Simulation de réseaux pon

Simulation de réseaux PON

Projet mené par
BERGACH Mohamed Amine
MIHAILA Georgian Daniel

Encadré par
LOURDIANE Mounia

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Sommaire

I. Introduction générale .............................................................................................. 3
A. L'Internet d'aujourd'hui, l'Internet de demain .............................................. 3
1. Un réseau, des services ................................................................................... 3
2. Les limites actuelles ......................................................................................... 4
3. Terminologie du réseau d’accès .................................................................... 7
4. Les réseaux d’accès optique dans le monde ............................................... 8
B. Quelle architecture, quelle technologie ? ....................................................... 8
1. Portée du déploiement de la fibre ................................................................. 9
2. Architecture dédiée, architecture mutualisée .......................................... 10
3. Les différents standards ................................................................................ 14
4. Les acteurs et la spécificité française ......................................................... 18
II. GPON : les éléments de bout en bout ................................................................ 22
1. Le support : la fibre ........................................................................................ 22
2. En émission : des lasers ................................................................................ 26
3. En réception : des photodiodes ................................................................... 29
4. Spécificités de la norme ................................................................................. 29
III. Simulations.............................................................................................................. 30
A. A propos de VPI ................................................................................................. 30
1. Applications ..................................................................................................... 30
2. Trucs et astuces .............................................................................................. 31
B. Modélisation ....................................................................................................... 31
1. OLT ................................................................................................................... 32
2. ONT .................................................................................................................. 33
3. L'arbre optique ................................................................................................ 35
4. Arbre GPON ................................................................................................... 36
C. Résultats............................................................................................................... 36
1. Influence de la modulation externe............................................................ 36
2. Influence de la longueur d'arbre traversée ............................................... 39
3. Influence en réception des étages d'amplification / filtrage ................ 43
IV. Conclusions ............................................................................................................. 45
Bibliographie et annexes ................................................................................................ 47

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I. Introduction générale
A. L'Internet d'aujourd'hui, l'Internet de demain
1. Un réseau, des services

De l'imprimerie à la télévision, chaque révolution du support de transmission
de l'information a amélioré notre capacité à communiquer. D'une multitude de
réseaux, chacun dédié à un service particulier tel que la radio, la télévision ou le
téléphone, Internet émerge comme une plateforme de convergence pour les
médias classiques et d'émergence pour les médias du futur. Internet, ou plus
précisément le couplet TCP/IP, rends transparent auprès des utilisateurs la
complexité et l'hétérogénéité des réseaux sous-jacents.
En effet, la gestion d'une plateforme unique et la vente de services à forte
valeur ajoutée augmente la marge des acteurs d'Internet que sont les créateurs
de contenu et de nouveaux services d'un côté et les opérateurs de l'autre. C'est
cette perspective qui est le moteur actuel du développement d'Internet qui est
devenu un outil indispensable autant pour l'individu que pour toute
organisation.
Les créateurs de contenu et de services sont à l'origine des services les plus
innovants par le biais desquels ils cherchant à se différencier de leurs
concurrents et à la fois engranger plus de revenu. L’augmentation incessante
des services multimédias via le réseau Internet, avec l’arrivée de la télévision
haute définition (TV HD), l’augmentation des tailles des photos (record actuel
45 Gigapixels) et vidéos numériques, la multiplication du nombre des jeux
vidéos haute qualité en ligne et le besoin de partager et d’échanger des fichiers
entre internautes le plus rapidement possible et depuis n’importe quel terminal
dans le monde, le besoin de bande passante est en constante croissance.
Les fournisseurs d'accès Internet (FAI) sont chargés d'assouvir ce besoin et
d'offrir des débits de plus en plus importants et symétriques. Pour tenir le
rythme avec cette demande croissante, les opérateurs ont employé toutes les
méthodes d'optimisation à leur disposition pour extraire la performance
maximale en bande passante de l'infrastructure existante. Cependant,
l'optimisation des réseaux classiques à atteint sa limite physique. Les
opérateurs sont pris entre deux feux. D'un côté, les utilisateurs demandent
davantage de débit. De l'autre, les fournisseurs de services se disent dans
l'impossibilité de fournir de nouveaux services sans une bande passante
permettant d'assurer une qualité de service minimale, sans laquelle tout
nouveau service serait un échec.
Sans une évolution constante, Internet ne serait pas ce qu'il est. Pour assurer
leur survie financière, les opérateurs sont donc contraints à faire évoluer les

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maillons les plus faibles de leur réseau, qui se trouvent être aussi les plus
coûteux : les réseaux d'accès.

2. Les limites actuelles

Depuis les années 2000, les réseaux coeur reposent entièrement sur la fibre
optique. Cependant, sur le réseau d'accès coexistent trois grandes familles de
supports : métalliques (typiquement du cuivre), sans fil (technologie radio) et
optiques (fibres de silice ou de verre).
A ce jour, le service le plus rentable est la télévision. Le réseau classique de
distribution est désormais remplacé par le réseau Internet avec l'IPTV. Et la
France est le plus grand consommateur mondial d'IPTV avec 40% de parts du
marché mondial en 2009. C'est aussi le service le plus gourmand en bande
passante. La logique commerciale en fait donc une priorité en termes de
disponibilités pour engranger un maximum de revenus, partagés entre les
créateurs de contenu et les distributeurs (les FAI). Mais pour se différencier les
uns des autres, les concurrents rivalisent en proposant chacun un bouquet
conséquent de chaînes et une expérience sans égale avec la télévision Très
Haute Définition (THD). Les premiers téléviseurs 3D sont sorti sur le marché
début 2010 et la télé 3D s'annonce comme une véritable "Application Killer".
L'interactivité étant la prochaine étape, combiné à la Télé 3D, l'expérience
ultime en termes de visualisation de contenus ou de jeux en fait rêver plus d'un.
Pour transmettre une chaîne de télévision en définition standard (SD), un débit
minimum de 4-5 Mbps est nécessaire. En dessous, la QoS (Quality of Service :
Qualité de Service) est inadéquate (images saccadées, effets de blocs, latence).
Imaginez regarder un match de foot avec une transmission intermittente et
l'annonce des buts par les cris jouissifs des voisins qui eux ont un meilleur
service.
Dans ces conditions, pour transmettre un bouquet de 100 chaînes en SD, il faut
un débit minimum de 400 Mbps.
Si on garde la télévision comme référence en termes de débits, ce qui se justifie
par le fait que c'est le service le plus profitable et à la fois le plus gourmand en
termes de bande passante et le plus contraignant en termes de QoS, et qu'on
regarde les débits accessibles dans les réseaux d'accès à ce jour, on se rend très
vite compte des limites.

