memoire fin bm corriger

84
i DEDICACES A Dieu tout puissant ; A mon père BARUTI MUSABWA B. et ma mère NAKIZIBI Pélagie; A mes précieuses sœurs et mes formidables frères ; A mes oncles et tantes ; A mes cousins et cousines ; Au groupe Schönstatt ; A mes ami(e)s et connaissances; A mes collègues ; A toute ma famille, pour vos contributions tant morales que financières, que vous avez disposés envers moi; Aux familles : BAHILO, MUTAMBALA, DANI, USSENI, KAYUMBA, MUDADI, IDRISSA, SERAPHIN MASARARA, pour l’amour et disponibilités pour réaliser ce travail ; Et à tous ceux qui me sont chers. Je dédie ce mémoire Gusthav BARUTI M.

Upload: khadxa

Post on 05-Feb-2016

56 views

Category:

Documents


8 download

DESCRIPTION

mémoire très détaillant

TRANSCRIPT

Page 1: Memoire Fin BM Corriger

i

DEDICACES

A Dieu tout puissant ;

A mon père BARUTI MUSABWA B. et ma mère NAKIZIBI Pélagie;

A mes précieuses sœurs et mes formidables frères ;

A mes oncles et tantes ;

A mes cousins et cousines ;

Au groupe Schönstatt ;

A mes ami(e)s et connaissances;

A mes collègues ;

A toute ma famille, pour vos contributions tant morales que financières, que

vous avez disposés envers moi;

Aux familles : BAHILO, MUTAMBALA, DANI, USSENI, KAYUMBA,

MUDADI, IDRISSA, SERAPHIN MASARARA, pour l’amour et disponibilités

pour réaliser ce travail ;

Et à tous ceux qui me sont chers.

Je dédie ce mémoire

Gusthav BARUTI M.

Page 2: Memoire Fin BM Corriger

ii

DEDICACES

A mes chers Parents pour leur courage et leur patience;

A mes sœurs ;

A mes sœurs et frères en christ ;

A mes oncles et mes tantes ;

A mes neveux et mes nièces ;

A mes cousins et cousines ;

Au mon Pasteur NGENDAKUMANA Patrick ;

A mes amis et toutes mes connaissances ;

A tous ceux qui me sont plus chers.

Je dédie ce mémoire

UWIMANA M.CLairia

Page 3: Memoire Fin BM Corriger

iii

REMERCIEMENTS

A l’Eternel Tout Puissant pour sa protection, sa bénédiction et qui nous a donnés

la force de respirer, nous disons merci.

A toutes nos familles qui n’ont cessé de nous encourager et de nous apporter

leurs soutiens.

Qu’ils nous soient permis d’adresser nos sincères remerciements à tous ceux

qui de près ou de loin ont concourus à l’aboutissement de cet ouvrage et qui

dans leur labeur quotidien contribuent à repousser les limites de l’ignorance.

Nous pensons à :

- Msc Filston RUKERANDANGA pour son encadrement et tous les efforts

déployer pour la mise au point de ce document et ainsi qu’aux autres

membres du jury qui ont accepté de lire et d’évaluer ce travail de fin

d’études ;

- Tout le personnel de l’INITELEMATIQUE pour la qualité de la

formation reçue durant ces quatre (4) années ;

- Tout le personnel de LEO Burundi, GASPAS COMPAGNY, SOFT

CENTER, pour leurs disponibilités durant nos stages ;

- Nos frères et sœurs, pour votre affection et tendresse dans notre

collaboration, Que le Dieu tout puissant soient avec vous et vous guide

dans le bon chemin ;

Nous aurons honte d’omettre tous nos ami (e) s pour leur soutien constant, dans

les moments de joie et comme dans les souffrances.

Enfin nous remercions toutes nos connaissances, ainsi que tous nos collègues,

dont la gentillesse et la bonne humeur quotidienne contribuent à l’ambiance de

travail agréable.

Page 4: Memoire Fin BM Corriger

iv

LISTE DES TABLEAUX

Tableau I.1. Tableau de comparaison des différents types de supports de

transmission. ........................................................................................................ 12

Tableau II.1. Comparaison entre la fibre multimode à saut d’indice et à gradient

d’indice ................................................................................................................ 22

Tableau II.2. Comparaison des différents paramètres qui caractérisent les

différents types de fibre ....................................................................................... 23

Tableau II.3. Comparaison de principaux types de fibres optiques .................... 24

Tableau III.1. Différents types de sources optiques et leurs caractéristiques ..... 35

Tableau III.2. Fenêtre de transmission ................................................................ 43

Tableau IV.2. Classification ISO 11801 V2 des fibres multimodes en fonction

des diamètres du cœur et de la longueur d’onde. ................................................ 51

Page 5: Memoire Fin BM Corriger

v

LISTE DES FIGURES

Figure I.1. Notion de la bande passante ................................................................ 6

Figure I.2. Signal émis et exemple de signal reçu ................................................ 7

Figure I.3. Paire torsadée ....................................................................................... 9

Figure I.4. Câble coaxial ....................................................................................... 9

Figure I.5. Faisceau Hertzien .............................................................................. 10

Figure I.6. Liaison satellite. ................................................................................. 11

Figure II.1. Les différentes parties de la fibre optique. ....................................... 14

Figure II.2 La loi de Descartes (n1sinθ1=n2sinθ2) ................................................ 16

Figure II.3. La réflexion totale ............................................................................ 17

Figure II.4. Guidage de la lumière dans une fibre a saut d’indice ...................... 18

Figure II.5. : Fibre à saut d’indice ....................................................................... 20

Figure. II.6. Fibre à gradient d’indice ................................................................. 21

Figure. II.7. Fibre monomode ............................................................................. 22

Figure III.1. Réponse statique du laser et courant de seuil Is ............................. 31

Figure III.2. Schéma général du laser ................................................................. 32

Figure III.3. Schéma de la jonction PN dans un laser ......................................... 32

Figure III.4. Absorption et émission stimulée. .................................................... 33

Figure III.5. Atténuation par absorption ............................................................. 39

Figure III.6. Atténuation totale d’une fibre unimodale ....................................... 39

Figure III.7. Schéma bloc d’un récepteur optique............................................... 40

Figure III.8. Coupe transversale d’une photodiode PIN ..................................... 41

Figure III.8 Schéma de principe du multiplexage WDM .................................... 45

Figure III.9 Schéma de principe du multiplexage ETDM .................................. 45

Figure IV.1 Principe d’une liaison optique ......................................................... 51

Figure IV.2. L’interconnexion de deux locaux par fibre optique. ..................... 52

Page 6: Memoire Fin BM Corriger

vi

Figure IV.3. Liaison par fibre optique sans répéteur avec représentation des

différentes puissances et atténuations. ................................................................ 53

Figure IV.4. Comportement de la fibre du point de vue bande passante. ........... 55

Figure V.1 Schéma-bloc de la liaison de base .................................................... 60

Figure V.2. Page d’accueil d’utilisateur .............................................................. 61

Figure V.3. Page de visualisation des signaux .................................................... 62

Figure V.4. Codage binaire ................................................................................. 63

Figure V.5. Résultat de la simulation de modulation ASK ................................. 63

Figure V.6. Résultat de la simulation de modulation FSK ................................. 64

Figure V.7. Résultat de la simulation de modulation PSK. ................................ 65

Figure V.8. Signal à la réception ASK ................................................................ 65

Figure V.9. Signal à la réception FSK ................................................................ 66

Figure V.10. Signal à la réception PSK .............................................................. 66

Figure V.11. BER sur le rapport signal sur bruit ................................................ 67

Figure V.12 Signal de sortie ................................................................................ 68

Page 7: Memoire Fin BM Corriger

vii

SIGLES ET ABREVIATIONS

ADSL : Asymmetrical Digital Subscriber Line

ASK : Amplitude Shift Keying

APD : Avalanche Photodector Diode

AWG : Arrayed Ware Guide grating

dB : Decibel

DEL : Diode Electroluminescence

DFB : Distributed Freedback

DPSK : Differential Phase Shift Keying

DH : Double Heterojonction

DSL : Digital Subscriber Line

DWDM : Dense Wavelength Division Multiplexing

ETDM : Electronic Time Division Multiplexing

FGI : Fibre à Gradian d’Indice

FP : Fabry-Perot

FBG : Fibre Bragg Grating

FSI : Fibre à Saut d’Indice

FSK : Frequency Shift Keying

GHz : Giga Hertz

IPTV : Internet Protocol Television

km : Kilométre

LAN : Local Area Network

LED : Light Emetting Diode

MAN : Metropolitain Area Network

MGhz : Mega Hertz

Modem : Modulator Demodulator

OCDMA : Optical Code Division Multiple Access

ON : Ouverture Numerique

OTDM : Optical Time Division Multiplexing

OSI : Open System Interconnection

PSK : Phase Shift Keying

Page 8: Memoire Fin BM Corriger

viii

QAM : Quadrature Amplitude Modulation

TDM : Time Division Multiplexing

TEB : Taux d’Erreur Binaire

VCSEL : Vertical Cavity Surface Emitting Laser

VDSL : Very High Bit Rate DSL

WAN : Wide Area Network

WDM : Wavelength Division Multiplexing

WDMA : Wavelength Division Multiplexing Access

Page 9: Memoire Fin BM Corriger

ix

TABLE DE MATIERES

DEDICACES .......................................................................................................... i

DEDICACES ......................................................................................................... ii

REMERCIEMENTS ............................................................................................ iii

LISTE DES TABLEAUX .................................................................................... iv

LISTE DES FIGURES .......................................................................................... v

SIGLES ET ABREVIATIONS ........................................................................... vii

TABLE DE MATIERES ...................................................................................... ix

CHAPITRE 0. INTRODUCTION GENERALE ................................................. 1

O.1. Introduction ................................................................................................ 1

0.2. Problématique ............................................................................................. 2

0.3. Hypothèse de travail .................................................................................... 2

0.4. Choix et intérêt du sujet .............................................................................. 3

0.5. Méthodologie de travail .............................................................................. 3

0.5.1. Méthode ................................................................................................ 3

0.5.2. Techniques ............................................................................................ 3

0.5. Limitations .................................................................................................. 4

0.6. Difficultés rencontrées ................................................................................ 4

0.7. Subdivision du travail ................................................................................. 4

CHAPITRE I. GENERALITES SUR LES SUPPORTS DE

TRANSMISSION ................................................ 5

I.1. Introduction .................................................................................................. 5

I.2. Caractéristiques communes ......................................................................... 5

I.2.1. Affaiblissement ...................................................................................... 5

Page 10: Memoire Fin BM Corriger

x

I.2.2. Bande passante ....................................................................................... 6

I.2.3. Bruit et distorsions ................................................................................. 6

I.2.4. Capacité limitée des supports de transmission ...................................... 7

I.2.5. Coefficient de vélocité ........................................................................... 8

I.2.6. Notion de rapport signal sur bruit .......................................................... 8

I.3. Différents types des supports de transmission ............................................. 8

I.3.1. Supports guidés ...................................................................................... 8

I.3.1.1. Paire torsadée ...................................................................................... 8

I.3.1.2. Câble coaxial ...................................................................................... 9

I.3.1.3. Guide d’ondes ..................................................................................... 9

I.3.1.4. Fibre optique ..................................................................................... 10

I.3.2. Supports libres ..................................................................................... 10

I.3.2.1 Faisceaux hertziens ............................................................................ 10

I.3.2.2. Satellites ............................................................................................ 11

CHAPITRE II. CONCEPTS GENERAUX SUR LA FIBRE OPTIQUE .......... 13

II.1. Introduction .............................................................................................. 13

II.2. Fibre optique ............................................................................................. 13

II.2.1. Historique ........................................................................................... 13

II.2.2. Différentes parties de la fibre optique ................................................ 14

II.2.2.1. Cœur ................................................................................................ 15

II.2.2.2. Gaine optique .................................................................................. 15

II.2.2.3. Revêtement de protection ................................................................ 15

II.3. Principe de fonctionnement ...................................................................... 15

II.3.1. Déphasage d’une onde lors de la réflexion totale .............................. 16

II.3.2. Guidage et propagation de la lumière dans la fibre ........................... 18

I.3.2.1. Principe du guidage de la lumière dans une fibre optique. .............. 18

II.3.2.2. Propagation de la lumière-Modes de propagation .......................... 19

II.3.2.3. Nombre de modes ............................................................................ 19

II.3.2.4. Vitesse de groupe ............................................................................ 19

II.4. Types de fibres optiques ........................................................................... 20

Page 11: Memoire Fin BM Corriger

xi

II.4.1. Fibres Multimodes .............................................................................. 20

II.4.1.1. Fibre multimode à saut d’indice ...................................................... 20

II.4.1.2. Fibre multimode à gradient d’indice ............................................... 21

II.4.2. Fibre monomode ................................................................................ 22

II.4.3. Caractéristiques des différents types de fibre .................................... 23

II.5. Applications de la fibre optique ............................................................... 25

II.7. Avantages et les inconvénients de la fibre optique .................................. 26

II.7.1. Avantages ........................................................................................... 26

II.7.2. Inconvénients ...................................................................................... 27

II.8. Conclusion ................................................................................................ 27

CHAPITRE III. CARACTERISTIQUES TECHNIQUES D’UNE ................... 28

LIAISON A FIBRES OPTIQUES ................................... 28

III.1. Introduction ............................................................................................. 28

III.2. Eléments d’une liaison optique. .............................................................. 28

III.2.1. Emetteur ............................................................................................ 28

III.2.1.1. LED (Light Emitting Diodes) ........................................................ 29

III.2.1.2. Diodes Laser .................................................................................. 29

III.2.1.2.2. Différents types de diodes lasers ................................................ 30

III.2.1.2. Caractéristiques du laser ................................................................ 30

III.2.1.3. Effet du laser .................................................................................. 31

III.2.1.4. Laser à semi-conducteurs ............................................................... 32

III.2.1.5. Fonctionnement du laser ................................................................ 33

III.2.1.6. Différents types de sources optiques et leurs caractéristiques ....... 34

III.2.2. Canal de transmission ...................................................................... 35

III.2.2.1. Caractéristiques des Fibres Optiques ............................................. 36

III.2.2.1.1. Longueurs d’ondes ...................................................................... 36

III.2.2.1.2. Bande passante des fibres optiques ............................................. 36

III.2.2.1.3. Atténuation d’une fibre optique ................................................. 38

III.2.2.1.3.1. Mécanisme de l’atténuation ..................................................... 38

III.2.2.1.3.1.1. Pertes par absorption ............................................................. 38

Page 12: Memoire Fin BM Corriger

xii

III.2.2.1.3.1.2. Pertes par diffusion .............................................................. 39

III.2.2.1.3.2. Atténuation totale .................................................................... 39

III.2.3. Récepteur optique ............................................................................. 40

III.2.3.1. Principe .......................................................................................... 40

III.2.3.2. Photodétecteur ................................................................................ 41

