Rapport optique-rahma ghali&karimatorkhani-mp1srt

Rapport de Mini projet:
« Dimensionnement d’une liaison optique
Multimode et Monomodes sur Optisystem »

Présenter par :

Professeur :

Rahma Ghali & Karima Torkhani

Mme. Rim Cherif

Mastère professionnel 1
Système Réseaux et
Télécommunication
Année Universitaire 2013 / 2014

Tables des Matières

Tables des Matières ................................................................................................................ 2
Introduction............................................................................................................................ 3
I.

Cahier des charges : ..................................................................................................... 4

II. Objectifs : ..................................................................................................................... 4
III.

Choix et description des composants :................................................................... 5

IV.

Partie 1 : Dimensionnement d’une liaison optique Monomode ........................... 7
Cas 1 : « Liaison Monomode SMF28, Longueur = 1km »........................................... 7
Cas 2 : « Liaison Monomode SMF28, Longueur = 50km » ....................................... 8
Cas 3 : « Liaison Monomode NZ-DSF, DCF, Longueur = 500km » .........................9
Cas 4 : « Liaison Monomode NZ-DSF, DCF=2,5km, Longueur = 500km » ........... 10

V. Partie 2 : Dimensionnement d’une liaison optique Multimode ............................. 11
Utilisation de la WDM (Wavelength Division Multiplixing) ......................................... 11
Emetteur :....................................................................................................................12
Chaines de Transmission : .........................................................................................12
Récepteur : .................................................................................................................. 13
VI.

Bilan de Liaison : ..................................................................................................... 15

VII.

Résultats et discussion :......................................................................................... 16

Conclusion .............................................................................................................................17
Liste des Figures ................................................................................................................... 18
Netographie .......................................................................................................................... 19
Glossaire ................................................................................................................................ 19
Annexes ................................................................................................................................. 20

Introduction
Notre travail a tout d’abord consisté à
développer une liaison otique, dépendant des
performances des dispositifs utilisés pour les
conversions
électrique/optique
et
optique/électrique, de la technique de
modulation optique choisie, des amplificateurs
utilisés, de la qualité et nature de la fibre
optique et, finalement, de la topologie choisie
pour réaliser le système entier.
Il est important en particulier que cette
approche puisse déterminer les principales
sources de bruit, d’atténuation et de dispersion,
dans le système et aussi d’améliorer ses
performances en réduisant ces sources de bruit
afin d’obtenir la qualité de débit souhaitée
toute en gardant le rapport « Qualité Débit /
Large Distance ».

OPTISYSTEM EST UNE
SUITE LOGICIELLE
COMPLET DE
CONCEPTION QUI
PERMET AUX
UTILISATEURS DE
PLANIFIER, TESTER ET
SIMULER DES
LIAISONS OPTIQUES
DANS LA COUCHE DE
TRANSMISSION DES
RESEAUX OPTIQUES
MODERNES

Rapport de mini projet Optique

I.

FST


Cahier des charges :

Dimensionnement d’une liaison Optique de 500 km avec un taux d’erreurs binaire
(totale bits / bit erronées), TEB = 10-12., Débit D=205 Gb/s, Un diagramme d’œil ouvert,
facteur Q>8.
Notre But étant de faire un dimensionnement, choix d’équipement (source, support,
de transmission, récepteur, etc.…).
Bande passante : point à point / Multiplexée.

II.

Objectifs :

Dans le cadre de notre première année Master professionnelle Systèmes réseaux
&Télécoms, il nous a était demander d’effectuer un dimensionnement d’une liaison
optique.
Pour mieux comprendre le concept il faut expliquer quelques notions à savoir, une
liaison optique et caractériser par un émetteur optique (Laser, LED), d’un support de
communication optique (Fibre Optique) et un récepteur optique (photodiode).
Dans les liaisons optiques hyperfréquences, comme dans tous les systèmes de
communication, il existe trois blocs importants pour effectuer la transmission de
l’information: L’émetteur, le canal de communication et le récepteur.
Notre but étant de transporter des signaux microondes à très haute pureté spectrale
par voie optique avec une distance de 500 km toute en étudiant le comportement des
différents paramètres liés à cette dernière à savoir, la dispersion et l’atténuation.
De ce faite, l’émetteur qui est la diode laser, joue le rôle de porteuse et le modulateur
celui de convertisseur électrique/optique du signal. Le canal de transmission est une
fibre optique (SMF28, NZ-DSF.DCF) Cette dernière permet de transporter la porteuse
optique modulée. Enfin, La photodiode PIN assume la détection du signal électrique
véhiculé en effectuant une conversion optique/électrique.

