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LES FIBRES OPTIQUES Pierre LECOY Cours de Télécommunications.

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1 LES FIBRES OPTIQUES Pierre LECOY Cours de Télécommunications

2 Pierre LECOY - Télécommunications2 FIBRES OPTIQUES Avantages des fibres optiques : Performances de transmission : très faible atténuation très grande bande passante multiplexage en longueur donde possible Avantages de mise en oeuvre : faible poids, très petite taille, grande souplesse sécurité électrique (isolation) et électromagnétique Avantage économique : coût global du système souvent inférieur à celui d'un système sur cuivre 0,2 dB/km Portée > 100 km 10 Gbit/s par Plusieurs Tbit/s ! Insensible aux perturbations Sécurité des informations

3 Pierre LECOY - Télécommunications3 FIBRES OPTIQUES Domaines dutilisation : Télécommunications et réseaux : Liaisons longue distance, terrestres et sous-marines (WAN) Réseaux métropolitains (MAN) Réseaux locaux informatiques (LAN) Réseaux daccès des abonnés Liaisons industrielles : contrôle, video, bus de terrain … Capteurs et instrumentation optique Transport de lumière Marché actuellement saturé Toujours en croissance Insensibilité aux perturbations futur marché ? éclairage, visualisation, faisceaux laser …

4 Pierre LECOY - Télécommunications4 FIBRES OPTIQUES Signaux transmis numériques en bande de base : Télécom, réseaux, informatique … analogiques : télémesures, surveillance video … déport optique de signaux microondes modulés sur une sous-porteuse (GHz à dizaines de GHz) Quasi- totalité des applications Subsistance dun petit marché Stade expérimental Déport dantennes, accès large bande, LAN sans fils …

5 Pierre LECOY - Télécommunications5 FIBRES OPTIQUES Eléments dun système sur fibres optiques : signal électrique Interface Optique d'Emission Fibre Optique signal électrique (IOE) Interface Optique de Réception (IOR) (signal optique) multiplexeur Amplificateur optique (répéteur-régénérateur pour les anciennes liaisons)

6 Pierre LECOY - Télécommunications6 revêtement FIBRES OPTIQUES MULTIMODES A saut dindice (step index) : Cône d'acceptance 0 z Cœur (indice n 1 )r a b Gaine (indice n 2 ) n(r) Rayon guidé Rayon réfracté Angle limite : n 1.cos 0 = n 2 ouverture numérique ON = sin 0 = n 1 sin 0 = Forte différence de temps de propagation

7 Pierre LECOY - Télécommunications7 FIBRES OPTIQUES MULTIMODES A gradient dindice (graded index) : Cœur : indice n(r)r 0 z a b Gaine (indice n 2 ) n(r) n1n1 Indice du cœur : n(r) = n 1 Différence relative dindice = Faible différence de temps de propagation

8 Pierre LECOY - Télécommunications8 FIBRES OPTIQUES MULTIMODES à saut dindiceà gradient dindice Dispersion intermodale élevée ( im 100 ns/km) faible ( im 1 ns/km) Matériaux Plastique Silice/silicone toute silice (rare) Toute silice (cœur « dopé » à loxyde de germanium) Ouverture numérique élevée (ON = 0,4 à 0,5) plus faible (ON = 0,2 à 0,3) Puissance couplée élevéeplus faible Applications Optiques (éclairage, etc …) Trans. données très courte distance réseaux locaux distribution

9 Pierre LECOY - Télécommunications9 FIBRES OPTIQUES MULTIMODES Réponse impulsionnelle h(t) : t Impulsion émise e(t) t Impulsions reçues s(t) = e(t)*h(t) im fibre à gradient d'indice im fibre à saut d'indice Effet de la dispersion intermodale Elargissement total dimpulsion : Effet de la dispersion chromatique

10 Pierre LECOY - Télécommunications10 FIBRES OPTIQUES MULTIMODES Dispersion chromatique : –la vitesse de londe dépend de (car lindice du matériau en dépend) –ceci entraîne un élargissement dimpulsion : c = D c..L au bout dune longueur L (km) largeur spectrale de la source (nm) ps DcDc (ps/nm/km) m ,2 1,4 1,6 Dispersion matériau de la silice ps/nm/km