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a) Des solutions sans fil insuffisantes

En effet, les solutions sans fil (WiFi 50 Mbps, WiMAX 70 Mbps) dont la bande
passante varie énormément en fonction de l'environnement (obstacles,
interférences, portée, météo), sans parler du fait qu'elle est partagée entre
plusieurs dizaines d'utilisateurs, sont dors et déjà mises de côté car ne peuvent,
à ce jour, assurer une transmission télé avec la qualité des postes actuels.

b) Le cuivre exploité au maximum

Pour ce qui est des réseaux d'accès filaires, la technologie xDSL (Digital
Subscriber Line), sous sa forme la plus rependue l’ADSL (Assymmetric DSL),
domine aujourd’hui le marché d’accès haut débit en France. Cette technologie
assure la transmission par les paires de cuivre (câbles téléphoniques). La quasi-
totalité des foyers est raccordable en ADSL à 512 kbps. En revanche, même si
des technologies telles que l’ADSL 2+, l’ADSL quad ou encore le VDSL
peuvent délivrer des débits de 15 Mbps pour l’ADSL 2+ à 100 Mbps pour le
VDSL 2+, les distances de transmission de ces débits sont très courtes (150-
200 m pour atteindre 100 Mbps). En effet, l’éligibilité d’une offre xDSL dépend
du rapport signal sur bruit qui est fonction de la distance, de la qualité de la
paire de cuivre traversée et des perturbations électromagnétiques, autrement
dit de l'atténuation de la ligne. Quoi qu'il en soit, pour les distances moyennes
entre le Noeud de Raccordement d'Abonnés (NRA) et les utilisateurs finaux,
typiquement de 2.5 km en France, les débits accessibles en ADSL avoisinent les
4-5 Mbps (voir Figure 1), tout juste de quoi faire passer une chaîne TV SD
pour chaque foyer raccordé. Notons que sur les 15 millions d'abonnés ADSL en
2008 en France (ce chiffre est passé à 20 millions en début 2010), 40% d'entre
eux sont habitués à l'usage Triple Play (téléphonie, télé et navigation en
simultané).

Figure 1 : Limites de l'ADSL

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Aujourd’hui, la tendance est à la TV HD. Pour transmettre une chaîne HD,
entre 11 et 12 Mbps sont nécessaires. Et sachant que la TV 3D s’annonce
comme la prochaine évolution de la TV, il faut savoir qu’une chaîne TV 3D
équivaut à la transmission de deux chaînes HD diffusées simultanément, soit
une bande passante entre 22 et 24 Mbps est nécessaire. Il paraît donc évident
qu’on est loin du compte avec l’infrastructure actuelle qui ne peut offrir, au
mieux, que 20 Mbps et que le nombre de foyers pouvant atteindre ce débit est
très faible.
Bien que certaines offres dépassant ce débit existent, elles sont généralement
dédiées aux entreprises ou pour le télétravail car l’abonnement est très coûteux.
Attendre que des techniques de compression améliorées voient le jour, ne ferait
que retarder la mise sur le marché de certaines applications, décourageant les
initiatives des entreprises. Ceci creuserait aussi le retard que la France et
l'Europe ont vis à vis de pays comme le Japon ou la Corée du Sud. Malgré les
efforts soutenus en matière de compression de données, les limites physiques du
support de transmission sont un frein au déploiement rapide d’applications
innovantes.

c) La fibre, un support sans limites

Pour ne donner que des vieux chiffres de 2005, les record détenu par Alcatel-
Lucent à cette époque est de 10.2 Tbps (soit 10200 Gbps) sur une fibre de 100
km. Un autre record : 3 Tbps sur 7300 km. Alcatel-Lucent à depuis dépassé ces
limites et détient toujours le record de débit. D’ailleurs, l’été 2010 Alcatel-
Lucent proposera des cartes à 100 Mbps pour les liaisons transatlantiques.
C’est pourquoi l’xDSL commence à céder du terrain face aux technologies
FTTx (Fibre to the x) qui, seules, peuvent répondre aux futurs besoins de
services exigeants en très haut débit. En effet, sur des distances de l’ordre de la
dizaine de kilomètres, il est relativement facile de garantir un débit de 100
Mbps symétrique sans utiliser des équipements extrêmement complexes (tels
que les équipements nécessaires pour les transmissions transatlantiques) et
donc coûteux (voir Figure 2).

Figure 2 : Débit symétrique garanti indépendamment de la distance

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Dans les conditions actuelles, un débit de 100 Mbps permettrait de regarder
simultanément jusqu’à 3 chaînes en 3D (ou 6 en HD) tout en laissant
suffisamment de bande passante disponible pour surfer à 30 Mbps et
téléphoner. De plus, la nature symétrique d’une liaison optique offrirait la
possibilité à tout un chacun de diffuser sa propre chaîne TV. Bien que cela
puisse paraître excessif, notons qu’au Japon les utilisateurs demandent du 1
Gbps symétrique car l’offre à 100 Mbps ne les satisfait plus.

3. Terminologie du réseau d’accès

Figure 3 : Eléments d'un réseau d'accès optique

Dans le cas d'une architecture cuivre classique (voir Figure 3), le Central
représente le NRA (Noeud de Raccordement d'Abonnés) où se trouvent
plusieurs équipements, dont le DSLAM (Digital Subscriber Line Access
Multiplexer) qui est la partie émettrice des signaux descendants et réceptrice
des signaux montants dans les technologies xDSL. Le point d'éclatement,
appelé SR (Sous Répartiteur) est usuellement le point d'éclatement des paires
de cuivre. Il peut être suivi d'autres points de répartition (PC : Points de
Concentration) depuis le central. La partie "client" contient le modem
(typiquement dans le cas de l'ADSL, c’est ce qu’on nomme couramment la box).
Dans le cas d'une architecture optique, le Central comporte l'OLT (Optical
Line Termination) qui contient l'équipement d'émission-réception équivalent
au DSLAM. Le point d'éclatement peut contenir, dans le cas de l'optique
partagée, le coupleur, un élément de multiplexage optique pour un réseau
WDM ou un élément actif. La partie "client", si elle est partagée entre
plusieurs clients et suivie d'une transmission secondaire (cas des
FTTCab/Curb/Building) est généralement appelée ONU (Optical Network
Unit), sinon elle porte également le nom d'ONT si elle est mono-client (cas
FTTH). C'est la partie réceptrice des signaux descendants et émettrice des
signaux montants. Il s'agit également de CPE (Customer Premises
Equipment), mais ce terme désigne le module physique de réception situé
derrière l'ONT, chez le client.

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4. Les réseaux d’accès optique dans le monde

La conversion du réseau d'accès à l'optique a déjà débutée. Le Japon et la Corée
du Sud sont en tête du déploiement. NTT, l'opérateur japonais, cible 20
millions de raccordements à 100 Mbps en FTTH en 2010 alors qu’en France le
cap des 20 millions d’abonnés à l’ADSL sera franchi. Suivent les Etats Unis où
AT&T et Verizon, opérateurs américains, estiment à 2 millions le nombre de
raccordements. En Europe, les pays scandinaves sont en tête (la Suède détient
l'internaute la plus rapide du monde : une grand-mère qui surfe à 40 Gbps).
Cependant, les modèles adoptés embrassés ne sont pas identiques. Que ce soit
pour des raisons de contraintes matérielles, politiques ou tout simplement
économiques ou de leadership technologique, il existe à ce jour plusieurs
architectures et technologies pour les réseaux d’accès optiques.

B. Quelle architecture, quelle technologie ?

Sur le plan de l’ingénierie, les opérateurs qui déploient de la fibre pour les
réseaux d’accès se positionnent par rapport aux réponses qu’ils se donnent aux
trois questions fondamentales que sont :

- Jusqu’où je tire la fibre ?
- Combien de fibres j’en mets par utilisateur ?

- Quel standard j’adopte ?

Ces trois dimensions ont toutes leurs avantages et inconvénients dont
l’influence se fait plus ou moins ressentir selon le contexte socio-économique
dans lequel évoluent les acteurs du marché.

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1. Portée du déploiement de la fibre

Selon les objectifs, le déploiement peut se faire plus ou moins en profondeur.
Plus le déploiement se rapproche du client final, plus le coût croît, diminuant
les marges de profit.

La portée détermine le type d’architecture FTTx envisagée (voir Figure 4).

