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SYSTEMES DE TRANSMISSION SUR FIBRES OPTIQUES

SYSTEMES DE TRANSMISSION SUR FIBRES OPTIQUES. Pierre LECOY Professeur ECP /ENSEA Option ESE 2007. LIAISONS SUR FIBRES OPTIQUES. Liaisons numériques : infrastructure du réseau longue distance (WAN) aux hiérarchies numériques plésiochrones (PDH) et synchrone SDH (cœur des réseaux ATM )

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SYSTEMES DE TRANSMISSION SUR FIBRES OPTIQUES

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  1. SYSTEMES DE TRANSMISSIONSUR FIBRES OPTIQUES Pierre LECOY Professeur ECP /ENSEA Option ESE 2007 Pierre LECOY - Télécom optiques

  2. 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) protocolesSDH ou 1/10 Gigabit Ethernet • réseaux locaux (LAN) protocoles Ethernet, FDDI, Fiber Channel, bus de terrain, multimedia (bus 1394) … • réseaux de distribution et d'accès des abonnés (FTTx, fiber to the … ) • Liaisons analogiques (surveillance vidéo, télémesures … ) Pierre LECOY - Télécom optiques

  3. SDH/SONET SUR FIBRES OPTIQUES • Systèmes longue distance sur fibre optique (principaux exemples de systèmes, portée sans amplification) : STM 256 (40 Gbit/s) en développement Distances minimales prévues par les standards (G 657), on peut faire mieux n x STM 16 ou n x STM 64 par multiplexage en longueur d’onde Pierre LECOY - Télécom optiques

  4. Jonction Connecteur Transcodage IOE IOE Fibres optiques Système de surveillance Transcodage IOR Régénérateur Présence signal/horloge Fonctionnement interfaces Télécommande / télésurveillance des répéteurs Taux d’erreurs TERMINAUX Terminal émission • Rôle du terminal de ligne : Réseau Terminal réception Pierre LECOY - Télécom optiques

  5. Probabilité d’erreur : PE (Q) = avec Q2 = = sans dispersion PE 10-4 avec 10-6 dispersion 622 Mbit/s 10-8 155 Mbit/s 10-10 pénalité P mr -44 -42 -40 -38 -36 -34 dBm CONCEPTION DES LIAISONS • Calcul de la puissance en réception : Photocourant moyen: im = S.Pmr courant de bruit • Relation PE (Pmr): • Pmr = Q.PEB.DF Exemples d’ordres de grandeur Pierre LECOY - Télécom optiques

  6. BILAN DE LIAISON • Bilan en puissance (loss budget) : puissance moyenne à l'émission : 10 log Pme (dBm) - atténuation des raccordements : - AR (dB) - atténuation des coupleurs, et/ou multiplexeurs : - AM (dB) - marge : - m (dB) - puissance moyenne en réception : - 10 log Pmr (dBm) = atténuation disponible : = a (dB) • Dispersion : Dt < T/2 (demi bit) Pmr = Q.PEB.DF recommandé Pierre LECOY - Télécom optiques

  7. CONCEPTION DES LIAISONS • Filtrage : Filtre minimum théorique (critère de Nyquist) ∆F = Fr/2 Fr fréquence rythme (après transcodage) Règle pratique :filtre type cosinus surélevé, ∆F = 0,7 Fr Bande de bruit • Bande passante minimale de la fibre : • si BP > Frfonctionne sans égalisation • si 0,7 Fr < BP < Frpénalité due à la dispersion • (ou à l’égalisation) • si BP < 0,7 Fr modifier le support optique … soit DB.Dt < 0,5 Pierre LECOY - Télécom optiques

  8. Lmax (km) (échelle log) amplificationoptique 200 1,55 µm à dispersion décalée (ou compensation de dispersion) 100 fibres monomodes standard 50 multiplexage en longueur d'onde 20 10 1,3 µm fibres 5 1,3 µm fibres monomodes + DL 0,85 µm multimodes fibres multimodes + DEL 2 + DEL 1 Réseaux locaux liaisons industrielles 0,5 haut débit 0,85 µm fibres multimodes sur fibres silice + VCSEL 0,2 1 3 10 Gbit/s 0,1 Débit (échelle log) 1 3 10 30 100 300 Mbit/s FAMILLES DE LIAISONS Liaisons longue distance Réseaux métropolitains, accès FTTH (PON) Accès d'abonnés (1G) Réseaux locaux sur fibres plastiques Pierre LECOY - Télécom optiques