III.2.3.2.1. Principe de fonctionnement d’une photodiode ........................... 41

III.2.3.2.2. Photodiodes PIN ......................................................................... 41

III.2.3.3. Amplification électrique ................................................................ 42

III.2.4. Fenêtre de transmission ..................................................................... 43

III.2.5. Techniques de multiplexages ............................................................ 44

III.2.5.1. Multiplexage en longueur d’onde (WDM, Wavelength Division . 44

Multiplexing) ................................................................................................ 44

III.2.5.2. Multiplexage temporel (TDM, Time Division Multiplexing) ....... 45

III.2.5.3. Principe du multiplexage optique .................................................. 46

III.2.6. Technique de modulation .................................................................. 46

III.2.6.1. Modulation directe ......................................................................... 46

III.2.6.2. Modulation externe ........................................................................ 46

III.2.6.3. Pénalité induite par la dispersion chromatique .............................. 47

III.2.6.4. Bande spectrale ............................................................................. 47

III.3. Conclusion ............................................................................................... 48

CHAPITRE IV : ETUDE DE LA PERFORMANCE DE LIAISON A FIBRES

OPTIQUES .......................................................................................................... 49

IV.1. Introduction ............................................................................................ 49

IV.2. Evaluation des performances d’une liaison à fibres optiques ................ 49

IV.2.1. Atténuation ........................................................................................ 49

IV.2.2. Bande passante .................................................................................. 49

IV.3. Classification des fibres .......................................................................... 50

IV.4. Composant à mettre en œuvre pour une liaison optique ........................ 51

IV.5. Bilan de liaison ....................................................................................... 52

IV.5.1. Présentation d’une liaison par fibre .................................................. 53

Page 13: Memoire Fin BM Corriger

xiii

IV.5.1.1. Affaiblissement total de propagation ............................................. 54

IV.5.1.1.1. Affaiblissement total ................................................................... 54

IV.5.1.1.2. Longueur maximum d’un canal non dispersif ........................... 55

IV.5.1.1.3. Influence de la bande passante sur la longueur de la liaison ...... 55

IV.5.2. Connecteurs ...................................................................................... 56

IV.5.2.1. Fonctionnalité des connecteurs fibre optique ................................ 56

IV.5.2.2. Raccordements (épissure) et couplages optiques .......................... 57

IV.5.2.2.1. Coupleurs optiques ..................................................................... 57

IV.5.3. Bilan énergétique .............................................................................. 57

IV.6. Conclusion .............................................................................................. 58

CHAPITRE V. SIMULATION DE LA PERFORMANCE D’UN RESEAU A

FIBRES OPTIQUES ........................................................................................... 59

V.1. Introduction .............................................................................................. 59

V.2. Présentation du langage MATLAB .......................................................... 59

V.3. Schéma-bloc d’une liaison à fibre optique ............................................ 60

V.3.1. Présentation d’interface d’accueil ...................................................... 61

V.3.2. Visualisation des signaux de modulation numérique ....................... 62

V.3.2.1. Signal d’entrer ................................................................................ 62

V.3.2.2. Signal modulé ................................................................................. 63

V.3.2.3. Signal du canal de transmission ...................................................... 65

V.3.2.4. Signal de sortie ................................................................................ 67

V.4. Conclusion. ............................................................................................... 68

CONCLUSION GENERALE ............................................................................. 69

BIBLIOGRAPHIE .............................................................................................. 70

Page 14: Memoire Fin BM Corriger

1

CHAPITRE 0. INTRODUCTION GENERALE

O.1. Introduction

Les évolutions rapides des services de télécommunications accessibles

aux usagers, notamment les services multimédias enrichis l'Internet à très haut

débit, l’IPTV, la visiophonie étendue, la télévision Haute Définition ; les futurs

réseaux devront bientôt être capables de transporter des flux de données pouvant

atteindre le gigabit par seconde. Cette demande de très hauts débits va largement

au-delà des possibilités offertes par les solutions actuelles à base de câble

(ADSL, VDSL, etc.). Le développement de la fibre optique changera le monde

des télécommunications d’aujourd’hui et ouvrira de nouveaux spectres aux

fournisseurs de services qui, durant plusieurs décennies, ont souffert de la

limitation de ressources : cette technologie permettra une vraie concurrence dans

tous les principaux services de télécommunications tels que la voix, la vidéo et

les données. Ce choix de la fibre optique, qui est une révolution, est dû aux

efforts soutenus des chercheurs dans le domaine des télécommunications

optiques.

Cette révolution est survenue à la fin des années 70 lorsqu'il s'est avéré

possible de transporter un signal optique dans une fibre de verre avec des pertes

inférieures à 20dB/km. Ce défi a initié un effort de recherche à l'échelle

mondiale qui a permis d'atteindre le niveau actuel de 0.2dB/km, proche de la

limite théorique attendue pour la silice.

Outre son diamètre et sa masse beaucoup plus faibles, elle ne perturbe pas

les dispositifs électriques et assure une excellente isolation du signal véhiculé.

Enfin, les très faibles niveaux d’atténuation dans la fibre autorisent le transport

du signal sur de grandes distances. Ces excellentes caractéristiques font de la

fibre optique un choix particulièrement attractif pour plusieurs systèmes de

distribution de signaux.

La liaison de transmission optique permet aujourd’hui d’atteindre une très

bonne fiabilité (exprimée en termes de taux d’erreurs) très supérieure à celle des

systèmes antérieurs, en particulier des faisceaux hertziens [1]

. Ce support est

largement utilisé par les réseaux très longue distance et apparaît depuis

quelques années dans le réseau d'accès optique pour permettre aux abonnés

"haut débit" de profiter de performances plus élevées que d'autres supports tels

que le câble coaxial, le Wifi ou encore la transmission par satellite.

Notre travail portera sur une analyse intitulée « Etude de performance

d’une liaison à fibres optiques ».

Page 15: Memoire Fin BM Corriger

2

0.2. Problématique

Les liaisons optiques analogiques sont connues à partir des années 90

suite à des progrès très significatifs dans les applications qui concernent le

contrôle de réseaux d’antennes, les communications cellulaires et la distribution

de signaux pour la télévision par câble. Les réseaux d’accès DSL déployés

atteignent leurs limites en termes de débit et de portée. Or, le développement de

nouveaux services de télécommunications implique une forte croissance du

besoin en bande passante offerte aux utilisateurs. De ce fait, l’optique a fait son

entrée dans nos foyers depuis quelques années, à travers les liaisons à très haut

débit. Cette situation nous conduit, certes, à un certain nombre d’interrogations

dont l’étude sera faite tout au long de ce travail :

Qu’est ce qui justifie le choix de la fibre optique par rapport aux autres

supports de transmission ?

Quels sont les équipements utilisés dans une liaison optique?

Quel avantage tire-t-on avec la liaison optique ?

Quelles performances peut-on en attendre ?

0.3. Hypothèse de travail

Dans le cadre de ce travail et eu égard à la problématique évoquée ci-

dessus, nous émettons les hypothèses suivantes, à priori, qui apparaissent dans

les lignes suivantes :

Le choix de la fibre optique lui, est lié à ses énormes caractéristiques et

performances permettant d'augmenter considérablement les capacités des

systèmes de transmission à haut débit ;

Pour établir une liaison optique, comparativement au système de

transmission par onde radio, il faut aussi à la fibre optique : un émetteur,

un support de transmission et un récepteur ;

La liaison à fibres optiques présente de nombreux avantages en

performance de transmission tels que : une très faible atténuation, une très

grande bande passante et des possibilités de multiplexage qui permettent

d'atteindre de très hauts débits sur une très grande portée ;

Une performance en centaine de Méga bits par seconde.

Page 16: Memoire Fin BM Corriger

3

0.4. Choix et intérêt du sujet

Partant de certitude, nous disons que ce sujet revêtant d’une importance

capitale a attiré notre attention car, il nous permet de connaitre et de comprendre

explicitement la performance d’une liaison optique proposant de transporter

simultanément de la parole téléphonique, des données informatiques et des

applications multimédias à haut début, sur un support de transmission sûr,

capable de minimiser l’intégration de ses services.

0.5. Méthodologie de travail

Compte tenu de la place et l’utilité de la méthode dans une recherche ou

travail scientifique, nous avons fait recourt à certaines méthodes et techniques

qui nous permettront de répondre à notre préoccupation.

0.5.1. Méthode

Pour l’élaboration de notre travail, nous avons fait recours à deux

méthodes, nous citons :

- Méthode analytique

Cette méthode nous a servi d’analyser la performance de la liaison optique

face aux différentes liaisons des systèmes de transmission.

- Méthode comparative

Cette méthode nous a aidés dans la comparaison des différents supports de

transmission, de leurs avantages et inconvénients.

0.5.2. Techniques

La technique est un outil mis a place à la disposition de recherche et

organise la procédure d’un travail. Et celle pour laquelle nous avons opté pour

celui-ci est technique est la technique documentaire.

Cette technique nous a permis de consulter les ouvrages, revus et les

archives en rapport avec notre thème de recherche. En plus nous nous sommes

servis de l’outil internet ainsi que la consultation des mémoires des autres

étudiants.

Page 17: Memoire Fin BM Corriger

4

0.5.3. Limitations

Compte tenu des contraintes diverses, entre autre celles liées au temps qui

nous était imparti pour l’élaboration de ce travail, nous ne pouvons prétendre

étaler notre recherche sur tous les supports de transmission de

télécommunication. Nous allons nous limiter sur la performance de la liaison à

fibres optiques.

0.6. Difficultés rencontrées

Dans la réalisation de ce travail, nous nous sommes heurtés à diverses

difficultés dont l’énumération exhaustive serait impossible, les plus complexes

étant :

- La faible documentation sur le sujet enquêté dans les bibliothèques

locales ;

- La grande partie de notre documentation était tirée de l’internet dont

l’accessibilité n’est pas donnée à tout le monde.

0.7. Subdivision du travail

Outre l’introduction et la conclusion, ce travail s’articule autour de cinq

chapitres.

- Le premier chapitre parle des généralités sur les supports de transmission ;

- Le deuxième chapitre dégage les concepts généraux sur la fibre optique ;

- Le troisième chapitre porte sur les caractéristiques techniques d’une liaison à

fibres optiques;

- Le quatrième chapitre s’intéresse à l’étude de la performance d’une liaison à

fibres optiques ;

- Et enfin le cinquième chapitre porte sur la simulation de la performance d’un

réseau à fibres optiques.

Page 18: Memoire Fin BM Corriger

5

CHAPITRE I. GENERALITES SUR LES SUPPORTS DE

TRANSMISSION

I.1. Introduction

L’infrastructure d’un réseau, la qualité de service offerte, les solutions

logicielles à mettre en œuvre dépendent largement des supports de transmission

utilisés. Ces supports exploitent les propriétés de conductibilité des métaux

(paires torsadées, câble coaxial,…), les ondes électromagnétiques (faisceaux

hertziens, guides d’ondes, satellites) et le spectre visible de la lumière (fibre

optique). Toutes ces propriétés concernent l’ensemble des systèmes de

transmission guidés et/ou non guidés (ou supports libres) complexes.

La complexité de ces systèmes provient généralement du fait qu’une

liaison peut emprunter différents supports. Le système de transmission devra

alors réaliser l’adaptation du signal transmis à chaque changement de type de

support utilisé.

Les caractéristiques des supports diffèrent selon la nature physique de

ceux-ci et du mode de propagation choisi. Il porte aussi essentiellement sur

l’explication des quelques caractéristiques communes et donne un aperçu sur le

choix de la fibre optique jugé précieux pour des réseaux à hauts débits.

Les supports étant à l’origine de nombreux problèmes de transmission, il

est important de bien en connaître les caractéristiques pour en comprendre

l’utilisation et prévenir les différents problèmes d’exploitation pouvant survenir.

Dans cette partie, nous allons passer en revue quelques caractéristiques

essentielles des supports de transmission sachant que les possibilités de

transmission (débit, taux d’erreurs, distance franchissable, …) dépendent

essentiellement des caractéristiques et de l’environnement de ceux-ci.

I.2. Caractéristiques communes

Cette section nous donne les explications des caractéristiques communes

des supports de transmission.

I.2.1. Affaiblissement

Un canal de transmission atténue (affaiblit) l’amplitude du signal qui le

traverse. Le phénomène d’atténuation correspond à une perte d’énergie du signal

pendant sa propagation sur le canal, et s’accentue avec la longueur de celui-ci.

La quantité d’énergie perdue dépend très étroitement de la fréquence du signal et

de la bande passante du système.

Page 19: Memoire Fin BM Corriger

6

On mesure l’atténuation par le rapport

où Ps est la puissance du signal à

la sortie du canal et Pe la puissance du signal à l’entrée du canal. Il est courant

d’exprimer l’atténuation en décibels (dB) sous forme de 10log

(elle est aussi

exprimée en décibels par kilomètre).

I.2.2. Bande passante

On appelle bande passante, la quantité des données pouvant être transmise

par un support de transmission. La bande passante est celle dans laquelle les

signaux appliqués à l’entrée du support de transmission ont une puissance de

sortie supérieure à un seuil donné après la traverse du support. Le seuil fixé

correspond à un rapport déterminé entre la puissance du signal d’entrée et la

puissance du signal trouvé à la sortie. En général, on caractérise un support par

sa bande passante à 3 dB, c’est-à-dire par la plage de fréquences à l’intérieur de

laquelle la puissance de sortie est, au pire, divisée par deux. Si on note Ps la

puissance de sortie et Pe la puissance d’entrée, l’affaiblissement A en décibel est

donné par la formule :

A = 10log10

; pour

= 0,5, on trouve 10log10

; = 3dB. (I.1)

Figure I.1. Notion de la bande passante

I.2.3. Bruit et distorsions

Les supports de transmission déforment les signaux qu’ils transportent,

même lorsque leurs fréquences sont adaptées, comme l’illustre la figure I.2.

Diverses sources de bruit perturbent les signaux : parasites, phénomènes de

diaphonie… certaines perturbations de l’environnement introduisent également

des bruits (foudre, orages pour le milieu aérien, champs électromagnétiques dans

des ateliers…).

Page 20: Memoire Fin BM Corriger

7

Par ailleurs, les supports affaiblissent et retardent les signaux. La distance

est un facteur d’affaiblissement, très important pour les liaisons par satellite.

Ces déformations, appelées distorsions, sont gênantes pour la bonne

reconnaissance des signaux en sortie, d’autant qu’elles varient avec la fréquence

et la phase des signaux émis.

Figure I.2. Signal émis et exemple de signal reçu

Même lorsque les signaux sont adaptés aux supports, on ne peut pas

garantir leur réception correcte à 100 %. Le récepteur d’un signal doit prendre

une décision dans un laps de temps très court. De ce fait, cette décision peut être

mauvaise.

Par exemple, un symbole 1 émis donne une décision « symbole 0 reçu »,

ce qui constitue une erreur de transmission.

