Projet Finale Gpon VF [PDF]

Zitiervorschau

Etude de l’architecture d’un réseau utilisant la technologie GPON

Sous la Direction de :

Présenté par :

M. DAMOUE (Enseignant-formateur à l’ESMT DAKAR)

M. Mouhamadou CISSE Mme Mame Thiokh DIOUF M. El Hadj Abdoul Wahab NDIAYE M. Mamadou DIOUF

Mai - 2020

LISTE DES FIGURES Figure 1 : Constitution de la fibre optique--------------------------------------------------------------------------4 Figure 2: Ouverture Numérique de la fibre optique----------------------------------------------------------------5 Figure 3 : Les fibres multimodes à saut d’indice-------------------------------------------------------------------6 Figure 4 : Les fibres multimodes à gradient d’indice--------------------------------------------------------------6 Figure 5 : Les fibres monomodes-------------------------------------------------------------------------------------7 Figure 6 : Architecture point a point--------------------------------------------------------------------------------11 Figure 7 : Architecture point a multipoint-------------------------------------------------------------------------12 Figure 8 : Architecture point a multipoint actif-------------------------------------------------------------------13 Figure 9 : 4: Les Differentes Longueurs D'onde Dans Un Reseau Gpon--------------------------------------15 Figure 10 : Réseau GPON, flux descendants vers 3 abonnés.--------------------------------------------------20 Figure 11 : Architecture PON basée sur le multiplexage temporel (TDM)-----------------------------------21 Figure 12 : Architecture PON base sur le multiplexage en longueur d’onde WDM-------------------------22

SOMMAIRE

LISTE DES FIGURES..................................................................................................................................I SOMMAIRE................................................................................................................................................II INTRODUCTION........................................................................................................................................1 DÉFINITION DE LA TECHNOLOGIE FTTX......................................................................................1 LES DIFFÉRENTES CATÉGORIES DE FTTX....................................................................................1 GPON : TECHNOLOGIE D’ACCÈS......................................................................................................2 PRÉSENTATION DU SUJET.................................................................................................................2 1.

Contexte........................................................................................................................................2

2.

Problématique...............................................................................................................................2

3.

Objectifs.......................................................................................................................................2

4.

Méthodologie................................................................................................................................2

CHAPITRE I.

GENERALITES SUR LA FIBRE OPTIQUE................................................................3

INTRODUCTION A LA FIBRE OPTIQUE...........................................................................................4 A. DEFINITION DE LA FIBRE OPTIQUE...........................................................................................4 B. LES CARACTERISTIQUES DE LA FIBRE OPTIQUE...................................................................4 1. Les constitutions de la fibre optique.................................................................................................4 2. Ouverture numérique........................................................................................................................5 3. Atténuation de la fibre optique.........................................................................................................5 4. Les différents types de fibre optique................................................................................................6 5. Avantages et inconvénients de la fibre optique................................................................................7 CHAPITRE II.

LE FTTH.........................................................................................................................9

INTRODUCTION AU FTTH................................................................................................................10 A.

Les normes du réseau FTTH..........................................................................................................10

B.

Les différents types d’architectures FTTH.....................................................................................10 1.

L’architecture Point à Point (P2P)..............................................................................................10

2.

L’architecture Point à Multipoint (P2M)....................................................................................12

3.

L’architecture Point à Multipoint actif(AON)............................................................................13

C.

La norme GPON (Le gigabit passif optique Network)..................................................................13

D.

Principe et fonctionnement du réseau GPON.................................................................................13

E.

Bilan de liaison...............................................................................................................................14

F.

Déploiement du GPON dans la maison..........................................................................................14 1.

Caractéristiques du réseau GPON..............................................................................................15

CHAPITRE III. Architecture générale réseau GPON.............................................................................16 A.

Le Nœud de Raccordement Optique..............................................................................................17

B.

Répartiteur optique et jarretières....................................................................................................17

C.

Les coupleurs optiques...................................................................................................................17

D.

Optical line Terminal......................................................................................................................18

E.

Le Point de Mutualisation..............................................................................................................18

F.

Le Point de Branchement Optique.................................................................................................18

G.

Le Point de Terminaison Optique..................................................................................................18

H.

Le Point de Terminaison Intérieur..................................................................................................18

I.

Optical Network Terminal..............................................................................................................18

J.

Les types de câbles utilisés.............................................................................................................18

CHAPITRE IV. SERVICES....................................................................................................................19 A.

Allocation de longueur d’onde : flux montant et flux descendant.................................................20

B.

Multiplexage et Modulation...........................................................................................................21 1.

LES LIMITES DU PON AVEC MULTIPLEXAGE TEMPOREL TDM................................21

2.

LE MULTIPLEXAGE EN LONGUEUR D’ONDE (WDM-PON) :........................................22

3.

LE PRINCIPE DU WDM..........................................................................................................22

CONCLUSION..........................................................................................................................................24 SOURCES WEBOGRAPHIE.......................................................................................................................I TABLE DES MATIERES...........................................................................................................................II

INTRODUCTION DÉFINITION DE LA TECHNOLOGIE FTTX La technologie FTTX (Fiber To The x – la fibre jusqu’à x) est une technologie déployée pour transporter des données importantes. Cette technologie propose des débits théoriques allant jusqu’à 2.5 Gbit/s par port OLT. De plus, elle permet de tirer le câble optique jusqu'à l’intérieur des logements. Il existe plusieurs acronymes pour cette technologie, chacun indiquant jusqu’à quel niveau de la liaison optique est déployée, dont la variable x peut désigner (une maison, une entreprise, un immeuble, un quartier, etc.)

