Meacutemoire

الجمهورية الجزائرية الديمقراطية الشعبية

Reacutepublique Algeacuterienne Deacutemocratique et Populaire

وزارة التعليم العالي و البحث العلمي

Ministegravere de lrsquoEnseignement Supeacuterieur et de la Recherche Scientifique

-تلمسان -جامعة ابو بكر بلقايد

Universiteacute Aboubekr Belkaiumld -Tlemcen-

Faculteacute De Technologie

MEMOIRE Preacutesenteacute pour lrsquoobtention du diplocircme de Master

En Systegravemes des Teacuteleacutecommunications

Preacutesenteacute Par BELHADI Mohammed benabdellah

et BOUCHENAK TALET Abdelhak

Sujet

Techniques instrumentales deacutedieacutees

aux communications optiques

Soutenu par Visioconfeacuterence le 30 09 2020 devant le jury composeacute de

Preacutesident Mr KARIM Fethallah MCA Universiteacute de Tlemcen

Examinateur Mr DEBBAL Mohammed MCA Centre universitaire Ain-Teacutemouchent Encadreur Mr CHIKH-BLED Mohammed Prof Universiteacute de Tlemcen

Anneacutee Universitaire 2019-2020

II

Remerciements

Avant tout nous tenons agrave exprimer notre

remerciements agrave

laquo ALLAH raquo le tout puissant et miseacutericordieux qui nous a

donneacute la force et la patience drsquoaccomplir ce travail

Ce PFE ne serait pas aussi riche et nrsquoaurait pu voir le

jour sans lrsquoaide de Monsieur CHIKH BLED Mohammed

qui a accepteacute drsquoecirctre notre encadreur durant cette

anneacutee Ses preacutecieux conseils et son aide durant cette

peacuteriode de travail ont contribueacute efficacement agrave

lrsquoavancement de ce meacutemoire

Nos vifs remerciements vont eacutegalement aux membres

du jury pour lrsquointeacuterecirct qursquoils ont porteacute agrave notre recherche

en acceptant drsquoexaminer notre travail et de lrsquoenrichir

par leurs propositions

Enfin nous tenons eacutegalement agrave remercier toutes les

personnes qui nous ont aideacutes de pregraves ou de loin et en

particulier tous nos amis de la promotion ST

Deacutedicaces

III

Je deacutedie ce modeste travail

Aux ecirctres les plus chers au monde

A laquo Mes Parents raquo qui ont eacuteteacute toujours lagrave

pour moi et pour tous ses efforts et sacrifices

qursquoils ont entrepris afin de me voir reacuteussir

A mon fregravere mes sœurs et toute la famille

Pour lrsquoamour

Lrsquoattention lrsquoaide et le soutien qursquoils mrsquoont

apporteacute

A mes amies

A tous ceux qui maiment

A tous ceux que jaime

Mohammed Benabdellah

Deacutedicaces

IV

A mes tregraves chers parents et mes

grands-parents

A mes fregraveres et agrave mes sœurs

A tous mes amis qui mrsquoaiment et qui

mrsquoappreacutecient

Je deacutedie ce modeste projet

Abdelhak

Table des matiegraveres

V

Table des matiegraveres

Introduction geacuteneacuterale XIV

1 Geacuteneacuteraliteacutes sur les reacuteseaux optiques 1

11 Introduction 1

12 Etat de lrsquoArt de fibre optique 1

121 Deacutefinition 1

122 Le mateacuteriau de base (la silice) 2

123 Structure 3

124 Classification 3

125 Le principe de propagation 9

126 Loi de Snell-Descartes 10

127 Caracteacuteristiques de la fibre optique 11

13 Introduction aux reacuteseaux de fibre optique 15

131 Les reacuteseaux de desserte optique jusqursquoagrave un point de distribution [7] 15

132 Les reacuteseaux de desserte optique jusqursquoagrave lrsquousager [8] 16

14 Les couches du reacuteseau drsquoaccegraves 18

141 Diffeacuterents Composants drsquoun reacuteseau optique [9] 19

142 Chemin de la fibre dans le reacuteseau drsquoaccegraves FTTH 22

143 Architecture du reacuteseau drsquoaccegraves optique FTTH 23

144 Les cateacutegories du PON [14] 28

145 WDM-PON (Wavelength Division Multiplexing PON) 30

146 OFDMA-PON 30

147 Comparaison entre xDSL et FTTH 32

15 Conclusion 32

2 Les eacutequipements de maintenance optiques 34

21 Introduction sur la maintenance drsquoun reacuteseau optique 34

22 Lessentiel des mateacuterielles fibres optique 34

221 Le brassage optique 34

222 Le repeacuterage 35

23 Deacutenudage 37

231 Deacutenudeuses 37

24 Mesures de la manipulation 38

241 Mesures sur touret avant pose 38

242 Mesures apregraves pose 38

Table des matiegraveres

VI

243 Mesures apregraves raccordement 38

244 Mesures de recette de la liaison 39

245 Calcul de bilan de liaison 39

246 Mesures drsquoinsertion 40

25 Mesure de reacuteflectomeacutetrie 41

26 Le reacuteflectomegravetre 42

261 Description drsquoun reacuteflectomegravetre JDSU 43

262 Description drsquoun OTDR (OFL250) 43

27 La soudure optique 45

271 Caracteacuteristiques drsquoune Soudeuse optique 46

28 Clivage optique 46

281 Cliveuse 47

29 Protections drsquoeacutepissures (smouves) 48

210 Les photomegravetres (Wattmegravetre Optique) 49

2101 OPM1 laquo mesure de puissance en dB raquo 49

2102 OPM4 laquo mesure directe de lrsquoatteacutenuation raquo 49

2103 OPM5 laquo pour stocker les reacutesultats raquo 50

211 Teacuteleacutephones Optiques 50

212 Sonde dinspection fibre optique 52

213 Conclusion 53

3 La reacuteflectomeacutetrie optique (OTDR) 59

31 Introduction 59

32 Les signaux de la reacuteflectomeacutetrie reacutesolue en temps 59

33 Pertes et atteacutenuation dans une fibre optique 61

331 Diffusion Rayleigh 61

332 Reacutetrodiffusion 62

333 Evaluation de la puissance reacutetrodiffuseacutee 63

34 Scheacutema interne drsquoun OTDR 65

35 Signatures observables sur un OTDR 65

36 Reacutealiser une mesure de reacuteflectomeacutetrie optique en 5 eacutetapes 66

361 Le choix des bobines amorces 66

362 La preacuteparation du mateacuteriel 66

363 Le choix des paramegravetres de mesure 67

364 La mesure 68

365 Analyse de la courbe 68

Table des matiegraveres

VII

37 Choix et rocircle drsquoun reacuteflectomegravetre dans les diffeacuterentes installations 68

371 Installations exteacuterieures 68

372 Reacuteseaux dans les bacirctiments (LANWAN Datacenter entreprise) 69

38 Compreacutehension les principales speacutecifications des reacuteflectomegravetres optiques 69

381 Longueurs drsquoonde 69

382 Plage dynamique 70

383 Zones mortes 71

384 Largeurs drsquoimpulsion 71

385 Connaicirctre lrsquousage preacutevu 71

386 Reacuteflectomegravetres optiques recommandeacutes en fonction de lrsquousage preacutevu 72

387 Autres speacutecifications drsquoOTDR importantes lors de tests de reacuteseaux FTTHPON

73

388 Reacutesultats de tests drsquoOTDR 73

39 Facteurs agrave prendre en compte pour choisir un reacuteflectomegravetre optique 74

310 Bonnes pratiques en matiegravere de reacuteflectomeacutetrie optique 75

3101 Utilisation des bobines amorces 75

3102 Inspection proactive des connecteurs 76

311 Description des eacutevegravenements dans les fibres 77

3111 Deacutebut de section 77

3112 Fin de section 77

3113 Fibre continue 78

3114 Fin drsquoanalyse 79

3115 Eacuteveacutenement non reacutefleacutechissant 80

3116 Eacuteveacutenement reacutefleacutechissant 81

3117 Eacuteveacutenement positif 82

3118 Niveau drsquoinjection 83

3119 Section de fibre 84

31110 Eacuteveacutenement reacutefleacutechissant fusionneacute 85

31111 Eacutecho 86

31112 Eacuteveacutenement reacutefleacutechissant (eacutecho possible) 87

312 Conclusion 88

Table des figures

VIII

Chapitre I

Figure 1(11) preacutesentation drsquoune fibre optique 3

Figure 2(12) Fibre multimode agrave saut drsquoindice [3] 5

Figure 3(13) principe de base drsquoune fibre agrave saut drsquoindice 5

Figure 4(14) preacutesentation drsquoun cocircne drsquoacceptante drsquoune fibre optique 5

Figure 5(15) Fibre multimode agrave gradient dindice 6

Figure 6(16) Fibre optique agrave gradient drsquoindice 7

Figure 7(17) Fibre optique monomode [5] 7

Figure 8(18) Performance des trois types fibres 9

Figure 9(19) Propagation du signal lumineux dans le cœur 10

Figure 10(110) Principe de la reacutefraction de la lumiegravere 11

Figure 11(111) Lrsquoouverture numeacuterique de fibre optique 11

Figure 13(113) scheacutema des pertes et atteacutenuation qui existent au sein drsquoune fibre

optique 14

Figure 12(112) Type de perte connectique 14

Figure 14(114) Reacuteseaux optique jusqursquoau point de distribution 15

Figure 15(115) Reacuteseaux optique jusqursquoagrave lrsquousager 17

Figure 16(116) Diffeacuterentes technologies FTTX 18

Figure 17(117) Les couches drsquoun reacuteseau drsquoaccegraves 19

Figure 18(118) Equipment OLT 20

Figure 19(119) Equipement ONT 20

Figure 21(121) Les diffeacuterentes parties du reacuteseau FTTH 21

Figure 20(120) Equipement ONU 21

Figure 22(122) chemin de la fibre 22

Figure 23(123) Topologie geacuteneacuteral du reacuteseau FTTH 23

Figure 24(124) Architecture P2P 24

Figure 25(125) Architecture PON 25

Figure 26(126) Diffeacuterents architecture utiliseacute en PON 26

Figure 27(127) PON en sens montant 26

Figure 29(129) Architecture PON unidirectionnelle 27

Figure 28(128) Architecture PON Sens descendant 27

Figure 30(130) Architecture PON bidirectionnelle 28

Figure 31(131) Architecture G-PON 29

Figure 32(132) Scheacutema de principe de lOFDMA-PON 31

II

Remerciements

Avant tout nous tenons agrave exprimer notre

remerciements agrave

laquo ALLAH raquo le tout puissant et miseacutericordieux qui nous a

donneacute la force et la patience drsquoaccomplir ce travail

Ce PFE ne serait pas aussi riche et nrsquoaurait pu voir le

jour sans lrsquoaide de Monsieur CHIKH BLED Mohammed

qui a accepteacute drsquoecirctre notre encadreur durant cette

anneacutee Ses preacutecieux conseils et son aide durant cette

peacuteriode de travail ont contribueacute efficacement agrave

lrsquoavancement de ce meacutemoire

Nos vifs remerciements vont eacutegalement aux membres

du jury pour lrsquointeacuterecirct qursquoils ont porteacute agrave notre recherche