11 Pierre LECOY - Télécommunications11 FIBRES OPTIQUES MULTIMODES Réponse fréquentielle : - 3 dB 20 log H(f)/H(0) f 0 Bande passante : BP 1/2 BP (gi) fibre à gradient d'indice BP (si) fibre à saut d'indice en MHz.km le produit longueur x bande passante est constant approximativement

12 Pierre LECOY - Télécommunications12 FIBRES OPTIQUES MONOMODES Condition de propagation monomode : V (fréquence réduite) = < 2,4 il faut donc : un petit diamètre de cœur (typ. moins de 10 µm) une faible différence dindice (typ. moins de 0,5%) c longueur donde de coupure Avantages : - pas de dispersion intermodale Applications en instrumentation très grande bande passante très hauts débits Inconvénient : raccordements très précis donc coûteux Ce nest pas la fibre qui est chère ! mais pas infinie (dispersions chromatique et de polarisation) - conservation de la cohérence de la lumière

13 Pierre LECOY - Télécommunications13 0 FIBRES OPTIQUES MONOMODES Caractéristiques : Divergence du faisceau en sortie : 0 = w 0 Profil gaussien du champ E(r) = E 0. exp -(r/w 0 ) 2 r n2n2 n(r) n1n1 z gaine cœur 2a r E(r) 2w 0 Profil à saut dindice (fibre standard) diamètre de mode augmente avec

14 Pierre LECOY - Télécommunications14 FIBRES OPTIQUES MONOMODES Dispersion chromatique : –entraîne un élargissement dimpulsion : c = D c..L Défauts de la fibre + biréfringence induite (contraintes … ) ps/nm/km Dispersion de polarisation (PMD, polarisation mode dispersion) existence de 2 polarisations de vitesses différentes entraîne un élargissement : p = PMD. ps/ km c p Caractère aléatoire

15 Pierre LECOY - Télécommunications15 DISPERSION CHROMATIQUE Courbe dans la silice : D c = D M + D G DcDc (ps/nm/km) m ,2 1,4 1,6 Dispersion matériau D M Fibre standard G652 : optimale à 1,3 m utilisable à 1,5 m (liaisons pas trop longues) Fibre à dispersion décalée (DSF) G653 nulle à 1,55 m Fibre NZ-DSF G655 (non zero – dispersion shifted fiber) Dispersion faible dans toute la 3 ème fenêtre Adaptée au WDM (mux. en longueur donde) + compensation optique de la dispersion Pas adaptée au WDM Dispersion guide < 0 dépend des paramètres de la fibre

16 Pierre LECOY - Télécommunications16 ATTENUATION Atténuation intrinsèque des fibres de silice : Diffusion Rayleigh Pic OH 1 ère 2 ème 3 ème fenêtre fibre multimode coupure des modes dordre supérieur fibre monomode Absorption infrarouge 0,1 5 2 (dB / km) 1 0,5 0,2 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 µm

17 Pierre LECOY - Télécommunications17 ATTENUATION Pertes extrinsèques : –Par courbure –Aux raccordements (soudure ou connecteurs) réduites par … le choix de la fibre (forte ON) la structure du câble la précision des connecteurs Quelques applications : Pinces de contrôle de trafic Capteurs mécaniques

18 Pierre LECOY - Télécommunications18 FENETRES DE TRANSMISSION sur fibres optiques de silice : FenêtrePremièreDeuxièmeTroisième Longueur d'onde 0,78 à 0,9 µm1,3 µm1,5 à 1,6 µm Type de fibre utilisées multimode multimode et monomode Atténuation très faible (0,2 dB/km) Dispersion chromatique faible, non nulle très faible dans les fibres à dispersion décalée faible (0,4 à 1 dB/km) forte (2 à 4 dB/km) forte quasi nulle