Figure 4 : Les solutions FTTx

En France, sur les 2.5 km de distance moyenne entre le NRA et le client final,
la distance entre le NRA et le SR est de 1.9 km. Fibrer cette portion serait peu
coûteuse et augmenterai le nombre de clients éligibles pour une offre VDSL à
50 Mbps : c’est du FTTC. Ca peut être une solution de court terme qui
permettrait d’accroître ses bénéfices tout en offrant un débit plus important.
Cela peut aussi être un choix stratégique de déploiement par étapes. Cependant,
ce n’est pas un choix viable pour le long terme.

L’autre extrême serait de fibrer toute la branche entre le NRA (qui deviendra le
NRO) et le client : c’est le FTTH. Mais il faut savoir que la portion entre le SR
et le client final est la plus coûteuse et complexe à traiter. La marche financière
d’un « tout fibre » pour les opérateurs est bien plus élever. A titre

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d’information, 30% des coûts sont concentrés dans la portion entre le NRA et le
dernier amplificateur, tandis que 70% sont concentrés dans la dernière centaine
de mètres. Mais ce qui incite les opérateurs de franchir ce cap, c’est la pérennité
d’une telle infrastructure et la durée du chantier.

Le choix du FTTH garanti une évolutivité de l’offre sans modification de
l’infrastructure déployée. De plus, la durée de vie d’une telle architecture est
plus importante que celle du cuivre car la fibre est insensible à la corrosion.

De part le monde, les opérateurs ont tous fait le choix du FTTH et les
solutions intermédiaires ne sont que des solutions d’attente dans les zones
moins rentables, cependant le FTTH reste l’objectif à moyen terme. C’est
pourquoi, nous retenons également une architecture de type FTTH dans la
suite de notre projet.

2. Architecture dédiée, architecture mutualisée

Dans le cas présent avec l’architecture cuivre, chaque client possède une paire
de cuivre dédiée qui connecte directement le client au NRA (plus précisément
au DSLAM). Mais vu qu’une seule fibre optique peut supporter des débits de
l’ordre du Tbps, se pose alors naturellement la question de savoir si c’est
économiquement viable de reprendre le modèle de l’architecture cuivre. En
effet, si on souhaite atteindre un objectif de 1 Gbps par client, une seule fibre
peut en supporter une centaine.

a) L’architecture Point à Point

Figure 5 : Architecture P2P

L'architecture P2P (Point à Point, voir Figure 5) est l'architecture physique la
plus simple à envisager. En effet, il s'agit de remplacer les paires de cuivre,
dédiées par une fibre optique.

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Elle offre de nombreux avantages :
- Solution universelle car elle est aussi bien adaptée pour les clients
résidentiels que pour les entreprises ;
- L’absence de composants optiques intermédiaires permet d’optimiser le
budget optique (voir Figure 6) ;
- Gestion de réseau simplifiée ;
- Sécurité des données transmises ;
- Evolution en débit quasi illimitée (de 100 Mbps à 10 Gbps par
utilisateur) ;
- Des distances de transmission pouvant atteindre 100 km sans
amplification pour des débits jusqu'à 10 Gbps.
Mais l’absence de mutualisation entraine des inconvénients non négligeables :
- Multiplication du nombrer des interfaces optoélectroniques et donc de la
consommation énergétique ;
- Problématiques de climatisation des NRO ;
- Encombrement des fourreaux ;
- Gestion compliquée des signaux en broadcast tels que les signaux TV ;
C’est donc une architecture qui se prête bien aux montées en débit, dont le coût
d’opération est très faible et dont la gestion est simplifiée. Cependant, dans des
pays tels que la France où les câbles sont généralement enterres,
l’encombrement des fourreaux est un problème.

Cette architecture a été adoptée par les pays scandinaves et par la Russie. En
France, seul Iliad-Free a fait ce choix.

Figure 6 : Valeurs type pour le P2P selon la norme choisie pour la fibre

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b) L’architecture point à multipoint

Il s'agit de n'employer qu'une seule fibre entre le NRO et le SR le plus proche
des clients.
L'architecture PON (Passive Optical Network), qui est une architecture P2M
(Point à Multipoint) envisageable, est une architecture semblable à un arbre qui
permet de mutualiser au mieux la fibre, l'élément clé étant un coupleur optique
1 vers N, qui divise la puissance optique d'une fibre en entrée en N fibres de
sortie. Une conséquence à cela est la portée réduite d'une telle architecture à 20
km (voir 60 km selon certaines configurations).
Il existe aussi des architectures actives, qui emploient un équipement actif
(typiquement un switch optique) à la place des coupleurs. Cette solution est
boudée par les opérateurs car elle ajoute en complexité de gestion du réseau
(multiplication des équipements à superviser), en coût de sécurisation et
d'alimentation. Nous nous attarderons donc pas sur cette solution.
Dans la partie commune du PON, la transmission est assurée via un
multiplexage temporel (TDM). Il peut y avoir également une composante
WDM (Wavelength Division Multiplexing : multiplexage en longueur d'onde)
si une seule fibre est employée (voir Figure 7) car les longueurs d'onde dans le
sens montant et descendant sont différentes. Il existe aussi une possibilité de
mutualiser une fibre pour le sens montant et une pour le sens descendent (voir
Figure 8), cependant, cette configuration est rarement adoptée car elle emploie
le double de fibres que la variante bidirectionnelle.

Figure 7 : Variante bidirectionnelle

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Figure 8 : Variante unidirectionnelle

Dans la suite du projet, nous retiendront la variante bidirectionnelle.
Les avantages d'un PON sont principalement économiques :
- Infrastructure partiellement partagée, ce qui permet une économie de
fibre et de composants optoélectroniques et donc de place dans les NRA
et les fourreaux ;
- Architecture favorable à la diffusion (typiquement diffusion TV) ;
- Un OLT peut desservir au moins 32 clients.
Cependant, il y a aussi un grand nombre d'inconvénients à surmonter :
- Budget optique limité par le coupleur, donc portée réduite ;
- Débit partagé et limité à la capacité de la fibre commune ;
- Synchronisation compliquée pour le sens montant ;
- Les flux étant reçus par tout le monde, le tri se faisant au niveau des
ONT.
Malgré tous ces inconvénients, c'est l'architecture majoritairement retenue par
les opérateurs. Ce choix se justifie à postériori par la conjecture économique
actuelle qui est à l'économie.

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Tableau 1 : Avantages et inconvénients P2P vs PON

Tableau 2 : Comparaison P2P - PON

3. Les différents standards

L'IEEE et l'ITU sont les organismes de référence pour la normalisation des
PON. Bien que les standards proposés sont différents, aucun des deux ne s'est
réellement démarqué sur le marché.