LES DIFFÉRENTES CATÉGORIES DE FTTX Les réseaux FTTX peuvent être classés en quatre grandes catégories : Le FTTH : Fiber To The Home, la fibre jusqu’au domicile de l’abonné ; Le FTTO : Fiber To The Office, comme le FTTH mais la fibre est réservée pour les bureaux et entreprises ; Le FTTB : Fiber To The Building, la fibre arrive jusqu’au pied de l’immeuble de l’abonné et le reste est assuré par la paire de cuivre ; Le FTTC : Fiber To The Curb, la fibre arrive jusqu’au pied de l’armoire et le reste est de même acheminé par la paire de cuivre utilisant la technologie VDSL2. Parmi ces quatre catégories, il existe d’autres sous réseaux de la FTTX qui sont : Le FTTM : Fiber To The Mobile (La fibre jusqu’au BTS ) ; Le FTTLA : Fiber To The Last Amplifier (La fibre jusqu’au dernier amplificateur. Le dernier tronçon jusqu’à l’abonné utilise le câble coaxial) ; Le FTTN : Fiber To The Node (La fibre jusqu’au DSLAM). Le FTTA: Fiber To The Antenne (La fibre jusqu’à l’antenne, cette partie va de la BTS à l’antenne).

GPON : TECHNOLOGIE D’ACCÈS Le GPON est le sigle de « Gigabit Passive Optical Network » à savoir qu’il s’agit d’une technologie permettant de la création de réseaux gigabit a fibre optique passive. Le terme important est ici le mot passif, car contrairement à un réseau Ethernet qui, pour la distribution dans le réseau principal, voire même horizontalement, nécessite un ou plusieurs commutateurs alimentés en électricité, le réseau GPON ne nécessite pas l’électricité pour la distribution du signal : elle se fait à l’aide de « splitter » ou coupleurs optiques selon une architecture point multipoint. Bien que cela ne semble pas être le cas, la technologie GPON est plus courante que nous l’imaginons. Dans la baie principale ou la salle des équipements du bâtiment ou du bureau le fournisseur de services internet installe la fibre optique qui fournira l’accès internet a un PTO ou à une entrée extérieure de F.O, et de là à notre OLT. Enfin, la fibre optique sera acheminée vers chacun des abonnés

PRÉSENTATION DU SUJET 1. Contexte Dans le cadre de notre projet tutoré, notre travail a porté sur l’architecture d’un réseau utilisant la technologie GPON. En raison de la situation sanitaire actuelle nous nous sommes limités à la partie théorique.

2.

Problématique

De nos jours avec le développement de l’informatique et des nouvelles applications, l’utilisation de la fibre optique devient une nécessité. De nos jours lorsque nous demandons l’installation de la fibre optique pour un accès internet à domicile, nous utilisons en fait la technologie GPON selon un schéma FTTH (Fiber To The Home) Ainsi l’utilisation du FTTH avec le GPON se situe en bonne position parmi pour des raccordement d’abonné à très haut débit avec les nombreux avantages que propose la fibre.

3.

Objectifs L’objectif principal de ce travail est d’étudier l’architecture d’un réseau utilisant la technologie GPON : son déploiement, son support, ses avantages et inconvénients

4.

Méthodologie

Pour bien mener notre étude, notre projet est organisé en cinq parties : La première partie est consacré à la présentation générale Dans la deuxième partie, nous parlerons de la fibre optique en sa généralité : définition la fibre optique, ses caractéristiques, son principe de fonctionnement, de ses différents types et pour terminer donner ses avantages et inconvénients ; La troisième partie parle du FTTH et introduit le GPON ; Le quatrième parie abordera l’architecture générale du GPON ; La cinquième partie se réfère aux différents services

CHAPITRE I.

GENERALITES SUR LA FIBRE OPTIQUE

INTRODUCTION A LA FIBRE OPTIQUE Dans le réseau de type ADSL, tous les services (internet, téléphone, télévision) se partagent la même bande passante, ainsi les usages simultanés provoquent des ralentissements, et plus votre logement est éloigné du central téléphonique, plus votre débit est dégradé. La fibre optique ne connait pas les problèmes de perte liée à la distance, elle autorise des débits plus élevés que le cuivre, sa bande passante est quasiment illimitée, ce qui lui permet de véhiculer les informations sur de très longue distance. Dans ce chapitre, nous présenterons d’une manière générale la fibre optique et ses caractéristiques.

A. DEFINITION DE LA FIBRE OPTIQUE La fibre optique est une technologie de transmission de données numériques à Très Haut Débit sur un support physique (guide diélectrique) véhiculées par des signaux lumineux à très grande distance.

B. LES CARACTERISTIQUES DE LA FIBRE OPTIQUE 1. Les constitutions de la fibre optique La fibre optique est composée de trois parties :  Le cœur de la fibre est composé de silice (composant chimique qui intervient dans la composition de nombreux minéraux). C’est la partie de la fibre dans laquelle se propage la lumière. Dans ce milieu, l’indice de réfraction n1 est le plus élevé ;  La gaine optique est de même composée de silice, c’est la partie qui enveloppe le cœur dont l’indice de réfraction n2 est légèrement plus faible que celui du cœur ;  Le Revêtement de protection est une couche de plastique qui entoure la fibre pour la renforcer. Cette couche permet de protéger la fibre contre les chocs, le soleil et l’humidité.