19 Pierre LECOY - Télécommunications19 FENETRES DE TRANSMISSION FenêtrePremièreDeuxièmeTroisième Emetteurs : type DEL ; lasers VCSEL (très hauts débits) D.E.L.(multi-) D.L. standard (dans mono-) diodes laser DFB (monochromatiques) Récepteurs : matériau SiliciumGaInAsP / InP Ge, HgCdTe (très peu employés) Coût des composants faiblemoyenélevé Applications Transmissions courte distance ; réseaux locaux ; gigabit à très courte distance Transmissions moyennes et longues distance ; MAN et LAN haut débit Transmissions très longue distance (WAN) et à amplification optique Multiplexage entre les deux fenêtres (par exemple : une par sens) "Dense" (nombreux canaux dans la même fenêtre) GaInAsP / InPmatériauGaAlAs/GaAs

20 Pierre LECOY - Télécommunications20 PRINCIPAUX TYPES DE FIBRES MatériauPlastiqueToute silice (cœur « dopé » au GeO 2 ) TypeMultimode Multimode gradient dindice Monomode standard Monomode disp. décalée Diamètres cœur / gaine ( m) 980/100050/12562,5/1259/1257/125 Longueurs donde et atténuation Visible 200 dB/km 0,85 µm – 1,3 µm 3 dB/km – 0,9 dB/km 1,3 – 1,55 µm 0,5 – 0,2 dB/km 1,5 à 1,6 µm 0,22 dB/km Débits typ. et distances 10 à 100 Mb/s 100 m 100 Mb/s /5 km 1 Gb/s /400 m 100 Mb/s 2 km 1 à 10 Gbit/s 20 à 50 km n x 10 Gbit/s milliers de km Mise en œuvre pb. particuliers Facile température Assez facile Plus délicate raccordements Coût global Faible Assez faible Plus élevé (interfaces, connecteurs) Applications principales Eclairage, visualisation, trans. données très courte distance Distribution, LANs hauts débits (GE courte distance) LANs tous débits LANs très hauts débits, réseaux métropolitains, longues dist. Liaisons très longues (avec amplificateurs et WDM)

21 Pierre LECOY - Télécommunications21 CABLES A FIBRES OPTIQUES Doc. ACOME

22 Pierre LECOY - Télécommunications22 CONNECTEURS OPTIQUES Grande variété !

23 Pierre LECOY - Télécommunications23 COMPOSANTS DES SYSTEMES SUR FIBRES OPTIQUES Type Technologie Optique passif Optique actif Optique non réciproque Opto- électronique Verres (fibres assemblées ou substrats de verre) Coupleurs Filtres Atténuateurs Multiplexeurs Commutateurs (lents) Amplificateurs à fibres ou verres dopés Cristaux de type LiNbO 3 id. Modulateurs Commutateurs Isolateurs Semi-conducteurs III – V ou Si id. Amplificateurs à s-c Emetteurs Récepteurs

24 Pierre LECOY - Télécommunications24 COUPLEURS Coupleur en XCoupleur en Y fibres abrasées et collées, ou fusionnées par la tranche demi-coupleur en X partage de la puissance en 2 parts, égales ou non (splitter) -3dB regroupement de signaux ! pertes réciproques -3dB

25 Pierre LECOY - Télécommunications25 COUPLEUR EN ETOILE à fibres torsadées et fusionnées perte : 10 log n(théorique) + perte en excès PePe P e /n n fibres

26 Pierre LECOY - Télécommunications26 MULTIPLEXAGE EN LONGUEUR DONDE Différents types : à deux voies (ou deux fenêtres) ; peu sélectif Intérêts : - augmente la capacité des liaisons (même déjà installées) - permet des réseaux multiterminaux à plusieurs voies proches : DWDM, Dense Wavelength Division Multiplexing CWDM, Coarse Wavelength Division Multiplexing

27 Pierre LECOY - Télécommunications27 MULTIPLEXEUR EN LONGUEUR DONDE de type : à deux voies Technologie à filtres dichroïques entre deux fenêtres de transmission Permet le multiplexage de signaux en sens identiques ou opposés Filtre dichroïque 1 et 2 1, transmis 2 réfléchi

28 Pierre LECOY - Télécommunications28 MULTIPLEXEUR EN LONGUEUR DONDE Principe du réseau de diffraction (grating) diffraction par une surface gravée + interférences ordre 2 ordre 1 sin m =m onde plane incidente (fibre accès commun) Vers fibres à accès sélectif

29 Pierre LECOY - Télécommunications29 MULTIPLEXEURS EN LONGUEUR DONDE de type : à deux voies à plusieurs voies Doc. DICON