Les fibres optiques sont les meilleurs supports, car le taux d’erreur y est

très faible : 10–12

(une mauvaise décision pour 1012

bits transmis).

Les câbles et les supports métalliques présentent des taux d’erreur moyens. Les

liaisons sans fil ont un taux d’erreur variable, sensible aux conditions

météorologiques.

I.2.4. Capacité limitée des supports de transmission

La capacité d’un support de transmission mesure la quantité

d’informations transportée par unité de temps. Les caractéristiques que nous

venons de voir fait que la capacité d’un support est limitée. Un théorème dû à

Shannon1 exprime, en bits par seconde, la borne maximale de la capacité CMax

d’un support de transmission :

CMax = W × log2 (1 + S/B)

Où W = Bande passante

S/B = Rapport signal sur bruit

Page 21: Memoire Fin BM Corriger

8

I.2.5. Coefficient de vélocité

Le coefficient de vélocité est une grandeur qui mesure la vitesse de

propagation du signal dans un support. C’est le rapport entre la vitesse de

propagation réelle et la vitesse de la lumière (c = 3.108m/s).

I.2.6. Notion de rapport signal sur bruit

La quantité de bruit présentée sur un canal de transmission, est exprimé

par la puissance du signal transmis sur la puissance de bruit et prend le nom de

rapport signal sur bruit, nous écrivons ce rapport

et on a coutume

de l’exprimer sous la forme 10log

en décibels (dB). Ce rapport varie dans le

temps, puisque le bruit n’est pas uniforme, toutefois on peut en estimer une

valeur moyenne sur un intervalle de temps. Le rapport signal sur bruit est aussi

une caractéristique d’un canal de transmission.

I.3. Différents types des supports de transmission

Généralement on classe les supports en deux catégories :

- Les supports guidés (supports cuivre et supports optiques) ;

- Les supports libres (faisceaux hertziens et liaisons satellites).

I.3.1. Supports guidés

I.3.1.1. Paire torsadée

Elle se présente comme un ensemble de paires métalliques torsadées

(Ethernet 10BaseT : 4paires) de 0,4 à 0,6 mm de diamètre, avec ou sans

blindage. Ce câble peut être utilisé avec une longueur maximale de 100m

(Ethernet sur paires torsade 10Base T) en autorisant des débits de transmission

dépassant les 10 Mbit/s. Différents niveaux permettent de caractériser les

qualités d’un câble, afin d’adapter le câblage aux exigences d’un réseau : niveau

1 et 2 pour transmission vocale ou transmission de données à faible débit, le

niveau 3 est destiné aux réseaux avec des débits de transmission vocale ou

transmission de données à faible débit, le niveau 3 est destiné aux réseaux avec

des débits de transmission pouvant aller jusqu’à 16 Mbit/s, le niveau 4 a été

conçu pour des réseaux fonctionnant jusqu’à 20 Mbit/s et les câbles de niveau 5

transmettent à des vitesses pouvant atteindre les 100 Mbit/s. Ce support est

utilisé dans des domaines très variés : câblage téléphonique, câblage de

Page 22: Memoire Fin BM Corriger

9

l’Ethernet, … il présente l’avantage d’être peu onéreux et utilise des connecteurs

RJ faciles d’emploi et à un prix peu élevé. Par contre, ce câblage demande

parfois l’utilisation de boitiers onéreux, et présente l’inconvénient d’être

sensible aux perturbations.

[2]

Figure I.3. Paire torsadée

I.3.1.2. Câble coaxial

Pour éviter les perturbations dues aux bruits externes, on utilise deux

conducteurs métalliques cylindriques de même axe séparés par un isolant. Le

tout forme un câble coaxial (voir figure 1.4). Ce câble présente de meilleures

performances que la paire torsadée : affaiblissement moins important,

transmission de signaux de fréquences plus élevées, etc. La capacité de

transmission d’un câble coaxial dépend de sa longueur et des caractéristiques

physiques des conducteurs et de l’isolant. Sur 1 km, un débit de plusieurs

centaines de Mbit/s peut être atteint. Sur des distances supérieures à 10 km,

l’atténuation des signaux réduit considérablement les débits possibles. C’est la

raison pour laquelle on utilise désormais les fibres optiques sur les liaisons

grandes distances.

Figure I.4. Câble coaxial

I.3.1.3. Guides d’ondes

Représenté pratiquement sous forme des tuyaux métalliques,

diélectriques ; les guides d’ondes servent comme lignes de transmission en

hyperfréquences.

On en distingue de plusieurs formes à savoir :

- guide rigide à section rectangulaire ;

- guide à section circulaire ;

- guide semi souple à section elliptiques etc.

Page 23: Memoire Fin BM Corriger

10

Les guides d’ondes ont pour inconvénient majeur : la non utilisation sur des

longues distances. Il est caractérisé par les propriétés suivantes :

- Fréquence de coupure : c’est la fréquence à partir de laquelle, les ondes

peuvent être transmises dans un guide.

- Energie électromagnétique : c’est l’énergie transportée à l’intérieur d’un

guide d’ondes.

I.3.1.4. Fibre optique

La fibre optique est constituée d’un fil en verre ou en plastique très fin qui

possède la propriété de conduire la lumière. Elle sert dans la transmission de

données terrestres et océaniques et offre un débit d’information nettement

supérieur à celui des câbles coaxiaux. Elle supporte un réseau « large bande »

par lequel peuvent transiter différents types de services : la télévision, la

téléphonie, la visioconférence ou les données informatiques.[3]

La

communication par fibre optique utilise la fibre optique comme support de

transmission et la lumière comme transporteur. Elle fait l’objet du chapitre qui

suit.

I.3.2. Supports libres

I.3.2.1 Faisceaux hertziens (FH)

Ce sont des émissions électromagnétiques dirigées et reçues par des

paraboles et de réflecteurs semis-périphériques.

Les faisceaux hertziens existent sous formes fixes ou mobiles et peuvent

assurer la transmission des signaux analogiques ou numériques. Les

équipements FH utilisent les hyperfréquences. Il repose sur une transmission

radioélectrique à travers l’atmosphère.

Comme les ondes se propagent en ligne droite, on est limité par la

courbure de la terre et il faut disposer de relais tous les 50 Km.

Figure I.5. Faisceau Hertzien

Page 24: Memoire Fin BM Corriger

11

I.3.2.2. Satellites

Ce sont des dispositifs chargés de diffuser sur une partie de la surface

terrestre sous forme de cône d’ondes, les ondes électromagnétiques reçues d’un

seul point terrestre. Situées en orbite géostationnaire, ils se déplacent à la même

vitesse que la terre et sont apparemment immobiles.

Figure I.6. Liaison satellite.

Bref, les liaisons sans fils sont possibles grâce à des infrarouges ou laser

sur de courtes distances et grâce aux faisceaux hertziens pas uniquement pour

les liaisons satellitaires. Les débits sont très élevés mais les transmissions sont

sensibles aux perturbations et les possibilités d’écoute sont nombreuses.

Comparaison des différents supports

Nous présenterons dans le tableau I.1, une comparaison des différents

types de supports de transmission.

Page 25: Memoire Fin BM Corriger

12

Support Paire torsadées Câble coaxial Ondes radio Fibre

optique

Propagation Guidée Guidée Libre dirigée Guidée

Propriété

matériau

Cuivre Cuivre Silice,

Polyxène

Bande

passante

KHz-MHz MHz GHz THz

Atténuation Forte Forte (Fonction

de fréquence)

Variable Très faible

Sensibilité

aux

perturbations

Forte

Faible Forte Nulle

Cout du

support

Très faible Faible Nul Elevé

Applications - Téléphone

- Réseau bas et

moyen débit

- Réseaux hauts

débits courtes

distances

- Réseaux

téléphonique,

- Réseaux

locaux haut

débits

- vidéo

-Hertzien

- Satellite

-Mobile

-Haut débit

longues

distances

Tableau I.1. Tableau de comparaison des différents types de supports de

transmission.

Après avoir donné une idée générale sur les caractéristiques communes et

les différents supports de transmission, nous allons aborder au chapitre suivant,

les concepts généraux sur la fibre optique.

Page 26: Memoire Fin BM Corriger

13

CHAPITRE II. CONCEPTS GENERAUX SUR LA FIBRE OPTIQUE

II.1. Introduction

L'apparition de la fibre optique a totalement révolutionné le monde des

télécommunications. La conception des systèmes de transmission à très grande

capacité était désormais possible. De plus, les échanges à travers ces systèmes

allaient être de plus en plus nombreux et la demande de services de plus en plus

élevé. Mais son apparition a nécessité la conception et le développement de

nouveaux composants optiques ou optoélectroniques performants.

Ce chapitre est consacré aux concepts généraux sur la fibre optique. Nous

présentons tout d’abord le principe de fonctionnement et les propriétés de la

fibre optique ainsi que les différents types de fibres optiques utilisés pour

diverses applications. Nous présentons par la suite le mode de transmission, les

techniques de multiplexage dans le domaine optique utilisables pour l’accès

multiple et enfin les avantages et inconvénients de cette technologie.

II.2. La fibre optique

Une fibre optique est un guide d’onde optique constitué de deux ou

plusieurs couches de matériaux diélectriques transparents d’indices de réfraction

différents assurant le confinement de la lumière au voisinage du centre.

II.2.1. Historique

En 1854, le physicien irlandais Tyndall a fait une première démonstration

scientifique de ce phénomène dont l’expérience consistait à guider la lumière du

soleil dans un jet d’eau. Et en 1950, La première application fructueuse de la

fibre optique a eu lieu avec le fibroscope flexible, permettant de transmettre une

image le long d’une fibre de verre. Il fut particulièrement utilisé en endoscopie

pour observer le corps humain. Cependant, la mauvaise qualité des fibres ne

permettait pas de transmettre la lumière sur une longue distance.

Initialement les fibres optiques étaient exposées à des atténuations très

élevées (1000 dB/km) et n’étaient donc pas compétitives par rapport aux câbles

coaxiaux à basse fréquence (5 à 10 dB/km). En 1970, les scientifiques

américains Robert Maurer, Donald Keck et Peter Schultz de la société coming

en Amérique, produiraient la première fibre optique, avec pertes de phase

suffisamment faibles de l’ordre de 17 dB/km, pour être utilisée dans les réseaux

de télécommunications. Cette fibre optique, pourtant loin d'égaler les

Page 27: Memoire Fin BM Corriger

14

performances des fibres optiques modernes, pouvait transporter 65000 fois plus

d’information qu’un câble en cuivre ordinaire.

En 1974, les pertes de fibre optique de longueur d’onde 1300 nm ont été

réduites à 0.4 dB/km. Aujourd’hui la fibre conventionnelle affiche des pertes

nettement plus faibles de l’ordre de 0,25 dB/km pour la longueur d’onde de

1550 nm utilisée dans les télécommunications.

Et depuis les années 1980, la structure de ces fibres est très simple : un

cylindre en silice dont le cœur est dopé avec un oxyde de germanium. Les

dimensions d’une fibre sont comparables à celles d’un cheveu.

Avant l’apparition de la fibre optique, tous les réseaux de communication

étaient câblés au moyen des fils en cuivres. Aujourd’hui, de plus en plus

d’entreprises se tournent vers la fibre optique, qui présente de nombreux

avantages par rapport au fil en cuivre. Tout d’abord, les fibres permettent de

transporter une grande quantité d’information en même temps, grâce à une

grande largeur de bande. De plus, le signal est beaucoup moins atténué (~100

fois moins), ce qui permet de limiter le nombre de répéteurs [4]

.

Enfin, les fibres optiques ne demandent pas d’entretien particulier et ont

une très bonne durabilité chimique, alors que les fils de cuivre se dégradent vite

à cause de la corrosion. La baisse significative des couts survenue ces dix

dernières années permet d’ailleurs de proposer la fibre optique comme

alternative au cuivre dans tous les types de réseaux.

Aujourd’hui, 80% des communications à longue distance se font par le

réseau à fibres optiques.

II.2.2. Différentes parties de la fibre optique

La fibre optique est composée de trois parties principales : Le cœur, la

gaine et le revêtement de protection.

La figure suivante présente les différentes parties de la fibre optique.

Figure II.1. Les différentes parties de la fibre optique.

Page 28: Memoire Fin BM Corriger

15

II.2.2.1. Cœur

Généralement en silice, est la partie où a lieu la réfraction qui permet le

transfert de la lumière et des informations. La fibre optique utilisée pour la

transmission de l’information numérique possède un cœur de silice très pure,

pouvant être « dopé » afin de modifier son indice de réfraction. C’est à

l’intérieur du cœur que va se propager la lumière.

II.2.2.2. Gaine optique

La gaine optique est constituée dans le même matériau que le cœur

qu’elle entoure (avec leurs indices sont proches) c’est-à-dire n1 et n2 sont

approximatives égaux.

II.2.2.3. Revêtement de protection

Généralement constitué de plastique, il assure la protection mécanique de

la fibre optique, il sert également pour la flexibilité de la fibre et facilite sa

manipulation et peut réunir plusieurs fibres. Cette couche extérieure n’intervient

pas lors de la transmission de la lumière. Il a pour fonction de protéger les

autres parties de la fibre optique et d’assurer sa flexibilité [5]

.

II.3. Principe de fonctionnement

Un faisceau de lumière (figure II.2), au passage d’un milieu 1 vers un

milieu 2 (dioptre), est réfléchi (retour au milieu d’origine) et est réfracté avec

une déviation (passage dans le milieu 2).

Page 29: Memoire Fin BM Corriger

16

Figure II.2 La loi de Descartes (n1sinθ1=n2sinθ2)

L’indice de réfraction (n1, n2) mesure le rapport entre la vitesse de

propagation du rayon lumineux dans le vide et celle dans le milieu considéré.

Lorsque l’angle d’incidence augmente (θ1), l’énergie réfractée diminue et

l’énergie réfléchie augmente. Si on augmente encore l’angle, la réfraction

devient nulle (θ2 = ᴫ/2, condition limite de la réfraction) toute l’énergie est

réfléchie (réflexion totale). Cette propriété est utilisée pour réaliser des guides de

lumière : la fibre optique. La réflexion totale est assurée par des valeurs

d’indices proches, tel que n1>n2 ou n1 est l’indice du cœur n2 celui de la gaine [6]

.

II.3.1. Déphasage d’une onde lors de la réflexion totale

Considérons la réflexion totale sur une surface plane qui sépare deux

matériaux diélectriques, d’indice n1 et n2, avec n1>n2 (on dit que le milieu 1 est

plus réfringent que le milieu 2).

sinic =

(II.4)

On verra apparaitre le phénomène de réflexion totale, dans lequel l’intensité

réfléchie est égale à l’intensité incidente (Figure II.3.).