Figure 1 : Constitution de la fibre optique

2. Ouverture numérique

L’ouverture numérique de la fibre optique (ON) est le sinus du signal injecté à l’entrée de la fibre. Cet angle est mesuré par rapport à l’axe de la fibre optique. Pour que la lumière soit guidée dans le cœur de la fibre, il faut que l’indice du cœur soit supérieur à celui de la gaine (n 1 > n2). Plus l’ouverture est grande, plus il est facile d’injecter la lumière dans la fibre. Cette ouverture se définie par la formule suivante :

Figure 2: Ouverture Numérique de la fibre optique

ON = n0sinα =√ n 12−n 22 n0 : indice de l’air n1 : indice de réfraction du cœur n2 : indice de réfraction de la gaine α : demi- angle du cône d'acceptante (degrés)

3. Atténuation de la fibre optique L’atténuation de la fibre optique se caractérise par l’affaiblissement du signal au cours de sa propagation. Cette atténuation dépend de la longueur d’onde utilisée et la distance parcourue. Elle s’obtient en mesurant la puissance à la sortie (Ps) et la puissance à l'entrée (Pe) de la fibre. Exprimée en dB /Km (décibel par kilomètre), elle s’obtient par la formule suivante.

Ps

A[dB] = 10log Pe A[dB] : L’atténuation ou affaiblissement en décibel Ps: La puissance lumineuse à l’entrée. Pe: La puissance lumineuse à la sortie.

4. Les différents types de fibre optique Il existe deux types de fibres optiques à savoir : Les fibres multimodes et les fibres monomodes.

 Les fibres multimodes Les fibres multimodes dites MMF (Multi Mode Fiber), sont les premières fibres à être utilisées dans les réseaux locaux LAN (Local Area Network). Elles sont aussi utilisées dans les transports de données sur de courtes distances de 1 à 2 km. On distingue dans ce cas deux types de fibres multimodes.

1. Les fibres multimodes à saut d’indice Les fibres à saut d’indice possèdent un cœur très large. Elles sont utilisées pour les transports de données sur de courtes distances. Les longueurs d’onde utilisées sont de 850nm et 1300nm. L'affaiblissement sur ce type de fibre est très important comme on peut le voir sur la différence des impulsions d'entrée et de sortie. C’est la

raison pour laquelle les rayons lumineux se propagent par réflexion totale interne. Cette réflexion est assurée par les valeurs des indices de réfraction n1 (le cœur) et n2 (la gaine) avec n1 > n2.

Figure 3 : Les fibres multimodes à saut d’indice

2. Les fibres multimodes à gradient d’indice Les fibres multimodes à gradient d'indice présentent un cœur plus petit que celle à saut d’indice. Elles sont utilisées sur de moyennes distances. On remarque que l’indice de réfraction décroît de façon continue, depuis le centre du cœur jusqu’à l’interface de la gaine

Figure 4 : Les fibres multimodes à gradient d’indice

 Les fibres monomodes Les fibres monomodes dites SMF (Single Mode Fiber) possèdent un cœur fin et supportent qu’un seul mode de propagation par rapport à la fibre multimode. Le fait qu’elle ait un cœur si fin va obliger le signal lumineux injecté à l’entrée d’atteindre la sortie avec peu de déformation et un faible affaiblissement comme nous pouvons

le remarquer. La propagation de la lumière est quasiment directe. Elle est actuellement utilisée pour des infrastructures terrestres et sous-marines de longues distances à des longueurs d’ondes de 1310 et 1550 nm. C’est la meilleure solution certes, mais la plus coûteuse.

Figure 5 : Les fibres monomodes

5. Avantages et inconvénients de la fibre optique La fibre optique, malgré ses qualités et performances, elle présente aussi bien des inconvénients.

 Les avantages de la fibre optique  Le débit élevé La fibre optique offre un meilleur débit à l’ordre du gigabit ;

 La bande passante La fibre optique présente une bande passante quasiment illimitée. Elle permet de transporter des informations sur de longues distances sans affaiblir le signal conduit ;

 Le poids Avec son poids léger et sa petite taille, la fibre optique est facile à transporter sur de longue distance. Contrairement aux câbles cuivre ;

 La résistance à l’interférence électromagnétique La fibre optique est insensible aux perturbations électromagnétiques (le bruit, la foudre). C’est ce qui garantit sa meilleure qualité ;  La durée de vie de la fibre optique La fibre optique à une meilleure durée de vie plus importante que ceux des câbles réseaux cuivre. Elle a une durée de vie d’environ 20 ans voir plus.

 Les inconvénients de la fibre optique  Le coût élevé de déploiement Le déploiement de la fibre optique exige des dépenses assez lourdes. C’est la raison pour laquelle il est préférable de la déployée dans les zones à forte besoin de données ;

 La fragilité des composants La fibre optique est une matière fragile. Elle demande plus de protection autour du câble par rapport au cuivre ;

 Sensibilité à la poussière La fibre est faite d’une matière très sensible à la poussière. Sa manipulation (soudure, raccordement, mesure etc.) requiert un environnement de travail bien protège

CHAPITRE II.

LE FTTH

INTRODUCTION AU FTTH Le FTTH est l’acronyme en anglais de Fiber To The Home que l’on peut traduire en français par « la fibre jusqu’au domicile ». L’abonné est directement raccordé par une fibre optique de bout en bout. C’est à dire qu’une fibre est tirée depuis le nœud de raccordement (NRO) jusqu’à l’intérieur de la maison où sera placée le boîtier terminal optique pour être ensuite raccordé à l’équipement optique appelé ONT ou le modem.