en acceptant drsquoexaminer notre travail et de lrsquoenrichir

par leurs propositions

Enfin nous tenons eacutegalement agrave remercier toutes les

personnes qui nous ont aideacutes de pregraves ou de loin et en

particulier tous nos amis de la promotion ST

Deacutedicaces

III

Je deacutedie ce modeste travail

Aux ecirctres les plus chers au monde

A laquo Mes Parents raquo qui ont eacuteteacute toujours lagrave

pour moi et pour tous ses efforts et sacrifices

qursquoils ont entrepris afin de me voir reacuteussir

A mon fregravere mes sœurs et toute la famille

Pour lrsquoamour

Lrsquoattention lrsquoaide et le soutien qursquoils mrsquoont

apporteacute

A mes amies

A tous ceux qui maiment

A tous ceux que jaime

Mohammed Benabdellah

Deacutedicaces

IV

A mes tregraves chers parents et mes

grands-parents

A mes fregraveres et agrave mes sœurs

A tous mes amis qui mrsquoaiment et qui

mrsquoappreacutecient

Je deacutedie ce modeste projet

Abdelhak

Table des matiegraveres

V

Table des matiegraveres

Introduction geacuteneacuterale XIV

1 Geacuteneacuteraliteacutes sur les reacuteseaux optiques 1

11 Introduction 1

12 Etat de lrsquoArt de fibre optique 1

121 Deacutefinition 1

122 Le mateacuteriau de base (la silice) 2

123 Structure 3

124 Classification 3

125 Le principe de propagation 9

126 Loi de Snell-Descartes 10

127 Caracteacuteristiques de la fibre optique 11

13 Introduction aux reacuteseaux de fibre optique 15

131 Les reacuteseaux de desserte optique jusqursquoagrave un point de distribution [7] 15

132 Les reacuteseaux de desserte optique jusqursquoagrave lrsquousager [8] 16

14 Les couches du reacuteseau drsquoaccegraves 18

141 Diffeacuterents Composants drsquoun reacuteseau optique [9] 19

142 Chemin de la fibre dans le reacuteseau drsquoaccegraves FTTH 22

143 Architecture du reacuteseau drsquoaccegraves optique FTTH 23

144 Les cateacutegories du PON [14] 28

145 WDM-PON (Wavelength Division Multiplexing PON) 30

146 OFDMA-PON 30

147 Comparaison entre xDSL et FTTH 32

15 Conclusion 32

2 Les eacutequipements de maintenance optiques 34

21 Introduction sur la maintenance drsquoun reacuteseau optique 34

22 Lessentiel des mateacuterielles fibres optique 34

221 Le brassage optique 34

222 Le repeacuterage 35

23 Deacutenudage 37

231 Deacutenudeuses 37

24 Mesures de la manipulation 38

241 Mesures sur touret avant pose 38

242 Mesures apregraves pose 38

Table des matiegraveres

VI

243 Mesures apregraves raccordement 38

244 Mesures de recette de la liaison 39

245 Calcul de bilan de liaison 39

246 Mesures drsquoinsertion 40

25 Mesure de reacuteflectomeacutetrie 41

26 Le reacuteflectomegravetre 42

261 Description drsquoun reacuteflectomegravetre JDSU 43

262 Description drsquoun OTDR (OFL250) 43

27 La soudure optique 45

271 Caracteacuteristiques drsquoune Soudeuse optique 46

28 Clivage optique 46

281 Cliveuse 47

29 Protections drsquoeacutepissures (smouves) 48

210 Les photomegravetres (Wattmegravetre Optique) 49

2101 OPM1 laquo mesure de puissance en dB raquo 49

2102 OPM4 laquo mesure directe de lrsquoatteacutenuation raquo 49

2103 OPM5 laquo pour stocker les reacutesultats raquo 50

211 Teacuteleacutephones Optiques 50

212 Sonde dinspection fibre optique 52

213 Conclusion 53

3 La reacuteflectomeacutetrie optique (OTDR) 59

31 Introduction 59

32 Les signaux de la reacuteflectomeacutetrie reacutesolue en temps 59

33 Pertes et atteacutenuation dans une fibre optique 61

331 Diffusion Rayleigh 61

332 Reacutetrodiffusion 62

333 Evaluation de la puissance reacutetrodiffuseacutee 63

34 Scheacutema interne drsquoun OTDR 65

35 Signatures observables sur un OTDR 65

36 Reacutealiser une mesure de reacuteflectomeacutetrie optique en 5 eacutetapes 66

361 Le choix des bobines amorces 66

362 La preacuteparation du mateacuteriel 66

363 Le choix des paramegravetres de mesure 67

364 La mesure 68

365 Analyse de la courbe 68

Table des matiegraveres

VII

37 Choix et rocircle drsquoun reacuteflectomegravetre dans les diffeacuterentes installations 68

371 Installations exteacuterieures 68

372 Reacuteseaux dans les bacirctiments (LANWAN Datacenter entreprise) 69

38 Compreacutehension les principales speacutecifications des reacuteflectomegravetres optiques 69

381 Longueurs drsquoonde 69

382 Plage dynamique 70

383 Zones mortes 71

384 Largeurs drsquoimpulsion 71

385 Connaicirctre lrsquousage preacutevu 71

386 Reacuteflectomegravetres optiques recommandeacutes en fonction de lrsquousage preacutevu 72

387 Autres speacutecifications drsquoOTDR importantes lors de tests de reacuteseaux FTTHPON

73

388 Reacutesultats de tests drsquoOTDR 73

39 Facteurs agrave prendre en compte pour choisir un reacuteflectomegravetre optique 74

310 Bonnes pratiques en matiegravere de reacuteflectomeacutetrie optique 75

3101 Utilisation des bobines amorces 75

3102 Inspection proactive des connecteurs 76

311 Description des eacutevegravenements dans les fibres 77

3111 Deacutebut de section 77

3112 Fin de section 77

3113 Fibre continue 78

3114 Fin drsquoanalyse 79

3115 Eacuteveacutenement non reacutefleacutechissant 80

3116 Eacuteveacutenement reacutefleacutechissant 81

3117 Eacuteveacutenement positif 82

3118 Niveau drsquoinjection 83

3119 Section de fibre 84

31110 Eacuteveacutenement reacutefleacutechissant fusionneacute 85

31111 Eacutecho 86

31112 Eacuteveacutenement reacutefleacutechissant (eacutecho possible) 87

312 Conclusion 88

Table des figures

VIII

Chapitre I

Figure 1(11) preacutesentation drsquoune fibre optique 3

Figure 2(12) Fibre multimode agrave saut drsquoindice [3] 5

Figure 3(13) principe de base drsquoune fibre agrave saut drsquoindice 5

Figure 4(14) preacutesentation drsquoun cocircne drsquoacceptante drsquoune fibre optique 5

Figure 5(15) Fibre multimode agrave gradient dindice 6

Figure 6(16) Fibre optique agrave gradient drsquoindice 7

Figure 7(17) Fibre optique monomode [5] 7

Figure 8(18) Performance des trois types fibres 9

Figure 9(19) Propagation du signal lumineux dans le cœur 10

Figure 10(110) Principe de la reacutefraction de la lumiegravere 11

Figure 11(111) Lrsquoouverture numeacuterique de fibre optique 11

Figure 13(113) scheacutema des pertes et atteacutenuation qui existent au sein drsquoune fibre

optique 14

Figure 12(112) Type de perte connectique 14

Figure 14(114) Reacuteseaux optique jusqursquoau point de distribution 15

Figure 15(115) Reacuteseaux optique jusqursquoagrave lrsquousager 17

Figure 16(116) Diffeacuterentes technologies FTTX 18

Figure 17(117) Les couches drsquoun reacuteseau drsquoaccegraves 19

Figure 18(118) Equipment OLT 20

Figure 19(119) Equipement ONT 20

Figure 21(121) Les diffeacuterentes parties du reacuteseau FTTH 21

Figure 20(120) Equipement ONU 21

Figure 22(122) chemin de la fibre 22

Figure 23(123) Topologie geacuteneacuteral du reacuteseau FTTH 23

Figure 24(124) Architecture P2P 24

Figure 25(125) Architecture PON 25

Figure 26(126) Diffeacuterents architecture utiliseacute en PON 26

Figure 27(127) PON en sens montant 26

Figure 29(129) Architecture PON unidirectionnelle 27

Figure 28(128) Architecture PON Sens descendant 27

Figure 30(130) Architecture PON bidirectionnelle 28

Figure 31(131) Architecture G-PON 29

Figure 32(132) Scheacutema de principe de lOFDMA-PON 31

Deacutedicaces

III

Je deacutedie ce modeste travail

Aux ecirctres les plus chers au monde

A laquo Mes Parents raquo qui ont eacuteteacute toujours lagrave

pour moi et pour tous ses efforts et sacrifices

qursquoils ont entrepris afin de me voir reacuteussir

A mon fregravere mes sœurs et toute la famille

Pour lrsquoamour

Lrsquoattention lrsquoaide et le soutien qursquoils mrsquoont

apporteacute

A mes amies

A tous ceux qui maiment

A tous ceux que jaime

Mohammed Benabdellah

Deacutedicaces

IV

A mes tregraves chers parents et mes

grands-parents

A mes fregraveres et agrave mes sœurs

A tous mes amis qui mrsquoaiment et qui

mrsquoappreacutecient

Je deacutedie ce modeste projet

Abdelhak

Table des matiegraveres

V

Table des matiegraveres

Introduction geacuteneacuterale XIV

1 Geacuteneacuteraliteacutes sur les reacuteseaux optiques 1

11 Introduction 1

12 Etat de lrsquoArt de fibre optique 1

121 Deacutefinition 1

122 Le mateacuteriau de base (la silice) 2

123 Structure 3

124 Classification 3

125 Le principe de propagation 9

126 Loi de Snell-Descartes 10

127 Caracteacuteristiques de la fibre optique 11

13 Introduction aux reacuteseaux de fibre optique 15

131 Les reacuteseaux de desserte optique jusqursquoagrave un point de distribution [7] 15

132 Les reacuteseaux de desserte optique jusqursquoagrave lrsquousager [8] 16

14 Les couches du reacuteseau drsquoaccegraves 18

141 Diffeacuterents Composants drsquoun reacuteseau optique [9] 19

142 Chemin de la fibre dans le reacuteseau drsquoaccegraves FTTH 22

143 Architecture du reacuteseau drsquoaccegraves optique FTTH 23

144 Les cateacutegories du PON [14] 28

145 WDM-PON (Wavelength Division Multiplexing PON) 30

146 OFDMA-PON 30

147 Comparaison entre xDSL et FTTH 32

15 Conclusion 32

2 Les eacutequipements de maintenance optiques 34

21 Introduction sur la maintenance drsquoun reacuteseau optique 34

22 Lessentiel des mateacuterielles fibres optique 34

221 Le brassage optique 34

222 Le repeacuterage 35

23 Deacutenudage 37

231 Deacutenudeuses 37

24 Mesures de la manipulation 38

241 Mesures sur touret avant pose 38

242 Mesures apregraves pose 38

Table des matiegraveres

VI

243 Mesures apregraves raccordement 38

244 Mesures de recette de la liaison 39

245 Calcul de bilan de liaison 39

246 Mesures drsquoinsertion 40

25 Mesure de reacuteflectomeacutetrie 41

26 Le reacuteflectomegravetre 42

261 Description drsquoun reacuteflectomegravetre JDSU 43

262 Description drsquoun OTDR (OFL250) 43

27 La soudure optique 45

271 Caracteacuteristiques drsquoune Soudeuse optique 46

28 Clivage optique 46

281 Cliveuse 47

29 Protections drsquoeacutepissures (smouves) 48

210 Les photomegravetres (Wattmegravetre Optique) 49

2101 OPM1 laquo mesure de puissance en dB raquo 49

2102 OPM4 laquo mesure directe de lrsquoatteacutenuation raquo 49

2103 OPM5 laquo pour stocker les reacutesultats raquo 50

211 Teacuteleacutephones Optiques 50

212 Sonde dinspection fibre optique 52

213 Conclusion 53

3 La reacuteflectomeacutetrie optique (OTDR) 59

31 Introduction 59

32 Les signaux de la reacuteflectomeacutetrie reacutesolue en temps 59

33 Pertes et atteacutenuation dans une fibre optique 61

331 Diffusion Rayleigh 61

332 Reacutetrodiffusion 62

333 Evaluation de la puissance reacutetrodiffuseacutee 63

34 Scheacutema interne drsquoun OTDR 65

35 Signatures observables sur un OTDR 65

36 Reacutealiser une mesure de reacuteflectomeacutetrie optique en 5 eacutetapes 66

361 Le choix des bobines amorces 66

362 La preacuteparation du mateacuteriel 66

363 Le choix des paramegravetres de mesure 67

364 La mesure 68

365 Analyse de la courbe 68

Table des matiegraveres

VII

37 Choix et rocircle drsquoun reacuteflectomegravetre dans les diffeacuterentes installations 68

371 Installations exteacuterieures 68

372 Reacuteseaux dans les bacirctiments (LANWAN Datacenter entreprise) 69

38 Compreacutehension les principales speacutecifications des reacuteflectomegravetres optiques 69

381 Longueurs drsquoonde 69

382 Plage dynamique 70

383 Zones mortes 71

384 Largeurs drsquoimpulsion 71

385 Connaicirctre lrsquousage preacutevu 71

386 Reacuteflectomegravetres optiques recommandeacutes en fonction de lrsquousage preacutevu 72

387 Autres speacutecifications drsquoOTDR importantes lors de tests de reacuteseaux FTTHPON

73

388 Reacutesultats de tests drsquoOTDR 73

39 Facteurs agrave prendre en compte pour choisir un reacuteflectomegravetre optique 74

310 Bonnes pratiques en matiegravere de reacuteflectomeacutetrie optique 75

3101 Utilisation des bobines amorces 75

3102 Inspection proactive des connecteurs 76

311 Description des eacutevegravenements dans les fibres 77

3111 Deacutebut de section 77

3112 Fin de section 77

3113 Fibre continue 78

3114 Fin drsquoanalyse 79

3115 Eacuteveacutenement non reacutefleacutechissant 80

3116 Eacuteveacutenement reacutefleacutechissant 81

3117 Eacuteveacutenement positif 82

3118 Niveau drsquoinjection 83

3119 Section de fibre 84

31110 Eacuteveacutenement reacutefleacutechissant fusionneacute 85

31111 Eacutecho 86

31112 Eacuteveacutenement reacutefleacutechissant (eacutecho possible) 87

312 Conclusion 88

Table des figures

VIII

Chapitre I

Figure 1(11) preacutesentation drsquoune fibre optique 3

Figure 2(12) Fibre multimode agrave saut drsquoindice [3] 5

Figure 3(13) principe de base drsquoune fibre agrave saut drsquoindice 5

Figure 4(14) preacutesentation drsquoun cocircne drsquoacceptante drsquoune fibre optique 5

Figure 5(15) Fibre multimode agrave gradient dindice 6

Figure 6(16) Fibre optique agrave gradient drsquoindice 7

Figure 7(17) Fibre optique monomode [5] 7

Figure 8(18) Performance des trois types fibres 9

Figure 9(19) Propagation du signal lumineux dans le cœur 10

Figure 10(110) Principe de la reacutefraction de la lumiegravere 11

Figure 11(111) Lrsquoouverture numeacuterique de fibre optique 11

Figure 13(113) scheacutema des pertes et atteacutenuation qui existent au sein drsquoune fibre

