.

,,,.(.!. 101M

Le s$st;me D4DM Dense 4DM est uti)isé )ors-ue )e mu)tip)exa,e 4DM ne

suWt pas * répondre au besoin de )a bande passante V ou pour de )on,ues distances

nécessitant une amp)ifcation. I) au,mente )a capacité du réseau et uti)ise )a tota)ité

des ressources de )a bande passante des fbres opti-ues. ette tec'no)o,ie est dite

dense )ors-ue )!espacement uti)isé est é,a) ou inérieur * 1++ H. Des s$st;mes *

36


38/49

5+ H +E% nm et * 25 H +E2 nm permettent d!obtenir respecti&ement (+ et

16+ canaux opti-ues. ?

>etorF ?)ementE Se cite -uatre é)éments essentie)s B

,,,.).#. &es %ulti+lexeurs ter%inaux 2O+ti-al 8er%inal Multi+lexer

2O8M44

Le mu)tip)exeur termina) opti-ue réa)ise )e mu)tip)exa,e de n si,naux opti-ues

nP%E 16E 32E ... de )on,ueurs d!ondes di#érentes.

< )8émissionE )8=M reToit )es si,naux 9M@> de n )on,ueurs d8onde h1_hn *

partir d8un é-uipement c)ient ex B é-uipement 9DHE con&ertit ces si,nauxE

mu)tip)exeE amp)iieE aSoute )e cana) de super&ision hs puis )es en&oie sur )a ibreopti-ue.

< )a réceptionE )8=M traite d8abord )e cana) de super&ision hs ensuite

dému)tip)ie )es n si,naux dans des canaux indi&idue)s et )es distribue *

)8é-uipement c)ient correspondant.

,,,.).!. &es %ulti+lexeurs Add31ro+ 2O+ti-al Add31ro+ Multi+lexer

2OA1M44

et é)ément de réseau réa)ise )e transert ou )!insertion@extraction d!une ou

p)usieurs )on,ueurs d!ondes. I) se constitue d8un ensemb)e de mu)tip)exeurs -ui

raSoutent ou en);&ent une ou p)usieurs )on,ueurs d!ondes &ers )a destination

appropriée sur )e réseauE et toutes ces opérations sont aites sans passer par une

con&ersion é)ectri-ue du si,na) comme )e montre )a f,ure sui&ante B

3"


39/49

igure !!: é)ément réseau D4DM

,,,.).(. &es a%+li'-ateurs de ligne 2O+ti-al &ine A%+li'er 2O&A44

I) consiste * réa)iser en )i,ne une amp)ifcation de )8ensemb)e du spectre

opti-ue. outes )es )on,ueurs d8ondes du spectre se trou&ent ainsi ré@amp)ifées

sans a&oir besoin de démodu)ation indi&idue))e. Les ,ains des amp)ifcateurs

opti-ues &arient entre 2+ et 3+ dZE ce -ui permet de récompenser )es pertes de )a

)iaison sur des distances de )8ordre de 1++ Fm.

Le sc'éma sui&ant reproduit )e onctionnement d!un amp)ifcateur de )i,ne

d!un termina) < * un termina) Z B

3(


40/49

igure !(: amp)ifcateur de )i,ne

,,,.).). &es régénérateurs éle-tri6ues 2REK4

Gn R? met en oeu&re )a onction 3R res'apin,re@timin,re,eneratin,.

!est@*@dire remode)erE re@s$nc'roniser et ré,énérerE afn d8amé)iorer )a -ua)ité du

si,na) et étendre )a distance de transmission. Gne station R? contient B

• Gnité de transpondeur opti-ue =G• Mu)tip)exeur opti-ue =M• Dému)tip)exeur opti-ue =D•


41/49

•


42/49

?n e#etE )e besoin d8un s$st;me p)us exib)e en termes de ,estion de réseau

est touSours présentE ce -ui a donné naissance * une nou&e))e ,énération de 4DME

nommée > 4DM.

*ha+itre ,5: les réseaux o+ti6ues

,5.#. ,ntrodu-tion

Les réseaux opti-ues permettent de transporter des si,naux sous orme

opti-ue et non é)ectri-ueE * )a di#érence des réseaux c)assi-ues. Les a&anta,es de)8opti-ue sont nombreuxE notamment parce -ue )es si,naux sont mieux préser&ésE

puis-u8i)s ne sont pas perturbés par )es bruits é)ectroma,néti-uesE et -ue )es

&itesses sont tr;s importantes. e c'apitre examine )es tec'ni-ues de transport de

si,naux sur )a fbre opti-ue puis )e mu)tip)exa,e en )on,ueur d8ondeE -ui permet

une au,mentation tr;s importante des capacités d8une fbre opti-ueE et enfn )es

tec'ni-ues de transport des trames.

,5.#. Prin-i+e de ;on-tionne%ent de la 'bre o+ti6ue

,5.#.#. ,ntrodu-tion

La fbre opti-ue onsidérée comme )e support permettant )es p)us 'auts

débitsE )a fbre opti-ue est une tec'no)o,ie auSourd8'ui bien matrisée. Dans )es f)s

méta))i-uesE on transmet )es inormations par )8intermédiaire d8un courant

é)ectri-ue modu)é.


43/49

• un )aser modu)é. Le p'énom;ne de dispersion est moins important si

)8on uti)ise un )aserE )e-ue) o#re une puissance opti-ue supérieure aux

D?L mais * un co^t p)us important. De p)usE )a durée de &ie d8un )aser

est inérieure * ce))e d8une diode é)ectro)uminescente.