A.

LES NORMES DU RÉSEAU FTTH

Le réseau FTTH est basé sur plusieurs normes à savoir : La norme Active Passive Optique Network (APON). La norme Broadband Passive Optique Network (BPON). La norme Ethernet Passive Optique Network (EPON). La norme GPON (Le gigabit passif optique Network).

B.

LES DIFFÉRENTS TYPES D’ARCHITECTURES FTTH

Dans l’accès optique, il existe trois grands types d’architectures FTTH permettant d’acheminer la fibre jusqu’à l’abonné. Les plus utilisés sont : l’architecture point à point (P2P), l’architecture point à multipoints (P2M) utilisant un coupleur optique et l’architecture point à multipoint actif (AON). Mais là plus utilisée est le point à multipoint. Ces différentes techniques sont présentées dans les paragraphes qui suivent avec leurs avantages et inconvénients.

1.

L’architecture Point à Point (P2P)

Le FTTH point -à-point permet à chaque abonné de disposer de sa propre fibre depuis le nœud de raccordement jusqu’ à chez lui. Aucun équipement actif n’existe entre le NRO et la prise terminale optique. Cette solution est la meilleure en terme de débit car elle permet de contrôler d’avantage le débit offert et d’augmenter si besoin la bande passante. La sécurité des données est garantie pour chaque utilisateur. Par contre, Il y aura autant de fibres à installer que d’abonné à raccorder.

CHAPITRE III. Avantages de la technologie point à point  Pas de partage de débit  Bande passante quasiment illimitée ;  Déploiement relativement facile ;  La sécurité des données garanties.

CHAPITRE IV. Inconvénients de la technologie point à point  Pas de partage de port d’OLT (couteux pour l’Opérateur et le client) ;  Autant de fibres à installer que d’abonné

Figure 6 : Architecture point a point

1.

L’architecture Point à Multipoint (P2M)

Le FTTH point-à-multipoint quant à elle permet de raccorder plusieurs abonnés sur une même fibre. La fibre qui quitte l’OLT (Optical Line Terminal) se divise par plusieurs coupleurs pour raccorder 64 clients au maximum. L’ONT de chaque abonné reçoit le signal d’informations envoyé par l’équipement central (OLT). Le signal envoyé par chaque port de l’OLT de fibre arrive au niveau de la prise de chaque abonné. Et chaque ONT fait le filtrage des données en ne considérant que le flux qui lui est adressé. Cette technologie permet d’économiser sur le nombre de fibre à utiliser.

CHAPITRE V.

Avantage de la technologie point à multipoint

 Cette technique permet de regrouper jusqu’à 64 abonnés sur une même fibre à travers des coupleurs placés aux niveaux des PBO  Pas d’équipement actif entre l’OLT et l’ONT  Economique sur l’utilisation de la fibre.

CHAPITRE VI. Inconvénients de la technologie point à multipoint  Le partage de débits entre plusieurs abonnés ;  Les données ne sont pas sécurisées car tous les clients connectés sur la même fibre reçoivent les mêmes informations envoyées par l’OLT.

Figure 7 : Architecture point a multipoint

1.

L’architecture Point à Multipoint actif(AON)

La technologie point à multipoint actif à son tour utilise un commutateur à la place du coupleur pour véhiculés les informations envoyées depuis le central optique. Ses informations sont traitées par le commutateur puis est envoyé sur la fibre dédiée à chaque logement. Cette architecture n’est pas avantageuse car elle utilise des équipements actifs.

Figure 8 : Architecture point a multipoint actif

B. LA NORME NETWORK)

GPON

(LE

GIGABIT

PASSIF

OPTIQUE

Le Gigabit PON (GPON) a été normalisé par l’UIT G.984 en 2003. Ce standard utilise l’ATM ou Ethernet comme protocole de transport. Il a été développé pour supporter les débits de données plus élevés par rapport aux technologies APON, BPON et EPON. Il offre également un débit maximum de 2,5 Gbit/s (sens descendant) et 1,25 Gbit/s (sens montant) par port, partagé pour un maximum de 64 abonnés, sur une distance d’environ 20 Km. Nous avons choisi de travailler avec la technologie GPON car son utilisation ne nécessite aucune alimentation entre le central et le boitier optique installé chez le client. Elle permet aussi à l’Opérateur de mutualiser son réseau en évitant d’investir massivement.

C.

PRINCIPE ET FONCTIONNEMENT DU RÉSEAU GPON

Le réseau GPON comporte un nœud de raccordement optique (NRO), sur lequel sont connectées des sources multiples de services (vidéo, Internet et téléphonie classique). Ce NRO est interconnecté, via la fibre optique, aux utilisateurs finaux.

D.

BILAN DE LIAISON

Pour faire la conception d’une liaison optique à un débit donné, et connaissant les performances des composants disponibles, on établit le bilan de liaison, tableau qui détermine la répartition des puissances optiques au long de la liaison. Ces puissances sont habituellement exprimées en dBm (10log de la puissance en mW)

La puissance moyenne à l’émission est en principe égale à la moitié de la puissance crête, et il faut considérer la puissance effectivement couplée dans la fibre. La marge est de 3 à 6dB suivant les conditions d’exploitation (environnement des composants, risque de coupure de câble, opération de démontage plus moins fréquentes) et est en général le fruit de l’expérience.

E.