optique 14

Figure 12(112) Type de perte connectique 14

Figure 14(114) Reacuteseaux optique jusqursquoau point de distribution 15

Figure 15(115) Reacuteseaux optique jusqursquoagrave lrsquousager 17

Figure 16(116) Diffeacuterentes technologies FTTX 18

Figure 17(117) Les couches drsquoun reacuteseau drsquoaccegraves 19

Figure 18(118) Equipment OLT 20

Figure 19(119) Equipement ONT 20

Figure 21(121) Les diffeacuterentes parties du reacuteseau FTTH 21

Figure 20(120) Equipement ONU 21

Figure 22(122) chemin de la fibre 22

Figure 23(123) Topologie geacuteneacuteral du reacuteseau FTTH 23

Figure 24(124) Architecture P2P 24

Figure 25(125) Architecture PON 25

Figure 26(126) Diffeacuterents architecture utiliseacute en PON 26

Figure 27(127) PON en sens montant 26

Figure 29(129) Architecture PON unidirectionnelle 27

Figure 28(128) Architecture PON Sens descendant 27

Figure 30(130) Architecture PON bidirectionnelle 28

Figure 31(131) Architecture G-PON 29

Figure 32(132) Scheacutema de principe de lOFDMA-PON 31

Deacutedicaces

IV

A mes tregraves chers parents et mes

grands-parents

A mes fregraveres et agrave mes sœurs

A tous mes amis qui mrsquoaiment et qui

mrsquoappreacutecient

Je deacutedie ce modeste projet

Abdelhak

Table des matiegraveres

V

Table des matiegraveres

Introduction geacuteneacuterale XIV

1 Geacuteneacuteraliteacutes sur les reacuteseaux optiques 1

11 Introduction 1

12 Etat de lrsquoArt de fibre optique 1

121 Deacutefinition 1

122 Le mateacuteriau de base (la silice) 2

123 Structure 3

124 Classification 3

125 Le principe de propagation 9

126 Loi de Snell-Descartes 10

127 Caracteacuteristiques de la fibre optique 11

13 Introduction aux reacuteseaux de fibre optique 15

131 Les reacuteseaux de desserte optique jusqursquoagrave un point de distribution [7] 15

132 Les reacuteseaux de desserte optique jusqursquoagrave lrsquousager [8] 16

14 Les couches du reacuteseau drsquoaccegraves 18

141 Diffeacuterents Composants drsquoun reacuteseau optique [9] 19

142 Chemin de la fibre dans le reacuteseau drsquoaccegraves FTTH 22

143 Architecture du reacuteseau drsquoaccegraves optique FTTH 23

144 Les cateacutegories du PON [14] 28

145 WDM-PON (Wavelength Division Multiplexing PON) 30

146 OFDMA-PON 30

147 Comparaison entre xDSL et FTTH 32

15 Conclusion 32

2 Les eacutequipements de maintenance optiques 34

21 Introduction sur la maintenance drsquoun reacuteseau optique 34

22 Lessentiel des mateacuterielles fibres optique 34

221 Le brassage optique 34

222 Le repeacuterage 35

23 Deacutenudage 37

231 Deacutenudeuses 37

24 Mesures de la manipulation 38

241 Mesures sur touret avant pose 38

242 Mesures apregraves pose 38

Table des matiegraveres

VI

243 Mesures apregraves raccordement 38

244 Mesures de recette de la liaison 39

245 Calcul de bilan de liaison 39

246 Mesures drsquoinsertion 40

25 Mesure de reacuteflectomeacutetrie 41

26 Le reacuteflectomegravetre 42

261 Description drsquoun reacuteflectomegravetre JDSU 43

262 Description drsquoun OTDR (OFL250) 43

27 La soudure optique 45

271 Caracteacuteristiques drsquoune Soudeuse optique 46

28 Clivage optique 46

281 Cliveuse 47

29 Protections drsquoeacutepissures (smouves) 48

210 Les photomegravetres (Wattmegravetre Optique) 49

2101 OPM1 laquo mesure de puissance en dB raquo 49

2102 OPM4 laquo mesure directe de lrsquoatteacutenuation raquo 49

2103 OPM5 laquo pour stocker les reacutesultats raquo 50

211 Teacuteleacutephones Optiques 50

212 Sonde dinspection fibre optique 52

213 Conclusion 53

3 La reacuteflectomeacutetrie optique (OTDR) 59

31 Introduction 59

32 Les signaux de la reacuteflectomeacutetrie reacutesolue en temps 59

33 Pertes et atteacutenuation dans une fibre optique 61

331 Diffusion Rayleigh 61

332 Reacutetrodiffusion 62

333 Evaluation de la puissance reacutetrodiffuseacutee 63

34 Scheacutema interne drsquoun OTDR 65

35 Signatures observables sur un OTDR 65

36 Reacutealiser une mesure de reacuteflectomeacutetrie optique en 5 eacutetapes 66

361 Le choix des bobines amorces 66

362 La preacuteparation du mateacuteriel 66

363 Le choix des paramegravetres de mesure 67

364 La mesure 68

365 Analyse de la courbe 68

Table des matiegraveres

VII

37 Choix et rocircle drsquoun reacuteflectomegravetre dans les diffeacuterentes installations 68

371 Installations exteacuterieures 68

372 Reacuteseaux dans les bacirctiments (LANWAN Datacenter entreprise) 69

38 Compreacutehension les principales speacutecifications des reacuteflectomegravetres optiques 69

381 Longueurs drsquoonde 69

382 Plage dynamique 70

383 Zones mortes 71

384 Largeurs drsquoimpulsion 71

385 Connaicirctre lrsquousage preacutevu 71

386 Reacuteflectomegravetres optiques recommandeacutes en fonction de lrsquousage preacutevu 72

387 Autres speacutecifications drsquoOTDR importantes lors de tests de reacuteseaux FTTHPON

73

388 Reacutesultats de tests drsquoOTDR 73

39 Facteurs agrave prendre en compte pour choisir un reacuteflectomegravetre optique 74

310 Bonnes pratiques en matiegravere de reacuteflectomeacutetrie optique 75

3101 Utilisation des bobines amorces 75

3102 Inspection proactive des connecteurs 76

311 Description des eacutevegravenements dans les fibres 77

3111 Deacutebut de section 77

3112 Fin de section 77

3113 Fibre continue 78

3114 Fin drsquoanalyse 79

3115 Eacuteveacutenement non reacutefleacutechissant 80

3116 Eacuteveacutenement reacutefleacutechissant 81

3117 Eacuteveacutenement positif 82

3118 Niveau drsquoinjection 83

3119 Section de fibre 84

31110 Eacuteveacutenement reacutefleacutechissant fusionneacute 85

31111 Eacutecho 86

31112 Eacuteveacutenement reacutefleacutechissant (eacutecho possible) 87

312 Conclusion 88

Table des figures

VIII

Chapitre I

Figure 1(11) preacutesentation drsquoune fibre optique 3

Figure 2(12) Fibre multimode agrave saut drsquoindice [3] 5

Figure 3(13) principe de base drsquoune fibre agrave saut drsquoindice 5

Figure 4(14) preacutesentation drsquoun cocircne drsquoacceptante drsquoune fibre optique 5

Figure 5(15) Fibre multimode agrave gradient dindice 6

Figure 6(16) Fibre optique agrave gradient drsquoindice 7

Figure 7(17) Fibre optique monomode [5] 7

Figure 8(18) Performance des trois types fibres 9

Figure 9(19) Propagation du signal lumineux dans le cœur 10

Figure 10(110) Principe de la reacutefraction de la lumiegravere 11

Figure 11(111) Lrsquoouverture numeacuterique de fibre optique 11

Figure 13(113) scheacutema des pertes et atteacutenuation qui existent au sein drsquoune fibre

optique 14

Figure 12(112) Type de perte connectique 14

Figure 14(114) Reacuteseaux optique jusqursquoau point de distribution 15

Figure 15(115) Reacuteseaux optique jusqursquoagrave lrsquousager 17

Figure 16(116) Diffeacuterentes technologies FTTX 18

Figure 17(117) Les couches drsquoun reacuteseau drsquoaccegraves 19

Figure 18(118) Equipment OLT 20

Figure 19(119) Equipement ONT 20

Figure 21(121) Les diffeacuterentes parties du reacuteseau FTTH 21

Figure 20(120) Equipement ONU 21

Figure 22(122) chemin de la fibre 22

Figure 23(123) Topologie geacuteneacuteral du reacuteseau FTTH 23

Figure 24(124) Architecture P2P 24

Figure 25(125) Architecture PON 25

Figure 26(126) Diffeacuterents architecture utiliseacute en PON 26

Figure 27(127) PON en sens montant 26

Figure 29(129) Architecture PON unidirectionnelle 27

Figure 28(128) Architecture PON Sens descendant 27

Figure 30(130) Architecture PON bidirectionnelle 28

Figure 31(131) Architecture G-PON 29

Figure 32(132) Scheacutema de principe de lOFDMA-PON 31

Table des matiegraveres

V

Table des matiegraveres

Introduction geacuteneacuterale XIV

1 Geacuteneacuteraliteacutes sur les reacuteseaux optiques 1

11 Introduction 1

12 Etat de lrsquoArt de fibre optique 1

121 Deacutefinition 1

122 Le mateacuteriau de base (la silice) 2

123 Structure 3

124 Classification 3

125 Le principe de propagation 9

126 Loi de Snell-Descartes 10

127 Caracteacuteristiques de la fibre optique 11

13 Introduction aux reacuteseaux de fibre optique 15

131 Les reacuteseaux de desserte optique jusqursquoagrave un point de distribution [7] 15

132 Les reacuteseaux de desserte optique jusqursquoagrave lrsquousager [8] 16

14 Les couches du reacuteseau drsquoaccegraves 18

141 Diffeacuterents Composants drsquoun reacuteseau optique [9] 19

142 Chemin de la fibre dans le reacuteseau drsquoaccegraves FTTH 22

143 Architecture du reacuteseau drsquoaccegraves optique FTTH 23

144 Les cateacutegories du PON [14] 28

145 WDM-PON (Wavelength Division Multiplexing PON) 30

146 OFDMA-PON 30

147 Comparaison entre xDSL et FTTH 32

15 Conclusion 32

2 Les eacutequipements de maintenance optiques 34

21 Introduction sur la maintenance drsquoun reacuteseau optique 34

22 Lessentiel des mateacuterielles fibres optique 34

221 Le brassage optique 34

222 Le repeacuterage 35

23 Deacutenudage 37

231 Deacutenudeuses 37

24 Mesures de la manipulation 38

241 Mesures sur touret avant pose 38

242 Mesures apregraves pose 38

Table des matiegraveres

VI

243 Mesures apregraves raccordement 38

244 Mesures de recette de la liaison 39

245 Calcul de bilan de liaison 39

246 Mesures drsquoinsertion 40

25 Mesure de reacuteflectomeacutetrie 41

26 Le reacuteflectomegravetre 42

261 Description drsquoun reacuteflectomegravetre JDSU 43

262 Description drsquoun OTDR (OFL250) 43

27 La soudure optique 45

271 Caracteacuteristiques drsquoune Soudeuse optique 46

28 Clivage optique 46

281 Cliveuse 47

29 Protections drsquoeacutepissures (smouves) 48

210 Les photomegravetres (Wattmegravetre Optique) 49

2101 OPM1 laquo mesure de puissance en dB raquo 49

2102 OPM4 laquo mesure directe de lrsquoatteacutenuation raquo 49

2103 OPM5 laquo pour stocker les reacutesultats raquo 50

211 Teacuteleacutephones Optiques 50

212 Sonde dinspection fibre optique 52

213 Conclusion 53

3 La reacuteflectomeacutetrie optique (OTDR) 59

31 Introduction 59

32 Les signaux de la reacuteflectomeacutetrie reacutesolue en temps 59

33 Pertes et atteacutenuation dans une fibre optique 61

331 Diffusion Rayleigh 61

332 Reacutetrodiffusion 62

333 Evaluation de la puissance reacutetrodiffuseacutee 63

34 Scheacutema interne drsquoun OTDR 65

35 Signatures observables sur un OTDR 65

36 Reacutealiser une mesure de reacuteflectomeacutetrie optique en 5 eacutetapes 66

361 Le choix des bobines amorces 66

362 La preacuteparation du mateacuteriel 66

363 Le choix des paramegravetres de mesure 67

364 La mesure 68

365 Analyse de la courbe 68

Table des matiegraveres

VII

37 Choix et rocircle drsquoun reacuteflectomegravetre dans les diffeacuterentes installations 68

371 Installations exteacuterieures 68

372 Reacuteseaux dans les bacirctiments (LANWAN Datacenter entreprise) 69

38 Compreacutehension les principales speacutecifications des reacuteflectomegravetres optiques 69

381 Longueurs drsquoonde 69

382 Plage dynamique 70

383 Zones mortes 71

384 Largeurs drsquoimpulsion 71

385 Connaicirctre lrsquousage preacutevu 71

386 Reacuteflectomegravetres optiques recommandeacutes en fonction de lrsquousage preacutevu 72

387 Autres speacutecifications drsquoOTDR importantes lors de tests de reacuteseaux FTTHPON

73

388 Reacutesultats de tests drsquoOTDR 73

39 Facteurs agrave prendre en compte pour choisir un reacuteflectomegravetre optique 74

310 Bonnes pratiques en matiegravere de reacuteflectomeacutetrie optique 75

3101 Utilisation des bobines amorces 75

3102 Inspection proactive des connecteurs 76

311 Description des eacutevegravenements dans les fibres 77

3111 Deacutebut de section 77

3112 Fin de section 77

3113 Fibre continue 78

3114 Fin drsquoanalyse 79

3115 Eacuteveacutenement non reacutefleacutechissant 80

3116 Eacuteveacutenement reacutefleacutechissant 81

3117 Eacuteveacutenement positif 82

3118 Niveau drsquoinjection 83

3119 Section de fibre 84

31110 Eacuteveacutenement reacutefleacutechissant fusionneacute 85

31111 Eacutecho 86

31112 Eacuteveacutenement reacutefleacutechissant (eacutecho possible) 87

312 Conclusion 88

Table des figures

VIII

Chapitre I

Figure 1(11) preacutesentation drsquoune fibre optique 3

Figure 2(12) Fibre multimode agrave saut drsquoindice [3] 5

Figure 3(13) principe de base drsquoune fibre agrave saut drsquoindice 5

Figure 4(14) preacutesentation drsquoun cocircne drsquoacceptante drsquoune fibre optique 5

Figure 5(15) Fibre multimode agrave gradient dindice 6

Figure 6(16) Fibre optique agrave gradient drsquoindice 7

Figure 7(17) Fibre optique monomode [5] 7

Figure 8(18) Performance des trois types fibres 9

Figure 9(19) Propagation du signal lumineux dans le cœur 10

Figure 10(110) Principe de la reacutefraction de la lumiegravere 11

Figure 11(111) Lrsquoouverture numeacuterique de fibre optique 11

Figure 13(113) scheacutema des pertes et atteacutenuation qui existent au sein drsquoune fibre