30 Pierre LECOY - Télécommunications30 fibre (ou guide) optique zone où lindice est modulé périodiquement (pas = ) RESEAUX DE BRAGG Principe des réseaux de Bragg photoinscrits : une seule longueur donde est réfléchie: celle pour laquelle il y a accord de phase entre les réflexions élémentaires : =.2n Applications : filtres, (dé)multiplexeurs, capteurs les autres sont transmises

31 Pierre LECOY - Télécommunications31 MULTIPLEXEUR DINSERTION- EXTRACTION OADM, Optical Add-Drop Multiplexer permet dextraire un signal, et den insérer un autre à sa place sans démultiplexer lensemble i extrait (signal 1) i inséré (signal 2) réseau de Bragg à i circulateurs

32 Pierre LECOY - Télécommunications32 MODULATEUR OPTIQUE lumière continue Signal (10 à 40 Gbit/s) lumière modulée utilise leffet électro- optique dans un interféromètre de Mach-Zehnder intégré pour modulation externe nécessaire à très haut débit

33 Pierre LECOY - Télécommunications33 COMMUTATEURS OPTIQUES Technologies : Rapidité Encombrement consommation Capacité Applications Mécanique100 msimportant faible Faible Sécurisation de réseaux Micromécanique (MEMS) msfaible moyenne ElevéeBrasseurs (matrices) Optique intégrée (acousto- ou electro-optique) µs à nsimportant élevée Assez faible Commutation temporelle 3D (ex. holographiques) ms / smoyen faible (LCD) Très élevée Brasseurs (matrices)

34 Pierre LECOY - Télécommunications34 COMMUTATEUR OPTIQUE « switch » à deux voies Doc. DICON Mode de fonctionnement

35 Pierre LECOY - Télécommunications35 COMMUTATEUR OPTIQUE Matrices de commutation à micromiroirs Exemple de réalisation en MOEMS (Micro Optical Electrical Mechanical Structure) ; Lucent, 2000

36 Pierre LECOY - Télécommunications36 MATERIAUX ELECTROLUMINESCENTS Semi-conducteurs III-V : IIIIVV BCN AlSiP GaGeAs InSnSb GaAs 1 ère fenêtre infrarouge ( = 900 nm) Ga 1-x Al x Asentre 700 et 900 nm en fonction (décroissante) de x Ga 1-x In x As y P 1-y 2 ème ou 3 ème fenêtre infrarouge ( = 1200 à 1600 nm en fonction croissante de x et y) Ga 1-x In x As y Sb 1-y autour de 2,5 µm Ga As x P 1-x du jaune au rouge GaPvert ( = 565 nm) GaAlP rouge à haut rendement GaN/InGaNbleu ( = 440 nm) Semi-conducteurs II-VI : ZnSe (bleu) et ZnTe (vert-bleu)

37 Pierre LECOY - Télécommunications37 EMETTEURS Diodes électro-luminescentes : - Emission dans la deuxième ou troisième fenêtre (suivant composition de la couche active) InP n p + GaInAsP première fenêtre Couches de Couche active substrat Emission dans la confinement GaAs GaAlAs p n + - Principe de lhétérojonction Photons émis

38 Pierre LECOY - Télécommunications38 Emission face arrière Couches de confinement L Isolant Ruban Contact conducteur Couche active GaAlAs Contact conducteur Substrat DIODES LASER Structure Fabry Pérot Amplification si J > J th + résonance pour p = 2Ln/p Courant supérieur à un seuil Spectre multimode (large) courant Emission face avant diverge du fait de la diffraction

39 Pierre LECOY - Télécommunications39 EMETTEURS Diodes laser : structure DFB (distributed feed-back) Réseau de diffraction intégré sur le guide Ruban enterré (couche active) GaInAsP Réflexion distribuée dune seule longueur donde n Spectre monomode (étroit) Composant coûteux ! coupe du coin p Substrat (InP) n p n n

40 Pierre LECOY - Télécommunications40 Couche active Miroir de Bragg inférieur Miroir de Bragg supérieur Substrat Contacts électriques EMETTEURS Diodes laser : structure VCSEL Composant de hautes performances mais économique à fabriquer Applications à 850 nm : courte distance et (très) hauts débits lecture optique, impression ….. Test possible sur wafer Emission de lumière (vertical cavity surface emitting laser)