DÉPLOIEMENT DU GPON DANS LA MAISON

L'architecture FTTH GPON est un modèle de déploiement de réseaux d'abonnés en fibre optique, exclusif de l'architecture concurrente FTTH P2P (point à point). Contrairement au « FTTH P2P », le GPON multiplexe le trafic de plusieurs abonnés (généralement de 8 à 64) sur une même fibre optique en utilisant un multiplexage temporel de type TDMA pour partager dynamiquement la bande passante entre les abonnés actifs. Ce multiplexage s'applique dynamiquement dans les 2 sens de transmission.

1.

Caractéristiques du réseau GPON

La technologie GPON (Gigabit Passive Optical Network) permet d’atteindre des débits de 2,5Gbit/s dans le sens descendant (longueur d’onde 1490 nm) et de 1 ,25 Gbit/s dans le sens remontant (longueur d’onde de 1310nm). Une seule fibre suffit pour desservir un client. Il utilise trois longueurs d’ondes différentes de 1310 nm (nanomètre) et le 1490 nm pour les services internet et de 1550 pour l’IPTV (Internet Protocole Télévision). Dans le sens montant, la distance maximale entre le central et l’abonné le plus distant est de 20 Km (Kilomètres) et dans le sens descendant le débit est partagé. Le débit maximum autorisé pour l’instant de limite à 100 Mbit/s.

Figure 9 : 4: Les Différentes Longueurs D'onde Dans Un Réseau Gpon

CHAPITRE VII. Architecture générale réseau GPON

Le réseau GPON, acronyme de Gigabit Passive Optical Network, présente une architecture ou la capacité de la fibre est partagée entre plusieurs utilisateurs, dans la limite de 64 maximum. Le réseaux GPON est constitué des éléments suivants : Le Nœud de Raccordement Optique (NRO) ; Les coupleurs optiques (CO) intégré mais ne figure pas sur l’architecture ; Le Point de Mutualisation de la Zone (PMZ) ou le Boîtier de Protection d’Epissure (BPE) ; Le Point de Branchement Optique (PBO) ; Le Point de terminaison Optique (PTO) ; Le Point de Terminaison Intérieur (PTI) intégré mais ne figure pas sur l’architecture ; L’Optical Network Terminal (ONT)

A.

LE NŒUD DE RACCORDEMENT OPTIQUE Le Nœud de Raccordement Optique (NRO) est le point de convergence des lignes de tous usagers. Il a un rôle équivalent dans le réseau de desserte optique à celui réalisé par le Nœud de Raccordement Abonné (NRA) dans la boucle locale cuivre. Il est représenté comme un local technique abritant les équipements actifs de l’opérateur et concentrant les paires de fibres optiques provenant des usagers. Un NRO peut desservir plusieurs milliers, voire des dizaines de milliers, de foyers. Il est lui-même composé d’un Optical Line Terminal (OLT) et un répartiteur optique

B.

RÉPARTITEUR OPTIQUE ET JARRETIÈRES Le répartiteur optique, composé d’une tête boule locale et d’une tête équipement. La tête boucle local est l’interface de NRO qui polarise les fibres desservant les abonnés. Tandis que la tête équipement est reliée aux ports de l’OLT. L’interconnexion entre l’abonné et son port OLT se fait par jarretière optique entre ces deux têtes du répartiteur optique

C.

LES COUPLEURS OPTIQUES Ils réalisent un partage ou un regroupement, constant dans les temps, des signaux optiques. Contrairement aux multiplexeurs, ces composants ne sont pas sélectifs en longueur d’onde. Dans le premier mode ou splitter, le même signal est adressé simultanément sur plusieurs voies de sortie. Dans le mode coupleur (il s’agit du même composant, simplement en inversant le sens de la lumière), différents signaux sont regroupés et il faut pouvoir les distinguer pat leur longueur d’onde, leur codage, ou un protocole de contrôle d’accès qui n’active qu’un émetteur a la fois, sinon il se mélangent. On trouve principalement : Des coupleurs en X (2 entrées,2 sorties), réalisé en technologie d’assemblage par collage de fibre optiques abrasées, ou par fusion/étirage de la tranche ; on peut faire des coupleurs symétriques (50/50) ou non (90/10, 95/5, etc.) Des coupleurs en Y (1entrée ; 2sorties ou l’inverse), par l’assemblage d’un demi coupleur en X et d’une fibre, du fait de la réciprocité des pertes sont le même dans les deux sens, on perd au moins 3db en utilisant un coupleur en Y (symétrique) pour regrouper 2 signaux Des coupleurs en étoile ou répartiteurs (n entrées, n sorties) qui peuvent être fabriqués par torsadage et fusion d’un faisceau de n fibres. Il en fait couramment jusqu’à 7 ou 10 fibres Les coupleurs C1 (1/8) : une entrée et huit sorties (au niveau des BPE) Les coupleurs C2 (1/4) : une entrée et quatre sorties (au niveau des PBO)

D.

OPTICAL LINE TERMINAL L’OLT : est un équipement actif qui se trouve généralement dans le NRO. Il est relié aux différentes terminaisons d’abonné (ONT) par de fibres optiques. Il se présente sous forme d’un châssis avec des cartes et des ports. Le nombre de cartes et de ports par carte varie en fonction des constructeurs et des modèles. Il est composé de 16 cartes placées en horizontal

E.