optique 14

Figure 12(112) Type de perte connectique 14

Figure 14(114) Reacuteseaux optique jusqursquoau point de distribution 15

Figure 15(115) Reacuteseaux optique jusqursquoagrave lrsquousager 17

Figure 16(116) Diffeacuterentes technologies FTTX 18

Figure 17(117) Les couches drsquoun reacuteseau drsquoaccegraves 19

Figure 18(118) Equipment OLT 20

Figure 19(119) Equipement ONT 20

Figure 21(121) Les diffeacuterentes parties du reacuteseau FTTH 21

Figure 20(120) Equipement ONU 21

Figure 22(122) chemin de la fibre 22

Figure 23(123) Topologie geacuteneacuteral du reacuteseau FTTH 23

Figure 24(124) Architecture P2P 24

Figure 25(125) Architecture PON 25

Figure 26(126) Diffeacuterents architecture utiliseacute en PON 26

Figure 27(127) PON en sens montant 26

Figure 29(129) Architecture PON unidirectionnelle 27

Figure 28(128) Architecture PON Sens descendant 27

Figure 30(130) Architecture PON bidirectionnelle 28

Figure 31(131) Architecture G-PON 29

Figure 32(132) Scheacutema de principe de lOFDMA-PON 31

Table des matiegraveres

VI

243 Mesures apregraves raccordement 38

244 Mesures de recette de la liaison 39

245 Calcul de bilan de liaison 39

246 Mesures drsquoinsertion 40

25 Mesure de reacuteflectomeacutetrie 41

26 Le reacuteflectomegravetre 42

261 Description drsquoun reacuteflectomegravetre JDSU 43

262 Description drsquoun OTDR (OFL250) 43

27 La soudure optique 45

271 Caracteacuteristiques drsquoune Soudeuse optique 46

28 Clivage optique 46

281 Cliveuse 47

29 Protections drsquoeacutepissures (smouves) 48

210 Les photomegravetres (Wattmegravetre Optique) 49

2101 OPM1 laquo mesure de puissance en dB raquo 49

2102 OPM4 laquo mesure directe de lrsquoatteacutenuation raquo 49

2103 OPM5 laquo pour stocker les reacutesultats raquo 50

211 Teacuteleacutephones Optiques 50

212 Sonde dinspection fibre optique 52

213 Conclusion 53

3 La reacuteflectomeacutetrie optique (OTDR) 59

31 Introduction 59

32 Les signaux de la reacuteflectomeacutetrie reacutesolue en temps 59

33 Pertes et atteacutenuation dans une fibre optique 61

331 Diffusion Rayleigh 61

332 Reacutetrodiffusion 62

333 Evaluation de la puissance reacutetrodiffuseacutee 63

34 Scheacutema interne drsquoun OTDR 65

35 Signatures observables sur un OTDR 65

36 Reacutealiser une mesure de reacuteflectomeacutetrie optique en 5 eacutetapes 66

361 Le choix des bobines amorces 66

362 La preacuteparation du mateacuteriel 66

363 Le choix des paramegravetres de mesure 67

364 La mesure 68

365 Analyse de la courbe 68

Table des matiegraveres

VII

37 Choix et rocircle drsquoun reacuteflectomegravetre dans les diffeacuterentes installations 68

371 Installations exteacuterieures 68

372 Reacuteseaux dans les bacirctiments (LANWAN Datacenter entreprise) 69

38 Compreacutehension les principales speacutecifications des reacuteflectomegravetres optiques 69

381 Longueurs drsquoonde 69

382 Plage dynamique 70

383 Zones mortes 71

384 Largeurs drsquoimpulsion 71

385 Connaicirctre lrsquousage preacutevu 71

386 Reacuteflectomegravetres optiques recommandeacutes en fonction de lrsquousage preacutevu 72

387 Autres speacutecifications drsquoOTDR importantes lors de tests de reacuteseaux FTTHPON

73

388 Reacutesultats de tests drsquoOTDR 73

39 Facteurs agrave prendre en compte pour choisir un reacuteflectomegravetre optique 74

310 Bonnes pratiques en matiegravere de reacuteflectomeacutetrie optique 75

3101 Utilisation des bobines amorces 75

3102 Inspection proactive des connecteurs 76

311 Description des eacutevegravenements dans les fibres 77

3111 Deacutebut de section 77

3112 Fin de section 77

3113 Fibre continue 78

3114 Fin drsquoanalyse 79

3115 Eacuteveacutenement non reacutefleacutechissant 80

3116 Eacuteveacutenement reacutefleacutechissant 81

3117 Eacuteveacutenement positif 82

3118 Niveau drsquoinjection 83

3119 Section de fibre 84

31110 Eacuteveacutenement reacutefleacutechissant fusionneacute 85

31111 Eacutecho 86

31112 Eacuteveacutenement reacutefleacutechissant (eacutecho possible) 87

312 Conclusion 88

Table des figures

VIII

Chapitre I

Figure 1(11) preacutesentation drsquoune fibre optique 3

Figure 2(12) Fibre multimode agrave saut drsquoindice [3] 5

Figure 3(13) principe de base drsquoune fibre agrave saut drsquoindice 5

Figure 4(14) preacutesentation drsquoun cocircne drsquoacceptante drsquoune fibre optique 5

Figure 5(15) Fibre multimode agrave gradient dindice 6

Figure 6(16) Fibre optique agrave gradient drsquoindice 7

Figure 7(17) Fibre optique monomode [5] 7

Figure 8(18) Performance des trois types fibres 9

Figure 9(19) Propagation du signal lumineux dans le cœur 10

Figure 10(110) Principe de la reacutefraction de la lumiegravere 11

Figure 11(111) Lrsquoouverture numeacuterique de fibre optique 11

Figure 13(113) scheacutema des pertes et atteacutenuation qui existent au sein drsquoune fibre

optique 14

Figure 12(112) Type de perte connectique 14

Figure 14(114) Reacuteseaux optique jusqursquoau point de distribution 15

Figure 15(115) Reacuteseaux optique jusqursquoagrave lrsquousager 17

Figure 16(116) Diffeacuterentes technologies FTTX 18

Figure 17(117) Les couches drsquoun reacuteseau drsquoaccegraves 19

Figure 18(118) Equipment OLT 20

Figure 19(119) Equipement ONT 20

Figure 21(121) Les diffeacuterentes parties du reacuteseau FTTH 21

Figure 20(120) Equipement ONU 21

Figure 22(122) chemin de la fibre 22

Figure 23(123) Topologie geacuteneacuteral du reacuteseau FTTH 23

Figure 24(124) Architecture P2P 24

Figure 25(125) Architecture PON 25

Figure 26(126) Diffeacuterents architecture utiliseacute en PON 26

Figure 27(127) PON en sens montant 26

Figure 29(129) Architecture PON unidirectionnelle 27

Figure 28(128) Architecture PON Sens descendant 27

Figure 30(130) Architecture PON bidirectionnelle 28

Figure 31(131) Architecture G-PON 29

Figure 32(132) Scheacutema de principe de lOFDMA-PON 31

Table des matiegraveres

VII

37 Choix et rocircle drsquoun reacuteflectomegravetre dans les diffeacuterentes installations 68

371 Installations exteacuterieures 68

372 Reacuteseaux dans les bacirctiments (LANWAN Datacenter entreprise) 69

38 Compreacutehension les principales speacutecifications des reacuteflectomegravetres optiques 69

381 Longueurs drsquoonde 69

382 Plage dynamique 70

383 Zones mortes 71

384 Largeurs drsquoimpulsion 71

385 Connaicirctre lrsquousage preacutevu 71

386 Reacuteflectomegravetres optiques recommandeacutes en fonction de lrsquousage preacutevu 72

387 Autres speacutecifications drsquoOTDR importantes lors de tests de reacuteseaux FTTHPON

73

388 Reacutesultats de tests drsquoOTDR 73

39 Facteurs agrave prendre en compte pour choisir un reacuteflectomegravetre optique 74

310 Bonnes pratiques en matiegravere de reacuteflectomeacutetrie optique 75

3101 Utilisation des bobines amorces 75

3102 Inspection proactive des connecteurs 76

311 Description des eacutevegravenements dans les fibres 77

3111 Deacutebut de section 77

3112 Fin de section 77

3113 Fibre continue 78

3114 Fin drsquoanalyse 79

3115 Eacuteveacutenement non reacutefleacutechissant 80

3116 Eacuteveacutenement reacutefleacutechissant 81

3117 Eacuteveacutenement positif 82

3118 Niveau drsquoinjection 83

3119 Section de fibre 84

31110 Eacuteveacutenement reacutefleacutechissant fusionneacute 85

31111 Eacutecho 86

31112 Eacuteveacutenement reacutefleacutechissant (eacutecho possible) 87

312 Conclusion 88

Table des figures

VIII

Chapitre I

Figure 1(11) preacutesentation drsquoune fibre optique 3

Figure 2(12) Fibre multimode agrave saut drsquoindice [3] 5

Figure 3(13) principe de base drsquoune fibre agrave saut drsquoindice 5

Figure 4(14) preacutesentation drsquoun cocircne drsquoacceptante drsquoune fibre optique 5

Figure 5(15) Fibre multimode agrave gradient dindice 6

Figure 6(16) Fibre optique agrave gradient drsquoindice 7

Figure 7(17) Fibre optique monomode [5] 7

Figure 8(18) Performance des trois types fibres 9

Figure 9(19) Propagation du signal lumineux dans le cœur 10

Figure 10(110) Principe de la reacutefraction de la lumiegravere 11

Figure 11(111) Lrsquoouverture numeacuterique de fibre optique 11

Figure 13(113) scheacutema des pertes et atteacutenuation qui existent au sein drsquoune fibre

optique 14

Figure 12(112) Type de perte connectique 14

Figure 14(114) Reacuteseaux optique jusqursquoau point de distribution 15

Figure 15(115) Reacuteseaux optique jusqursquoagrave lrsquousager 17

Figure 16(116) Diffeacuterentes technologies FTTX 18

Figure 17(117) Les couches drsquoun reacuteseau drsquoaccegraves 19

Figure 18(118) Equipment OLT 20

Figure 19(119) Equipement ONT 20

Figure 21(121) Les diffeacuterentes parties du reacuteseau FTTH 21

Figure 20(120) Equipement ONU 21

Figure 22(122) chemin de la fibre 22

Figure 23(123) Topologie geacuteneacuteral du reacuteseau FTTH 23

Figure 24(124) Architecture P2P 24

Figure 25(125) Architecture PON 25

Figure 26(126) Diffeacuterents architecture utiliseacute en PON 26

Figure 27(127) PON en sens montant 26

Figure 29(129) Architecture PON unidirectionnelle 27

Figure 28(128) Architecture PON Sens descendant 27

Figure 30(130) Architecture PON bidirectionnelle 28

Figure 31(131) Architecture G-PON 29

Figure 32(132) Scheacutema de principe de lOFDMA-PON 31

Table des figures

VIII

Chapitre I

Figure 1(11) preacutesentation drsquoune fibre optique 3

Figure 2(12) Fibre multimode agrave saut drsquoindice [3] 5

Figure 3(13) principe de base drsquoune fibre agrave saut drsquoindice 5

Figure 4(14) preacutesentation drsquoun cocircne drsquoacceptante drsquoune fibre optique 5

Figure 5(15) Fibre multimode agrave gradient dindice 6

Figure 6(16) Fibre optique agrave gradient drsquoindice 7

Figure 7(17) Fibre optique monomode [5] 7

Figure 8(18) Performance des trois types fibres 9

Figure 9(19) Propagation du signal lumineux dans le cœur 10

Figure 10(110) Principe de la reacutefraction de la lumiegravere 11

Figure 11(111) Lrsquoouverture numeacuterique de fibre optique 11

Figure 13(113) scheacutema des pertes et atteacutenuation qui existent au sein drsquoune fibre

optique 14

Figure 12(112) Type de perte connectique 14

Figure 14(114) Reacuteseaux optique jusqursquoau point de distribution 15

Figure 15(115) Reacuteseaux optique jusqursquoagrave lrsquousager 17

Figure 16(116) Diffeacuterentes technologies FTTX 18

Figure 17(117) Les couches drsquoun reacuteseau drsquoaccegraves 19

Figure 18(118) Equipment OLT 20

Figure 19(119) Equipement ONT 20

Figure 21(121) Les diffeacuterentes parties du reacuteseau FTTH 21

Figure 20(120) Equipement ONU 21

Figure 22(122) chemin de la fibre 22

Figure 23(123) Topologie geacuteneacuteral du reacuteseau FTTH 23

Figure 24(124) Architecture P2P 24

Figure 25(125) Architecture PON 25

Figure 26(126) Diffeacuterents architecture utiliseacute en PON 26

Figure 27(127) PON en sens montant 26

Figure 29(129) Architecture PON unidirectionnelle 27

Figure 28(128) Architecture PON Sens descendant 27

Figure 30(130) Architecture PON bidirectionnelle 28

Figure 31(131) Architecture G-PON 29

Figure 32(132) Scheacutema de principe de lOFDMA-PON 31

Table des figures

IX

Chapitre II

Figure 33(21) Tiroir optique 19 avec 24 SC duplex monomode 35

Figure 34(22) cacircble agrave 72 fibres optiques 35

Figure 35(23) structure de cacircble optique 36

Figure 36(24) liaison par jarretiegravere 40

Figure 37(25) liaison apregraves deacutemontage de connexion 40

Figure 38(26) liaison agrave tester 41

Figure 39(27) forme drsquoun signal dans un reacuteflectomegravetre 42

Figure 40(28) reacuteflectomegravetre JDSU 43

Figure 41(29) reacuteflectomegravetre OFL250 44

Figure 42(210) le reacutesultat drsquoOTDR sous la forme drsquoune courbe atteacutenuation-distance 45

Figure 43(211) opeacuteration de soudure 45

Figure 44(212) soudeuse optique 46

Figure 45(213) cliveuse FC-7R 47

Figure 47(215) quelques types de deacutenudeuses Error Bookmark not defined

Figure 46(214) protections drsquoeacutepissures (smouves) 48

Figure 48(216) photomegravetre de type OPM1 49

Figure 49(217) photomegravetre de type OPM4 50

Figure 50(218) photomegravetre de type OPM5 50

Figure 51(219) le teacuteleacutephone optique et ses accessoires 51

Figure 52(220) FIP-400B USB - Sonde drsquoinspection de fibre 53

Chapitre II

Figure 53(31) Exemple de courbe obtenue avec un OTDR commercial 59

Figure 54(32) Pertes dans une fibre optique en silice en fonction de la longueur 61

Figure 56(34) Reacutetrodiffusion drsquoune portion z dans une fibre 62

Figure 55(33) Une fibre optique avec le cœur inhomogegravene 62

Figure 57(35) Impulsion reacutetrodiffuseacutee 63

Figure 58(36) Scheacutema fonctionnel du reacuteflectomegravetre 65

Figure 59(37) Vue drsquoOTDR classique 74

Figure 59(37) Vue drsquoOTDR classique 74

Figure 60(38) Repreacutesentation agrave base drsquoicones 74

Figure 61(39) Processus (inspecter avant connecter) 76

Figure 62(310) Trace drsquoune fibre continue 78

Figure 63(311) Trace pour la fin drsquoanalyse 79

Figure 64(312) drsquoun eacuteveacutenement non reacutefleacutechissant 80

Figure 65(313) Trace drsquoun eacuteveacutenement reacutefleacutechissant 81

Figure 66(314) Trace drsquoun eacuteveacutenement positif 82

Figure 67(315) Trace du niveau drsquoinjection 83

Figure 68(316) Trace drsquoune section de fibre 84

Figure 69(317) Trace drsquoun eacuteveacutenement reacutefleacutechissant fusionneacute 85

Figure 70(318) Trace drsquoeacutecho 86

Figure 71(319) Trace drsquoun eacuteveacutenement reacutefleacutechissant avec la possibiliteacute drsquoun eacutecho 87

Liste des tableaux

X

Chapitre I

Tableau 1(11) Lrsquoutilisation de la fibre optique est classifieacutee en fonction de la matiegravere 4

Tableau 2(12) comparaison entre (monomode multimode) 9

Tableau 3(13) Comparaison entre les trois cateacutegories de PON 30

Tableau 4(14) Comparaison du deacutebit entre FTTH et ADSL 31

Tableau 5(15) Comparaissons entre xDSL et FTTH 32

Chapitre II

Tableau 6(21) Code de couleur France Telecom Error Bookmark not defined

Tableau 7(22) Code couleur FOTAG 8028 37

Tableau 8(23) caracteacuteristiques des pertes 38

Tableau 9(24) speacutecification des teacuteleacutephones optiques de type FTS 51