41 Pierre LECOY - Télécommunications41 EMETTEURS POUR FIBRES OPTIQUES TypeDEL Laser VCSEL Laser Fabry- Pérot Laser DFB Puissance couplée 10 à 100 µWqq. mW Emission par la surface, divergente par la surface, peu divergente par la tranche, assez divergente Spectre large très étroit (une raie) assez large (plusieurs raies) très étroit (une raie) P (i) linéaire seuil, 5 à 10 mAseuil, 10 à 30 mA Fréquence max. de modulation 100 à 200 MHzplusieurs GHz Coûttrès faiblefaibleassez élevéélevé Utilisations transmission à courte distance sur fibres multimodes (à 0,8 et 1,3 µm) haut débit (typ. GE) à courte distance, fibres multi. (à 0,8 µm) + lecture optique, imprimantes … haut débit sur fibres monomodes à 1,3 µm très haut débit sur fibres mono. surtout à 1,55 µm, systèmes WDM En recul

42 Pierre LECOY - Télécommunications42 EMETTEURS Différents boitiers :Module à diode laser Doc. NORTEL en embase de connecteur à fibre amorce

43 Pierre LECOY - Télécommunications43 RECEPTEURS Principe de la photodiode PIN Photons Couche anti-reflets Zone d'absorption Substrat p+ i n R V E Sensibilité spectrale : S 1 m GaInAs Si i S = S.P photocourant S sensibilité de la photodiode (en A/W) = q/h i D courant d'obscurité trous électrons non dopée (i = intrinsèque) i = i S + i D

44 Pierre LECOY - Télécommunications44 +V RPRP P Transimpédance RCRC iSiS v = -R C.i S - RECEPTEURS Structures de préamplificateurs : Très faible bruit, haute sensibilité Défavorable aux hautes fréquences (intègre le signal) P v = G.R P.i S +V Haute impédance RPRP iSiS Large bande, reproductible Bruit un peu plus élevé Coupe évt. le continu

45 Pierre LECOY - Télécommunications45 PEB. F équivalente BRUIT DU RECEPTEUR Modèle (simplifié) : Bruit de fond électronique indépendant de P i S =S.P P Bruit quantique (ou bruit de grenaille) = 2qSP. F Rapport signal / bruit : RSB = Puissance équivalente de bruit : PEB = pW/ Hz doù RSB = optique

46 Pierre LECOY - Télécommunications46 TRANSCEIVER Module démission - réception Doc. NORTEL

47 Pierre LECOY - Télécommunications47 LIAISONS SUR FIBRES OPTIQUES Liaisons numériques : –infrastructure du réseau longue distance (WAN) aux hiérarchies numériques plésiochrones (PDH) et synchrone SDH (cœur des réseaux ATM ) –réseaux métropolitains (MAN) protocoles SDH ou Gigabit Ethernet –réseaux locaux (LAN) protocoles Ethernet, FDDI, Fiber Channel, bus de terrain … –réseaux de distribution et d'accès des abonnés (FITL, fiber in the loop) Liaisons analogiques (surveillance video, télémesures … )

48 Pierre LECOY - Télécommunications48 TERMINAUX Rôle du terminal de ligne : Terminal émission Jonction Régénérateur Transcodage Système de surveillance Transcodage IOE Fibres optiques Connecteur IOR IOE Réseau Terminal réception Présence signal/horloge Fonctionnement interfaces Taux derreurs Télécommande / télésurveillance des répéteurs

49 Pierre LECOY - Télécommunications49 CONCEPTION DES LIAISONS Filtrage : Filtre minimum théorique (critère de Nyquist) F = F r /2 F r fréquence rythme (après transcodage) Règle pratique : filtre type cosinus surélevé, F = 0,7 F r Bande passante minimale de la fibre : si BP > F r fonctionne sans égalisation si 0,7 F r < BP < F r pénalité due à la dispersion (ou à légalisation) si BP < 0,7 F r modifier le support optique … Bande de bruit soit D B. < 0,5