  9. Jusqu’à 350 km ! Liaison Liaison Em Réc Em Réc Préamplificateur Amplificateur optique "booster" optique Amplificateurs optiques intermédiaires Réc Em SYSTEMES DE TRANSMISSION A AMPLIFICATEURS OPTIQUES • Liaisons longues : • Liaisons très longues : La distance entre amplis décroît avec la longueur de la liaison Pierre LECOY - Télécom optiques

  10. Coupleur étoile Emetteur Récepteurs RESEAUX DE DONNEES SUR FIBRES OPTIQUES • Fibres optiques en transmission de données : • Remplacement des supports « cuivre » en point à point liaisons série, bus type IEEE 488, sections de réseaux locaux • Réseaux optiques passifs (PON, passive optical networks) multiterminaux, avec coupleurs et multiplexeurs • exemple : réseau de diffusion Pierre LECOY - Télécom optiques

  11. Multiplexeurs en longueur d'onde Station 1 Réc Em l2 • Réseau multipoints Em Réc l1 Station maître Coupleurs en Y • Bus étoile Station 2 Autres stations Coupleur étoile Emetteurs Récepteurs RESEAUX DE DONNEES SUR FIBRES OPTIQUES Exemples d’architectures : Pierre LECOY - Télécom optiques

  12. Stations Etoiles optiques actives Fibres optiques silice Fibres optiques plastique BUS DE TERRAIN • Utilisations industrielles (machines, capteurs, automates ... ) • Distances et débits faibles • Exigence de fiabilité en environnements perturbés • Protocoles "propriétaires" en général centralisés (CAN, Flexray … ) • Exemple : FIP (Field Information Protocol), structure multi-étoiles Pierre LECOY - Télécom optiques

  13. RESEAUX ETHERNETSUR FIBRES OPTIQUES Standards IEEE 802.xx • Mode d’accès : aléatoire (protocole CSMA/CD)‏ • Débits/supports : Pierre LECOY - Télécommunications

  14. RESEAUX ETHERNETSUR FIBRES OPTIQUES • Gigabit Ethernet : Pierre LECOY - Télécommunications

  15. Paires torsadées Hub ou switch Serveur Répéteur Etoile optique Etoile Fibres optiques passive optique active Stations Pont Ethernet sur câble coaxial Hub ou switch Vers réseaux extérieurs Routeur RESEAUX ETHERNETSUR FIBRES OPTIQUES • Architecture (exemple) : Pierre LECOY - Télécom optiques

  16. RESEAU FDDIFiber 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 Standard ANSI • Applications : • serveurs et stations de travail haut débit en temps réel, • avec exigence de haute sécurité (contrôle industriel … ) Pierre LECOY - Télécom optiques

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

  18. FIBER CHANNEL Standard ANSI • Utilisations : Interconnexion à haut débit pour tous protocoles : Ethernet, interfaces SCSI, HIPPI, TCP/IP, ATM … Recommandé pour anneaux de stockage (SAN, storage area networks) • Couches Fiber Channel : • FC0 = émission / réception sur le support, régénération • FC1 = constitution des trames : 2168 octets codés 8B10B • + contrôle d’erreur et de flux • FC2 = architecture de réseau • Débit nominal : 100 Moctets/s soit 1062,5 Mbauds Pierre LECOY - Télécom optiques

  19. FIBER CHANNEL • Débits et supports : Débit de base “1” à 1062,5 Mbauds Multiples et sous-multiples : Pierre LECOY - Télécommunications

  20. Station Fiber Channel Point à point Switching fabric En réseau commuté En anneau FIBER CHANNEL • Architectures : Pierre LECOY - Télécom optiques

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