Chapitre III

Tableau 10(31) Traces observeacutees sur un OTDR 65

Tableau 11(32) La plage de mesures drsquoun reacuteflectomegravetre optique 70

Table des eacutequations

XI

Chapitre I

Eacutequation 1(11) Lrsquoindice de reacutefraction absolu 10

Eacutequation 2(12) Lrsquoangle drsquoincidence I1 et lrsquoangle de reacutefraction I2 11

Eacutequation 3(13) louverture numeacuterique 12

Eacutequation 4(14) la diffeacuterence entre la puissance en entreacutee de la fibre et la puissance en

sortie 13

Eacutequation 5(15) Latteacutenuation dans une fibre optique 13

Eacutequation 6(16) La bande totale 14

Chapitre II

Eacutequation 7(21) bilan de liaisons 39

Chapitre III

Eacutequation 8(31) le signal reccedilu 60

Eacutequation 9(32) la puissance lumineuse dans une ligne de transmission optique 60

Eacutequation 10(33) la puissance en exponentielle 61

Eacutequation 11(34) le flux 61

Eacutequation 12(35) moyen drsquoun coefficient de capture S 63

Eacutequation 13(36) les equations de puissance reacutetrodiffuseacutee 64

Eacutequation 14(37) la puissance reacutetrodiffuseacutee lorsque lrsquoimpulsion est tregraves faible (vg ltlt 1)

64

Eacutequation 15(38) le coefficient de reacutetrodiffusion 64

Liste des acronymes

XII

A-PON Asynchronous Transfert Mode Passive Optical Network

ATM Asynchronous Transfert Mode

ADSL Asymetrique Digital Subsriber Line

BER Bit Error Rate

B-PON Broadband Passive Optical Network

DSLAM Digital Subsriber Line Acces Multiplexing

DWDM Dense Wavelengh Division Multiplexing

E-PON Ethernet Passive Optical Network

FTTB Fiber To The Building

FTTC Fiber To The Curb

FTTH Fiber To The Home

HFC Hybrid Fiber Coaxial

IP Internet Protocol

LED Light Emitting Diode

Mn Magneacutesium

MCVD Modofied Chemical Vapor Deacuteposition

NC Nombre de Connecteur

NT Network Termination

NGN Next Generation Network

NRO Nœud de Raccordement Optique

NRZ Non-Return-to-Zero

ONT Optical Network Termination

OLT Optical Line Terminal

ONU Optical Network Unit

OptiSystem Optical Communication System Design

P2P Point to Point

POP Point Of Presence

PTO Point de Terminaison Optique

Liste des acronymes

XIII

PBO Point du Branchement Optique

PCVD Plasma Chemical Vapor Deacuteposition

RZ Return-to-Zero

RN Remote Node

RTC Reseau Telephonique Commuteacute

SRO Sous-Reacutepartiteur Optique

SDH Synchronous Digital Hierarchy

SONET Synchronous Optical Network

VAD Vapor Axcial Deacuteposition

VDSL Very high bit rate Digital Subsriber Line (Ligne Numerique dAbonneacutee tres haut

debit)

WDM Wavelengh Division Multiplexing

Introduction geacuteneacuterale

XIV

Introduction geacuteneacuterale

La mesure par OTDR (Optical Time Domain Reflectometer) est couramment utiliseacutee pour

tester les lignes de transmission optique Crsquoest une technique qui permet de caracteacuteriser la

fibre optique simplement agrave partir drsquoune seule de ses extreacutemiteacutes et conduit agrave la localisation

preacutecise des deacutefauts agrave la mesure de lrsquoatteacutenuation de la fibre et aux pertes diffeacuterentielles entre

deux points choisis de la fibre Son principe consiste agrave injecter dans la fibre une impulsion

lumineuse suffisamment bregraveve et puissante qui se reacutefleacutechit sur les discontinuiteacutes dans la fibre

(extreacutemiteacutes inhomogeacuteneacuteiteacutes ) Le temps qui seacutepare lrsquoeacutemission de lrsquoimpulsion de la

reacuteception du signal reacutefleacutechi donne la position du deacutefaut dans la fibre La hauteur de

lrsquoimpulsion reacutefleacutechie informe sur lrsquoimportance et la nature du deacutefaut De plus la mesure de la

lumiegravere reacutetrodiffuseacutee par diffusion Rayleigh en direction du deacutetecteur mecircme en lrsquoabsence de

deacutefauts reacutefleacutechissants le long de la fibre permet de connaicirctre lrsquoabsorption de la fibre agrave la

longueur drsquoonde de lrsquoimpulsion injecteacutee

Les objectifs viseacutes dans le cadre de ce meacutemoire est drsquoeacutetudier et de comparer les diffeacuterents

types drsquoinstruments utiliseacutes par les eacutequipementiers dans le deacuteploiement des reacuteseaux optiques

de teacuteleacutecommunications Lrsquoinstrumentation optique (Wattmegravetres optiques reacuteflectomegravetres

drsquoanalyseurs de spectres optiques) permettant de controcircler les performances ainsi que les

caracteacuteristiques de ces reacuteseaux Les principaux objectifs de ce travail de PFE sont les suivants

suivants

- Compreacutehension des concepts techniques de la meacutetrologie des fibres optiques

- Performances coucircts et critegraveres pour le choix drsquoun instrument

- Localisation des eacutevegravenements et mesure de lrsquoatteacutenuation des jonctions des connecteurs

- Exploitation interpreacutetation et preacutesentation des courbes ou spectres optiques

Le meacutemoire se deacutecline en trois chapitres

Le premier chapitre est consacreacute aux reacuteseaux optiques de teacuteleacutecommunications Apregraves une

description de la structure drsquoune fibre optique ainsi que de ses caracteacuteristiques une

preacutesentation des reacuteseaux drsquoaccegraves optiques est preacutesenteacutee avec diffeacuterentes topologies et

configurations

Introduction geacuteneacuterale

XV

Le chapitre deux srsquointeacuteresse agrave la maintenance des reacuteseaux optiques avec une preacutesentation des

eacutequipements et instruments permettant de controcircler et tester leur faisabiliteacute

Enfin le dernier chapitre est deacutedieacute agrave la technique OTDR (Optical Time Domain

Reflectometry) Il a pour objectifs la compreacutehension des concepts techniques les

performances et les critegraveres qursquoon peut retenir pour le choix drsquoun reacuteflectomegravetre Les

techniques de localisation des eacutevegravenements et de mesure de lrsquoatteacutenuation au niveau des

jonctions sont eacutegalement eacutetudieacutees

1

Chapitre I

Geacuteneacuteraliteacutes sur les

reacuteseaux optiques

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur les reacuteseaux optiques

1

1 Geacuteneacuteraliteacutes sur les reacuteseaux optiques

11 Introduction

Une des grandes tendances de la fin des anneacutees 90 est la demande croissante en bande

passante des reacuteseaux drsquoentreprises et drsquoopeacuterateurs Plusieurs facteurs induisent cette demande

de plus en plus drsquoutilisateurs de lrsquoInternet les applications de calcul incluant les bases de

donneacutees distribueacutees les communications multimeacutedia le commerce eacutelectroniquehellip

Lrsquoeacutevolution des capaciteacutes de transport des fibres optiques permet de reconsideacuterer

complegravetement les infrastructures physiques actuellement agrave 25Gbs ATM et 10 Gbs SONET-

SDH Les reacuteseaux optiques baseacutes sur lrsquoeacutemergence drsquoune couche de transport optique

fournissent une plus grande capaciteacute et reacuteduisent les coucircts pour la mise en œuvre des

nouvelles applications La venue des technologies baseacutees sur la fibre optique a inteacutegralement

reacutevolutionneacute lrsquounivers des teacuteleacutecommunications

Ce chapitre sera consacreacute agrave lrsquoeacutetat de lrsquoart de la fibre optique les caracteacuteristiques drsquoune

liaison optique avantages et inconveacutenients ainsi les diffeacuterentes architectures des reacuteseaux

drsquoaccegraves optiques

12 Etat de lrsquoArt de fibre optique

Actuellement dans lrsquoenvironnement des teacuteleacutecommunications la fibre optique est le support

de transmission ideacuteal et le plus fiable le plus seacutecuriseacutee et plus rapide

121 Deacutefinition

Depuis lrsquoapparition du laser (Light Amplification by Stimulacirctes Emission of Radiation)

source de lumiegravere tregraves directive on assiste agrave un regain drsquointeacuterecirct pour la transmission optique

La premiegravere ideacutee fut de transmettre la lumiegravere en atmosphegravere libre celle-ci fut tregraves vite

abandonneacutee en raison des problegravemes drsquoabsorption de lumiegravere par lrsquoatmosphegravere de plus le

faisceau origine directif devenait agrave lrsquoarriveacutee tregraves divergent Il eacutetait donc neacutecessaire de guider

la lumiegravere dans un milieu plus approprieacute Crsquoest la fibre optique qui a eacuteteacute retenue comme

eacutetant le guide de lumiegravere le plus adapteacute

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur les reacuteseaux optiques

2

122 Le mateacuteriau de base (la silice)

Le verre est utiliseacute par lhomme depuis plusieurs milleacutenaires Cest un mateacuteriau dont les

proprieacuteteacutes ont pu ecirctre consideacuterablement ameacutelioreacutees au cours du temps en jouant dabord sur la

composition la microstructure et la maicirctrise de la surface puis plus reacutecemment

Un des paramegravetres importants quil faut consideacuterer dans le choix dun mateacuteriau pour reacutealiser

une fibre optique cest son niveau de pertes en transmission agrave la longueur donde de travail

Ces pertes doivent ecirctre les plus faibles possibles Ce mateacuteriau doit reacutesister agrave de nombreuses

contraintes il doit notamment avoir une bonne reacutesistance chimique thermique et conserver

ses proprieacuteteacutes au fil du temps cest-agrave-dire reacutesisteacute au vieillissement

Quelques exemples de mateacuteriaux candidats agrave la laquo transparence raquo

- La silice dopeacutee avec divers ions meacutetalliques alcalins et simultaneacutement du fluor

- Germanates verres doxydes de germanium

Jusquagrave aujourdhui pour les transmissions agrave longue distance seule la silice vitreuse est

utiliseacutee Le verre de silice a eacuteteacute le premier mateacuteriau agrave permettre la fabrication de fibres

preacutesentant de faibles pertes Le problegraveme qui apparaicirct est quil est tregraves peu compatible avec

les terres-rares cest agrave dire les produits dopants Il existe plusieurs meacutethodes de fabrication

des fibres en verre de silice les meacutethodes en phase vapeur (PCVD VAD MCVD)

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur les reacuteseaux optiques

3

123 Structure

La partie optique de la fibre est constitueacutee dun cœur dindice de reacutefraction nc(r) centreacute sur

laxe de la fibre et entoureacutee dune gaine annulaire dindice de reacutefraction ng(r) infeacuterieur agrave nc

(r) [2]

Figure 1(11) preacutesentation drsquoune fibre optique

Scheacutematiquement en partant de lexteacuterieur on rencontre successivement

clubs Une couche de protection meacutecanique en matiegravere plastique En effet la fibre de silice

est proteacutegeacutee par un revecirctement de quelques dizaines de micromegravetres qui lisole des

agents corrosifs du milieu exteacuterieur et lui confegravere sa tregraves grande flexibiliteacute Les

mateacuteriaux le plus souvent utiliseacutes pour ce revecirctement protecteur sont des polymegraveres

(polyureacutethane)

clubs Une gaine optique zone ougrave ng(r) reste constant

Le diamegravetre externe dune fibre de silice peut varier entre quelques dizaines et plusieurs

centaines de micromegravetres (typiquement de 125 microm) Le diamegravetre du cœur constant

sur la longueur de la fibre varie de quelques micromegravetres pour les fibres unies

modales jusquagrave plusieurs centaines de micromegravetres pour les fibres multimodales

124 Classification

Selon le mode de propagation des modes on distingue deux grandes familles de fibres

optiques

clubs Les fibres optiques multimodes peuvent ecirctre agrave saut drsquoindice et celle de gradient

drsquoindice

clubs Les fibres optiques monomodes

Lrsquoutilisation de la fibre optique est classifieacutee en fonction de la matiegravere dont elle a eacuteteacute

faccedilonneacutee comme illustreacute dans le tableau suivant

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur les reacuteseaux optiques

4

Tableau 1(11) Lrsquoutilisation de la fibre optique est classifieacutee en fonction de la matiegravere

Type Caracteacuteristique Utilisation

Fibre plastique

Bon marcheacute

Vieillesse mal

Supporte mal drsquoeacutechauffement

Atteacutenuation importante

Lampe deacutecorative

Commande thyristor sous haute

tension

Liaison audio agrave Hi-Fi

Fibre de verre Atteacutenuation importante Eclairage en milieu explosif

Signalisation routiegravere

Fibre de silice

Atteacutenuation faible

Eclairage agrave grande distance

Deacutetection de brouillarde

Transmission des donneacutees

Tableau 1 Matiegravere de fibre et son usage

1241 Fibre multimode agrave saut drsquoindice

Le terme multimode signifie que nous avons plusieurs modes de propagation De plus crsquoest

une fibre pour laquelle lrsquoindice du cœur est constant on lrsquoappellera n1 cet indice n1 passe

brutalement agrave la valeur n2 dans la gaine Le diamegravetre du cœur est assez grand les rayons

lumineux qui sont injecteacutee ensemble peuvent emprunter des chemins diffeacuterents (multimode)

avec une vitesse de propagation et ont donc des temps de propagation diffeacuterente Le signal

eacutetant transporteacute par plusieurs rayons lumineux subira une deacuteformation du fait que des

rayons injecteacutes en mecircme temps arrivent en rangs disperseacutes Cette deacuteformation du signal sera

en fonction de la longueur de la liaison optique Par ailleurs on minimisera les deacuteformations

en espaccedilant lrsquoinjection des rayons dans la fibre drsquoougrave la limitation de la bande passante de ce

type de fibre

bull Avantages

Avec une fibre multimode agrave saut dindice on peut beacuteneacuteficier

Faible prix

Faciliteacute de mise en œuvre

Deacutebit environ 100 Mbit

Porteacutee maximale environ 2 Km

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur les reacuteseaux optiques