50 Pierre LECOY - Télécommunications50 CONCEPTION DES LIAISONS Calcul de la puissance en réception : Relation P E (P mr ) : P mr = Q.PEB. F Photocourant moyen : i m = S.P mr Probabilité derreur : P E (Q) = avec Q 2 = = courant de bruit pénalité avec dispersion 155 Mbit/s 622 Mbit/s sans dispersion Exemples dordres de grandeur P PEPE mr dBm

51 Pierre LECOY - Télécommunications51 DIAGRAMME DE LŒIL en labsence de dispersions : 155 Mbit/s 622 Mbit/s Le récepteur a une bande passante de 600 MHz instant de décision optimum seuil

52 Pierre LECOY - Télécommunications52 BILAN DE LIAISON Bilan en puissance (loss budget) : puissance moyenne à l'émission :10 log P me (dBm) - atténuation des raccordements : - A R (dB) - atténuation des coupleurs, et/ou multiplexeurs :- A M (dB) - marge :- m(dB) - puissance moyenne en réception :- 10 log P mr (dBm) = atténuation disponible := a(dB) Dispersion : T/2 (demi bit) P mr = Q.PEB. F recommandé

53 Pierre LECOY - Télécommunications53 BILAN DE LIAISON Atténuation disponible : DEL + PIN Laser + PDA Mbit/s Débit (échelle log) a (dB) Gbit/s Laser + PIN Recule au profit de lamplification optique Permet de calculer : la portée (en point à point) le nombre de terminaux (en multi point) Limite en rapidité

54 Pierre LECOY - Télécommunications54 1,55 µm fibres monomodes standard à dispersion décalée (ou compensation de dispersion) FAMILLES DE LIAISONS sur fibres plastiques 1,3 µm fibres monomodes standard + DL liaisons industrielles sur fibres silice Accès d'abonnés amplification optique Réseaux locaux haut débit Réseaux métropolitains Liaisons longue distance Réseaux locaux Débit (échelle log) L max (km) (échelle log) 2 1 0, Gbit/s Mbit/s 0,2 0,1 0,85 µm fibres multimodes + VCSEL 0,85 µm fibres multimodes + DEL 1,3 µm fibres multimodes + DEL multiplexage en longueur d'onde

55 Pierre LECOY - Télécommunications55 CABLES SOUS MARINS Isolant polyéthylène Conducteur cuivre (téléalimentation des répéteurs) Toron de fils d'acierFibres optiques Tube Armure externe (protection pour faibles fonds)

56 Pierre LECOY - Télécommunications56 LIAISONS SOUS MARINES Types de liaisons à fibres optiques : –Liaisons intercontinentales en point à point débits très élevés (ex. 640 Gbit/s/fibre), distances très longues ( km …) –Liaisons « côtières » (sans répéteurs) en feston le long des côtes liens avec îles ou entre continents proches Réseaux multipoints avec unités de branchement et multiplexeurs Spécificités : très haute fiabilité très hautes performances mise en œuvre de nouvelles solutions répéteur câble

57 Pierre LECOY - Télécommunications57 LIAISON SEA-ME-WE 3 South-East Asia – Middle East – Western Europe liaison utilisant le multiplexage en longueur donde

58 Pierre LECOY - Télécommunications58 RESEAUX LOCAUX SUR FIBRES OPTIQUES Utilisation des fibres optiques : –Remplacement des supports « cuivre » en point à point liaisons série, bus type IEEE 488, sections de réseaux locaux, standards spécifiques haut débit (ex. Fiber Channel à 1 Gbaud) –Réseaux optiques passifs (PON, passive optical networks) multiterminaux, avec coupleurs et multiplexeurs exemple : réseau de diffusion Coupleur étoile Récepteurs Emetteur

59 Pierre LECOY - Télécommunications59 RESEAUX ETHERNET SUR FIBRES OPTIQUES Mode daccès : aléatoire (protocole CSMA/CD) Topologies : ouvertes (bus, arbre, étoiles … ) Débits/supports : Standards IEEE 802.xx 5 km 500 m 10 Gbase-LX4 à 10 Gbit/s : monomode à 1300 nm, jusquà 10 km sur fibre 50/125

60 Pierre LECOY - Télécommunications60 RESEAUX ETHERNET SUR FIBRES OPTIQUES Convertisseurs 10/100 Mbit/s : Connecteur électrique (RJ 45) Connecteur optique (ST)