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a) EPON

L'IEEE, qui est à l'origine de la normalisation d'Ethernet, mise sur son essor
depuis 2002 et axe ses standards autour de cette technique de transport. Les
travaux dans cette direction ont donné naissance à la norme EPON (Ethernet
PON, aussi connue sous la dénomination GE-PON pour Gigabit Ethernet
PON ou encore IEEE 802.3ah). Plus de 25 millions d'abonnés à ce jour sont
raccordés via ce standard. Ceci s'explique par le fait que c'est le premier
standard apparu (arrivé à maturité en juin 2004). Globalement, ce standard
permet des débits partagés de 1 Gbps en voie montante et descendante. La
norme 10G-EPON, évolution de l'EPON et compatible avec cette dernière,
prévue courant 2010, garanti des débits partagés de l'ordre de 10 Gbps pour la
voie montante.

b) GPON

D'un autre côté, l'ITU mise sur une solution plus générale. La norme actuelle la
plus avancée est la série G.984 définissant le GPON (Giga PON). Le GPON
utilise un mécanisme d'encapsulation multi-protocole, le GEM (GPON
Encapsulation Method, protocole issu du Generic Frame Protocol), qui offre le
choix de la technique de transport (ATM, Ethernet ou autre). Ce standard est
encore en cours de mise à jour. Il permet des débits asymétriques de 2.5 Gbps
en voie montante et 1.25 Gbps en voie descendante. La solution 10G-GPON
(renommée X-GPON) proposée par Alcatel-Lucent le 25 février 2010 a
remporté le prix de l'innovation et est une solution viable d'évolution
envisagée, qui, tout comme le 10G-EPON, est compatible avec la version
précédente.
Il est à noter que le GPON est le résultat de l'évolution successive de l'APON
(ATM PON) et du BPON (Broadband PON).

c) EPON vs GPON

Contrairement à la norme EPON, la norme GPON définit un nombre
d'utilisateur entre 32 ou 64 qui se partagent le débit de 2.5 Gbps, la répartition
entre les clients pouvant être fixe ou dynamique (assurée par un mécanisme
d'allocution dynamique de bande passante). De plus, une distance de
fonctionnement de 20 km est fixée entre le central et le plus éloigné des clients.
Le tableau ci-après résume brièvement les caractéristiques principales des deux
normes EPON et GPON.

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EPON GPON
Organisme de IEEE ITU
standardisation
Date de ratification Juin 2004 Janvier 2003 : mise à jour
en cours
Déploiement Principalement au Japon Débuts de déploiement
et Corée du Sud. C’est la aux Etats-Unis, UE,
première technologie Moyen Orient et Afrique
PON qui a été déployée du Nord.
en masse.
Débit Symétrique Asymétrique ou
Symétrique
Download (en Gbps) 1 2.5
Upload (en Gbps) 1 1.25
Protocole niveau 2 Ethernet GEM (ATM, Ethernet,
TDM)
Mécanismes d'Opération Oui Oui
Administration and
Maintenance
Supporte Class of Service Oui Oui
Supporte TDM Oui, en utilisant des Oui, en utilisant des
services d’émulation de services d’émulation de
circuits. circuits ou en utilisant le
transport via GEM.
Supporte des services sur Oui Oui
VoIP

Cependant, les différences sont plus notables si on raisonne en termes
d'équipements nécessaires (voir Figures 9 et 10).

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Figure 9 : Plateforme EPON

Figure 10 : Plateforme GPON

Du fait des différents modes de transport supportés, l'architecture GPON, est
plus complexe que l’architecture de l’EPON. L’emploi de circuits virtuels (via
ATM) offre cependant une QoS de haut niveau. La gestion du trafic de bout en
bout est importante pour les opérateurs car ils souhaitent optimiser au mieux
leurs réseaux.
Dans la suite de ce projet, nous nous consacrerons à l'étude plus détaillée des
architectures répondant à la norme GPON. Ce choix sera justifié dans les
paragraphes suivants.

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4. Les acteurs et la spécificité française
a) Les acteurs

Au niveau mondial, le FSAN (Full Service Access Network), association de
standardisation regroupant les principaux opérateurs mondiaux, est une entité
très influente à l'ITU qui contribue à l'établissement de la norme GPON
comme norme mondiale des futurs réseaux optiques.
A travers le monde, les opérateurs se lançant à la conquête du tout optique, que
ce soit pour améliorer le réseau existant, comme c'est le cas en Europe, ou tout
simplement pour se doter d'un réseau pérenne, comme c'est le cas des pays en
voie de développement. Le GPON est majoritairement la solution choisie. Les
pays comme le Japon et la Corée du Sud qui ont anticipé l'accès optique, ont
bâti leur réseau sur la seule norme existante à l'époque : l'EPON.
En France, l'opérateur historique France Telecom (FT), SFR-Neuf et
Bouygues (l'offre de Numéricâble étant de type VDSL) ont adopté le GPON
comme standard, tandis que Free a opté pour une solution P2P.
Les collectivités territoriales bénéficient également (depuis peu) du droit de
construire des réseaux de collectivité locales via des délégations de service
public. Ce sont des acteurs non négligeables car ils ont une mission
d'aménagement du territoire et contribuent efficacement à déployer un réseau
optique là où les opérateurs ne souhaitent pas investir.

b) Pourquoi ces choix ?

Le choix du GPON se justifie par des contraintes multiples :
- Il y a environ 14 000 NRA en France, soit 1 NRA pour 50km². Les
distances (20km) accessibles sont largement suffisantes pour atteindre
tout point du territoire ;
- Les débits offerts sont plus intéressants que ce qu'offre l'EPON ;
- 32, 64 ou 128 ONU supportés par OLT ;
- Possibilité de contrôle des flux avancée de bout en bout via les
mécanismes de QoS d'ATM ;
- Perspective d'évolution avec le WDM ;
- Encombrement des fourreaux par les paires de cuivres que FT a
obligation de garder car elles supportent le service universel.

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FT possède plus de 45 000 techniciens, est propriétaire de nombreux fourreaux
et possède le poids hérité du monopole, ce qui permet de déployer une
architecture aussi complexe à gérer que le GPON.
SFR-Neuf possèdent également leur propre infrastructure et une staff
technique non négligeable.
Bouygues bénéficie de la casquette BTP, ce qui lui confère un accès au génie
civile relativement aisé.
Free compte environ 600 techniciens, mais seul une équipe de moins d'une
dizaine de personnes travaille activement au déploiement FTTH. Le choix du
P2P est motivé principalement par la simplicité de gestion. Bien que plus
encombrant, ils passent par de nombreux partenariats régionaux pour déployer
leur fibre, comme par exemple en Ile-de-France où ils ont signé un partenariat
de droit de passage avec les Egouts de Paris.
Dans le monde, le FTTx est une réalité et l'Europe est en retard par rapport à
ses voisins (voir Figure 11).

Figure 11 : Nombre d’accès FTTx en millions (source IDATE juin 2009)

Le top 10 des opérateurs ayant fait le choix de la fibre (voir tableau 3) met en
évidence le FTTH comme solution retenue et souligne le positionnement des
différentes normes, sans rupture apparente. On remarque comme dit
précédemment, que les acteurs les plus anciens de la fibre ont adopté la norme
EPON, première à être apparue.