LE POINT DE MUTUALISATION Le Point de Mutualisation de la Zone aussi appelé le Boîtier de Protection d’’Epissure (BPE) est le point d’éclatement des câbles de transports provenant du central optique en direction des câbles de distribution qui s’aboutissent au niveau du point de branchement appelé PBO. Il est placé dans les chambres à proximité des logements. A l’intérieur de ce boîtier se trouvent des coupleurs optiques, c’est ceux qui permettent de mettre plusieurs abonnés sur une même fibre.

F.

LE POINT DE BRANCHEMENT OPTIQUE Le point de branchement optique appelé est l’équipement intermédiaire entre le NRO et le modem. Ce boîtier permet de terminer la fibre chez l’abonné. Il peut être en aérien (sur poteau ou en façade) ou en souterrain placé au pied d’étage appelé Boîtier de Pied d’Immeuble(BPI).

G.

LE POINT DE TERMINAISON OPTIQUE Le Point de Terminaison Optique (PTO) : est un boîtier installé chez l’abonné. Ce boîtier est la terminaison de la ligne FTTH où sera raccordé le modem du client (ONT)

H.

LE POINT DE TERMINAISON INTÉRIEUR Le Point de Terminaison Intérieur (PTI) : est un boîtier placé à l’extérieur du logement pour permettre la jonction entre le câble de branchement de calibre 10/84 et celui du PTO de calibre 10/82. Les deux bouts de fibres sont soudés à l’intérieur de ce boîtier pour permettre la continuité du signal jusqu’à l’ONT.

I.

OPTICAL NETWORK TERMINAL L’Optical Network Terminal (ONT) est l’équipement final installé chez le client qui lui permet de se connecter au réseau et de bénéficier du très haut débit.

J.

LES TYPES DE CÂBLES UTILISÉS Il existe trois types de câbles utilisés pour le raccordement de l’abonné final. Ce sont : Les câbles de transport : Ce sont les câbles qui relient le nœud de raccordement optique (NRO) jusqu’au niveau des Boîtiers de protection d’Epissure (BPE) situés dans des chambres souterraines. Ces boîtiers sont situés à environ 1à 2 Km des points de branchements (PBO) ; Les câbles de distribution : Ce sont les câbles à fibre optique qui relie le Boîtier de Protection d’Epissure (BPE) aux différents PBO (Point de Branchement Optique) ; Les câbles de branchement (ou câble de raccordement) : Ces câbles sont raccordés au entre PBO et le PTI dans le cas où l’on utilise un câble 1084 (câble aérien résistant au soleil). A l’absence de ce câble 1084, le câble de branchement relie directement le PBO au PTO (cas des immeubles avec les PBO d’étage).

CHAPITRE VIII. SERVICES

Comme son nom l’indique, il s’agit d’un réseau capable d’offrir des vitesses de transmission et de réception de l’ordre du gigabit (ou même avec XGPON de l’ordre de 10 gigabits) par l’intermédiaire d’un seul câble en fibre optique tout en permettant l’accès aux services « Triple Play » (vidéo, voix et données) :          

Voix sur IP (VoIP) Télévision IP (IPTV) Télévision par superposition RF (télévision terrestre) LAN (données / Internet) Wi-Fi Jeux en ligne Domotique Surveillance vidéo Portiers vidéo Utilisation de capteurs

A. ALLOCATION DE LONGUEUR D’ONDE : FLUX MONTANT ET FLUX DESCENDANT

Figure 10 : Réseau GPON, flux descendants vers 3 abonnés.

Les flux GPON sont transportés par des fibres optiques bidirectionnelles monomodes (SMF) en utilisant une longueur d’onde de 1 310 nm pour la liaison montante (depuis l’abonné) et de 1 490 nm pour la liaison descendante (du NRO ou du point de mutualisation vers les abonnés). Un « splitter » passif (coupleur optique)permet de distribuer le signal issu du NRO vers plusieurs abonnés (ONU).

B.

MULTIPLEXAGE ET MODULATION

1.

LES LIMITES DU PON AVEC MULTIPLEXAGE TEMPOREL TDM

Le concept de déploiement de l'architecture du réseau PON, dans la majorité des opérations repose sur le partage temporel d'une seule longueur d'onde entre plusieurs utilisateurs. Le principe du multiplexage temporel ou TDM PON est décrit dans la Figure suivante.

Figure 11 : Architecture PON basée sur le multiplexage temporel (TDM)

Sens descendant : Pour le sens descendant (de l’OLT vers l’ONU) où le flux de données émises est continu, il est techniquement possible d'obtenir un multiplexage temporel à 10 Gbit/s. Sens montant : Pour le sens montant, la difficulté réside dans la conception de modules optoélectroniques bas coût, à 10 Gbit/s à l'émission et à la réception [Ta1] [Na2] [Ka3]. Les avantages et inconvénients de cette architecture ont déjà été abordés dans la Section 1.3 de ce manuscrit, dans le cadre du déploiement du G-PON actuel. Néanmoins, dès qu’on souhaite travailler à des débits élevés, le TDM-PON révèle ses limites.