5

Affaiblissement 10 dBKm

bull Inconveacutenients

Lrsquoinconveacutenient drsquoune fibre multimode agrave saut dindice est la perte et distorsion

importante du signal optique

Figure 2(12) Fibre multimode agrave saut drsquoindice [3]

bull Principe de base

Figure 3(13) principe de base drsquoune fibre agrave saut drsquoindice

Lorsque la lumiegravere passe dun milieu dindice n1 dans un milieu dindice n2 lt n1 il existe un

angle limite dincidence se calculant par sin (θA )= n12 minus n2

2 tel que langle de reacutefraction

nexiste plus Il y a reacuteflexion totale Si ce pheacutenomegravene se produit agrave linterface entre le cœur

de la fibre et la gaine la lumiegravere peut ecirctre guideacutee tout au long de celle-ci avec tregraves peu

datteacutenuation

Figure 4(14) preacutesentation drsquoun cocircne drsquoacceptante drsquoune fibre optique

A θ

0 θ 2 n

2 n

1 n

A θ

0 θ 2 n

2 n

1 n

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur les reacuteseaux optiques

6

Le cocircne dacceptance repreacutesente langle dans lequel un rayon incident est transmis dans la

fibre Il est deacutefini par son sinus appeleacute ouverture numeacuterique Cette quantiteacute ne deacutepend

que des indices extrecircmes n2 et n1

1242 Fibre multimode agrave gradient drsquoindice

Pour ameacuteliorer les performances en bande passante et donc diminuer la dispersion

intermodale Le caractegravere multimodal de la fibre impose que lrsquoon ait des trajets diffeacuterents

Cependant si lrsquoeacutenergie qui srsquoeacutecoule loin de lrsquoaxe (trajets longs) a une vitesse de propagation

plus eacuteleveacutee que celle qui srsquoeacutecoule pregraves de lrsquoaxe (trajets courts) les temps de propagation

seront sensibles eacutequivalents

Figure 5(15) Fibre multimode agrave gradient dindice

bull Avantages

Lrsquoavantage drsquoune Fibre multimode agrave gradient dindice est

Bande passante raisonnable

Bonne qualiteacute de transmission

Deacutebit environ 1 Gbits

Porteacutee maximale environ 2 Km

Affaiblissement 10 dBKm

bull Inconveacutenients

Une fibre multimode agrave gradient dindice est difficile agrave mettre en œuvre

bull Principe de base

Cest une fibre multimode donc plusieurs modes de propagation coexistent A la

diffeacuterence de la fibre agrave saut dindice il ny a pas de grande diffeacuterence dindice de

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur les reacuteseaux optiques

7

reacutefraction entre cœur et gaine Latteacutenuation sur ce type de fibre est moins importante

que sur les fibres agrave saut dindice

bull Ces fibres sont speacutecialement conccedilues pour les teacuteleacutecommunications Leur cœur nrsquoest

plus homogegravene la valeur de lrsquoindice de reacutefraction deacutecroicirct depuis lrsquoaxe jusqursquoagrave

atteindre la valeur de lrsquoindice de la gaine Par conseacutequent le principe de propagation

dans une fibre agrave gradient dindice repose sur un effet de focalisation le faisceau

lumineux est continument deacutevieacute vers laxe optique de la fibre Par ailleurs cette

deacuteviation oblige le signal optique agrave une forme drsquoun signal sinusoiumldal

Figure 6(16) Fibre optique agrave gradient drsquoindice

1243 Les fibres optiques monomodes

Le cœur tregraves fin permet une propagation du faisceau laser presque en ligne droite dans

une fibre monomode De cette faccedilon elle offre peu de dispersion du signal et celle-ci

peut ecirctre consideacutereacutee comme nulle La bande passante est presque infinie supeacuterieure agrave

10 GHzkm avec une longueur drsquoonde de coupure 12 micro m Le diamegravetre du cœur (9micro

m) et louverture numeacuterique sont si faibles que les rayons lumineux se propagent

parallegravelement avec des temps de parcours eacutegaux Ce type de fibre est surtout utiliseacute en

liaison longue distance Le petit diamegravetre du cœur des fibres neacutecessite une grande

puissance drsquoeacutemission qui est deacutelivreacutee par des diodes laser Les longueurs drsquoonde

employeacutees sont 1310 1550 et 1625 nm

Figure 7(17) Fibre optique monomode [5]

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur les reacuteseaux optiques

8

En utilisant une fibre monomode on peut souligner les avantages suivants

Deacutebit environ 100 Gbits

Porteacutee maximale environ 100 Km

Affaiblissement 05 dBKm

bull Principe de base

Pour de plus longues distances etou de plus hauts deacutebits on preacutefegravere utiliser des fibres

monomodes (dites SMF pour Single Mode Fiber) qui sont technologiquement plus

avanceacutees car plus fines Leur cœur tregraves fin nadmet ainsi quun mode de propagation le

plus direct possible cest-agrave-dire dans laxe de la fibre

Les pertes sont donc minimes (moins de reacuteflexion sur linterface cœurgaine) que cela

soit pour de tregraves haut deacutebits et de tregraves longues distances Les fibres monomodes sont de

ce fait adapteacutees pour les lignes intercontinentales (cacircbles sous-marin)

Une fibre monomode na pas de dispersion intermodale (Dans un guide donde aussi

bien en acoustique quen eacutelectromagneacutetisme la dispersion intermodale est un pheacutenomegravene

correspondant agrave lexistence de diffeacuterentes vitesses possibles pour la propagation des

ondes Il existe en effet freacutequemment plusieurs modes dans un guide donde soit

diffeacuterentes solutions aux eacutequations de propagation)

En revanche il existe un autre type de dispersion la dispersion intra modale Son origine

est la largeur finie du train donde deacutemission qui implique que londe nest pas strictement

monochromatique toutes les longueurs donde ne se propagent pas agrave la mecircme vitesse

dans le guide ce qui induit un eacutelargissement de limpulsion dans la fibre optique

On lappelle aussi dispersion chromatique (La dispersion chromatique est exprimeacutee en

ps(nmmiddotkm) et caracteacuterise leacutetalement du signal lieacute agrave sa largeur spectrale (deux longueurs

donde diffeacuterentes ne se propagent pas exactement agrave la mecircme vitesse) Cette dispersion

deacutepend de la longueur donde consideacutereacutee et reacutesulte de la somme de deux effets la

dispersion propre au mateacuteriau et la dispersion du guide lieacutee agrave la forme du profil dindice

Il est donc possible de la minimiser en adaptant le profil Pour une fibre en silice le

minimum de dispersion se situe vers 1300-1310 microm)

Liste des acronymes

XII

A-PON Asynchronous Transfert Mode Passive Optical Network

ATM Asynchronous Transfert Mode

ADSL Asymetrique Digital Subsriber Line

BER Bit Error Rate

B-PON Broadband Passive Optical Network

DSLAM Digital Subsriber Line Acces Multiplexing

DWDM Dense Wavelengh Division Multiplexing

E-PON Ethernet Passive Optical Network

FTTB Fiber To The Building

FTTC Fiber To The Curb

FTTH Fiber To The Home

HFC Hybrid Fiber Coaxial

IP Internet Protocol

LED Light Emitting Diode

Mn Magneacutesium

MCVD Modofied Chemical Vapor Deacuteposition

NC Nombre de Connecteur

NT Network Termination

NGN Next Generation Network

NRO Nœud de Raccordement Optique

NRZ Non-Return-to-Zero

ONT Optical Network Termination

OLT Optical Line Terminal

ONU Optical Network Unit

OptiSystem Optical Communication System Design

P2P Point to Point

POP Point Of Presence

PTO Point de Terminaison Optique

Liste des acronymes

XIII

PBO Point du Branchement Optique

PCVD Plasma Chemical Vapor Deacuteposition

RZ Return-to-Zero

RN Remote Node

RTC Reseau Telephonique Commuteacute

SRO Sous-Reacutepartiteur Optique

SDH Synchronous Digital Hierarchy

SONET Synchronous Optical Network

VAD Vapor Axcial Deacuteposition

VDSL Very high bit rate Digital Subsriber Line (Ligne Numerique dAbonneacutee tres haut

debit)

WDM Wavelengh Division Multiplexing

Introduction geacuteneacuterale

XIV

Introduction geacuteneacuterale

La mesure par OTDR (Optical Time Domain Reflectometer) est couramment utiliseacutee pour

tester les lignes de transmission optique Crsquoest une technique qui permet de caracteacuteriser la

fibre optique simplement agrave partir drsquoune seule de ses extreacutemiteacutes et conduit agrave la localisation

preacutecise des deacutefauts agrave la mesure de lrsquoatteacutenuation de la fibre et aux pertes diffeacuterentielles entre

deux points choisis de la fibre Son principe consiste agrave injecter dans la fibre une impulsion

lumineuse suffisamment bregraveve et puissante qui se reacutefleacutechit sur les discontinuiteacutes dans la fibre

(extreacutemiteacutes inhomogeacuteneacuteiteacutes ) Le temps qui seacutepare lrsquoeacutemission de lrsquoimpulsion de la

reacuteception du signal reacutefleacutechi donne la position du deacutefaut dans la fibre La hauteur de

lrsquoimpulsion reacutefleacutechie informe sur lrsquoimportance et la nature du deacutefaut De plus la mesure de la

lumiegravere reacutetrodiffuseacutee par diffusion Rayleigh en direction du deacutetecteur mecircme en lrsquoabsence de

deacutefauts reacutefleacutechissants le long de la fibre permet de connaicirctre lrsquoabsorption de la fibre agrave la

longueur drsquoonde de lrsquoimpulsion injecteacutee

Les objectifs viseacutes dans le cadre de ce meacutemoire est drsquoeacutetudier et de comparer les diffeacuterents

types drsquoinstruments utiliseacutes par les eacutequipementiers dans le deacuteploiement des reacuteseaux optiques

de teacuteleacutecommunications Lrsquoinstrumentation optique (Wattmegravetres optiques reacuteflectomegravetres

drsquoanalyseurs de spectres optiques) permettant de controcircler les performances ainsi que les

caracteacuteristiques de ces reacuteseaux Les principaux objectifs de ce travail de PFE sont les suivants

suivants

- Compreacutehension des concepts techniques de la meacutetrologie des fibres optiques

- Performances coucircts et critegraveres pour le choix drsquoun instrument

- Localisation des eacutevegravenements et mesure de lrsquoatteacutenuation des jonctions des connecteurs

- Exploitation interpreacutetation et preacutesentation des courbes ou spectres optiques

Le meacutemoire se deacutecline en trois chapitres

Le premier chapitre est consacreacute aux reacuteseaux optiques de teacuteleacutecommunications Apregraves une

description de la structure drsquoune fibre optique ainsi que de ses caracteacuteristiques une

preacutesentation des reacuteseaux drsquoaccegraves optiques est preacutesenteacutee avec diffeacuterentes topologies et

configurations

Introduction geacuteneacuterale

XV

Le chapitre deux srsquointeacuteresse agrave la maintenance des reacuteseaux optiques avec une preacutesentation des

eacutequipements et instruments permettant de controcircler et tester leur faisabiliteacute

Enfin le dernier chapitre est deacutedieacute agrave la technique OTDR (Optical Time Domain

Reflectometry) Il a pour objectifs la compreacutehension des concepts techniques les

performances et les critegraveres qursquoon peut retenir pour le choix drsquoun reacuteflectomegravetre Les

techniques de localisation des eacutevegravenements et de mesure de lrsquoatteacutenuation au niveau des

jonctions sont eacutegalement eacutetudieacutees

1

Chapitre I

Geacuteneacuteraliteacutes sur les

reacuteseaux optiques

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur les reacuteseaux optiques

1

1 Geacuteneacuteraliteacutes sur les reacuteseaux optiques

11 Introduction

Une des grandes tendances de la fin des anneacutees 90 est la demande croissante en bande

passante des reacuteseaux drsquoentreprises et drsquoopeacuterateurs Plusieurs facteurs induisent cette demande

de plus en plus drsquoutilisateurs de lrsquoInternet les applications de calcul incluant les bases de

donneacutees distribueacutees les communications multimeacutedia le commerce eacutelectroniquehellip

Lrsquoeacutevolution des capaciteacutes de transport des fibres optiques permet de reconsideacuterer

complegravetement les infrastructures physiques actuellement agrave 25Gbs ATM et 10 Gbs SONET-

SDH Les reacuteseaux optiques baseacutes sur lrsquoeacutemergence drsquoune couche de transport optique

fournissent une plus grande capaciteacute et reacuteduisent les coucircts pour la mise en œuvre des

nouvelles applications La venue des technologies baseacutees sur la fibre optique a inteacutegralement

reacutevolutionneacute lrsquounivers des teacuteleacutecommunications

Ce chapitre sera consacreacute agrave lrsquoeacutetat de lrsquoart de la fibre optique les caracteacuteristiques drsquoune

liaison optique avantages et inconveacutenients ainsi les diffeacuterentes architectures des reacuteseaux

drsquoaccegraves optiques

12 Etat de lrsquoArt de fibre optique

Actuellement dans lrsquoenvironnement des teacuteleacutecommunications la fibre optique est le support

de transmission ideacuteal et le plus fiable le plus seacutecuriseacutee et plus rapide

121 Deacutefinition

Depuis lrsquoapparition du laser (Light Amplification by Stimulacirctes Emission of Radiation)

source de lumiegravere tregraves directive on assiste agrave un regain drsquointeacuterecirct pour la transmission optique

La premiegravere ideacutee fut de transmettre la lumiegravere en atmosphegravere libre celle-ci fut tregraves vite

abandonneacutee en raison des problegravemes drsquoabsorption de lumiegravere par lrsquoatmosphegravere de plus le

faisceau origine directif devenait agrave lrsquoarriveacutee tregraves divergent Il eacutetait donc neacutecessaire de guider

la lumiegravere dans un milieu plus approprieacute Crsquoest la fibre optique qui a eacuteteacute retenue comme

eacutetant le guide de lumiegravere le plus adapteacute

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur les reacuteseaux optiques

2

122 Le mateacuteriau de base (la silice)

Le verre est utiliseacute par lhomme depuis plusieurs milleacutenaires Cest un mateacuteriau dont les

proprieacuteteacutes ont pu ecirctre consideacuterablement ameacutelioreacutees au cours du temps en jouant dabord sur la

composition la microstructure et la maicirctrise de la surface puis plus reacutecemment

Un des paramegravetres importants quil faut consideacuterer dans le choix dun mateacuteriau pour reacutealiser

une fibre optique cest son niveau de pertes en transmission agrave la longueur donde de travail

Ces pertes doivent ecirctre les plus faibles possibles Ce mateacuteriau doit reacutesister agrave de nombreuses

contraintes il doit notamment avoir une bonne reacutesistance chimique thermique et conserver

ses proprieacuteteacutes au fil du temps cest-agrave-dire reacutesisteacute au vieillissement