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Tableau 3 : Top 10 des acteurs de la fibre

c) Un marché réglementé

Pour garantir :
- l’égalité des conditions de la concurrence ;
- le développement de l'emploi, de l'investissement efficace dans les
infrastructures, de l'innovation et de la compétitivité dans le secteur des
communications électroniques ;
- l'absence de discrimination, dans des circonstances analogues, dans le
traitement des opérateurs.
L’ARCEP (L'Autorité de Régulation des Communications Electroniques et des
Postes), agence française chargée depuis le 5 janvier 1997 de réguler les
télécommunications et le secteur postal, a mis au point un ensemble de
recommandations et règles qui doivent être appliquées par l’opérateur
d’immeuble (l’opérateur qui a établi les lignes ou qui prévoit de le faire) :

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- Permettre à chaque opérateur de choisir librement entre PON et point-à-
point ;
- La pose de fibres supplémentaires dédiées (chemin continu en fibre
optique d’une ligne, mis à disposition d’un opérateur de façon
permanente, que celui-ci fournisse ou non un service à l’utilisateur final
concerné) permet de changer plus facilement d’opérateurs, sans perte de
service, et de souscrire à des services de différents opérateurs ;
- L’accès aux lignes doit pouvoir être offert par l’opérateur d’immeuble au
point de mutualisation(qui désigne le lieu où la personne établissant ou
ayant établi dans un immeuble bâti ou exploitant une ligne de
communications électroniques à très haut débit en fibre optique donne, à
d’autres opérateurs, accès aux lignes), sous la forme de la mise à
disposition d’un chemin optique continu allant du point de mutualisation
à la prise terminale optique installée à l’intérieur du logement ou du local
à usage professionnel ;
- Au niveau du point de mutualisation, l’opérateur d’immeuble prévoit
l’espace nécessaire aux opérateurs tiers pour réaliser les opérations de
raccordement ;
- Il convient que le point de mutualisation soit accessible par chaque
opérateur tiers désireux de desservir les abonnés considérés, c’est-à-dire
que chaque opérateur tiers puisse être en mesure de déployer son propre
câble en fibre optique jusqu’au point de mutualisation ;
- Les opérateurs ayant recours à des offres de gros doivent avoir accès à
des informations préalables concernant ces offres, et ce dans des délais
raisonnables ;
- L’opérateur d’immeuble doit informer les opérateurs tiers quand il a
obtenu une autorisation d’équiper un immeuble en fibre optique.
En complément des informations relatives aux immeubles et afin de mettre en
œuvre l’accès aux lignes au point de mutualisation, l’opérateur d’immeuble doit
communiquer aux opérateurs tiers les informations leur permettant d’accéder
au point de mutualisation et de s’y raccorder, notamment :
- la localisation du point de mutualisation (adresse, environnement,
moyens d’accès) ;
- les caractéristiques techniques des équipements installés au point de
mutualisation et les processus pour s’y raccorder.

21

II. GPON : les éléments de bout en bout

Cette partie est dédiée à la description des éléments qui composent un arbre
GPON et de leurs caractéristiques.

1. Le support : la fibre

Avec l’évolution des procédés de fabrication et des matériaux, de nombreux
types de fibres sont aujourd’hui sur le marché (voir Figure 12). Le tableau ci-
après (tableau 4) présente une synthèse des caractéristiques.

Figure 12 : Types de fibre - Série G.65x de l'ITU

22

Tableau 4 : Types de fibres et leurs caractéristiques

Pour les fibres de silice, utilisées majoritairement dans une architecture de type
PON, on distingue traditionnellement trois fenêtres (voir Figure 13) dans
l’ordre des longueurs d’onde, qui est aussi l’ordre dans lequel, historiquement,
ces fenêtres ont été utilisées :
- La première fenêtre, de 800 à 900nm, n’est pas un minimum
d’atténuation ni de dispersion, mais un optimum d’utilisation des
matériaux les plus économiques (et cependant performants) : silicium
pour les détecteurs, GaAs pour les émetteurs ; cette fenêtre permet des

23

liaisons peu coûteuses à courtes distances ou en réseaux locaux, sur fibres
multimodes, à des débits modestes. Elle a un nouvel emploi pour les
interconnexions haut débit (Gbps et plus) sur courtes distances, avec des
diodes laser VCSEL sur fibres multimodes ;
- La deuxième fenêtre, dite parfois « bande 0 », autour de 1300 nm, est un
minimum relatif d’atténuation (vers 0.5 dB/km) et le minimum de
dispersion chromatique ; les composants sont plus couteux qu’à 850 nm,
mais elle est couramment utilisée en transmission à moyenne distance
(quelques dizaines de kilomètres) sur fibres monomodes, ainsi qu’à haut
débit en réseau local (Fast Ethernet, FDDI), sur fibres généralement
multimodes ; avec les 1 et 10 gigabits Ethernet , les fibres monomodes
apparaissent sur le marché des réseaux locaux et métropolitains et
d’accès d’abonné ;
- La troisième fenêtre, autour de 1550 nm, correspond au minimum absolu
d’atténuation (moins de 0.2 dB/km) mais demande des composants plus
coûteux, à cause du problème de la dispersion chromatique (on doit
utiliser des diodes laser DFB, monochromatiques, et éventuellement des
compensateurs de dispersion). D’utilisation plus récente, elle est surtout
utilisée en liaison à très longue distance sur fibres monomodes
(terrestres ou sous-marines) avec des portées dépassant 100km sans
amplificateur, à des débits de plusieurs Gbps. C’est à cette longueur
d’onde que l’on utilise l’amplification optique et que l’on pratique à
grande échelle le multiplexage en longueur d’onde. On peut aussi
multiplexer les 2e et 3e fenêtres dans les deux sens sur la même fibre, ce
que fait le standard GPON des nouveaux réseaux d’accès.

Figure 13 : Atténuation des fibres de silice

24

Tableau 5 : Résumé de l’utilisation des fenêtres

Une évolution non négligeable qui permet le déploiement rapide à moindre
coût des fibres est l’évolution des connecteurs et des outils permettant le
raccordement rapide et efficace des fibres. On distingue trois familles : Gel
adaptateur d’indice, contact ou soudure (voir Figure 14).

Figure 14 : Types de connecteurs optiques

Ce qui rends la fibre encore plus intéressante, c’est que sur un même support,
on peut multiplexer plusieurs longueurs d’onde et ainsi décupler le débit sans
toucher à l’infrastructure posée.
On distingue trois types de multiplexage en longueurs d’onde :
- Le multiplexage à deux voies (deux longueurs d’onde relativement
espacées, ou deux fenêtres) ;

25

- Le multiplexage dense (DWDM, Dense WDM) entre un grand nombre
de longueurs d’onde très proches (moins de 1nm d’écart) dans la même
fenêtre ;
- Apparues plus récemment sur le marché, les technologies CWDM
(Coarse WDM), multiplexant à l’intérieur de la même fenêtre de 4 à 8
longueurs d’onde espacées de 10 à 20nm, essentiellement à base de
technologies à filtres ; ce sont des composants moins coûteux que les
multiplexeurs DWDM, qui peuvent répondre aux besoins des réseaux
métropolitains.
Les composants optoélectroniques ont pour rôle de convertir un signal
électrique en signal optique, et réciproquement, par l’intermédiaire de diodes
émettrices et réceptrices, à semi-conducteurs. Ils sont à la base des équipements
actifs au bout de chaque fibre. Les DEL sont les composants les plus
élémentaires. Cependant, nous ce sont les diodes laser qui nous intéressent.

2. En émission : des lasers

On distingue en émission :
- Des diodes laser à structure Fabry-Pérot (voir Figure 15). La longueur
d’onde d’émission augmente avec la température, tandis que le courant la
fait diminuer. Typiquement, ce décalage se fait de manière discontinue,
avec une pente de 0.5nm/°.
Ces composantes sont utilisées à 1300nm, notamment dans le sens remontant
des réseaux GPON, en attendant la disponibilité des VCSEL à 1300nm

Figure 15 : Laser Fabry-Pérot

26

- Diodes laser DFB (Distributed Feed Back). Plus performant qu’un laser
Fabry-Pérot, il utilise un réseau de diffraction pour sélectionner une
longueur d’onde particulière. Utilisées pour obtenir un spectre
monomode et de précision accrue, le coût est sensiblement plus élevé que
celui des diodes laser de type Fabry-Pérot.