Page 30: Memoire Fin BM Corriger

17

Figure II.3. La réflexion totale

Si l’on effectue un raisonnement similaire basé sur l’optique ondulatoire,

on peut montrer que cette réflexion s’accompagne d’un déphasage de l’onde, et

que ce déphasage dépend à la fois de l’angle d’incidence et de la polarisation de

l’onde. Plus précisément, le déphasage υ est donné par :

[(

) ]

(Polarisation s) (II.5)

[(

) ]

(Polarisation p) (II.6)

(Pour rappel, la polarisation s correspond à une onde dont le champ électrique

est perpendiculaire au plan d’incidence, et la polarisation p, dans le plan

d’incidence)[7]

.

Page 31: Memoire Fin BM Corriger

18

II.3.2. Guidage et propagation de la lumière dans la fibre

I.3.2.1. Principe du guidage de la lumière dans une fibre optique.

Considérons le guide d’onde diélectrique de la figure II.4.

Figure II.4. Guidage de la lumière dans une fibre à saut d’indice

L’indice de réfraction n1 de la région centrale appelée « cœur », est

supérieur à l’indice n2 de la région avoisinante appelée « gaine ». L’indice de

réfraction du cœur est uniforme ; on parle alors de fibre à saut d’indice. A cause

de la réfraction du rayon (1) à l’interface air-cœur, l’angle du rayon réfracte avec

l’axe se change en θ et on tire l’équation

(Puisque n0 = 1 : milieu air) (I.6)

Si l’angle θ1 à l’intérieur du cœur est inférieur à l’angle complémentaire de

réflexion totale

θc=90-ⱷc = (II.7)

Où ⱷc est l’angle critique, il se produit dans la fibre une réflexion totale et le

rayon continu à se propager le long du cœur, puisque toutes les réflexions

suivantes ont lieu avec le même angle et par conséquent sans perte d’énergie. En

revanche, si un rayon (2) pénètre dans le cœur avec un angle supérieur à θc, une

réflexion seulement partielle se produira alors et une partie de l’énergie sera

perdue par réfraction dans la gaine. Après plusieurs réflexions successives, il

resta très peu d’énergie dans le cœur et il n’y a plus guidage. Seuls les rayons

qui forment un angle inférieur ou égal à θ0max dans l’air sont reçus et guidés par

le Cœur de la fibre. Sur le plan frontal, l’ensemble de ces rayons qui forment

« le cône d’acceptance » ou angle d’acceptance. C’est l’angle limite permettant

d’accepter la lumière dans la région du cœur de la fibre.

θa = θ0max

Page 32: Memoire Fin BM Corriger

19

II.3.2.2. Propagation de la lumière-Modes de propagation

L’étude de la propagation de la lumière dans une fibre optique nécessite

la résolution des équations de Maxwell, opération complexe qui ne présente pas

l’intérêt pour nous dans notre travail, nous nous en tiendrons à une explication

simplifiée du phénomène. L’étude rigoureuse des conditions de propagation

dans une fibre optique par les équations de maxwell montre que seul un nombre

limité de types d’ondes est susceptible de s’y propager : ils correspondent aux

« modes » de propagation.

II.3.2.3. Nombre de modes

On montre que le nombre de modes maximum qui peut exister dans une

fibre optique est donné par la relation :

nmax =

√ (II.15)

Ou 2a est la largeur du cœur de la fibre optique

Ce nombre est directement proportionnel à l’ouverture numérique et à la

largeur du cœur.

II.3.2.4. Vitesse de groupe

On appelle vitesse de groupe la vitesse à laquelle l’énergie lumineuse se

propage le long du guide d’onde (le cœur de la fibre optique).

Elle est donnée par la relation suivante :

Vg = Vcosθ = c/n1 (cosθ) (II.16)

Pour un mode n donné, on a :

Vgn = c/n1 cosθn (II.17)

Avec N : la vitesse de groupe du mode.

Vg : vitesse de l’impulsion : vitesse de groupe.

C : vitesse de la lumière dans le vide

Page 33: Memoire Fin BM Corriger

20

II.4. Types de fibres optiques

On distingue deux sortes de fibres optiques :

- fibre multimode

- fibre monomode

II.4.1. Fibres Multimodes

Ce genre de fibres optiques a été fabriqué avant les fibres monomodes. Le

cœur a une taille importante par rapport au reste de la fibre.

Ce type de fibre présente certains inconvénient tels que l’atténuation des

signaux plus marquée ou encore une vitesse de propagation des signaux plus

faible. Elles sont aujourd’hui utilisées sur de courtes distances ou dans les

décorations.

Il existe deux types de fibres multimodes:

- la fibre à saut d’indice ;

- la fibre à gradient d’indice.

II.4.1.1. Fibre multimode à saut d’indice

La fibre à saut d’indice est la première fibre à avoir été inventée. Le

diamètre de son Cœur est responsable d’une grande atténuation des données. Ce

type de fibre est plus simple à fabriquer car elle est directement issue des

applications optiques traditionnelles.

Le rayon laser est dans ce cas guidée par réflexion totale au niveau de

l’interface gaine, sinon il est réfracté dans la gaine. Ceci reste vrai si la fibre

cesse d’être rectiligne, à condition que le rayon de courbure.

Figure II.5. : Fibre à saut d’indice

n1 si r < a (coeur)

n2 si r ≥ a (gaine)

La fibre multimode à saut d’indice présente les caractéristiques suivantes :

Le cœur à un relativement gros diamètre, par rapport à la longueur d'onde de

la lumière (de l'ordre du μm dans l'infrarouge).

- Taille du cœur : 1 μm.

- Indice da la gaine optique : 2,2 μm.

- Bande passante : 20 MHz

Page 34: Memoire Fin BM Corriger

21

- Cout réduit.

Angle limite : n1cosθ0 = n2

ON = sin θ0= n1sin θ0=√

II.4.1.2. Fibre multimode à gradient d’indice

Ici, deux améliorations sont apportées :

- le diamètre du cœur est de deux à quatre fois plus petit.

- le cœur est constitué de couches successives, à indice de réfraction de plus

en plus grand.

Le profil d’indice parabolique à trajectoires courbes parcourues par la lumière

dans le même temps que la trajectoire rectiligne centrale (plus on s’éloigne du

centre, plus l’indice diminue, donc plus la célérité augmente).

- Taille du cœur : 50 ou 62,5μm

- Taille de la gaine optique : 125μm

- Bande passante : 500 MHz

- Affaiblissement à 850 nm : 5 dB/km

- Utilisation : liaison longue ou à grand débit.

- Indice du cœur = n(r) = n1√

- Différence relative d’indice ∆ =

La fibre la plus utilisée est à gradiant d’indice est celle qui a le paramètre du

profil d’indice est égal α = 2 ou le profil d’indice est parabolique.

Paramètre α Profil d’indice

α = 1 Triangulaire

α = 2 Parabolique

α = ∞ Rectangulaire

Figure. II.6. Fibre à gradient d’indice

Page 35: Memoire Fin BM Corriger

22

Tableau de comparaison de ces deux types de fibres multimodes

A saut d’indice A gradient d’indice

Dispersion intermodale Elévée

∆τ≈100 ns/km

Faible

∆τim ≈ 1 ns/km

Ouverture numérique

(ON)

Elevée

ON = 0,4 à 0,5

Plus faible

ON = 0,2 à 0,3

Application Optique (éclairage, …)

Transmission des

données de très courtes

distances

Réseaux locaux

Distribution

Tableau II.1. Comparaison entre la fibre multimode à saut d’indice et a gradient

d’indice

II.4.2. Fibre monomode

C'est la meilleure de nos jours, car son diamètre du cœur est très petit et

leurs angles d'incidence le sont donc aussi. Les résultats sont excellents, mais,

compte tenu de la faible section de cette fibre, seule la lumière laser est ici

exploitable. Il n'y a pas de miracle, c'est la solution la meilleure solution, mais

aussi la plus onéreuse. La figure II.7 présente un seul mode est transmis.

Figure. II.7. Fibre monomode

Page 36: Memoire Fin BM Corriger

23

II.4.3. Caractéristiques des différents types de fibre

Les principales caractéristiques qui déterminent le choix d’un type de

fibre sont les suivantes :

- L’atténuation de la fibre optique dont les valeurs typiques vont de 10

dB/km pour une fibre multimode à saut d’indice à 850 nm, jusqu’ à 0,2

dB/km pour une fibre monomode à 1550 nm (Tableau II.2). Les

principales sources d’atténuations sont caractérisées par le phénomène de

diffusion qui provoque un changement dans la direction de l’onde qui se

propage et par le phénomène d’absorption qui conduit à une disparition

progressive de l’onde.

- La dispersion qui provoque l’élargissement des impulsions lumineuses le

long du trajet dans la fibre d’où un risque de chevauchement des

impulsions et donc une perte d’information. Cela détermine, en général, la

capacité de transmission d’une fibre et donc sa bande passante (Tableau

II.2). En ce qui concerne la fibre monomode, elle est limitée par la

dispersion chromatique (variation de l’indice de réfraction en fonction de

la longueur d’onde, ce qui affecte la vitesse de l’onde) et la dispersion

propre au mode qui se propage [8]

.

Type de

fibre

Diamètre

Cœur/Gaine

Atténuation (dB/km) Bande passante

λ=

850nm

λ=

1300nm

λ=

1550nm

Monomode 9/125 μm 2 0.4 0.2 >100GHz.km à

1300 et 1550 μm

Multimode

a gradient

d’indice

50 / 125

85 / 125

100 / 140

2,5

3,5

5

0,72

2

200 à 400 MHz.km

100 à 500 MHz.km

100 à 400 MHz.km

Multimode

a saut

d’indice

Diamètre du

Cœur : 200 à

600 μm

5 à 20

λ= 850 nm

10 à 20 MHz.km

Tableau II.2. Comparaison des différents paramètres qui caractérisent les

différents types de fibre

En effet, la fibre optique monomode classique 9/125 μm présente des

pertes en fonction de la longueur d’onde des photons qui se propagent à

Page 37: Memoire Fin BM Corriger

24

l’intérieure de sa structure. Comme il a été mentionné antérieurement, le

minimum de pertes dans la fibre se situe aux environs de 1,55 μm (0,2 dB/km),

qui est la longueur d’onde la plus utilisée dans le domaine des

télécommunications moyennes et longues distances.

Dans le tableau II.3, nous présenterons les principaux types de fibres et les

leurs constituants.

Matériau Plastique Toute silice (cœur « dope » au Ge02)

Type Multimode Multimode a gradient

d’indice

Monomode

standard

Monomode

dispersion

décalée

Diamètres

(cœur/gaine,

(μm))

980/1000 50/125 62,5/125 9/125 7/125

Longueurs

d’onde et

atténuation

Visible

200dB/km

0,85μm – 1,3 μm

3 dB/km – 0,9 dB/km

1,3 – 1,55μm

0,5-0,2dB/km

1,5 à 1,6

μm 0,22

dB/km

Débit

typique

10 à 100

Mb/s100 m

100Mb/s/5

km

1Gb/s/400

m

100

Mb/s

2km

1 a 10 Gbit/s

20 a 50 km

N*10

Gbit/s

Milliers de

km

Mise en

œuvre

Facile Assez facile Plus délicate raccordements

Application

s principales

Eclairage,

visualisatio

n, données

très courte

distance

Distributio

n, LAN

hauts

débits (GE

courte

distance)

LAN

tous

débits

LAN très

hauts débits,

réseau

métropolitain,

longue

distance

Liaisons

très

longues

(avec

amplificate

urs et

WDM)

Tableau II.3. Comparaison de principaux types de fibres optiques

Page 38: Memoire Fin BM Corriger

25

II.5. Applications de la fibre optique

Dans le domaine de la télécommunication, la fibre optique est utilisée

pour la transmission d’informations, que ce soit des conversations

téléphoniques, des images ou des données.

De nos jours, les stations de travail (dans les pays développés) sont

connectées entre elles à l’aide de réseaux utilisant la fibre optique car son

utilisation permet d’avoir des débits d’informations plus rapides, la bande

passante élevée et une plus grande sureté lors des transmissions [9]

. La fibre

optique est utilisée dans plusieurs domaines, entre autres :

liaisons terrestres

Le réseau est segmenté en fonction des différents besoins en débit, en

bande passante, en distance de transmission, … On distingue trois grandes

catégories :

- Les réseaux longue distance (WAN, Wide Area Network). Ce sont les

réseaux déployés à l’échelle d’un pays ou d’un continent et dont les

nœuds sont de très grands centres urbains.

- Les réseaux métropolitains (MAN, Métropolitain Area Network) qui

correspondent aux réseaux mis en œuvre dans une grande ville ou une

agglomération et ils permettent de relier entre eux différents

arrondissements par exemple.

- Les réseaux locaux (LAN, Local Area Network), encore appelés réseaux

de distribution ou réseaux d’accès. Ils représentent le dernier maillon et

finissent d’acheminer les informations à l’abonné. Ils sont donc plus

courts et moins gourmands en capacité.

réseaux sous-marins.

Pour répondre à l'explosion de la demande de réseaux de

télécommunication à forte capacité, des milliers de kilomètres de câbles sous-

marins à fibres optiques sont posés au fond des mers partout dans le monde.

Propriété de multiples consortiums et d'entreprises privées, ces câbles relieront, à

terme, le moindre recoin de la planète à la société de l'information. La demande de

réseaux large bande (transmission de données à grande vitesse) atteint

aujourd'hui, à l'échelle mondiale, une ampleur sans précédent sous l'effet de

deux facteurs d'une part, la croissance inexorable de l'Internet et, d'autre part, la

poursuite de la déréglementation des marchés des télécoms. La déréglementation

des marchés des télécoms a également un impact particulièrement important sur

le marché des câbles sous-marins. Les réseaux sous-marins offrent les capacités

et les débits requis pour transporter le volume de données générées par l'Internet.

Page 39: Memoire Fin BM Corriger

26

Certain groupe sont capable d'offrir des solutions intégrées qui associent les

réseaux sous-marins aux systèmes terrestres, radio et satellitaires

Diverses applications.

La fibre optique est utilisée dans le domaine de la médecine pour filmer

des endroits sensibles ou inaccessibles du corps humain, du fait de la réalisation

de caméras et de câbles de très petite taille. Avec la fibre optique, on peut calculer

la distance d’un objet par rapport à un autre, des vitesses de rotation, des

vibrations. Mais tous ces petits systèmes sont plus précis que les autres systèmes

de même utilité mais utilisant d’autre technologie de détection. Pour finir, on peut

citer une utilisation qui n’offre aucune utilité à part celle de l’esthétique et de la

décoration, ce sont les « fleurs » en fibres optiques dont leurs extrémités brillent

de toutes les couleurs.

II.7. Avantages et inconvénients de la fibre optique

En tant que supports de transmission de la communication, les fibres

optiques présentent de nombreux avantages et inconvénients. Cependant il

convient de signaler qu’il y a beaucoup des avantages que d’inconvénients.

