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Les technologies optiquesLes technologies optiques

C. PhamRESO-LIP/INRIAUniversité Lyon 1http://www.ens-lyon.fr/~cpham

Les réseaux optiques 2Cours de C. Pham, Univ. Lyon 1

Bref historiqueBref historique

■ 1958: Découverte du laser■ Mid-60s: Démonstration des guides optiques■ 1970: Production de fibre à faible taux d'erreurs

– Rend possible la transmission optique longue distance!

■ 1970: invention de la diode laser semiconducteur– Rend possible l'intégration de composants optiques!

■ 70s-80s: Usage de la fibre en téléphonie: SONET■ Mid-80s: LANs/MANs: broadcast-and-select

architectures■ 1988: Pose de la première fibre optique trans-atlantic■ Late-80s: EDFA (amplificateur optique ) developpé

– Réduit considérablement les problèmes liés à la distance!

■ Mid/late-90s: Explosion des systèmes DWDM■ Late-90s: Intelligent Optical networks


Fibres optiques (1)Fibres optiques (1)

■ Fibre optique– de moins en moins coûteuse, plus légères, en silice le plus

souvent, rarement en verre (atténuation). Le plastique est possible.– environ 30km sans répéteurs.– très haut-débit (50000 Gbits/s théorique) et très bonne fiabilité.


Aspects physiquesAspects physiques

■ Fibre en silice: SiO2 (principalement)■ Index de Réfraction, n = cvacuum/cmaterial

■ ncore > ncladding

n~1.45

n~1.43


Aspects physiquesAspects physiques ((suitesuite))

■ Lois simples: Réfraction et Réflection

■ Réflection: 1r = 1

■ Réfraction: n1sin 1 = n2sin 2 (Snell’s Law)

■ Si 2 = /2: Total Internal Reflection■ alors 1 =sin-1 (n2/n1), “Critical Angle”


Aspects physiquesAspects physiques ((suitesuite))

■ La lumière se propage par réflexion interne totale■ Dispersion modale: Différentes longueurs de chemins

dispersent l'énergie du faisceau


TransmissionTransmission optique: synthèseoptique: synthèse

Waveform after 1000 kmTransmitted data waveform


Multimode Multimode et et monomodemonomode

■ Fibres optiques

– multi-mode

– à gradient d ’indice

– mono-mode

Fibre à gradient d'indice

Fibre monomode

fibre multimode (obsolete)

125µ

125µ

5 à 9µ

50 ou 62,5 9µ

50 ou 62,5 9µ


Fibres optiquesFibres optiques


Le multiplexage sur fibre optiqueLe multiplexage sur fibre optique

■ Wave-length Division Multiplexing– mettre sur une même fibre plusieurs canaux de données, en

utilisant différentes longueurs d’onde (couleurs).

1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700

2

1

1.5

0.5Longueur d ’onde en nm

Att

énua

tion

en

db/k

m


Principes du WDMPrincipes du WDM

WDM(Wavelength Division Multiplexing).

>1nm

DWDM(Dense Wavelength Division Multiplexing).

< 0,1 nm


Un pas vers les réseaux optiquesUn pas vers les réseaux optiques

■ Amplificateur optique dopé à l’erbium (EDFA)

– début des années 1980

– plus longue distance, évite de coûteux répéteurs

– permet en outre d'amplifier tous les canaux WDM (alors que les répéteurs nécessitent de repasser en électrique)


CoupleCoupleuursrs optiquesoptiques

■ Combinent & séparent les signaux■ Indépendent ou dépendent de la longueur d'onde

■ P(Output1) = P(Input1)■ P(Output2) = (1- ) P(Input1)

– Power splitter si α=1/2: 3-dB coupleur

■ Utilisé pour construire de simples commutateurs optiques


FiltrFiltrees, s, MultiplexeMultiplexeuursrs, Route, Routeuursrs

■ Les filtressélectionnent unelongueur d'onde et rejettent les autres

■ Les multiplexeurscombinentdifférenteslongueurs d'onde

■ Les routeurséchangent les longueurs d'onded'une entrée vers une sortie


FabryFabry--Perot FiltersPerot Filters

■ Fabry-Perot filter also called F-P interferometer or etalon

■ Cavity formed by parallel highly reflective mirrors■ Tunable filter


Les réseaux tout optiqueLes réseaux tout optique

■ Réseaux à diffusion (Broadcast)– Mono-saut: toutes les stations peuvent communiquer directement

entre elles,– Multi-saut: communication directe avec un nombre restreint de

machine.

■ Réseaux à commutation en longueur d ’onde


Emetteur Récepteur

1

2 2

1

n n

1 1, 2,..., n

n

2

1, 2,..., n

1, 2,..., n

Réseaux monoRéseaux mono--saut en étoile passivesaut en étoile passive


1 3 n4 52

Réseaux monoRéseaux mono--saut en bus replié actifsaut en bus replié actif

■ On peut avoir quatre catégories de réseaux mono-saut:– FT-FR : émetteurs et récepteurs fixes– TT-FR : émetteurs accordables et récepteurs fixes– FT-TR : émetteurs fixes et récepteurs accordables– TT-TR : émetteurs et récepteurs accordables


4

3

1

27 8

2 8 5 6

3 4

1 7

1 2 4 6

3 5

Topologie physique

3

21

4

1

4

5

8

6 2 7 3

Graphe de connectivitéRéseaux Réseaux multimulti--sautsaut


A

D

C

B

1

E

3

5 4

21

2

1

Commutation en longueurs d’ondeCommutation en longueurs d’onde

■ Chaque connexion est une longueur d’onde, réutilisation des longueurs d’onde pour A et C.


2

1

1 21 2

1 2

1 2 1 2

1 2

1 2

1 2

1 2

1 2

1 2

1 2

1

2

2

1

1

2

Commutation en longueur d’ondeCommutation en longueur d’onde

■ Les brasseurs passifs fixe

■ Les brasseurs passifs

dynamiques

2

1

1 2

1 2

1 2

1 2

1 2

1 2 Les brasseurs actifs(reconfiguration lente)

convertisseursdynamiques


Données

Temps de garde

100Mbs-1 700Mbs-1

Les commutateurs optiquesLes commutateurs optiques

■ Format du paquet optique

■ Résolution de la contention– la déflexion– les mémoires optiques

projet KEOPS Wavelength Routing Switch & Broacast and Select Switch


1

R

1

N

1

N

CONTROLEUR

CONVERTISSEURS LIGNES A RETARD CONVERTISSEURS

1

N

ETAGE 2ETAGE 1

Ex: le commutateur WRSEx: le commutateur WRS

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