Quelques exemples de mateacuteriaux candidats agrave la laquo transparence raquo

- La silice dopeacutee avec divers ions meacutetalliques alcalins et simultaneacutement du fluor

- Germanates verres doxydes de germanium

Jusquagrave aujourdhui pour les transmissions agrave longue distance seule la silice vitreuse est

utiliseacutee Le verre de silice a eacuteteacute le premier mateacuteriau agrave permettre la fabrication de fibres

preacutesentant de faibles pertes Le problegraveme qui apparaicirct est quil est tregraves peu compatible avec

les terres-rares cest agrave dire les produits dopants Il existe plusieurs meacutethodes de fabrication

des fibres en verre de silice les meacutethodes en phase vapeur (PCVD VAD MCVD)

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur les reacuteseaux optiques

3

123 Structure

La partie optique de la fibre est constitueacutee dun cœur dindice de reacutefraction nc(r) centreacute sur

laxe de la fibre et entoureacutee dune gaine annulaire dindice de reacutefraction ng(r) infeacuterieur agrave nc

(r) [2]

Figure 1(11) preacutesentation drsquoune fibre optique

Scheacutematiquement en partant de lexteacuterieur on rencontre successivement

clubs Une couche de protection meacutecanique en matiegravere plastique En effet la fibre de silice

est proteacutegeacutee par un revecirctement de quelques dizaines de micromegravetres qui lisole des

agents corrosifs du milieu exteacuterieur et lui confegravere sa tregraves grande flexibiliteacute Les

mateacuteriaux le plus souvent utiliseacutes pour ce revecirctement protecteur sont des polymegraveres

(polyureacutethane)

clubs Une gaine optique zone ougrave ng(r) reste constant

Le diamegravetre externe dune fibre de silice peut varier entre quelques dizaines et plusieurs

centaines de micromegravetres (typiquement de 125 microm) Le diamegravetre du cœur constant

sur la longueur de la fibre varie de quelques micromegravetres pour les fibres unies

modales jusquagrave plusieurs centaines de micromegravetres pour les fibres multimodales

124 Classification

Selon le mode de propagation des modes on distingue deux grandes familles de fibres

optiques

clubs Les fibres optiques multimodes peuvent ecirctre agrave saut drsquoindice et celle de gradient

drsquoindice

clubs Les fibres optiques monomodes

Lrsquoutilisation de la fibre optique est classifieacutee en fonction de la matiegravere dont elle a eacuteteacute

faccedilonneacutee comme illustreacute dans le tableau suivant

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur les reacuteseaux optiques

4

Tableau 1(11) Lrsquoutilisation de la fibre optique est classifieacutee en fonction de la matiegravere

Type Caracteacuteristique Utilisation

Fibre plastique

Bon marcheacute

Vieillesse mal

Supporte mal drsquoeacutechauffement

Atteacutenuation importante

Lampe deacutecorative

Commande thyristor sous haute

tension

Liaison audio agrave Hi-Fi

Fibre de verre Atteacutenuation importante Eclairage en milieu explosif

Signalisation routiegravere

Fibre de silice

Atteacutenuation faible

Eclairage agrave grande distance

Deacutetection de brouillarde

Transmission des donneacutees

Tableau 1 Matiegravere de fibre et son usage

1241 Fibre multimode agrave saut drsquoindice

Le terme multimode signifie que nous avons plusieurs modes de propagation De plus crsquoest

une fibre pour laquelle lrsquoindice du cœur est constant on lrsquoappellera n1 cet indice n1 passe

brutalement agrave la valeur n2 dans la gaine Le diamegravetre du cœur est assez grand les rayons

lumineux qui sont injecteacutee ensemble peuvent emprunter des chemins diffeacuterents (multimode)

avec une vitesse de propagation et ont donc des temps de propagation diffeacuterente Le signal

eacutetant transporteacute par plusieurs rayons lumineux subira une deacuteformation du fait que des

rayons injecteacutes en mecircme temps arrivent en rangs disperseacutes Cette deacuteformation du signal sera

en fonction de la longueur de la liaison optique Par ailleurs on minimisera les deacuteformations

en espaccedilant lrsquoinjection des rayons dans la fibre drsquoougrave la limitation de la bande passante de ce

type de fibre

bull Avantages

Avec une fibre multimode agrave saut dindice on peut beacuteneacuteficier

Faible prix

Faciliteacute de mise en œuvre

Deacutebit environ 100 Mbit

Porteacutee maximale environ 2 Km

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur les reacuteseaux optiques

5

Affaiblissement 10 dBKm

bull Inconveacutenients

Lrsquoinconveacutenient drsquoune fibre multimode agrave saut dindice est la perte et distorsion

importante du signal optique

Figure 2(12) Fibre multimode agrave saut drsquoindice [3]

bull Principe de base

Figure 3(13) principe de base drsquoune fibre agrave saut drsquoindice

Lorsque la lumiegravere passe dun milieu dindice n1 dans un milieu dindice n2 lt n1 il existe un

angle limite dincidence se calculant par sin (θA )= n12 minus n2

2 tel que langle de reacutefraction

nexiste plus Il y a reacuteflexion totale Si ce pheacutenomegravene se produit agrave linterface entre le cœur

de la fibre et la gaine la lumiegravere peut ecirctre guideacutee tout au long de celle-ci avec tregraves peu

datteacutenuation

Figure 4(14) preacutesentation drsquoun cocircne drsquoacceptante drsquoune fibre optique

A θ

0 θ 2 n

2 n

1 n

A θ

0 θ 2 n

2 n

1 n

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur les reacuteseaux optiques

6

Le cocircne dacceptance repreacutesente langle dans lequel un rayon incident est transmis dans la

fibre Il est deacutefini par son sinus appeleacute ouverture numeacuterique Cette quantiteacute ne deacutepend

que des indices extrecircmes n2 et n1

1242 Fibre multimode agrave gradient drsquoindice

Pour ameacuteliorer les performances en bande passante et donc diminuer la dispersion

intermodale Le caractegravere multimodal de la fibre impose que lrsquoon ait des trajets diffeacuterents

Cependant si lrsquoeacutenergie qui srsquoeacutecoule loin de lrsquoaxe (trajets longs) a une vitesse de propagation

plus eacuteleveacutee que celle qui srsquoeacutecoule pregraves de lrsquoaxe (trajets courts) les temps de propagation

seront sensibles eacutequivalents

Figure 5(15) Fibre multimode agrave gradient dindice

bull Avantages

Lrsquoavantage drsquoune Fibre multimode agrave gradient dindice est

Bande passante raisonnable

Bonne qualiteacute de transmission

Deacutebit environ 1 Gbits

Porteacutee maximale environ 2 Km

Affaiblissement 10 dBKm

bull Inconveacutenients

Une fibre multimode agrave gradient dindice est difficile agrave mettre en œuvre

bull Principe de base

Cest une fibre multimode donc plusieurs modes de propagation coexistent A la

diffeacuterence de la fibre agrave saut dindice il ny a pas de grande diffeacuterence dindice de

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur les reacuteseaux optiques

7

reacutefraction entre cœur et gaine Latteacutenuation sur ce type de fibre est moins importante

que sur les fibres agrave saut dindice

bull Ces fibres sont speacutecialement conccedilues pour les teacuteleacutecommunications Leur cœur nrsquoest

plus homogegravene la valeur de lrsquoindice de reacutefraction deacutecroicirct depuis lrsquoaxe jusqursquoagrave

atteindre la valeur de lrsquoindice de la gaine Par conseacutequent le principe de propagation

dans une fibre agrave gradient dindice repose sur un effet de focalisation le faisceau

lumineux est continument deacutevieacute vers laxe optique de la fibre Par ailleurs cette

deacuteviation oblige le signal optique agrave une forme drsquoun signal sinusoiumldal

Figure 6(16) Fibre optique agrave gradient drsquoindice

1243 Les fibres optiques monomodes

Le cœur tregraves fin permet une propagation du faisceau laser presque en ligne droite dans

une fibre monomode De cette faccedilon elle offre peu de dispersion du signal et celle-ci

peut ecirctre consideacutereacutee comme nulle La bande passante est presque infinie supeacuterieure agrave

10 GHzkm avec une longueur drsquoonde de coupure 12 micro m Le diamegravetre du cœur (9micro

m) et louverture numeacuterique sont si faibles que les rayons lumineux se propagent

parallegravelement avec des temps de parcours eacutegaux Ce type de fibre est surtout utiliseacute en

liaison longue distance Le petit diamegravetre du cœur des fibres neacutecessite une grande

puissance drsquoeacutemission qui est deacutelivreacutee par des diodes laser Les longueurs drsquoonde

employeacutees sont 1310 1550 et 1625 nm

Figure 7(17) Fibre optique monomode [5]

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur les reacuteseaux optiques

8

En utilisant une fibre monomode on peut souligner les avantages suivants

Deacutebit environ 100 Gbits

Porteacutee maximale environ 100 Km

Affaiblissement 05 dBKm

bull Principe de base

Pour de plus longues distances etou de plus hauts deacutebits on preacutefegravere utiliser des fibres

monomodes (dites SMF pour Single Mode Fiber) qui sont technologiquement plus

avanceacutees car plus fines Leur cœur tregraves fin nadmet ainsi quun mode de propagation le

plus direct possible cest-agrave-dire dans laxe de la fibre

Les pertes sont donc minimes (moins de reacuteflexion sur linterface cœurgaine) que cela

soit pour de tregraves haut deacutebits et de tregraves longues distances Les fibres monomodes sont de

ce fait adapteacutees pour les lignes intercontinentales (cacircbles sous-marin)

Une fibre monomode na pas de dispersion intermodale (Dans un guide donde aussi

bien en acoustique quen eacutelectromagneacutetisme la dispersion intermodale est un pheacutenomegravene

correspondant agrave lexistence de diffeacuterentes vitesses possibles pour la propagation des

ondes Il existe en effet freacutequemment plusieurs modes dans un guide donde soit

diffeacuterentes solutions aux eacutequations de propagation)

En revanche il existe un autre type de dispersion la dispersion intra modale Son origine

est la largeur finie du train donde deacutemission qui implique que londe nest pas strictement

monochromatique toutes les longueurs donde ne se propagent pas agrave la mecircme vitesse

dans le guide ce qui induit un eacutelargissement de limpulsion dans la fibre optique

On lappelle aussi dispersion chromatique (La dispersion chromatique est exprimeacutee en

ps(nmmiddotkm) et caracteacuterise leacutetalement du signal lieacute agrave sa largeur spectrale (deux longueurs

donde diffeacuterentes ne se propagent pas exactement agrave la mecircme vitesse) Cette dispersion

deacutepend de la longueur donde consideacutereacutee et reacutesulte de la somme de deux effets la

dispersion propre au mateacuteriau et la dispersion du guide lieacutee agrave la forme du profil dindice

Il est donc possible de la minimiser en adaptant le profil Pour une fibre en silice le

minimum de dispersion se situe vers 1300-1310 microm)

Liste des acronymes

XIII

PBO Point du Branchement Optique

PCVD Plasma Chemical Vapor Deacuteposition

RZ Return-to-Zero

RN Remote Node

RTC Reseau Telephonique Commuteacute

SRO Sous-Reacutepartiteur Optique

SDH Synchronous Digital Hierarchy

SONET Synchronous Optical Network

VAD Vapor Axcial Deacuteposition

VDSL Very high bit rate Digital Subsriber Line (Ligne Numerique dAbonneacutee tres haut

debit)

WDM Wavelengh Division Multiplexing

Introduction geacuteneacuterale

XIV

Introduction geacuteneacuterale

La mesure par OTDR (Optical Time Domain Reflectometer) est couramment utiliseacutee pour

tester les lignes de transmission optique Crsquoest une technique qui permet de caracteacuteriser la

fibre optique simplement agrave partir drsquoune seule de ses extreacutemiteacutes et conduit agrave la localisation

preacutecise des deacutefauts agrave la mesure de lrsquoatteacutenuation de la fibre et aux pertes diffeacuterentielles entre

deux points choisis de la fibre Son principe consiste agrave injecter dans la fibre une impulsion

lumineuse suffisamment bregraveve et puissante qui se reacutefleacutechit sur les discontinuiteacutes dans la fibre

(extreacutemiteacutes inhomogeacuteneacuteiteacutes ) Le temps qui seacutepare lrsquoeacutemission de lrsquoimpulsion de la

reacuteception du signal reacutefleacutechi donne la position du deacutefaut dans la fibre La hauteur de

lrsquoimpulsion reacutefleacutechie informe sur lrsquoimportance et la nature du deacutefaut De plus la mesure de la

lumiegravere reacutetrodiffuseacutee par diffusion Rayleigh en direction du deacutetecteur mecircme en lrsquoabsence de

deacutefauts reacutefleacutechissants le long de la fibre permet de connaicirctre lrsquoabsorption de la fibre agrave la

longueur drsquoonde de lrsquoimpulsion injecteacutee

Les objectifs viseacutes dans le cadre de ce meacutemoire est drsquoeacutetudier et de comparer les diffeacuterents

types drsquoinstruments utiliseacutes par les eacutequipementiers dans le deacuteploiement des reacuteseaux optiques

de teacuteleacutecommunications Lrsquoinstrumentation optique (Wattmegravetres optiques reacuteflectomegravetres

drsquoanalyseurs de spectres optiques) permettant de controcircler les performances ainsi que les

caracteacuteristiques de ces reacuteseaux Les principaux objectifs de ce travail de PFE sont les suivants

suivants

- Compreacutehension des concepts techniques de la meacutetrologie des fibres optiques

- Performances coucircts et critegraveres pour le choix drsquoun instrument

- Localisation des eacutevegravenements et mesure de lrsquoatteacutenuation des jonctions des connecteurs

- Exploitation interpreacutetation et preacutesentation des courbes ou spectres optiques

Le meacutemoire se deacutecline en trois chapitres

Le premier chapitre est consacreacute aux reacuteseaux optiques de teacuteleacutecommunications Apregraves une

description de la structure drsquoune fibre optique ainsi que de ses caracteacuteristiques une

preacutesentation des reacuteseaux drsquoaccegraves optiques est preacutesenteacutee avec diffeacuterentes topologies et

configurations

Introduction geacuteneacuterale

XV

Le chapitre deux srsquointeacuteresse agrave la maintenance des reacuteseaux optiques avec une preacutesentation des

eacutequipements et instruments permettant de controcircler et tester leur faisabiliteacute

Enfin le dernier chapitre est deacutedieacute agrave la technique OTDR (Optical Time Domain