Figure 16 : Laser DFB

- VCSEL : ce sont des diodes laser à cavité verticale émettant par la
surface (VCSEL pour Vertical Cavity Surface Emitting Lasers) sont des
composants plus récents ayant une structure différente des autres diodes
laser. La « cavité » est verticale, perpendiculaire au substrat, la lumière
est donc émise verticalement par la surface du composant. Les premiers
VCSEL ont été développés à 850nm et il en existe qui sont directement
modulables à 10 Gbps. Les composants pour 1300 et 1550 nm sont
toujours en cours de développement dans les laboratoires.

Figure 17 : Laser VCSEL

Le problème des lasers c’est que pour des fréquences de modulation très élevées
(à partir de 5 à 10GHz), on doit utiliser une modulation externe, en amplitude,
par un modulateur en optique intégrée qui suit le laser. C’est en général un
modulateur électro-optique en interféromètre de Mach-Zehnder (MZM pour
Mach-Zehnder Modulator) ou un modulateur à électro-absorption (ZAM pour
Electro-absorption Modulator) intégré avec le laser.

27

Figure 18 : Réponse fréquentielle des diodes laser

Le tableau 6 résume les caractéristiques des différentes sources de laser.
Tableau 6 : Tableau comparatif des diodes en émission

28

3. En réception : des photodiodes

On distingue deux grandes familles de photodiodes, les photodiodes PIN et les
photodiodes à avalanche APD. Les photodiodes PIN sont moins coûteuses et
sont généralement utilisées en réception chez l’abonné, tandis que les
photodiodes APD sont utilisées côté NRO. Cependant, pour des débits
supérieurs à quelques Gbps, l’utilisation des APD est indispensable.
C’est le choix du matériau utilise dans la fabrication des photodiodes qui en
détermine les caractéristiques (voir Tableau 7).
Tableau 7 : Caractéristiques des photodiodes selon le matériau

4. Spécificités de la norme

En termes de budget optique, le coupleur est la principale cause de perte. La
norme définit le budget optique selon les classes de service (voir Tableau 8). La
norme définit également la constitution de l'arbre optique (voir Figure 19) ainsi
que les longueurs d'onde a employer.
Tableau 8 : Budget optique GPON vs EPON

29

Figure 19 : Constitution d' un arbre GPON

Dans la suite, nous nous alignions sur des services de classe B.

III. Simulations
A. A propos de VPI

VPItransmissionMaker Optical Systems est un logiciel permettant de faciliter
la conception de nouveaux systèmes photoniques, y compris les systèmes de
transmission optique à courte distance, réseau d'accès, réseaux métropolitains
et longue distance tout en permettant la mise à niveau technologique des
composants à développer pour les équipementiers.
La combinaison d'une interface graphique et d’une simulation basées sur de
robustes représentations avec signal optique flexible permet une modélisation
efficace de tout système de transmission, y compris les liaisons
bidirectionnelles, en anneau et réseaux maillés.

1. Applications

- Conception de systèmes de grande capacité, y compris les nouveaux
systèmes WDM, avec amplification Raman et systèmes hybrides et
traitement du signal optique ;

30

- Analyse de la performance, des fonctions de lien et des règles de
l'ingénierie de conception ;
- Évaluation de la diaphonie et de la dynamique dans les réseaux DWDM ;
- Évaluation des avantages des formats de modulation comme Duobinary,
CSRZ,mQAM, PSBT, (CSRZ-) DPSK, (RZ-) DQPSK ;
- Quantification de la dégradation d’un signal dans une fibre optique
induite par des effets prédéfinis tels que CD, Kerr, PMD, réflexions ;
- Évaluation de nouveaux formats, tels que l'agrégation optique CDMA et
SCM-OFDM. Identification des paramètres de conception, y compris le
chirp du laser, RIN,amplificateur de gain, les pertes, et le filtrage.
Ainsi, VPItransmissionMaker permet d’accélérer la conception de nouveaux
systèmes photoniques, y compris des liens de transmission et tout type de
réseau optique, et permet d'améliorer les stratégies à développer pour les
installations existantes.

2. Trucs et astuces

Voir annexes.

B. Modélisation

Nous nous sommes axés sur des services de classe B, ce qui signifie que nous
disposons d'un budget optique d'au plus 25 dB.
Nous avons choisi 5 mW (soit 7 dBm) comme puissance d'émission des lasers.
En upload, nous devons assurer un débit de 2.5 Gbps. La porteuse est centrée à
1490 nm soit 201.2 THz.
En download, nous devons assurer un débit de 1.25 Gbps. La porteuse est
centrée à 1300 nm soit 230,7 THz.
Le service TV est diffusé sur la longueur d'onde 1550 nm soit 193 THz.

31

1. OLT
a) Partie émettrice

Figure 20 : Tx OLT

Sachant qu'on a une contrainte sur le débit d'émission à 2.5 Gbps, nous avons
utilisé un laser avec modulation extérieure (via un modulateur Mach-Zehnder).
Typiquement, c'est un laser DFB qui est utilisé en émission car il est plus
stable qu'un laser Fabry-Pérot, cependant il est plus coûteux.

b) Partie réceptrice

Figure 21 : Rx OLT

En réception, nous avons choisi une photodiode APD. Bien que plus cher
qu'une PIN, elle a une sensibilité meilleure.
Nous avons choisi deux étages d'amplification / filtrage.
Le premier filtre a une bande passante égale à la bande passante d'émission et
est du 1er ordre, tandis que le second filtre a une bande passante a 75% de la
bande d'émission et est du 4é ordre.

32

c) Modélisation de l' OLT

Figure 22 : Modélisation de l'OLT

Cette modélisation ne prend en compte que le downstream. En réalité, il faut
également compter des éléments WDM pour la transmission de la TV ainsi
que des éléments de synchronisation avec les ONT. Un asservissement plus
évolué du laser reste à explorer.

2. ONT
a) En émission

Figure 23 : Tx ONT

Pour la partie émission, nous avons choisi un laser avec modulation interne. En
effet, pour 1.25 Gbps, cela est suffisent.

33

b) En réception

Figure 24 : Rx ONT

La partie réceptrice est analogue à celle de l'OLT. La différence réside dans
l'emploi d'une PIN au lieu d'une APD.

c) L' ONT

Figure 25 : ONT

Pour tenir compte de l'aspect TDM du downstream, il aurait fallu rajouter un
sélecteur de signal, cependant nous n'avons pas été en mesure de déterminer
comment marquer les signaux. En effet, le flux downstream est divisé en unités
de 125 µs et c'est au niveau de la réception que se fait le filtrage. De plus,
l'émission est elle aussi synchronisée à l'OLT. C'est un autre aspect qui n'est
pas pris en compte dans ce modèle. Egalement, un pilotage plus évolué du laser
devrait être exploré.

34

3. L'arbre optique

Figure 26 : Arbre optique

Nous avons choisi de simuler deux étages de couplage 1 : 8, soit l'équivalent
d'un arbre de 64 utilisateurs. Ce choix se justifie par les applications constatées
sur le terrain à Paris. Typiquement, la longueur de fibre entre l'OLT et le point
d'éclatement est comprise entre 10 et 20 km, tandis que la longueur de fibre
entre le point d'éclatement et l'ONT est d'au plus 600 m. Nous avons donc
négligé cette dernière portion. En effet, ce choix se justifie par le fait que
l'essentiel des pertes a lieu au niveau de chaque étage de couplage (9 à 10 dB
par étage). Nous avons supposé une fibre G.652 avec une atténuation linéaire
de 0.25 dB/km.
Un calcul rapide nous permet de prévoir une perte comprise entre 20 et 25 dB,
ce qui correspond à une classe B.
Cependant, une amplification optique peut être envisagée pour améliorer le
budget optique, mais avec nos hypothèses, nous n'en avons pas le besoin.