II.7.1. Avantages

La fibre optique en général, représente un support de transmission dont les

nombreux avantages justifiant son introduction dans les systèmes de

transmission sont donnés ci-après :

- Bande passante : la capacité de transmission d’information dépend de la

fréquence porteuse des signaux transmis ;

- Perte de transmissions minimales : les fibres optiques sont des milieux de

transport de la puissance avec de faibles pertes de 0,2 dB/km ;

- Guidage diélectrique : Les fibres sont formées de silice. Par conséquent

elles présentent une immunité aux ondes électromagnétiques

indiscernables, et les signaux dans les fibres ne sont affectés par aucune

interférence originaire des câbles ;

- Sécurité : Le signal transmis n’est pas radiatif, le signal ne peut pas

s’échapper de la fibre ;

- Petite taille et poids léger : Les fibres optiques ont un diamètre très petit

de l’ordre de 125 microns pour les fibres monomodes. Leur rayon de

courbure est très inférieur à celui aux câbles torsadés.

Page 40: Memoire Fin BM Corriger

27

II.7.2. Inconvénients

La difficulté de raccordement. La fibre optique est une alternative de plus

en plus répandue aux câbles métalliques, qui utilise la lumière comme support

des informations plutôt que l’électricité. Il faut donc ajouter deux étages

transducteurs (les équipements destinés à convertir les signaux), l’un au départ,

pour assurer la conversion électrique/lumière ; l’autre, à l’arrivée, pour la

conversion inverse.

II.8. Conclusion

En guise de conclusion, il convient de signaler que les différents domaines

d’applications et la composition de la fibre optique ont été épinglés au cours de

notre deuxième chapitre.

Dans ce chapitre, nous avons présenté d’abord l’historique de la fibre

optique, leurs structures, leurs principes de fonctionnements, leurs

caractéristiques, leurs applications ainsi que les avantages et inconvénients

apportés par ces dernières.

Après avoir étudié le support de transmission de notre système c’est-à-

dire la fibre optique, nous détaillerons dans le chapitre suivant les

caractéristiques fondamentaux de la liaison optique.

Page 41: Memoire Fin BM Corriger

28

CHAPITRE III. CARACTERISTIQUES TECHNIQUES D’UNE

LIAISON A FIBRES OPTIQUES

III.1. Introduction

Comme tous les systèmes de communications, les liaisons optiques se

basent sur trois différents blocs fondamentaux pour effectuer le transfert de

l’information : l’élément d’émission, le canal de communication et le récepteur

de l’information transportée. La particularité de ce système provient des

éléments utilisés pour effectuer le transport de l’information. L’élément de

transmission est constitué d’un dispositif (la diode laser) qui permet de convertir

un signal sinusoïdal électrique en un signal optique. Le canal de transmission (la

fibre optique) permet de transporter une porteuse optique modulée qui contient

l’information à transmettre. Enfin, le récepteur (le photodétecteur) récupère le

signal lumineux véhicule en opérant une conversion optique/électrique[10]

.

Dans les paragraphes suivants, nous présenterons les éléments

fondamentaux qui constituent une liaison optique, en faisant une étude générale

de sources optiques, de la fibre et du photodétecteur.

III.2. Eléments d’une liaison optique.

Dans les liaisons optiques, il existe trois composants basiques d’un

système de communication optique : l’émetteur, le canal de communication et le

récepteur. Dans ce cas l’émetteur qui est la diode laser, joue le rôle de la

porteuse et le modulateur celui de convertisseur électrique/optique du signal. Le

canal de communication est une fibre optique. Cette dernière permet de

transporter la porteuse optique modulée. Enfin, le récepteur qui est le

photodétecteur, assume la détection du signal électrique véhiculé en effectuant

une conversion.

III.2.1. Emetteur

La source optique la plus utilisée dans les systèmes de communications

optiques est la diode laser. Elle est composée d’une cavité comprise entre deux

couches de semi-conducteurs.

Pour favoriser l’´émission stimulée, le matériau constituant la cavité doit

posséder assez de porteurs de charges excités dans la bande de conduction : c’est

le courant injecté dans le semi-conducteur qui provoque le pompage électrique

du matériau et l’inversion de population. Les photons sont partiellement

Page 42: Memoire Fin BM Corriger

29

confinés dans la cavité résonante, et quand ils sont suffisamment nombreux, il y

a émission laser[11]

.

III.2.1.1. LED (Light Emitting Diodes)

Pour la plupart des applications de communications en espace libre, les

diodes à émission de lumière infrarouge sont utilisées à cause de leur grande

efficacité et de leur longueur d’onde en infrarouge proche, surtout si elles sont

utilisées avec des photodétecteurs en silicium. La diode électroluminescence est

utilisée surtout dans les systèmes de communications à fibres optiques

multimodes du fait de leurs faisceaux de sortie à large angle de divergence. Il y a

deux configurations de LED : les diodes à émission de surface et les diodes à

émission latérale. La combinaison des différentes couches dans la LED constitue

un guide d’onde optique où un confinement optique est réalisé. Avec le

confinement optique et électrique, l’efficacité du dispositif augmente.

La LED est utilisée dans les communications optiques et délivre une puissance

optique de plusieurs centaines de microwatts et offre des débits inférieurs à 5

Mbits/s sur fibre multimode. Elles sont relativement bon marché et ne

demandent pas de circuit distinct pour la polarisation et la modulation.

III.2.1.2. Diodes Laser

Les diodes laser produisent une puissance optique beaucoup plus

importante que les LED avec un spectre plus fin, et peuvent donc coupler plus

de puissance avec la fibre. La différence avec les LED est que les lasers

disposent sur les deux miroirs pour obtenir plusieurs allers retours dans le milieu

et constituer ainsi une cavité optique. Par ailleurs, dans un laser, il est fait appel

à l’émission stimulée qui donne une lumière cohérente, ce qui n’est pas le cas

pour une LED. Les structures DH (double hétérojonctions) sont utilisées pour

réaliser les confinements électriques et optiques, les dimensions de la zone

active sont choisies pour optimiser le faisceau optique. Le faisceau lumineux

dans le cas du laser est plus directionnel que dans le cas de la LED.

Page 43: Memoire Fin BM Corriger

30

III.2.1.2.2. Différents types de diodes lasers

Il existe trois principaux types de diodes lasers, ou lasers à semi-

conducteurs :

les lasers Fabry-Pérot (FP) sont peu performants en bruit mais sont peu

coûteux ; on les utilise par exemple comme source de puissance

optique continue ou dans les liaisons numériques.

les lasers Distributed Feedback (DFB) ont de très bonnes performances

en bruit et sont largement utilisés pour les télécommunications ; ils

sont monomodes et leur longueur d’onde atteint les 1550nm;

les lasers Vertical Cavity Surface Emitting Laser (VCSEL) ; leur

longueur d’onde atteint pour l’instant les 1310 nm et leur intérêt

principal est d’être plus adapté à la fabrication en grand nombre.

Une diode laser Fabry-Pérot est constituée d’une simple cavité laser

encadrée par deux miroirs plans. Cette cavité est comprise entre deux

couches de semi-conducteurs.

Certains modes d’´émission sont favorisés ; si k est un nombre entier naturel,

alors les longueurs d’ondes λ dont telles que :

kλ = 2nL

Oú n est l’indice de la cavité et L sa longueur, pourront ˆêtre émises. Un laser

Fabry-Pérot est donc multimode.

III.2.1.2. Caractéristiques du laser

Le laser est polarisé directement par un courant de pompe. Lorsque ce

courant est faible le laser se comporte comme une LED et il émet de la lumières

non cohérente. Lorsque ce courant appliqué dépasse une limite appelée courant

de seuil, on commence à avoir l’émission stimulée, et le laser émet une lumière

cohérente avec un spectre très fin.

Le courant de seuil (Figure II.1.) est un paramètre très important, que les

concepteurs des diodes lasers cherchent à minimiser.

Page 44: Memoire Fin BM Corriger

31

Figure III.1. Réponse statique du laser et courant de seuil Is

Les différentes structures sont configurées de façon à confiner les porteurs

électriques et le faisceau optique dans la zone très étroite.

La première étape était d’utiliser un ruban métallique pour le confinement des

porteurs. Cette technologie est appelée géométrie des diodes laser à ruban.

Deux techniques de guidage par gain qui est le guidage dans lequel les porteurs

sont injectés dans une zone restreinte, ce qui donne lieu au fort gain optique très

localisé.

Dans un autre type de laser, les modes latéraux sont contrôlés par le

changement des indices de réfraction, et ces lasers sont appelés des lasers à

guidage d’indice.

Dans les lasers a semi-conducteurs, des vitesses de modulation élevées jusqu’à

10GHz peuvent être obtenues grâce aux temps de recombinaison faibles des

charges électriques associés à l’émission stimulée. C’est pour cela que les lasers

sont utilisés comme transmetteurs dans les télécommunications optiques à

modulation directe [12]

.

III.2.1.3. Effet laser

Trois effets sont nécessaires pour effectuer l’effet laser : l’excitation

externe, le gain, la rétroaction. La région provoquant un gain optique est appelée

la région active qui est insérée entre deux couches dopées p et n. Elle est située

entre deux miroirs disposés longitudinalement, ce qui correspond à une cavité

Fabri-Pérot résonante, et la lumière amplifiée sort d’un des miroirs qui est semi-

réfléchissant comme cela est montré dans la figure III.2.

Page 45: Memoire Fin BM Corriger

32

Figure III.2. Schéma général du laser

L’excitation externe est faite par un courant électrique injecté dans le sens

transverse. Cette injection est faite pour accomplir l’inversion de population.

III.2.1.4. Laser à semi-conducteurs

Les lasers utilisés dans les liaisons optiques actuelles sont des lasers à

semi-conducteurs. Les semi-conducteurs les plus utilisés. Le principal matériau

utilisé pour les lasers de télécommunications est l’alliage quaternaire In1-

xGaxAsyP1-y sur substrat InP. L’alliage InGaAsP est utilisé dans les applications

de télécommunications à cause de sa bande interdite (gap) réglable en fonction

des valeurs de x et y, qui lui permet d’émettre entre 1 et 1,65μm.

Lorsque deux semi-conducteurs type p et type n sont mis en contact, ils

forment une jonction PN. Les porteurs libres de chaque région vont être diffusés

dans la région de signe opposée, en se recombinant éventuellement dans la zone

déplétée. Et donc une région déplétée de porteurs libres est formée de deux côtes

de la jonction, ainsi le courant de diffusion dure jusqu’à l’équilibre.

Figure III.3. Schéma de la jonction PN dans un laser

Dans le cas idéal, chaque porteur minoritaire doit générer un photon. Mais

ce qui se passe dans le cas réel est que seule une fraction de ces porteurs se

recombine d’une manière radiative et émettent un photon. L’efficacité associée

Page 46: Memoire Fin BM Corriger

33

s’appelle efficacité quantique et elle représente le nombre de photons générés

par chaque porteur minoritaire.

III.2.1.5. Fonctionnement du laser

Une diode se base sur trois processus fondamentaux pour effectuer la

génération de la lumière. Ces processus sont l’absorption, l’émission spontanée

et l’émission stimulée.

Figure III.4. Absorption et émission stimulée.

L’absorption

Le matériau reçoit un champ électromagnétique à la fréquence Ʋ (nu).

Chaque photon du flux lumineux a donc une énergie h.v. Si cette énergie est

supérieure ou égale à l’énergie de la bande interdite, le photon peut être

également absorbé. L’énergie est transmise à un électron qui passe après

excitation du niveau d’énergie Ev au niveau d’énergie Ec. C’est ce processus

d’absorption qui permet aux photodétecteurs de convertir l’énergie lumineuse en

courant.

Emission spontanée

L’électron peut aléatoirement tomber dans un état moins énergétique en

émettant spontanément un photon d’énergie égale à l’énergie de la bande

interdite.

Emission stimulée

Lorsqu’un électron est à un niveau d’énergie Ec, et qu’il est frappé par un

photon, il revient au niveau d’énergie Ev en émettant un photon dit stimulé dont

Page 47: Memoire Fin BM Corriger

34

le rayonnement correspond à la même longueur d’onde, la même phase, le

même état de polarisation et la même directivité spatiale que le photon incident.

Pour que l’émission stimulée soit réalisée, il faut mettre un nombre important

d’électrons dans la bande de conduction du semi-conducteur, ce qui est appelé

inversion de population. Cette inversion de population est réalisée par le courant

de pompe externe. Dans les semi-conducteurs, absorption et l’émission doivent

prendre en compte les bandes d’énergie associées avec le semi-conducteur. Les

semi-conducteurs comme le Silicium ou le Germanium ont une bande interdite

indirecte, ce qui signifie que les extrema des bandes d’énergie en fonction du

vecteur d’onde de propagation associés à un électron ne sont pas alignés, le

maximum de la bande de valence avec le minimum de la bande de conduction.

Une émission de photons n’est pas possible dans un matériau à bande indirecte

car cela nécessite de respecter la conservation du moment.

Différents types de sources optiques et leurs caractéristiques

Nous présenterons dans le tableau III.1, une comparaison des différents

types de sources optiques (émetteur optique)

Page 48: Memoire Fin BM Corriger

35

Type DEL Laser VCSEL Laser Fabry-

Pérot

Laser DFB

Emission Par la surface,

divergente

Par la surface,

peu divergente

Par la tranche,

assez

divergente

Par la tranche,

assez

divergente

Spectre Large Très étroite

(une raie)

Assez large

(plusieurs

raies)

Très étroit

(une raie)

P(i) Linéaire Seuil, 5 à

10mA

Seuil, 10 à

30mA

Seuil, 10 à

30mA

Fréquence

maximale de

modulation

100 à 200

MHz

Plusieurs GHz

Utilisation Transmission

à courte

distance sur

fibres

multimodes (à

0,8 et 1,3μm)

Haut débit à

courte

distance,

fibres multi. (à

0,8μm) +

lecture

optique,

imprimantes…

Haut débit sur

fibres

monomodes a

1,3μm

Très haut

débit sur

fibres

monomodes

surtout à

1,55μm,

systèmes

WDM

Tableau III.1. Différents types de sources optiques et leurs caractéristiques

III.2.2. Canal de transmission

Le signal optique modulé est acheminé par une fibre optique (le canal de

transmission) jusqu’au photodétecteur. Dans sa forme la plus simple, la fibre est

constituée d’un cœur cylindrique de silice entouré par une gaine de protection.

Une fibre est donc un guide d’onde cylindrique de silice entouré par une gaine

dont l’indice de réfraction est plus faible que celui du cœur, tous les deux

entourés d’une gaine de protection. Une fibre optique est donc un guide d’onde

cylindrique diélectrique constituée de deux diélectriques de même axe, le cœur

et la gaine.

Page 49: Memoire Fin BM Corriger

36

III.2.2.1. Caractéristiques des Fibres Optiques

Puisque les fibres optiques sont des guides d’onde, nous pouvons les

caractériser par des grandeurs usuelles de la transmission : La longueur d’onde,

Bande passante, Atténuation.