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FST


III. Choix et description des composants :
a) Modulateur (Mach-Zehnder) MMZ

La modulation peut être définie comme le processus par lequel le
signal est transformé de sa forme originale en une forme adaptée au
canal de transmission. Dans notre cas on a implémenté le
Modulateur MZM.

b) Laser

Un laser est une source de lumière cohérente, c'est à dire une onde
électromagnétique sinusoïdale dans le temps. Acronyme de l'anglais
« Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation ».
Cette dernière prendra en charge la conversion électrique /optique.
Dans notre cas nous utiliserons un laser « Agilent 81600B ».

c) Fibre Optique

Un guide d'onde optique de 2 ou plusieurs couches de diélectriques
transparents (Verre ou Silice) d'indices de réfraction différents.
Dans une fibre, la lumière est confinée dans le cœur et guidée grâce
à la gaine optique
Dans notre cas nous utiliserons la fibre « SMF28, NZ-DSf, DCF ».

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d) Photodiode

La photodiode PIN est un composant semi-conducteur de
l’optoélectronique. Elle est utilisée comme photo-détecteur tel et
notre cas. Cette dernière prendra en charge la conversion
optique/électrique.

e) Amplificateur :

Sert à minimiser les perturbations (bruit et distorsion) sur les
signaux, préamplificateur et photodétecteur sont souvent réunis
pour effectuer cette tâche.

f) BER Analyser :

Le « bit error rate - BER » c’est le nombre de bits reçus d'un flux de
données sur un canal de communication qui ont été altérées en
raison de bruit, d’interférence, de distorsion ou d'erreurs
synchronisation de bit . Le BER Analyser nous donne un visuel pour
mieux interpréter les paramètres entrées pour notre liaison optique.

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IV. Partie 1 : Dimensionnement d’une liaison optique Monomode
 Cas 1 : « Liaison Monomode SMF28, Longueur = 1km »

Figure 1: Liaison Optique monomode avec un Fibre SMF28 a 1km

Figure 2 Diagramme de l'œil pour un Fibre SMF28 à 1km (L.O.M)

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 Cas 2 : « Liaison Monomode SMF28, Longueur = 50km »

Figure 3 Liaison Optique monomode avec un Fibre SMF28 a 50km

Figure 4 Diagramme de l'œil pour un Fibre SMF28 à 50km (L.O.M)

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 Cas 3 : « Liaison Monomode NZ-DSF, DCF, Longueur = 500km »

On commence tout d’abord par calculer la longueur de la fibre de compensation DCF :
Longueur NZDSF
LNZ-DSF
500 km

LDCF

Dispersion
NZ-DSF
Dc/NZDSF
2 ps/nm*km
(d’après le
Datasheet)

Dispersion
DCF
Dc/DCF
-82 ps/nm*km
(d’après le
Datasheet)

= - LNZ-DSF* Dc/NZDSF / - Dc/DCF

AN : -500 *2 / -82 = 12,1 km

Figure 6 Liaison Optique avec un Fibre de compensation DCF à 12.1km

Solution : Une très faible
longueur de fibre de
compensation

Figure 5 Diagramme de l'œil pour un Fibre de compensation à
12.1km

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 Cas 4 : « Liaison Monomode NZ-DSF, DCF=2,5km, Longueur = 500km »

Pour avoir un Diagramme de l’œil le plus claire possible on a essayé de changer la
valeur de la longueur de la fibre DCF (Fibre de Compensation), jusqu’au en arriver à la
valeur de 2,5 km. (Voir figure)

Figure 7 Liaison Optique avec un Fibre de compensation DCF à 2,5km

Figure 8 Diagramme de l'œil pour un Fibre de compensation à 2,5 km

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V.

FST


Partie 2 : Dimensionnement d’une liaison optique Multimode
Utilisation de la WDM (Wavelength Division Multiplixing)

Figure 9 Liaison Multimode WDM (vue globale)

La Multiplexage en longueur d’onde WDM permet d’envoyer simultanément sur la même
fibre optique plusieurs longueurs d’ondes indépendantes, l’intérêt de ce dernier c’est
l’augmentation du débit et l’utilisation du même câble pour le transport car le support de
transmission sera partagé.

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 Emetteur :

 Chaines de Transmission :

Figure 10 Chaine de transmission L.O.M a WDM

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 Récepteur :

Démonstration des différents résultats obtenus avec les paramètres
entrés pour chaque composant appartenant à ce schéma, on va illustrer
les divers diagrammes de l’œil (qui est un moyen qualitatif) relatives aux
8 utilisateurs ainsi que le BER Analyser comme moyen qualitative.