35

4. Arbre GPON

Figure 27 : Arbre GPON

Nous n'avons simulé qu'un OLT et deux récepteurs sur un arbre 1 : 64. Par
souci de simplification, nous n'avons considéré qu'un seul émetteur à chaque
bout.

C. Résultats
1. Influence de la modulation externe

Dans cette partie, il s'agit de comprendre l'intérêt d'une modulation externe au
niveau de l'OLT.
A puissance d'émission égale, on remarque (figure 28) qu'avec une modulation
externe (abrégé ME par la suite), les variations sont plus amples. La séquence
binaire générée est également plus nette (figure 29) avec une ME. Le
Diagramme de l'Oeil (abrégé DO par la suite) figure 30 est bien plus ouvert
dans le cas d'une ME. Le signal généré étant donc de meilleure qualité à
l'origine, il n'est pas surprenant d'avoir un DO en réception moins bruité que
dans l'absence de ME (voir figure 31). La séquence binaire en réception a un
seuil de détection plus élevé en présence de ME (figure 32).
On remarque que malgré la simplicité du montage en termes de complexité
d'asservissement du laser, nous obtenons malgré tout une transmission de
qualité.

36

Figure 28 : Puissance d'émission du laser avec et sans modulation

Figure 29 : Séquence binaire

37

Figure 30 : Diagramme de l'Oeil a la sortie de l'OLT

Figure 31 : Diagramme de l'Oeil a l'entrée de l'ONT

38

Figure 32 : Séquence binaire en réception

2. Influence de la longueur d'arbre traversée

Figure 33 : Spectre en émission pour une distance de 10 km

39

Figure 34 : Spectre en émission pour une distance de 20 km

On remarque sur les figures 33 et 34 l'atténuation introduite par les coupleurs
et la fibre. Remarquons la faible influence de quelques kilomètres de fibre
supplémentaires.
Si on regarde la séquence binaire émise et reçue (figures 33 et 34) on prends
conscience du faible niveau de détection en réception. Cette forte atténuation
rends le signal plus sensible au bruit.
En regardant les DO, on observe un plus fort bruitage du signal à 20 km qu'à
10 km. Ceci s'explique par le fait que nous sommes à la limite de notre budget
optique et que du fait de la forte atténuation du signal, le bruit est moins
négligeable qu'auparavant.

40

Figure 35 : Séquence binaire sur 10 km

Figure 36 : Séquence binaire sur 20 km

41

Figure 37 : DO à 10 km

Figure 38 : DO à 20 km

42

3. Influence en réception des étages d'amplification
/ filtrage

Nous avons vu au paragraphe précédent que malgré une transmission de bonne
qualité à l'origine, le signal reçu reste néanmoins fortement atténué et donc
plus sensible au bruit. C'est pourquoi il est nécessaire de l'amplifier en
réception. Mais a chaque amplification, on amplifie également le bruit ambiant,
c'est pourquoi il est nécessaire de filtrer le signal après amplification. La figure
39 résume l'influence de la traversée de chaque élément.

Figure 39 : Traitements successifs en réception

On remarque également qu'à chaque amplification, l'oeil est de plus en plus
ouvert. Cependant, plus le filtre a un ordre élevé, plus il introduit du bruit.

43

Figure 40 : Influence de chaque élément sur la séquence binaire

On fait le même constat en observant les changements sur la séquence binaire
reçue (voir figure 40). Si on compare le signal reçu avec et sans les étages
d'amplification/filtrage, on constate l'intérêt d'un tel montage (voir figure 41)
car l'oeil est plus ouvert.

Figure 41 : Intérêt du filtrage

44

IV. Conclusions

L'avenir est indéniablement à la fibre, tous les acteurs à tous les niveaux se sont
fixé le FTTH comme objectif à moyen terme. Bien que el chemin qu'ils aient
décidé d'emprunter soit différent, la tendance est à l'économie et à la
mutualisation, c'est pourquoi les PON sont une solution privilégiée.
Dans notre projet, nous avons souhaité explorer et comprendre les choix qui
ont mené à la situation actuelle avec une concentration particulière sur la
France. Le marché est en pleine ébullition, le cadre législatif se cristallise
lentement, les stratégies des opérateurs s'affinent, malgré la crise, les chantiers
continuent à progresser, mais la rupture est pour tous.
En effet, pour l'opérateur historique qui voit ses positions dominantes fondre,
pour la concurrence (Free et SFR) qui y voient l'occasion de conquérir une part
de marché plus importante tout en augmentant leur marge, pour les
collectivités locales qui se doivent d'anticiper la fracture numérique, mais tous
apprennent ou réapprennent un métier : déployer un réseau d'accès, chacun
avec ses forces et ses faiblesses.
Nous nous sommes ensuite penché sur les différentes solutions existantes et
avons choisi le GPON comme standard, choix adopté par la quasi totalité des
acteurs "récents" de la fibre. En se basant sur les spécifications de la norme,
nous avons abouti à un modèle simplifié (voir Figure 42) qui malgré tout nous
donne des performances tout à fait honorables par rapport aux spécifications.
Cependant, nous avons conscience des limitations de ce modèle et notamment
du fait qu'on n'as pas simulé la diffusion d'un service tel que la TV qui
donnerait tout son sens aux résultats observés. Néanmoins, les valeurs de BER
obtenues, de l'ordre de 10e-40, nous poussent à croire que malgré tout, ce
modèle serait suffisant pour simuler la diffusion d'un service complexe sans des
modifications majeures. Mais il y a toujours place pour des optimisations plus
fines.
Nous avons fait une escapade autour de l'évolution certaine des PON vers le
WDM-PON (voir Figure 43), mais cela reste un axe d'amélioration.

45

Figure 42 : Arbre GPON simulé

Figure 43 : Evolution WDM avec deux sous porteuses et TV

46

Bibliographie et annexes

PMC Sierra sur les standards PON :
http://www.pmc-sierra.com/ftth-pon/pon_standards.html

EPON vs GPON et architectures type :
http://www.commsdesign.com/design_corner/showArticle.jhtml?articleID=57703493

Wikipédia sur la notion de FTTx :
http://en.wikipedia.org/wiki/Fiber_to_the_premises#FTTP_network_architectures

Wikipédia sur la notion de PON :
http://en.wikipedia.org/wiki/Passive_optical_network

Conso 3D
http://www.ariase.com/fr/reportages/3d-relief.html

Mamie gigabit
http://www.cyberworkers.com/news/Une-grand-mere-suedoise-surf-a-40,043

10G-GPON
http://www.edubourse.com/finance/actualites.php?actu=60668

CREDO - développement des réseaux à très haut débit - guide de mise en place
de réseaux fibres optiques FTTH
UIT-T G.984.1 - Réseaux optiques passifs gigabitaires : caractéristiques
générales
UIT-T G.984.2 - Réseaux optiques passifs gigabitaires : spécification de la
couche dépendante du support physique
UIT-T G.984.3 - Réseaux optiques passifs gigabitaires (G-PON) : spécification
de la couche de convergence de transmission
Pierre Lecoy - Télécoms sur fibres optiques 3é édition