Un compromis subsiste entre la montée en débit et le caractère économique de cette solution. Par exemple, un débit de l'ordre de quelques Gbit/s par abonné serait nécessaire pour l'horizon 2020. Pour pouvoir atteindre ce débit, le système TDM PON devrait avoir une capacité totale de 40 Gbit/s ou 100 Gbit/s partagée entre plusieurs abonnés. Il s'ensuit que le coût des sous-systèmes émetteur-récepteur optiques devient très important. De plus, la limite en vitesse de l'électronique posera problème, notamment les récepteurs en mode rafale (ou en mode burst) à ce débit. Le multiplexage temporel TDM PON rencontre des limites au niveau de la synchronisation et des modules de réceptions à l'OLT. Le défi est de concilier la montée en débit et la réutilisation de l'infrastructure existante. Pour toutes ces raisons, le TDM-PON pourrait être considéré comme une solution attractive uniquement pour un débit inférieur ou égal à 10 Gbit/s. Par conséquent, l’utilisation de la longueur d’onde est envisagée pour un débit agrégé de 40 Gbit/s dans l’accès.

2.

LE MULTIPLEXAGE EN LONGUEUR D’ONDE (WDM-PON) :

Le multiplexage en longueur d’onde du réseau optique passif ou WDM (pour Wavelength Division Multiplexing) est possiblement la prochaine génération de solution pour les réseaux d’accès. Nous nous intéressons dans les paragraphes qui suivent à cette architecture WDM. Nous commençons par une présentation générale de la solution. Puis, les différents types d’architectures de distribution de réseau optique (ou ODN) possibles pour réaliser la fonction de multiplexage en longueur d’onde seront étudiés avec leurs avantages et leurs inconvénients.

3.

LE PRINCIPE DU WDM

Le multiplexage en longueur d'onde WDM permet le partage du réseau en utilisant la longueur d'onde comme composante de multiplexage, c'est-à-dire que chaque client se voit attribuer une longueur d'onde spécifique (cf. Figure 2-2). Dans l'architecture WDM PON, les ONTs peuvent fonctionner à différentes longueurs d'onde, ce qui permet d'atteindre un débit élevé de transmission.

Figure 12 : Architecture PON base sur le multiplexage en longueur d’onde WDM

La capacité totale de la bande passante du système d’accès est multipliée par le nombre de longueurs d'onde multiplexées sur la fibre. Ces signaux optiques sont ensuite séparés (ou démultiplexés) dans des fibres différentes. Sens descendant : L’OLT émet toutes les longueurs d'onde sur la même fibre partagée. Dans le cas de l’utilisation d’un coupleur dans le point de répartition (appelé « Remote Node (RN) » en anglais), ce composant divise la puissance et distribue l’ensemble des longueurs d'ondes vers chaque foyer connecté. Un filtre en longueur d’onde au niveau de l’ONU permet ensuite de sélectionner la longueur d’onde dédiée à chaque client. Si on utilise un répartiteur de longueur d’onde ou un démultiplexeur de type AWG (Arrayed Waveguide Grating) dans le RN, chaque ONU reçoit une longueur d’onde dédiée. Sens montant : Dans le sens montant, les ONUs renvoient des longueurs d’onde différentes vers l’OLT. L’acronyme WDMA (Wavelength Division Multiple Accès) désigne l’accès multiple en longueur d’onde dans le sens montant. On rencontre deux principales variantes du WDM : le DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing) et le CWDM (Coarse Wavelength Division Multiplexing)

LA TECHNIQUE DE MODULATION OFDM : L'OFDM-PON (pour Orthogonal Frequency Division Multiplexing PON) est actuellement considéré comme une solution prometteuse pour les futurs systèmes PON à ultra haut-débit (40/100 Gbit/s) [Cvi1]. Cette technique de modulation est utilisée dans différents systèmes de communications comme le système d'accès ADSL [Ad1, Ad2], le système de communications domestiques par courant porteur CPL, et notamment les systèmes de communications radio du type Wi-Fi, WiMAX, UWB, DVB-T (Digital Video Broadcasting Terrestre) et plus récemment le système radio mobile de 4ème génération, le LTE. L'OFDM est aujourd'hui un format de modulation plébiscité, reconnu et utilisé dans le monde entier. LE PRINCIPE DE L'OFDM Le format de modulation OFDM est une solution rendue possible suite à l'évolution récente des DAC et ADC combinée au progrès des DSP. Alors que le WDM est un multiplexage en longueurs d'onde, l'OFDM est un multiplexage en radio fréquence ou peut être directement réalisé en optique. L'OFDM pourrait être un cas particulier de la modulation FDM (Frequency Division Multiplexing) comme le montre la Figure 2-10, où le signal est divisé en canaux indépendants et chaque canal est modulé séparément avant d’être multiplexé en fréquence. L'OFDM ajoute par rapport à la modulation FDM une règle d'orthogonalité entre les sous porteuses.

CONCLUSION Au terme de ce document travail nous pouvons retenir que la fibre optique est le support privilégié pour la transmission à très haut débit et sur de longues distances. Elle devient de plus en plus incontournable vu sa résistance aux interférences électromagnétiques, et sa faible atténuation. Des études portant sur l’installation d’une ligne FTTH (Fiber To The Home), c’est-à-dire la ligne Fibre depuis le central jusqu’à l’intérieur du domicile de l’abonné. Ce travail nous a permis de faire une étude générale sur la fibre en montrant ses caractéristiques, ses avantages et inconvénients. Mais aussi, d’entrer dans le vive de notre travail l’architecture d’un réseau GPON. La fibre optique est actuellement le meilleur support qui répondent à nos différents besoins tels que la télévision haute définition, la vidéo à la demande, la sauvegarde des données à distance, la télésurveillance, et plein d’autres services. GPON est le plus complexe de tous les réseaux PON. GPON présente les avantages suivants : réduction des coûts de déplacement, d’ajouts ou d’autres modifications, faible prix par port pour les composants passifs, installation facile et faibles coûts d’installation. Donc, GPON gagne en popularité dans les applications technologiques diverses et en constante évolution.