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Figure 11 Les différents Diagrammes de l'œil et BER Analyser de la Multiplexage WDM

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VI. Bilan de Liaison :
Le Bilan de liaison fait référence au calcul par étapes permettant de déterminer la
qualité d’une liaison.
Pour calculer le bilan optique d'une liaison, on commence par déterminer la "lumière"
disponible entre les équipements actifs ("émetteur" et "récepteur" optiques).
Deux données primordiales sont prises en compte :
1. L’atténuation de la puissance optique dans une fibre est du principalement à
deux phénomènes dont les effets se cumulent. Il s’agit de :
 Pertes provoquées par "l'absorption" du matériau constituant la fibre.
 Pertes provoquées par la "diffusion" de ce matériau.
2. La Dispersion due

 La différence entre la puissance de sortie et la sensibilité du récepteur s'appelle le
budget optique.
Il se calcule ainsi :
Budget optique = Puissance de sortie -Sensibilité du récepteur
(dB)
(dBm)
(dBm)
 Calcul de la portée d'une fibre optique
La portée permise tient compte des pertes dues aux connecteurs :
Portée max.(km) = (Budget optique -Pertes connecteurs -Pertes épissures -3
dB) /Atténuation du câble (dB/km)

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VII. Résultats et discussion :
Diverses solutions ont été proposées pour pouvoir bénéficier pleinement des capacités
de la fibre toute en concevant le rapport haut débit/ longue distance.
On a démontre en premier lieu que pour une fibre de courtes distance avec un débit
assez bon , on arrive a obtenir un BER analyser avec un diagramme d’œil assez claire.
Par contre le problème se pose lors au niveau des fibres au longueur d’ondes assez
élevée (voir figure 6), dont la solution choisie étant un fibre de compensation avec une
longueur d’onde très faible et une dispersion négatives.
Aussi pour garder cette stabilité et clarté au niveau de diagramme de l’œil et maintenir
un taux d’erreur d’ordre 10-12, on ajoute un amplificateur à notre chaines de
transmission avec un certain gain qui servira après à rendre la puissance émise par la
source (LASER) et atténuation globale de la fibre supérieur à la puissance minimale
globale. (Voir figure 6)
La technique de multiplexage a été choisie, car elle consiste à partager le média de
communication, pour y envoyer les données simultanément. Dans notre cas nous
avons appliqué la WDM sur notre chaine de transmission déjà évoqué. Cette technique
nous a permis de séparer les débits montants et descendants sur la même fibre ainsi
que la séparation et l’augmentation du nombre d’utilisateurs. (Voir figure 9)

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Conclusion

Nous avons pu effectuer plusieurs expériences au niveau des deux modes à savoir le
mode Monomode ave une fibre optique NZ-DSF et une fibre de compensation DCF et
le mode Multimode en insérant un Multiplexeur de 8*1 utilisateurs et tirer des
résultats de ces derniers par deux moyens :
 Moyen qualitatif : Diagramme de l’œil.
 Moyen quantitatif : Facteur Q>8.

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Liste des Figures

Figure 1: Liaison Optique monomode avec un Fibre SMF28 a 1km ........................................................ 7
Figure 2 Diagramme de l'œil pour un Fibre SMF28 à 1km (L.O.M) ......................................................... 7
Figure 3 Liaison Optique monomode avec un Fibre SMF28 a 50km ....................................................... 8
Figure 4 Diagramme de l'œil pour un Fibre SMF28 à 50km (L.O.M) ....................................................... 8
Figure 5 Diagramme de l'œil pour un Fibre de compensation à 12.1km ............................................... 9
Figure 6 Liaison Optique avec un Fibre de compensation DCF à 12.1km ............................................... 9
Figure 7 Liaison Optique avec un Fibre de compensation DCF à 2,5km ............................................... 10
Figure 8 Diagramme de l'œil pour un Fibre de compensation à 2,5 km .............................................. 10
Figure 9 Liaison Multimode WDM (vue globale) ................................................................................... 11
Figure 10 Chaine de transmission L.O.M a WDM.................................................................................. 12
Figure 11 Les différents Diagrammes de l'œil et BER Analyser de la Multiplexage WDM .................... 14

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Netographie

http://optiwave.com/category/products/system-and-amplifier-design/optisystem/
http://igm.univ-mlv.fr/~dr/XPOSE2009/Transmission_sur_fibre_optique/ouverturenumerique.html
http://optiwave.com/resources/applications-resources/optical-system-lesson-3-optical-systemswdm-design/
http://optiwave.com/applications/dwdm/
http://www.corning.com/opticalfiber/products/LEAF_fiber.aspx

Glossaire

SMF 28 :
NZ-DSF :
DCF :
Laser :
WDM :

Single-Mode Optical Fiber 28
Non-zero dispersion-shifted fiber
Double-clad fiber
Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation
Wavelength Division Multiplexing

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Annexes

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