47

Fiche acteurs

Au niveau national, les acteurs du FTTH sont :
France Télécom - Orange (GPON), SFR - Neuf (GPON et parfois du P2P),
Bouygues (GPON), Covage (GPON) et Free (P2P)
Positionnement la concurrence :
Tous les FAI sus cités partent de zéro car toute l’infrastructure optique est à
faire. Chaque entreprise à ses avantages et inconvénients, mais aucune n’a la
moindre expérience dans le FTTH : ils sont en train de réapprendre leur métier
pour la fibre.
Règles du jeu :
L’ARCEP à défini les règles du jeu concernant le déploiement en zone 1 (zone
d’habitation très dense, typiquement IDF et grandes agglomérations).
Il s’agit de mutualiser une partie de l’infrastructure, notamment au niveau des
immeubles, ainsi que de mutualiser le génie civil existant.
Cependant, il n’y a plus obligation pour France Télécom d’ouvrir ses chambres
à la co-localisation avec des équipements d’autres FAI. Chaque FAI est donc
contraint à déployer ses propres NRO.
Ceci dit, les superficies nécessaires pour les équipements optiques sont
dérisoires (3-5m² peuvent héberger suffisamment d’équipements pour alimenter
70 000 habitants => la location d’un garage suffit).
La difficulté, reste d’avoir accès au génie civil.
Si un opérateur devait refaire du génie civil, 80% des coûts des prises serait dû
au génie civil, 20% à l’installation. En mutualisant le génie civil, les coûts sont
abaissés de 80%.
Les règles du jeu pour la zone 2 sont encore en cours de définition, mais on
assistera déjà à des DSP (Délégations de Service Public) qui financent une
partie de l’infrastructure, avec un opérateur.
Pour la zone 3, ce sont très certainement les Collectivités qui vont financer les
infrastructures, les services étant apportés par les opérateurs via une DSP par
la suite.

48

France Télécom

Choix FTTH :

FAI principal de France au niveau national, position de leader hérité du
monopole.
Privatisée le 1er janvier 1998.
Deviendra Orange en 2012
Forte d’une infrastructure déjà en place et d’un potentiel humain de près de
200 000 employés, dont 45 000 techniciens, France Télécom à fait le choix du
GPON.
Plusieurs raisons à cela :
Tout d’abord, le Service Universel repose sur les paires de cuivre et en tant que
leader, il est obligé de l’assurer. N’étant pas en droit de retirer le cuivre en

49

place pour le remplacer par de la fibre, France Télécom doit se servir du peu
d’espace encore disponible dans ses fourreaux pour faire évoluer son
infrastructure vers la fibre.
Le GPON est donc une solution « naturelle » à cela.
De plus, misant sur une évolution des technologies WDM (notamment
DWDM), la montée en débit leur paraît garantie sur une infrastructure
partagée point à multipoint (à ce jour largement suffisante pour les besoins
connus).
Positionnement vis-à-vis de la concurrence :
Du fait de sa position de leader national du marché des FAI, France Télécom
est suivi de très près par l’ARCEP et par l’Autorité de la Concurrence.
France Télécom a pour obligation, sous réserve de disponibilité, d’ouvrir son
génie civil à la concurrence, ce qui atténue en partie son avantage lié à
l’infrastructure.
Cependant, les forces de France télécom sont le fort potentiel humain, son
infrastructure déjà existante et une expérience certaine.
Avantages concurrentiels :
- Fort potentiel humain, technique et financier.
- Infrastructure propriétaire déjà existante.
- Déploiement rapide de son architecture.
- 30% des coûts pour la liaison horizontale, 70% des coûts pour la liaison
verticale.
- Expérience acquise depuis le Plan Câble.
- Une QoS exemplaire.
Désavantages concurrentiels :
- Prix de l’abonnement plus élevés que les autres concurrents
(typiquement de l’ordre de 45-50€).
- N’est pas leader dans la zone 1.
- Architecture néanmoins complexe à superviser.
- Obligation d’assurer le service universel et de conserver l’infrastructure
cuivre qui pourrait libérer une place conséquente dans les fourreaux
(exemple dans le 92, bastion du FTTH de France Télécom, il y en a pour
70M€ de cuivre si le cuivre était retiré et revendu).

50

Free

Choix FTTH :
Filiale du groupe Illiad, fonctionne avec très peu d’effectif (~3000 en 2010 dont
2400 assurent la hotline).
De plus, Free développe tous ses équipements en interne.
A cause de cela, Free se positionne sur du P2P car plus facile à gérer, les
équipements sont plus simples à réaliser et il n’y a pas d’intervention à
postériori pour améliorer les débits.
Le choix du P2P est très encombrant en termes de fibres car chaque abonné a
sa fibre dédiée. De plus, il y a autant d’OLT que d’ONT.
Positionnement vis-à-vis de la concurrence :
L’avantage de Free est qu’il a passé un accord avec les égouts de Paris. Les
fibres sont installées le long des égouts visitables, son problème principal étant
l’accès au génie civil (i.e. accéder à partir de leurs NRO aux fibres installées
dans les égouts).
Des discussions sont autour d’un abonnement à 34.90€ (au lieu de 29.90) pour
la fibre pour couvrir les dépenses dues au déploiement. Cela reste bien en
dessous des sommes pratiquées par la concurrence, qui fait partie de l’image de
marque de Free.
Pour les accroître sa couverture, là où les égouts ne suffisent pas, Free se
présente comme candidat à la location des fourreaux de France Télécom. C’est
ici une source de tensions car les fourreaux sont déjà très encombrés par les
paires de cuivre et le choix du P2P est très gourmand en place vis-à-vis du
GPON.
Free est à ce jour le leader du marché des FAI en IDF et dans les principales
villes de France (Lyon, Toulouse, Strasbourg, Bordeaux).
Cependant, au niveau national, il se place second.
A ce jour, Free n’est pas propriétaire de ses fibres, appartenant à LD Com, mais
le rachat est prévu sous peu.
2000 abonnés effectifs à l’offre FTTH.
Avantages concurrentiels :
- Infrastructure simple de gestion, facile à faire évoluer en débit. Débit
assuré.

51

- Coûts réduits en IDF grâce à son partenariat avec les Egouts de Paris.
- Free a misé sur le tout Ethernet depuis longtemps, le P2P lui offrant un
avantage à ce niveau.
- Abonnement bon marché.
Désavantages concurrentiels :
- Free n’as pas l’expérience du plan câble de France Télécom et de SFR,
c’est pourquoi il est aujourd’hui confronté à des difficultés dans le
déploiement des dernières mètres dans les résidences.
- Free n’as pas l’effectif de France Télécom, rendant ses interventions
délicates.
- Free n’as pas le potentiel du génie civil de France Télécom.
- La QoS de Free n’est pas sa principale qualité.

Guide de prise en main rapide VPI (en 4 étapes) :
Important: avant de démarrer l'ordinateur il faut s'assurer que la clé de licence
VPI est bien inséré.
1 Lancer VPI.
Quand VPI est lancé , sa fenêtre se présente comme suit:

52

2 Créer un nouveau projet: File>new choisissez vos modules, insérez les dans
votre schéma par un glisser-déposer

3 Double clic sur l'arrière plan du schéma , pour modifier les paramètres
globaux , tels que le débit par défaut par exemple.

53

4 Pour modifier les paramètres des composants du schéma , il faut double
clicker dessus et pour finir lancer la simulation pour voire le résultat.

Une autre fenêtre sʼouvre et «VPIphotonicsAnalyser 8.0»

Pour prélever plusieurs mesures sur le même appareil de mesure, utiliser l'un
des bus que vous trouverez dans l'onglet writing tools.

54

Simulation de réseaux pon

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