Le aisceau )umineux est &é'icu)é * )8intérieur d8une fbre opti-ue. ettederni;re est constituée d8un ,uide c$)indri-ue d8un diam;tre compris entre 1++ et

3++ microns mE recou&ert d8iso)ant

igure !) : Liaison par fbre opti-ue

=n distin,ue deux t$pes de récepteurs B

• )es diodes :I> V• )es diodes * a&a)anc'e.

Les composants extrémitéE émetteurs et récepteursE )imitent actue))ement )es

&itesses -ue )8on peut atteindre sur )es fbres. Les principaux a&anta,es apportés

par )a fbre opti-ue sont )es sui&ants B

• r;s )ar,e bande passanteE de )8ordre de 1 H pour 1 FmE -ui permet )e

mu)tip)exa,e sur un mNme support de tr;s nombreux canauxE comme )e

té)ép'oneE )a té)é&isionE etc.• 0aib)e encombrement.• rande )é,;retéE )e poids d8un cUb)e opti-ue par unité de )on,ueurE de

)8ordre de -ue)-ues ,rammes au Fi)om;treE étant en&iron neu ois p)us

aib)e -ue ce)ui d8un cUb)e con&entionne). Le ra$on de courbure peut

descendre en dessous de 1 cm.• r;s aib)e atténuationE -ui permet d8en&isa,er un espacement

important des points de ré,énération des si,naux transmis. Le pas de

ré,énération est supérieur * 1+ FmE a)ors -ueE sur du cUb)e coaxia)E i)

est de )8ordre de 2 * 3 Fm. Gn s$st;me en fbre opti-ue débitant

p)usieurs ,i,abits par seconde uti)isé sur une )on,ueur d8onde de +E(5m présente un a#aib)issement de 3 dZFmE ce -ui donne un pas de

ré,énération de pr;s de 5+ Fm.%2


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• ?xce))ente -ua)ité de )a transmission. Gne )iaison par aisceau )umineux

estE par exemp)eE insensib)e aux ora,esE aux étince))es et au bruit

é)ectroma,néti-ue. ette immunité au bruit est un des principaux

a&anta,es de )a fbre opti-ueE )a-ue))e est particu)i;rement

recommandée dans un mau&ais en&ironnement é)ectroma,néti-ue. Le

cUb)a,e des ate)iers et des en&ironnements industrie)s peut ainsi Ntre

e#ectué en fbre opti-ue.• Zonne résistance * )a c'a)eur et au roid.• Mati;re premi;re bon marc'éE )a si)ice.•


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igure !$: déri&ation en fbre opti-ue

• Le mu)tip)exa,e en )on,ueur d8ondeE -ui consiste * aire transiter dans

une mNme fbre p)usieurs )on,ueurs d8onde en para));)e ou encore ce

-ue )8on peut appe)er p)usieurs cou)eurs en mNme temps. =n trou&e

aci)ement sur )e marc'é des mu)tip)exa,es en )on,ueur d8onde Sus-u8*

une centaine de cou)eurs. La )imite actue))e est de )8ordre de mi))e

)on,ueurs d8onde sur une mNme fbre opti-ue.


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médium p'$si-ue )e p)us répandu dans )es curs de réseau. 9on insensibi)ité aux

perturbations é)ectri-ues rend son uti)isation nécessaire dans certains

en&ironnements ortement perturbés ou dans des situations spécif-uesE comme )e

cUb)a,e d8une entreprise sou'aitant -u8aucun ra$onnement ne puisse Ntre détecté

* distance * partir des cUb)es. ?n e#etE i) est possib)e de détecter )es si,naux dans

un cUb)e méta))i-ue * )8aide d8é-uipements ad 'ocE du ait du ra$onnement des

ondes é)ectri-ues -ui circu)ent dans )e cUb)e.

,5.#.!. &e %ulti+lexage en longueur d=onde

9ur )es cUb)es méta))i-uesE et notamment )e cUb)e coaxia)E on uti)ise de p)us

en p)us un mu)tip)exa,e en ré-uence pour aire transiter p)usieurs canaux en

para));)e sur des ré-uences di#érentes. 9i )8on &eut reprendre cette idée dans )a

fbre opti-ue et réa)iser )e passa,e de p)usieurs si,naux )umineux simu)tanémentE i)

aut aire appe) * un mu)tip)exa,e en )on,ueur d8onde.


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igure ! : Mu)tip)exa,e en )on,ueur d8onde dans un réseau opti-ue

9ur c'a-ue )on,ueur d8ondeE un autre ni&eau d8optoé)ectroni-ue peut Ntre

uti)iséE soit par un mu)tip)exa,e en ré-uenceE et dans ce cas )a bande passante est

de nou&eau subdi&isée entre p)usieurs stations 9ubcarrier Mu)tip)exin,E soit par un

mu)tip)exa,e tempore) ime Di&ision Mu)tip)exin,. Les réseaux opti-ues *

mu)tip)exa,e en )on,ueur d8onde peu&ent Ntre re,roupés en deux sous@caté,ories B

• )es réseaux * di#usion V•

)es réseaux * routa,e en )on,ueur d8onde. 'acune de ces sous@caté,ories peut Ntre * saut uni-ue sin,)e@'op ou * saut mu)tip)e

mu)ti@'op.

%6


48/49

7ibliogra+hie

• Introduction to 0iber =ptics 2nd ?dition `o'n risp >enes 2++1• Zroadband =ptica) etorFs L?=>ID . gI> H?>

4?I@ 4IL?k l 9=>9E

I>.E :GZLI 2+11• R9?


49/49

0ebogra+hie

• 'ttpBben'ur.te)u-.u-uebec.ca9:I:in116+IMpdin116+@reseau'autdebit.pd

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