61 Pierre LECOY - Télécommunications61 RESEAU FDDI Fiber Distributed Data Interface Réseau en anneau, à accès contrôlé par jeton Débit : 100 Mbit/s codés 4B5B Supports : fibres monomodes pour les grandes distances fibres multimodes 62,5/125 jusqu'à 2 km paires torsadées à très courte distance Topologie : anneau doublé sécurisation Applications : serveurs et stations de travail haut débit en temps réel, avec exigence de haute sécurité (contrôle industriel … ) Standard ANSI

62 Pierre LECOY - Télécommunications62 RESEAU FDDI Fiber Distributed Data Interface Architecture : Relais d'isolement des stations Relais de reconfiguration Concentrateur Anneau de secours Stations classe B Pont (vers réseau local) Stations classe A Routeur (vers autres réseaux) Anneau principal Interfaces opto- électroniques Fibres optiques Paires torsadées

63 Pierre LECOY - Télécommunications63 AMPLIFICATION OPTIQUE Principe dans une fibre dopée Erbium : (EDFA, erbium doped fiber amplifier) à 0,8 µm Absorption : à 0,98 µm à 1,48 µm niveaux d'énergie niveaux élargis par effet Stark E transitions non radiatives transition radiative à 1,536 µm Amplifie autour de 1,5 m Autres matériaux : Neodyme (Nd) à 1,06 m

64 Pierre LECOY - Télécommunications64 amplification AMPLIFICATION OPTIQUE Spectre dans lErbium : Spectre d'émission (fluorescence) 1,45 1,50 1,55 1,60 µm Section efficace ( m 2 ) pompage Spectre d'absorption Amplifie de nombreuses longueurs donde

65 Pierre LECOY - Télécommunications65 fibre amplificatrice AMPLIFICATEUR OPTIQUE A FIBRE DOPEE ERBIUM Schéma : = soudure Amplificateur unidirectionnel, pompage vers l'aval diode laser de pompe Photodiode de contrôle filtre isolateur sortie isolateur entrée Multiplexeur fibres adaptatrices

66 Pierre LECOY - Télécommunications66 AMPLIFICATEUR OPTIQUE A FIBRE DOPEE ERBIUM Amplificateur bidirectionnel, pompage dans les deux sens sens aller Multiplexeur isolateur diode laser de pompe diode laser de pompe filtre sens retour Multiplexeur isolateur Diodes de pompe partagées pour une meilleure fiabilité

67 Pierre LECOY - Télécommunications67 AMPLIFICATEUR OPTIQUE A FIBRE DOPEE ERBIUM Avantages : réduction de la complexité et du coût amélioration de la fiabilité transparence vis à vis du signal transmis faible dépendance vis à vis de la polarisation du signal amplification simultanée dun grand nombre de longueurs d'onde multiplexées Inconvénients : pas de régénération ne compense pas la dispersion accumulation du bruit

68 Pierre LECOY - Télécommunications68 SYSTEMES DE TRANSMISSION A AMPLIFICATEURS OPTIQUES Liaisons longues : EmRéc Liaison Amplificateur optique "booster" EmRéc Liaison Préamplificateur optique Em Réc Amplificateurs optiques intermédiaires Jusquà 350 km ! La distance entre amplis décroît avec la longueur de la liaison Liaisons très longues :

69 Pierre LECOY - Télécommunications69 SYSTEMES DE TRANSMISSION A AMPLIFICATEURS OPTIQUES Liaisons multiplexées en longueur donde : évolution vers le routage optique

70 Pierre LECOY - Télécommunications70 RESEAUX TOUT-OPTIQUE Eléments-clefs : –Utilisation généralisée de multiplexeurs (ADM) et brasseurs optiques (OXC, optical cross-connects) –Continuité optique de bout en bout : avec conservation de longueur donde (réseau transparent) avec changement de longueur donde aux nœuds (réseau intelligent) architectures en anneaux ou maillées Chemin de secours ADM OXC Accès, LAN, réseau extérieur … sécurisation Nécessité de nouveaux protocoles ex. GMPLS, generalized multiprotocol label switching Chemin normal


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