III.2.2.1.1. Longueurs d’ondes

Si l’on considère un signal sinusoïdal d’amplitude A et de période T se

propageant dans le vide à la vitesse de propagation C, on définit la longueur

d’onde λO de ce signal comme étant la distance parcourue durant la période T et

a pour expression :

Ainsi, la lumière qu’est un phénomène électromagnétique peut être

considère comme une onde λₒ. Si la propagation de la lumière s’effectue dans un

milieu quelconque, on lui fait correspondre la longueur notée λ. En réalité la

lumière comprend généralement un ensemble de signaux de différentes

longueurs d’ondes d’expression :

III.2.2.1.2. Bande passante des fibres optiques

La bande passante d’une fibre optique, appelée par ailleurs réponse en

bande de base, mesure la capacité de cette fibre à transmettre des informations.

Sa limitation couramment admise est liée à la coupure à 6dB électrique (soit -

3dB optique) du signal transmis.

En effet, la variation est de la forme :

B.L

Ou B est la bande passante et L la longueur de la fibre ; a=1 dans le cas de fibres

sans mélange de modes et sans atténuation différentielle de mode ; a=0,5 pour

mélange rapide de modes. En réalité, a est à déterminer d’une manière

Page 50: Memoire Fin BM Corriger

37

empirique et se situe entre 0,5 et 1. Bien que sa connaissance soit importante,

elle est rarement mesurée sur le site.

Le plus souvent, la bande passante est exprimée en Mégahertz.Kilomètre,

étant implicitement entendu que a=1, ce qui n’est généralement pas le cas.

Par ailleurs, la mesure sur une certaine longueur de fibre ne permet pas

d’obtenir la valeur de la bande passante de n’importe quelle longueur de la

même fibre. Plus l’ouverture numérique est faible, et plus la largeur de la bande

passante est importante.

Trois facteurs principaux influent sur cette bande passante :

Dispersion modale

Comme nous l’avons vu précédemment, il existe entre les différents

modes des différences de temps de propagation de sorte qu’ils se chevauchent

partiellement à l’intérieur de la fibre optique. En optimisant la valeur de

l’exposant paramétrique du gradient d’indice, on égalise presque parfaitement

les vitesses de propagation des modes.

Dispersion due au matériau (ou dispersion chromatique)

Les sources optiques utilisées ont un spectre d’émission plus ou moins

large et du fait que l’indice de réfraction du verre varie en fonction de la

longueur d’onde, il y a une dispersion incohérente dans la lumière. Elle est due à

la vitesse de propagation de l’onde qui dépend de la longueur d’onde. Par

conséquent, les longueurs d’ondes élevées se propagent plus vite que les

longueurs d’onde inferieures, ce qui provoque une déformation dans le signal

dans le cas des impulsions, et des évanouissements dans le cadre du porteuse

microonde sur voie optique.

Dispersion de guidage

Cette dispersion est à prendre en compte dans le cas de fibres

monomodes.

Elle a comme origine la dépendance de la vitesse de propagation du mode ou

des modes particuliers utilisés pour la propagation. La dispersion dépend du

rapport entre le diamètre et cœur de la fibre.

Page 51: Memoire Fin BM Corriger

38

III.2.2.1.3. Atténuation d’une fibre optique

L’atténuation A(λ) pour une longueur d’onde λ entre deux plans de

section droite d’une fibre optique sépares d’une distance L est par définition le

rendement P1/P0 des puissances optiques P0 traversant la section 1, ce rendement

est exprimé en dB sous forme :

A(λ)dB = 10log10(P1/P0) (III.12)

Pour être détectable, l’intensité de la lumière qui arrive sur le détecteur

doit toujours dépasser un certain seuil. Or, entre l’émetteur et le récepteur,

l’intensité diminue. Dans une transmission par fibre optique, la perte d’intensité

intervient au niveau des connecteurs aux extrémités de la fibre, ainsi que dans la

fibre elle-même. L’atténuation dans la fibre, que nous étudierons dans ce

chapitre, limite ainsi la distance maximale entre l’émetteur et le récepteur.

III.2.2.1.3.1. Mécanisme de l’atténuation

L’atténuation de la puissance optique dans une fibre est due

principalement à deux phénomènes dont les effets se cumulent. Il s’agit de :

- Pertes provoquées par l’absorption du matériau constituant la fibre.

- Pertes provoquées par la diffusion de ce matériau.

α = αa + αd (III.13)

Où α est le coefficient d’atténuation linéique exprimé en dB/km, αa le

coefficient d’absorption et αd le coefficient de diffusion.

III.2.2.1.3.1.1. Pertes par absorption

Les phénomènes mis en jeu ici sont régis par les lois des échanges

d’énergie au niveau des atomes constituant le matériau de la fibre (absorption

intrinsèque) ou ceux constituant les impuretés de ce matériau, comme les ions

hydroxydes 0H (absorption extrinsèque). Le résultat de ces deux types

d’absorption se traduit par une courbe du type représenté ci-dessous:

Page 52: Memoire Fin BM Corriger

39

Figure III.5. Atténuation par absorption

III.2.2.1.3.1.2. Pertes par diffusion

Les pertes d’énergie optique par diffusion sont dues essentiellement à la

diffusion de Rayleigh et aux imperfections des fibres et leur support :

a) Diffusion de Rayleigh est produite par des inhomogénéités du matériau sur

des distances inferieures à la longueur d’onde de la lumière, telles que les

fluctuations locales de densité figées pendant le processus de fabrication de

la fibre, ou des fluctuations de concentration des dopants. Cette diffusion se

traduit par la propagation d’une infime partie de l’énergie incidente dans

toutes les directions de l’espace, ceci en tout point de la fibre.

b) Des imperfections des fibres telles que les micros courbures ou des

variations aléatoires du diamètre du cœur (de l’ordre du micron sur quelques

dizaines de cm) provoquent aussi des pertes de diffusion.

III.2.2.1.3.2. Atténuation totale

Pour une longueur d’onde donnée, les deux courbes précédentes

s’additionnent point par point pour donner l’atténuation totale d’une fibre en

fonction de λ comme le montre la figure III.6.

Figure III.6. Atténuation totale d’une fibre unimodale

Page 53: Memoire Fin BM Corriger

40

En fait, les récents progrès technologiques dans la fabrication des fibres

optiques ont rendu les pertes par absorption négligeables (les pics d’absorption

extrinsèque et en particulier OH- ont fortement diminué). Pour ces longueurs

d’ondes, on peut écrire : α = αd.[13]

III.2.3. Récepteur optique

La transmission par fibre optique des données nécessite des conversions

électrique-optique et optique-électrique du signal. L’interface optique de

réception, est chargée de convertir le signal lumineux en signal électrique, en lui

apportant le minimum de dégradation.

III.2.3.1. Principe

Le récepteur optique est un dispositif qui permet d’extraire l’information

du signal reçu. Il est constitué de quatre parties essentielles :

- Un photodétecteur ou photodiode (PN, PIN ou APD)

- Un convertisseur courant tension.

- Un amplificateur.

- Un circuit de traitement de l’information.

Figure III.7. Schéma bloc d’un récepteur optique.

La photodiode fonctionne en réception comme générateur de courant. Elle

convertit, avec un certain rendement, la puissance optique Popt en courant

électrique Iph délivré ainsi par la photodiode. Ce courant est ensuite converti en

tension par une résistance de charge RL puis amplifié avant de subir un

traitement électronique [14]

.

Page 54: Memoire Fin BM Corriger

41

III.2.3.2. Photodétecteur

III.2.3.2.1. Principe de fonctionnement d’une photodiode

Le photorécepteur est le dispositif qui réalise la conversion du signal

optique en signal électrique. Lorsqu’un matériau semi-conducteur reçoit un

photon dont l’énergie hv dépasse le niveau de sa bande interdite, une paire

électron-trou est générée. Sous l’effet d’un champ électrique appliqué au

matériau (par exemple par une différence de potentiels entre deux contacts), les

électrons et les trous bougent en sens opposé à travers le semi-conducteur et un

courant électrique est ainsi généré.

III.2.3.2.2. Photodiodes PIN

La principale qualité d’une diode PIN est que la composante

d’entrainement du photocourant domine sur le composante diffusive simplement

parce que la plus part de la puissance optique incidente est absorbée à l’intérieur

de la zone I.

En effet, la zone I est placée entre la zone P et la Zone N d’un semi-

conducteur différent dont la bande interdite est choisie afin que les photons

incidents soient absorbés seulement dans la zone I de la photodiode (figure

III.8).

Une photodiode PIN utilise généralement du matériau InGaAs pour la

région I et du matériau InP pour les couches P et N.

Figure III.8. Coupe transversale d’une photodiode PIN

Les paramètres importants, dépendant du matériau et de la structure qui

caractérisent une photodiode PIN sont la sensibilité, le courant d’obscurité et le

temps de réponse. Le photocourant Iph est directement proportionnel à la

puissance optique incidente Popt selon la relation (III.6) :

Page 55: Memoire Fin BM Corriger

42

Iph = SPopt + Iobs (III.6)

Où S est la sensibilité de la photodiode en A/W. S est typiquement proche de 0,9

A/W, mais peut-être un peu plus faible suivant le photodétecteur et la longueur

d’onde d’attaque λ. En effet, S s’exprime en fonction du rendement quantique

η :

Iobs est le courant d’obscurité qui circule dans la jonction en l’absence

d’éclairement. Ce courant ne provient donc pas des photons transmis par la

fibre. Il peut avoir des origines multiples : généralement thermique dans la zone

intrinsèque, courants de surface, courants de fuite… dans la plupart des

applications ce courant est négligeable (Iobs <10 nA). En ce qui concerne le

temps de réponse, les meilleurs photodétecteurs actuels sont utilisables jusqu’à

plus de 100 GHz[14]

. Pour nos expérimentations, le choix d’une photodiode PIN

s’imposait car le rapport signal à bruit est généralement meilleur qu’avec une

photodiode avalanche, pour peu que le niveau optique d’attaque soit assez fort.

III.2.3.3. Amplification

Le courant émis par la photodiode, malgré la présence d’un

préamplificateur, reste souvent assez faible. Il est donc nécessaire d’utiliser un

amplificateur en sortie de photorécepteur. Le gain adéquat peut être assez élevé.

En effet, du fait de la détection quadratique, il faut 2 dB électriques pour

compenser 1 dB optique. Le choix d’un amplificateur optique doit cependant se

faire en fonction de son rôle. Il peut servir d’amplificateur de puissance en

émission (booster), de préamplificateur en réception ou d’amplificateur en ligne.

Selon l’utilisation qui en est faite, les paramètres diffèrent. On demandera par

exemple à un amplificateur de puissance d’être capable de délivrer une

puissance de sortie élevée et ses caractéristiques de bruit seront assez peu

critiques, tandis qu’un préamplificateur doit être le moins bruyant possible.

L’amplificateur en ligne sera un compromis à tout cela afin à la fois de ne pas

dégrader la qualité du signal transmis et allonger la distance de transmission.

Page 56: Memoire Fin BM Corriger

43

III.2.4. Fenêtre de transmission

Nous présenterons dans le tableau III.4, les fenêtres de transmission

optique.

Fenêtre Première Deuxième Troisième

Longueur d’onde 850 nm 1300 nm 1550 nm

Type de fibre

utilisée

Multimode Multimode et

monomode

Monomode

Atténuation Forte 2 à 4 dB/km Faible (0,4 à 1

dB/km)

Très faible (0,2

dB/km)

Dispersion

chromatique

Forte Quasi nulle Faible, non nulle,

très faible dans les

fibres a dispersion

décalée

Emetteurs DEL, Lasers (très

hauts débits)

DEL Diodes laser DFB

(monochromatique)

Récepteurs

(Matériaux)

Silicium GaInASP/InPGe,HgCdte (très peu

employés)

Applications Transmissions

courtes distances,

réseaux locaux,

gigabit à très

courtes distance

Transmissions

moyennes et

longues distances

MAN et LAN

haut débit

Transmissions très

longues distances

(WAN) et

amplification

optique

Multiplexage Entre les deux fenêtres par exemple :

une par sens

« dense »

(nombreux canaux

dans la même

fenêtre)

Tableau III.2. Fenêtre de transmission

La première fenêtre à 850 nm (3,53.105 GHZ) correspond à l’utilisation de

coupleurs à coût minimal. Ce n’est pas l’optimum d’utilisation des fibres, mais

dans les liaisons à faible distance, comme dans les réseaux locaux, cette fenêtre

est parfaitement adaptée. Généralement, on lui préfère la fenêtre de 1300 nm

Page 57: Memoire Fin BM Corriger

44

(2,3.105 GHz), l’atténuation n’est alors que l’environs 0,5 dB/km. La fenêtre

située à 1550 nm (1,93.105 GHz) a l’avantage de ne présenter qu’une

atténuation d’environ 0,2 dB/km, mais les coupleurs sont plus couteux.

III.2.5. Techniques de multiplexages

La bande passante potentielle d’une fibre optique, définie comme la

fenêtre sur laquelle l’atténuation reste suffisamment faible pour permettre la

transmission, est énorme 15 THz autour de 1,3 μm et autant autour de 1.5 μm.

Théoriquement, même en utilisant un code binaire, les débits qui peuvent être

transmis sont donc extrêmement élevés. Néanmoins, l’utilisation de cette

capacité théorique se heurte à divers problèmes, ne serait-ce que la dégradation

due à l’interférence entre symboles provoquée par la dispersion de la fibre, qui

devient de plus en plus importante lorsque le débit augmente, et le traitement

électronique avant modulation et après détection. C’est pourquoi au lieu de

transmettre une seule onde optique à la fois, l’idée est de partager le débit

numérique à transmettre Db entre N porteuses optiques à différentes longueurs

d’onde transmettant chacune un débit Db/N.

III.2.5.1. Multiplexage en longueur d’onde (WDM, Wavelength Division

Multiplexing)

Le multiplexage en longueur d’onde (WDM, Wavelength Division

Multiplexing ou DWDM, Dense Wavelength Division Multiplexing) est l’une

des technologies qui a permis le rapide essor mondial de l’Internet ces dernières

années. Alors que le débit par canal en multiplexage temporel (TDM) a

augmenté de 2,5 Gbit/s à 10 Gbit/s et va bientôt atteindre 40 Gbit/s, le DWDM,

basé sur la multiplication de la capacité de transmission des fibres optiques par

la combinaison de 2 à 160 canaux sur une même fibre, à réduire fortement le

coût par bit, favorisant l’augmentation de la capacité de transmission des

réseaux longue distance [15]

. Le multiplexage en longueur d’onde consiste à

utiliser des longueurs d’ondes distinctes pour transmettre différents signaux sur

une même fibre. Cette technologie a permis d’élargir le débit de transmission

dans les liens point à point. Plusieurs signaux générés indépendamment dans le

domaine électronique sont convertis vers le domaine optique en utilisant des

diodes lasers de différentes longueurs d’onde (modulation sur porteuse optique).

