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

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Tables des Matières

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Introduction
Notre travail a tout d’abord consisté à
développer une liaison otique, dépendant des
performances des disposi...
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III. Choix et description des composants :
a) Modulate...
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d) Photodiode

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  1. 1. 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
  2. 2. 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
  3. 3. 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
  4. 4. Rapport de mini projet Optique I. FST Rahma Ghali & Karima Torkhani 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. Page 4 sur 20
  5. 5. Rapport de mini projet Optique FST Rahma Ghali & Karima Torkhani 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 ». Page 5 sur 20
  6. 6. Rapport de mini projet Optique FST Rahma Ghali & Karima Torkhani 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. Page 6 sur 20
  7. 7. Rapport de mini projet Optique FST Rahma Ghali & Karima Torkhani 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) Page 7 sur 20
  8. 8. Rapport de mini projet Optique FST Rahma Ghali & Karima Torkhani  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) Page 8 sur 20
  9. 9. Rapport de mini projet Optique FST Rahma Ghali & Karima Torkhani  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 Page 9 sur 20
  10. 10. Rapport de mini projet Optique FST Rahma Ghali & Karima Torkhani  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 Page 10 sur 20
  11. 11. Rapport de mini projet Optique V. FST Rahma Ghali & Karima Torkhani 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. Page 11 sur 20
  12. 12. Rapport de mini projet Optique FST Rahma Ghali & Karima Torkhani  Emetteur :  Chaines de Transmission : Figure 10 Chaine de transmission L.O.M a WDM Page 12 sur 20
  13. 13. Rapport de mini projet Optique FST Rahma Ghali & Karima Torkhani  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. Page 13 sur 20
  14. 14. Rapport de mini projet Optique FST Rahma Ghali & Karima Torkhani Figure 11 Les différents Diagrammes de l'œil et BER Analyser de la Multiplexage WDM Page 14 sur 20
  15. 15. Rapport de mini projet Optique FST Rahma Ghali & Karima Torkhani 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) Page 15 sur 20
  16. 16. Rapport de mini projet Optique FST Rahma Ghali & Karima Torkhani 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) Page 16 sur 20
  17. 17. Rapport de mini projet Optique FST Rahma Ghali & Karima Torkhani 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. Page 17 sur 20
  18. 18. Rapport de mini projet Optique FST Rahma Ghali & Karima Torkhani 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 Page 18 sur 20
  19. 19. Rapport de mini projet Optique FST Rahma Ghali & Karima Torkhani 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 Page 19 sur 20
  20. 20. Rapport de mini projet Optique FST Rahma Ghali & Karima Torkhani Annexes Page 20 sur 20

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