SOURCES WEBOGRAPHIE  Les différents types de fibres http://igm.univmlv.fr/~dr/XPOSE2009/Transmission_sur_fibre_optique/types.html  Avantages et inconvénients de la fibre optique http://www.lafibrelyonnaise.fr/fibre-optique-definition/  Caractéristiques de la fibre optique http://physique.unice.fr/sem6/2005-2006/PagesWeb/Fibres/Texte2.html

 Structure de la fibre optique https://www.memoireonline.com/01/17/9518/Etude-d-une-liaison-de-transmission-par-fibreoptique-etsimulation-d-un-resonateur-optique.html (consulté le 20/11/2019)  Services https://www.google.com/url?sa=t&source=web&rct=j&url=https://www.densitynetworks.com/simplepost-2/%3Flang%3Dfr&ved=2ahUKEwjumdLrhtfpAhU08AKHQaAAlEQFjAAegQIAxAB&usg=AOvVaw1QUu9o7YFLRoHQSKwouwoh&cshid=1590686101136 et https://www.google.com/url? sa=t&source=web&rct=j&url=https://fr.m.wikipedia.org/wiki/GPON&ved=2ahUKEwj7gfti9fpAhWDA2MBHSh5C0cQFjABegQIChAG&usg=AOvVaw1JZHELpA7281Xzoa94DsA4&cshid=15 90687930116

TABLE DES MATIERES LISTE DES FIGURES..................................................................................................................................I SOMMAIRE................................................................................................................................................II INTRODUCTION........................................................................................................................................1 DÉFINITION DE LA TECHNOLOGIE FTTX......................................................................................1 LES DIFFÉRENTES CATÉGORIES DE FTTX....................................................................................1 GPON : TECHNOLOGIE D’ACCÈS......................................................................................................2 PRÉSENTATION DU SUJET.................................................................................................................2 1.

Contexte........................................................................................................................................2

2.

Problématique...............................................................................................................................2

3.

Objectifs.......................................................................................................................................2

4.

Méthodologie................................................................................................................................2

CHAPITRE I.

GENERALITES SUR LA FIBRE OPTIQUE................................................................3

INTRODUCTION A LA FIBRE OPTIQUE...........................................................................................4 A. DEFINITION DE LA FIBRE OPTIQUE...........................................................................................4 B. LES CARACTERISTIQUES DE LA FIBRE OPTIQUE...................................................................4 1. Les constitutions de la fibre optique.................................................................................................4 2. Ouverture numérique........................................................................................................................5 3. Atténuation de la fibre optique.........................................................................................................5 4. Les différents types de fibre optique................................................................................................6 

Les fibres multimodes............................................................................................................6 1. Les fibres multimodes à saut d’indice......................................................................................6 2. Les fibres multimodes à gradient d’indice...............................................................................6



Les fibres monomodes............................................................................................................7

5. Avantages et inconvénients de la fibre optique................................................................................7 

Les avantages de la fibre optique...........................................................................................7



Les inconvénients de la fibre optique.....................................................................................8

CHAPITRE II.

LE FTTH.........................................................................................................................9

INTRODUCTION AU FTTH................................................................................................................10 A.

Les normes du réseau FTTH..........................................................................................................10

B.

Les différents types d’architectures FTTH.....................................................................................10 1.

L’architecture Point à Point (P2P)..............................................................................................10 

Avantages de la technologie point à point............................................................................11



Inconvénients de la technologie point à point......................................................................11

2.

3.

L’architecture Point à Multipoint (P2M)....................................................................................12 

Avantage de la technologie point à multipoint.....................................................................12



Inconvénients de la technologie point à multipoint..............................................................12 L’architecture Point à Multipoint actif(AON)............................................................................13

C.

La norme GPON (Le gigabit passif optique Network)..................................................................13

D.

Principe et fonctionnement du réseau GPON.................................................................................13

E.

Bilan de liaison...............................................................................................................................14

F.

Déploiement du GPON dans la maison..........................................................................................14 1.

Caractéristiques du réseau GPON..............................................................................................15

CHAPITRE III. Architecture générale réseau GPON.............................................................................16 A.

Le Nœud de Raccordement Optique..............................................................................................17

B.

Répartiteur optique et jarretières....................................................................................................17

C.

Les coupleurs optiques...................................................................................................................17

D.

Optical line Terminal......................................................................................................................18

E.

Le Point de Mutualisation..............................................................................................................18

F.

Le Point de Branchement Optique.................................................................................................18

G.

Le Point de Terminaison Optique..................................................................................................18

H.

Le Point de Terminaison Intérieur..................................................................................................18

I.

Optical Network Terminal..............................................................................................................18

J.

Les types de câbles utilisés.............................................................................................................18

CHAPITRE IV. SERVICES....................................................................................................................19 A.

Allocation de longueur d’onde : flux montant et flux descendant.................................................20

B.

Multiplexage et Modulation...........................................................................................................21 1.

LES LIMITES DU PON AVEC MULTIPLEXAGE TEMPOREL TDM................................21

2.

LE MULTIPLEXAGE EN LONGUEUR D’ONDE (WDM-PON) :........................................22

3.

LE PRINCIPE DU WDM..........................................................................................................22

CONCLUSION..........................................................................................................................................24 SOURCES WEBOGRAPHIE.......................................................................................................................I TABLE DES MATIERES...........................................................................................................................II