Les signaux résultants sont ensuite multiplexés et couplés à une fibre optique.

Dans le récepteur, un démultiplexeur sépare les différentes longueurs

d’ondes qui sont ensuite reconverties vers le domaine électronique au moyen de

Page 58: Memoire Fin BM Corriger

45

photodiodes. La capacité d’un système WDM peut être augmentée en jouant soit

sur le débit de chaque canal, soit sur le nombre de canaux. La figure I.8 montre

le schéma de principe DWM avec trois longueurs d’ondes. Cette technique de

multiplexage optique a été rendue possible grâce au développement

d’amplificateurs optique qui eux aussi possèdent une très grande bande passante,

et qui permet une régénérescence purement optique des signaux [16]

.

[16]

Figure III.8 Schéma de principe du multiplexage WDM

III.2.5.2. Multiplexage temporel (TDM, Time Division Multiplexing)

La méthode fréquentielle n’est pas la seule méthode possible de

multiplexage. Une autre technique est le multiplexage temporel (optique OTDM

ou électrique ETDM). L’émetteur est constitué par N sources en parallèles

modulées au débit de Db/N bit/s dans des modulateurs dont les signaux de sortie

sont multiplexés. Cette technique nécessite que les impulsions soient de type RZ

(retour à zéro), de durée inférieure à T/N (T, période d’une impulsion) afin que

le multiplexage puisse se faire sans recouvrement. C’est alors le temps, et non

plus le spectre, qui est partagé entre les différents utilisateurs. Chacun d’entre

eux disposent d’une tranche temporelle pour émettre et les différents signaux

sont mis ensemble pour être transmis sur une porteuse optique unique.

Figure III.9 Schéma de principe du multiplexage ETDM

Page 59: Memoire Fin BM Corriger

46

III.2.5.3. Principe du multiplexage optique

La fonction d’un multiplexeur à fibre optique consiste à réunir sur la

même fibre optique de sortie, les signaux optiques portés par N longueurs

d’ondes optiques différentes qui se propagent dans chacune des N fibres

optiques d’entrées. La fonction réalisée par un démultiplexeur est réciproque et

consiste à répartir sur N fibres optiques distinctes, chacune des N longueurs

d’ondes optiques se propageant dans la fibre optique d’entrée.

Ces fonctions font appel aux filtrages optiques, et ces techniques permettent de

traiter un grand nombre de signaux proches, les uns des autres en terme de

fréquence (DWDM Dense Wavelength Division Multiplexing)[17]

.

III.2.6. Technique de modulation

La technique de modulation peut être de deux types différents, à savoir le

type direct et le types externe.

III.2.6.1. Modulation directe

La modulation directe peut être assimilée à une technique de modulation

de type "classique".

En effet, on va ici moduler directement le courant injecté en entrée de la

diode.

A la suite de cette modulation de courant, l'intensité de la lumière

produise par la diode sera affectée. Plus le courant reçu par la diode est

important, plus l'intensité lumineuse qu'elle délivrera sera puissante. Cependant,

cette méthode de modulation comporte un inconvénient majeur. La modulation

d'amplitude du courant affecte en effet la fréquence du signal émis. C'est pour

cette raison qu'en général elle n'est plus très utilisée, au profit de la modulation

externe.

III.2.6.2. Modulation externe

La modulation externe est-elle légèrement plus subtile.

En effet, ici le courant injecté à la diode restera constant, mais on va utiliser un

modulateur externe afin de parvenir à moduler le signal lumineux.

Le principe de fonctionnement du signal de modulation est le suivant :

- Un champ électrique est généré et influe sur l'indice de réfraction du

modulateur externe.

- Une puissance constructive est créée, cela provoque la disponibilité de la

puissance optique.

Page 60: Memoire Fin BM Corriger

47

- Une puissance destructive est créée, cela provoque alors une absence

d'émission de lumière.

III.2.6.3. Pénalité induite par la dispersion chromatique

Dans les deux cas, la puissance en sortie de fibre sera sensible à la

dispersion. En effet, celle-ci induit un déphasage entre les deux bandes optiques

latérales, provoquant, en fonction de la longueur de la fibre, une atténuation

périodique de la puissance de sortie[18]

. On cherche alors, dans le cas de la

modulation externe, à réaliser des modulations avec une seule bande latérale ou

des modulations sans porteuse. Dans le cas de la modulation directe, déviation

de fréquence provoquée par la modulation (chirp) accentue la sensibilité à la

dispersion. Un certain nombre de travaux expérimentaux basés sur la

modulation d’intensité ont été menés, utilisant diverses méthodes afin

d’atteindre la fréquence maximale de modulation des lasers.

III.2.6.4. Bande spectrale

La bande passante de la liaison est déterminée par les limites inférieure et

supérieure de réponse en fréquence de la diode laser ou de la photodiode dans le

cas de modulation directe. La limite inférieure est fixée par les tests de

polarisation du laser et de la photodiode, alors que la limite supérieure est

déterminée par les fréquences de coupure de la diode laser et du photodétecteur.

Normalement c’est la fréquence de coupure de la diode laser qui constitue le

paramètre le plus limitatif de la bande passante. Ce type de données est

habituellement fourni par les constructeurs. Toutefois, il est utile de les vérifier

en utilisant un analyseur de réseau. La technique fait appel à des éléments pour

lesquels la bande passante est large et a déjà été calibrée.

Page 61: Memoire Fin BM Corriger

48

III.3. Conclusion

Nous avons parlé dans ce chapitre les éléments fondamentaux qui font

partie d’une liaison optique pour effectuer le déplacement de l’information et les

caractéristiques fondamentales de la liaison. En particulier nous nous sommes

occupés surtout de présenter les éléments constitutifs d’une liaison, en faisant

l’étude générale des systèmes de sources optique qu’est l’émetteur, de la fibre,

de récepteur qu’est le photodétecteur ainsi que des caractéristiques d’une liaison

optique. Nous avons également décrit différentes techniques de multiplexage

utilisées dans le domaine optique pour le partage de la bande optique, on parle

alors de partage en longueur d’onde « WDMA », en temps « OTDMA » et

« ETDMA » et par codes optiques « OCDMA ».

Page 62: Memoire Fin BM Corriger

49

CHAPITRE IV : ETUDE DE LA PERFORMANCE D’UNE LIAISON A

FIBRES OPTIQUES

IV.1. Introduction

Ce chapitre a pour objectif de présenter le cadre général dans lequel se

situe notre travail de recherche, les performances d’une liaison optique.

En effet, les liaisons optiques sont un candidat sérieux au remplacement des

câbles électriques pour la transmission de données.

La fibre optique remplace avantageusement les harnais de câbles coaxiaux

classiques pour de nombreuses applications analogiques et numériques.

Nous débuterons ce chapitre par une évaluation des performances

intrinsèques des liaisons optiques. Elle évalue leurs performances en termes

d’atténuation et de la bande passante, ensuite nous parlerons aussi des

composants à mettre en œuvre pour une liaison optique et enfin le bilan de

liaison.

IV.2. Evaluation des performances d’une liaison à fibres optiques

Plusieurs paramètres sont à considérer lors de l’évaluation des performances

d’une liaison à fibres optiques, cela se traduit souvent en longueur de câble plus

ou moins importante en fonction des débits. Les deux paramètres les plus

importants pour définir les propriétés de transmission des fibres optiques sont :

L’atténuation

La bande passante

IV.2.1. Atténuation

La lumière, qui se propage au sein de la fibre optique, subit une perte

d’énergie appelée « ATTÉNUATION ». Cette dernière doit être la plus faible

possible afin d’être en mesure de parcourir de grandes distances. Il faut en tenir

compte lors de l’élaboration de liaisons optiques. Comme déjà mentionné plus

haut, certaines longueurs d’onde sont plus propices que d’autres et présentent

des affaiblissements moins élevés

IV.2.2. Bande passante

C’est le paramètre qui limite les performances des fibres optiques

multimodes dans les réseaux locaux à haut débit (1 et 10 gigabit par seconde).

Il est caractérisé par un étalement temporel de l’impulsion lumineuse. Ce

phénomène, qui s’appelle la dispersion, se compose de la dispersion

Page 63: Memoire Fin BM Corriger

50

intermodale, de la dispersion du matériau et de la dispersion du guide, ces deux

dernières constituent la dispersion chromatique.

Dispersion du matériau : représente la dépendance de l’indice de réfraction de la

silice avec la longueur d’onde.

Dispersion du guide : représente la dépendance de l’indice du mode

fondamental à la dimension du guide par rapport à la longueur d’onde.

Cette bande passante représente la quantité d’information (bit/sec.) que peut

transporter une fibre sur une distance donnée, son unité est le MHz.km.

C’est ce paramètre qui, aujourd’hui, conditionne les distances maximales

autorisées sur les liens optiques tant dans les réseaux étendus que dans les

réseaux locaux (LAN).

Dans ces derniers (sur fibres multimodes), c’est la dispersion modale qui

prédomine et devient gênante pour les transmissions à haut débit.

En première approximation, on peut dire que plus le cœur d’une fibre est gros,

plus il y a de chemins différents pour les différents modes, donc plus importante

sera la dispersion modale. La bande passante devient donc un facteur limitatif

important pour les applications Gigabit Ethernet. Il a donc fallu choisir une

technologie d’émission appropriée : le laser, VCSEL (Vertical Cavity Surface

Emitting Laser)[19]

.

Mais celui-ci a provoqué d’autres phénomènes indésirables, c’est

pourquoi, il a été nécessaire d’introduire de nouvelles classes de fibres.

IV.3. Classification des fibres

L’évolution des fibres optiques a été importante cette dernière décennie, la

bande passante des fibres multimodes est passée de 160 MHz.km à 2000

MHz.km. Ces améliorations ont été provoquées par l’augmentation des débits

dans les réseaux locaux. Le gigabit Ethernet et le 10 gigabit Ethernet requièrent

des bandes passantes conséquentes.

Un système de classification a donc été élaboré afin de répertorier de

façon précise les fibres et leurs performances permettant d’effectuer un choix

plus rapide et plus précis en fonction des technologies utilisées.

Page 64: Memoire Fin BM Corriger

51

Bande passante modale minimale MHz.km

Type de

fibre

optique

Diamètre

du brin μm

Bande passante

d’émission – mode

saturé (overfilled)

Bande passante effective

en émission

850 nm 1300 nm 850 nm

OM1 50 ou 62,5 200 nm 5000 Non spécifié

OM2 50 ou 62,5 500 nm 500 Non spécifié

OM3 50 1500 nm 500 2000

Tableau IV.2. Classification ISO 11801 V2 des fibres multimodes en fonction

des diamètres du cœur et de la longueur d’onde.

IV.4. Composants à mettre en œuvre pour une liaison optique

Un système de transmission par fibre optique se compose principalement de

:

- Un émetteur optique (transmetteur), constitué d’une diode

électroluminescente LED (Light Emitting Diode) ou d’une diode LASER

(Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation), qui

transforme les impulsions électriques en impulsions lumineuses ;

- Un récepteur de lumière, constitué d’une photodiode de type PIN

(Positive Intrinsic Negative) qui traduit les impulsions lumineuses en

signaux électriques ;

- Une fibre optique.

Figure IV.1 Principe d’une liaison optique

Page 65: Memoire Fin BM Corriger

52

La puissance émise par une LED est peu élevée (≈ 1mW) et, seul un faible

pourcentage de cette puissance est récupéré dans la fibre. Pour les liaisons à haut

débit, on lui préfère les diodes laser. Ce dernier autorise une puissance à

l’émission voisine de 5 mW avec un rendement de couplage d’environ 50%.

La fibre est en principe un système de transmission unidirectionnel, une

liaison optique nécessite l’utilisation de deux fibres. La figure V.2 montre la

réalisation de coupleurs optiques pour interconnecter deux réseaux locaux.

Figure IV.2. L’interconnexion de deux locaux par fibre optique.

IV.5. Bilan de liaison

En fin de compte, tant pour les transmissions de signaux numériques que

pour l'acheminement de signaux analogiques, le point crucial est le rapport

signal sur bruit. En fonction de l'application, un certain niveau de rapport signal

sur bruit doit être respecté. Les dispositifs d'émission, les milieux de

propagation, les relais et enfin les dispositifs de réception sont tous entachés de

bruits qui vont s'ajouter les uns aux autres. L'affaiblissement du signal dégrade

également le rapport signal sur bruit. Le dimensionnement de la liaison dépend

donc de ces paramètres.

Le bilan de liaison va donc consister à déterminer l’ensemble des

atténuations et amplifications d’un signal. Le plus simple est alors d’exprimer

les puissances en dBm (PdBm=10 log(P/1mW)) et les atténuations ou

amplifications en dB.

Page 66: Memoire Fin BM Corriger

53

IV.5.1. Présentation d’une liaison par fibre

Une liaison de transmission par fibre est constituée d’une source

lumineuse (DL ou DEL) qui convertit le signal électrique en signal lumineux.

Ce signal, injecté dans une fibre (SI ou GI) se propage avec une certaine

atténuation et une certaine dispersion. A la sortie de la fibre, le signal optique

est converti en un signal électrique à l’aide d’un photodétecteur (PIN ou APD).

A cause de l’impossibilité de fabriquer des longueurs de fibre importantes, il est

nécessaire de réaliser des épissures entre fibres ce qui produit des pertes

supplémentaires.

Figure IV.3. Liaison par fibre optique sans répéteur avec représentation des

différentes puissances et atténuations.

Puissances mises en jeux :

- PE : Puissance rayonnée par la source.

- PO : Puissance injectée dans la fibre.

- PI : Puissance à la sortie de la fibre.

- PRmin : Puissance minimum captée par le détecteur correspondant au seuil

de réception pour un rapport S/N ou un TEB donné.

Affaiblissements :

- αCE : Affaiblissement de couplage entre la source et la fibre.

- Αj : Affaiblissement des différentes jonctions (fixes et mobiles).

- αi : Affaiblissement linéaire de la fibre.

- αCR : Affaiblissent de couplage entre la fibre et détecteur.

Page 67: Memoire Fin BM Corriger

54

IV.5.1.1. Affaiblissement total de propagation

Pour déterminer cet affaiblissement on suppose que le canal de

transmission est non dispersif (canal théorique), il est constitué d’une fibre qui

ne présente aucune dispersion (chromatique et modale).

IV.5.1.1.1. Affaiblissement total

Connaissant la puissance émise par la source optique ainsi que la

puissance reçue, il est possible de déterminer les pertes totales admises qui

seront réparties entre les différents éléments du canal (couplage, fibre,

épissures).

αTot = 10log

(IV.1)

Les pertes totales, exprimé en dB, sont données par la relation suivante :

αTot = αCE + (αj + αi)L + αCR (IV.2)

Où L est la longueur totale de la fibre.