Reflectometry) Il a pour objectifs la compreacutehension des concepts techniques les

performances et les critegraveres qursquoon peut retenir pour le choix drsquoun reacuteflectomegravetre Les

techniques de localisation des eacutevegravenements et de mesure de lrsquoatteacutenuation au niveau des

jonctions sont eacutegalement eacutetudieacutees

1

Chapitre I

Geacuteneacuteraliteacutes sur les

reacuteseaux optiques

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur les reacuteseaux optiques

1

1 Geacuteneacuteraliteacutes sur les reacuteseaux optiques

11 Introduction

Une des grandes tendances de la fin des anneacutees 90 est la demande croissante en bande

passante des reacuteseaux drsquoentreprises et drsquoopeacuterateurs Plusieurs facteurs induisent cette demande

de plus en plus drsquoutilisateurs de lrsquoInternet les applications de calcul incluant les bases de

donneacutees distribueacutees les communications multimeacutedia le commerce eacutelectroniquehellip

Lrsquoeacutevolution des capaciteacutes de transport des fibres optiques permet de reconsideacuterer

complegravetement les infrastructures physiques actuellement agrave 25Gbs ATM et 10 Gbs SONET-

SDH Les reacuteseaux optiques baseacutes sur lrsquoeacutemergence drsquoune couche de transport optique

fournissent une plus grande capaciteacute et reacuteduisent les coucircts pour la mise en œuvre des

nouvelles applications La venue des technologies baseacutees sur la fibre optique a inteacutegralement

reacutevolutionneacute lrsquounivers des teacuteleacutecommunications

Ce chapitre sera consacreacute agrave lrsquoeacutetat de lrsquoart de la fibre optique les caracteacuteristiques drsquoune

liaison optique avantages et inconveacutenients ainsi les diffeacuterentes architectures des reacuteseaux

drsquoaccegraves optiques

12 Etat de lrsquoArt de fibre optique

Actuellement dans lrsquoenvironnement des teacuteleacutecommunications la fibre optique est le support

de transmission ideacuteal et le plus fiable le plus seacutecuriseacutee et plus rapide

121 Deacutefinition

Depuis lrsquoapparition du laser (Light Amplification by Stimulacirctes Emission of Radiation)

source de lumiegravere tregraves directive on assiste agrave un regain drsquointeacuterecirct pour la transmission optique

La premiegravere ideacutee fut de transmettre la lumiegravere en atmosphegravere libre celle-ci fut tregraves vite

abandonneacutee en raison des problegravemes drsquoabsorption de lumiegravere par lrsquoatmosphegravere de plus le

faisceau origine directif devenait agrave lrsquoarriveacutee tregraves divergent Il eacutetait donc neacutecessaire de guider

la lumiegravere dans un milieu plus approprieacute Crsquoest la fibre optique qui a eacuteteacute retenue comme

eacutetant le guide de lumiegravere le plus adapteacute

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur les reacuteseaux optiques

2

122 Le mateacuteriau de base (la silice)

Le verre est utiliseacute par lhomme depuis plusieurs milleacutenaires Cest un mateacuteriau dont les

proprieacuteteacutes ont pu ecirctre consideacuterablement ameacutelioreacutees au cours du temps en jouant dabord sur la

composition la microstructure et la maicirctrise de la surface puis plus reacutecemment

Un des paramegravetres importants quil faut consideacuterer dans le choix dun mateacuteriau pour reacutealiser

une fibre optique cest son niveau de pertes en transmission agrave la longueur donde de travail

Ces pertes doivent ecirctre les plus faibles possibles Ce mateacuteriau doit reacutesister agrave de nombreuses

contraintes il doit notamment avoir une bonne reacutesistance chimique thermique et conserver

ses proprieacuteteacutes au fil du temps cest-agrave-dire reacutesisteacute au vieillissement

Quelques exemples de mateacuteriaux candidats agrave la laquo transparence raquo

- La silice dopeacutee avec divers ions meacutetalliques alcalins et simultaneacutement du fluor

- Germanates verres doxydes de germanium

Jusquagrave aujourdhui pour les transmissions agrave longue distance seule la silice vitreuse est

utiliseacutee Le verre de silice a eacuteteacute le premier mateacuteriau agrave permettre la fabrication de fibres

preacutesentant de faibles pertes Le problegraveme qui apparaicirct est quil est tregraves peu compatible avec

les terres-rares cest agrave dire les produits dopants Il existe plusieurs meacutethodes de fabrication

des fibres en verre de silice les meacutethodes en phase vapeur (PCVD VAD MCVD)

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur les reacuteseaux optiques

3

123 Structure

La partie optique de la fibre est constitueacutee dun cœur dindice de reacutefraction nc(r) centreacute sur

laxe de la fibre et entoureacutee dune gaine annulaire dindice de reacutefraction ng(r) infeacuterieur agrave nc

(r) [2]

Figure 1(11) preacutesentation drsquoune fibre optique

Scheacutematiquement en partant de lexteacuterieur on rencontre successivement

clubs Une couche de protection meacutecanique en matiegravere plastique En effet la fibre de silice

est proteacutegeacutee par un revecirctement de quelques dizaines de micromegravetres qui lisole des

agents corrosifs du milieu exteacuterieur et lui confegravere sa tregraves grande flexibiliteacute Les

mateacuteriaux le plus souvent utiliseacutes pour ce revecirctement protecteur sont des polymegraveres

(polyureacutethane)

clubs Une gaine optique zone ougrave ng(r) reste constant

Le diamegravetre externe dune fibre de silice peut varier entre quelques dizaines et plusieurs

centaines de micromegravetres (typiquement de 125 microm) Le diamegravetre du cœur constant

sur la longueur de la fibre varie de quelques micromegravetres pour les fibres unies

modales jusquagrave plusieurs centaines de micromegravetres pour les fibres multimodales

124 Classification

Selon le mode de propagation des modes on distingue deux grandes familles de fibres

optiques

clubs Les fibres optiques multimodes peuvent ecirctre agrave saut drsquoindice et celle de gradient

drsquoindice

clubs Les fibres optiques monomodes

Lrsquoutilisation de la fibre optique est classifieacutee en fonction de la matiegravere dont elle a eacuteteacute

faccedilonneacutee comme illustreacute dans le tableau suivant

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur les reacuteseaux optiques

4

Tableau 1(11) Lrsquoutilisation de la fibre optique est classifieacutee en fonction de la matiegravere

Type Caracteacuteristique Utilisation

Fibre plastique

Bon marcheacute

Vieillesse mal

Supporte mal drsquoeacutechauffement

Atteacutenuation importante

Lampe deacutecorative

Commande thyristor sous haute

tension

Liaison audio agrave Hi-Fi

Fibre de verre Atteacutenuation importante Eclairage en milieu explosif

Signalisation routiegravere

Fibre de silice

Atteacutenuation faible

Eclairage agrave grande distance

Deacutetection de brouillarde

Transmission des donneacutees

Tableau 1 Matiegravere de fibre et son usage

1241 Fibre multimode agrave saut drsquoindice

Le terme multimode signifie que nous avons plusieurs modes de propagation De plus crsquoest

une fibre pour laquelle lrsquoindice du cœur est constant on lrsquoappellera n1 cet indice n1 passe

brutalement agrave la valeur n2 dans la gaine Le diamegravetre du cœur est assez grand les rayons

lumineux qui sont injecteacutee ensemble peuvent emprunter des chemins diffeacuterents (multimode)

avec une vitesse de propagation et ont donc des temps de propagation diffeacuterente Le signal

eacutetant transporteacute par plusieurs rayons lumineux subira une deacuteformation du fait que des

rayons injecteacutes en mecircme temps arrivent en rangs disperseacutes Cette deacuteformation du signal sera

en fonction de la longueur de la liaison optique Par ailleurs on minimisera les deacuteformations

en espaccedilant lrsquoinjection des rayons dans la fibre drsquoougrave la limitation de la bande passante de ce

type de fibre

bull Avantages

Avec une fibre multimode agrave saut dindice on peut beacuteneacuteficier

Faible prix

Faciliteacute de mise en œuvre

Deacutebit environ 100 Mbit

Porteacutee maximale environ 2 Km

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur les reacuteseaux optiques

5

Affaiblissement 10 dBKm

bull Inconveacutenients

Lrsquoinconveacutenient drsquoune fibre multimode agrave saut dindice est la perte et distorsion

importante du signal optique

Figure 2(12) Fibre multimode agrave saut drsquoindice [3]

bull Principe de base

Figure 3(13) principe de base drsquoune fibre agrave saut drsquoindice

Lorsque la lumiegravere passe dun milieu dindice n1 dans un milieu dindice n2 lt n1 il existe un

angle limite dincidence se calculant par sin (θA )= n12 minus n2

2 tel que langle de reacutefraction

nexiste plus Il y a reacuteflexion totale Si ce pheacutenomegravene se produit agrave linterface entre le cœur

de la fibre et la gaine la lumiegravere peut ecirctre guideacutee tout au long de celle-ci avec tregraves peu

datteacutenuation

Figure 4(14) preacutesentation drsquoun cocircne drsquoacceptante drsquoune fibre optique

A θ

0 θ 2 n

2 n

1 n

A θ

0 θ 2 n

2 n

1 n

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur les reacuteseaux optiques

6

Le cocircne dacceptance repreacutesente langle dans lequel un rayon incident est transmis dans la

fibre Il est deacutefini par son sinus appeleacute ouverture numeacuterique Cette quantiteacute ne deacutepend

que des indices extrecircmes n2 et n1

1242 Fibre multimode agrave gradient drsquoindice

Pour ameacuteliorer les performances en bande passante et donc diminuer la dispersion

intermodale Le caractegravere multimodal de la fibre impose que lrsquoon ait des trajets diffeacuterents

Cependant si lrsquoeacutenergie qui srsquoeacutecoule loin de lrsquoaxe (trajets longs) a une vitesse de propagation

plus eacuteleveacutee que celle qui srsquoeacutecoule pregraves de lrsquoaxe (trajets courts) les temps de propagation

seront sensibles eacutequivalents

Figure 5(15) Fibre multimode agrave gradient dindice

bull Avantages

Lrsquoavantage drsquoune Fibre multimode agrave gradient dindice est

Bande passante raisonnable

Bonne qualiteacute de transmission

Deacutebit environ 1 Gbits

Porteacutee maximale environ 2 Km

Affaiblissement 10 dBKm

bull Inconveacutenients

Une fibre multimode agrave gradient dindice est difficile agrave mettre en œuvre

bull Principe de base

Cest une fibre multimode donc plusieurs modes de propagation coexistent A la

diffeacuterence de la fibre agrave saut dindice il ny a pas de grande diffeacuterence dindice de

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur les reacuteseaux optiques

7

reacutefraction entre cœur et gaine Latteacutenuation sur ce type de fibre est moins importante

que sur les fibres agrave saut dindice

bull Ces fibres sont speacutecialement conccedilues pour les teacuteleacutecommunications Leur cœur nrsquoest

plus homogegravene la valeur de lrsquoindice de reacutefraction deacutecroicirct depuis lrsquoaxe jusqursquoagrave

atteindre la valeur de lrsquoindice de la gaine Par conseacutequent le principe de propagation

dans une fibre agrave gradient dindice repose sur un effet de focalisation le faisceau

lumineux est continument deacutevieacute vers laxe optique de la fibre Par ailleurs cette

deacuteviation oblige le signal optique agrave une forme drsquoun signal sinusoiumldal

Figure 6(16) Fibre optique agrave gradient drsquoindice

1243 Les fibres optiques monomodes

Le cœur tregraves fin permet une propagation du faisceau laser presque en ligne droite dans

une fibre monomode De cette faccedilon elle offre peu de dispersion du signal et celle-ci

peut ecirctre consideacutereacutee comme nulle La bande passante est presque infinie supeacuterieure agrave

10 GHzkm avec une longueur drsquoonde de coupure 12 micro m Le diamegravetre du cœur (9micro

m) et louverture numeacuterique sont si faibles que les rayons lumineux se propagent

parallegravelement avec des temps de parcours eacutegaux Ce type de fibre est surtout utiliseacute en

liaison longue distance Le petit diamegravetre du cœur des fibres neacutecessite une grande

puissance drsquoeacutemission qui est deacutelivreacutee par des diodes laser Les longueurs drsquoonde

employeacutees sont 1310 1550 et 1625 nm

Figure 7(17) Fibre optique monomode [5]

Chapitre I Geacuteneacuteraliteacutes sur les reacuteseaux optiques

8

En utilisant une fibre monomode on peut souligner les avantages suivants

Deacutebit environ 100 Gbits

Porteacutee maximale environ 100 Km

Affaiblissement 05 dBKm

bull Principe de base

Pour de plus longues distances etou de plus hauts deacutebits on preacutefegravere utiliser des fibres

monomodes (dites SMF pour Single Mode Fiber) qui sont technologiquement plus

avanceacutees car plus fines Leur cœur tregraves fin nadmet ainsi quun mode de propagation le

plus direct possible cest-agrave-dire dans laxe de la fibre

Les pertes sont donc minimes (moins de reacuteflexion sur linterface cœurgaine) que cela

soit pour de tregraves haut deacutebits et de tregraves longues distances Les fibres monomodes sont de

ce fait adapteacutees pour les lignes intercontinentales (cacircbles sous-marin)

Une fibre monomode na pas de dispersion intermodale (Dans un guide donde aussi

bien en acoustique quen eacutelectromagneacutetisme la dispersion intermodale est un pheacutenomegravene

correspondant agrave lexistence de diffeacuterentes vitesses possibles pour la propagation des

ondes Il existe en effet freacutequemment plusieurs modes dans un guide donde soit

diffeacuterentes solutions aux eacutequations de propagation)

En revanche il existe un autre type de dispersion la dispersion intra modale Son origine

est la largeur finie du train donde deacutemission qui implique que londe nest pas strictement

monochromatique toutes les longueurs donde ne se propagent pas agrave la mecircme vitesse

dans le guide ce qui induit un eacutelargissement de limpulsion dans la fibre optique

On lappelle aussi dispersion chromatique (La dispersion chromatique est exprimeacutee en

ps(nmmiddotkm) et caracteacuterise leacutetalement du signal lieacute agrave sa largeur spectrale (deux longueurs

donde diffeacuterentes ne se propagent pas exactement agrave la mecircme vitesse) Cette dispersion

deacutepend de la longueur donde consideacutereacutee et reacutesulte de la somme de deux effets la

dispersion propre au mateacuteriau et la dispersion du guide lieacutee agrave la forme du profil dindice

Il est donc possible de la minimiser en adaptant le profil Pour une fibre en silice le

minimum de dispersion se situe vers 1300-1310 microm)