L’utilisation des systèmes de transmission jusqu’aux limites de leurs

capacités n’est pas conseillée. Il faut toujours tenir compte des différentes

perturbations dans le fonctionnement (dérive en température, remplacement des

composants, …) pour assurer un fonctionnement stable. C’est la raison pour

laquelle, lors de la liaison par fibre optiques, il est nécessaire d’inclure dans le

bilan de liaison une certaine marge de sécurité M (entre 5 et 10 dB)[20]

.

La marge de sécurité doit être plus importante pour les systèmes utilisant des

diodes laser que ceux utilisant des diodes DEL. Ceci s’explique par le fait que

les caractéristiques des diodes laser sont beaucoup moins stables en température.

En tenant compte de la marge, la puissance émise s’écrit :

PE = PRmin+ αTot + M (IV.3)

Rappelons que PRmin dépend en analogique, du rapport signal sur bruit et en

numérique, du débit et du taux d’erreur binaire.

Page 68: Memoire Fin BM Corriger

55

IV.5.1.1.2. Longueur maximum d’un canal non dispersif

Connaissant les caractéristiques de la liaison, la marge imposée, il est facile de

déterminer la portée maximum de ce type de canal.

LSD =

(IV.4)

IV.5.1.1.3. Influence de la bande passante sur la longueur de la liaison

Du point de vue bande passante, la fibre optique se comporte comme une

association de deux filtres passe-bas placés en cascade.

Ces deux filtres sont caractérises par leur fréquence de coupure qui dépend de la

longueur de la fibre et qui correspond à la bande passante modale et a bande

passante chromatique.

Figure IV.4. Comportement de la fibre du point de vue bande passante.

Lorsque l’on veut transmettre le long d’une fibre optique un système de

bande passante Bsyst , il faut toujours veiller à ce que, pour la longueur choisie, la

bande passante du système ne soit pas limitée par celle de la fibre.

Autrement dit, les deux filtres ne doivent en aucun cas limiter de la bande

passante du système, ce qui conduit à la vérification simultanée des deux

inégalités suivantes.

(IV.5)

La portée maximum d’une liaison réelle dépend de l’atténuation totale du

canal et de la limitation de la bande passante due aux différentes dispersions.

La détermination de la portée maximum d’un canal réel (dispersif) se fait

de la manière suivante :

- une fois que la longueur totale a été déterminée (absence de dispersion)

on vérifie, pour cette longueur, si la bande passante de la fibre est

suffisante pour être correctement transmise.

Page 69: Memoire Fin BM Corriger

56

- A partir de cette longueur, on calcule les différentes bandes passantes

(Bande chromatique, Bande modale et Bande totale).

- On compare la bande passante totale de la fibre avec celle du système de

transmission. Ceci conduit à deux possibilités :

BGlobale ≥ Bsyst = La longueur calculée permet une transmission

correcte du signal.

BGlobale < Bsyst = La longueur choisie ne permet pas de transmettre

correctement le signal. Il faut, dans ce cas, rechercher la plus faible

bande passante (Bint

et Bchr

).

Le calcul de la nouvelle longueur maximum (canal dispersif) se fait à partir de la

relation suivante :

Bsyst = Min(Bint

(L), Bchr

(L)) (IV.6)

Cette relation permet de déterminer la longueur de la liaison qui est données

par :

L = min (LSD, LAD) (IV.7)

LSD : Longueur de la liaison non dispersive.

LAD : Longueur de la liaison dispersive.

IV.5.2. Connecteurs

Les connecteurs de fibre optique posaient quelques soucis aux techniciens

réseaux car ils étaient difficiles à utiliser. Mais aujourd’hui, les connecteurs

fabriqués sont plus simples et adhèrent à des certaines normes industrielles.

D’ailleurs, la fibre optique est si importante aujourd’hui que plus de 80 types de

connecteurs ont été inventés. Il existe à peu près autant de styles de connecteurs

que de plans de réseaux fibre optique. Grâce à toutes ces améliorations, de plus

en plus de sociétés utilisent des systèmes de fibre optique dans leurs réseaux.

IV.5.2.1. Fonctions des connecteurs de fibres optiques

Ces connecteurs ont de multiples fonctions. Ils connectent la fibre à l’aide

d’émetteurs et de transmetteurs, reçoivent l’épissure de la fibre et sont dotés de

photorécepteurs. Grâce au développement de divers connecteurs, chacun a ses

propres avantages, inconvénients et capacités. Les connecteurs peuvent se

connecter avec un système d'enclenchement (snap-in) ou par un système

d'enclenchement après rotation (Twist on)

Page 70: Memoire Fin BM Corriger

57

IV.5.2.2. Raccordements (épissure) et couplages optiques

Il est d’une grande importance pratique que d’interconnecter les fibres

optiques, mais c’est une opération en principe difficile à cause de la très petite

dimension du cœur de la fibre optique. Il est très important de souligner que le

mot « raccordement » signifie un raccordement ou une jonction permanente de

deux fibres mises bout à bout.

Le mot le plus souvent utilisé à la place de raccordement et qui désigne en

fait la même chose est « épissure », « connecteur » indique une connexion

amovible que l’on peut connecter et déconnecter très souvent.

Alors qu’épissure et connexion sont des opérations mécaniques sur la fibre, un

certain nombre d’autres dispositifs permet d’effectuer des opérations

directement sur le signal optique : ce sont les coupleurs optiques.

IV.5.2.2.1. Coupleurs optiques

Ils servent à réaliser des opérations précises sur le ou les signaux optiques

dans les fibres auxquelles ils sont associés.

IV.5.3. Bilan énergétique

En plus de pouvoir transporter la quantité d’information requise, le

système doit aussi permettre d’assurer la qualité de transfert de l’information. La

qualité est liée au rapport signal sur bruit S/N ou le TEB requis. Les pertes

d’énergie proviennent de l’atténuation dans la fibre optique, des connections et

des divers couplages.

Le Taux d’Erreur Binaire (TEB) constitue l’ultime critère de qualité pour

évaluer les performances d’un système de transmission numérique. Le TEB est

communément défini comme le rapport entre le nombre de bits erronés reçus (un

‘0’ au lieu d’un ‘1’ et vice versa) et le nombre de bits transmis. Il est

généralement exprimé sous la forme d’une puissance négative de 10 (Exemple :

10-9

, ce qui correspond à un bit mal déterminé à la réception parmi 1 million de

bits transmis).

Seuil détection

Le seuil de détection est une puissance lumineuse. Il est d’usage

de l’exprimer non pas en W mais en dBm : P (dBm) = 10log (P/mW)). Dans la

suite de cette partie, les puissances seront en dBm. Pour un système numérique,

on choisit souvent TEB = 10-4

. Le seuil de détection dépend bien sûr de TEB ou

Page 71: Memoire Fin BM Corriger

58

S/N, mais aussi de la bande passante ou du débit, de la puissance moyenne de la

source et du photodétecteur utilisé.

IV.6. Conclusion

Nous avons décrit dans ce chapitre les performances d’une liaison à

fibres optiques complètes, principalement de l’atténuation et de la bande

passante. En suit, nous nous sommes occupés sur les composants a mis œuvres

pour une liaison optique. En fin nous avons parlés de bilan de liaison à fibres

optiques.

Les but du chapitre suivant sera de présenter les résultats génères par le

simulateur.

Page 72: Memoire Fin BM Corriger

59

CHAPITRE V. SIMULATION DE LA PERFORMANCE D’UN RESEAU

A FIBRES OPTIQUES

V.1. Introduction

Dans un nombre croissant de situations, il est nécessaire de transmettre

des signaux numériques, en général sous la forme d'une séquence binaire. Les

signaux numériques présentent en effet plusieurs propriétés intéressantes pour

les télécommunications : souplesse des traitements, signal à états discrets donc

moins sensibles aux bruits et simple à régénérer, utilisation de codes correcteurs

d'erreur, cryptage de l'information. L’objectif principal des systèmes de

télécommunications est de transmettre l’information sur une distance la plus

longue possible, tout en conservant la qualité de signal.

Les modulations numériques jouent un grand rôle dans la transmission des

signaux à distance. La méthodologie retenue dans ce chapitre consiste à

comparer les différents résultats obtenus de simulation de différents types de

modulations numériques.

V.2. Présentation du langage MATLAB

MATLAB est un logiciel utilisé dans de nombreuses sociétés et

universités pour le calcul mathématique, le développement d’algorithmes,

simulations et représentations graphiques, le développement d’applications à

l’aide des créations d’interfaces graphiques et aussi souvent utilisé en traitement

de signal et de données, et pour l’ingénierie des systèmes. La mise en œuvre est

plus rapide qu’avec des langages de programmation de haut niveau.

Dans le cadre de notre projet, le logiciel MATLAB est utilisé pour

simuler les différents types de modulation numérique, car il est évidement la

meilleure approche en raison de sa grande puissance de calcul.

Page 73: Memoire Fin BM Corriger

60

V.3. Schéma-bloc d’une liaison à fibre optique

La figure V.1 représente le synoptique général de la liaison de base que

nous allons simuler.

Figure V.1 Schéma-bloc de la liaison de base

Les composants de base d’un système de communication optique sont

représentés sur la figure V.1, ci-dessus.

Un train de bits série sous forme électrique est présentée à un modulateur,

qui code les données de façon appropriée pour la transmission dans la

fibre.

m(t) = h(t)cos(2ᴫfct) (V.1)

où h(t) : un train binaire ….

cos2ᴫfct : la porteuse ……

Une source de lumière (Laser) est entraînée par le modulateur et la

lumière focalisée dans la fibre.

Le signal lumineux se propage dans la fibre. Le signal à l’entrée du

récepteur est le suivant :

Vin(t) = m(t) + x(t)cos(2ᴫfct) + y(t)sin(2ᴫfct) (V.2)

Où x(t), y(t) variables aléatoires reprennent le bruit des composant

h(t) = suite équiprobable des 1 et 0 ……………………………………..

A la réception, le signal lumineux est amené à un détecteur et convertie

sous forme électrique puis démodulé à l’aide de la détection cohérente. Le

signal sera de la forme :

Page 74: Memoire Fin BM Corriger

61

Vout =

h(t) +

x(t) (V.3)

Le signal est ensuite amplifié et appliqué à un détecteur, qui isole les

changements d’états individuels et de leur synchronisation. Il décode

ensuite la séquence de changements d’état et reconstruit le stream.

Le seuil de décision dans le cas des modulations ASK et FSK est ½ et de

0 pour la modulation PSK. Les taux d’erreur binaires théoriques

correspondants sont :

BREASK, FSK =

erfc(

√ ) (V.4)

BERPSK=

erfc(

√ ) (V.5)

Si l’on considère un signal dont l’amplitude maximale est normalise à un

et un bruit blanc gaussien de variance (A=1, σ2 = 1).

V.3.1. Présentation d’interface d’accueil

La figure V.2 représente l’interface de page d’accueil. Avec les

deux boutons de commande « Fermer » permet de fermer l’application

et « Entrer » permet d’accéder à la page suivante de l’application.

Figure V.2. Page d’accueil d’utilisateur

Page 75: Memoire Fin BM Corriger

62

V.3.2. Visualisation des signaux de modulation numérique

Figure V.3 est une espace réservée pour visualiser les résultats de

différents types de modulation. Elle contient quatre boutons de commande dont

le bouton « Visualiser » permet d’afficher le résultat à la place réservée, le

bouton « Effacer » joue un grand rôle pour réinitialiser l’espace d’affichage, le

bouton « Enregistrer » nous permet d’enregistrer ou imprimer le résultat obtenu

de la simulation, le bouton « Retour » permet de retourner à la page précédente

et le bouton « Quitter » permet de fermer l’application. Et il y a aussi les

boutons radio qui représentent ou chacun des types de modulations considérées.

Après l’affichage de cette fenêtre, l’utilisateur peut effectuer les tâches

suivantes :

- Visualisation des signaux via le bouton radio ;

- Analyse de résultats de simulation de différents types de modulation

numérique ;

- Etc.

Figure V.3. Page de visualisation des signaux

V.3.2.1. Signal d’entrée

Avec les techniques de transmission numérique on ne cherche plus à

transmettre un signal identique à celui que l’on veut reproduire, quelles que

soient la nature de l’information traitée (Image, Son, Vidéo, etc.), elle sera

Page 76: Memoire Fin BM Corriger

63

toujours sous la forme d’une suite de 0 et de 1. C’est le cas dans les fibres

optiques, informations (audio, Vidéo ou Informatiques) sont codées

numériquement sous la forme d’une succession de 0 et de 1. (Voir figure V.4).

Figure V.4. Codage binaire

V.3.2.2. Signal modulé

Modulation d’amplitude ou ASK (Amplitude Shift Keying)

La modulation d’amplitude s’applique en faisant varier l’amplitude du

signal en fonction des bits a codé.

Figure V.5. Résultat de la simulation de modulation ASK

Page 77: Memoire Fin BM Corriger

64

On module le signal en amplitude, ainsi on passe d’un code binaire à un signal

modulé (figure V.5). La différence d’amplitude permet de différencier le 1 de 0.

Modulation de fréquence ou FSK (Frequency Shyft Keving)

En modulation de fréquence, les niveaux logiques sont représentés par la

variation de la fréquence de la porteuse.

Figure V.6. Résultat de la simulation de modulation FSK

En FSK nous changeons la fréquence en réponse à l’information (Figure

V.6). Une fréquence particulière pour « 1 » et une autre fréquence pour « 0 ».

Modulation de phase ou PSK (Phase Shift Keying)

La modulation de phase associe à un code binaire une valeur de la phase

de la porteuse. La vitesse peut être facilement augmentée en utilisant un code

binaire sur plusieurs bits sans augmentation de la fréquence de la porteuse

Page 78: Memoire Fin BM Corriger

65

Figure V.7. Résultat de la simulation de modulation PSK.

Chaque changement d’état est repéré par le changement brutal de phase,

puisque on n’a que deux état « 0 » ou « 1 ».

V.3.2.3. Signal du canal de transmission

A la réception comme le montre les figures V.8, V.9 et V.10 ;

vu les différentes perturbations subies par le signal durant son parcours dans le

canal de transmission, le signal n’arrive pas tel qu’il a été envoyé. C’est pour

cela que nous voyons les déformations des signaux.

Figure V.8. Signal à la réception ASK

Page 79: Memoire Fin BM Corriger

66

Figure V.9. Signal à la réception FSK

Figure V.10. Signal à la réception PSK

Page 80: Memoire Fin BM Corriger

67

Figure V.11. BER sur le rapport signal sur bruit

Pour évaluer la qualité du système étudié, nous avons comparé les

différentes modulations côté performance pour effectuer un choix et motiver ce

dernier. La figure V.11 montre la performance de la liaison étudiée à l’aide du

BER. Pendant notre simulation, nous avons réussi à atteindre un taux d’erreur

binaire de 10-4

. Les performances limitées de nos machines n’ont nous ont pas

permis d’aller plus loin.

Pour parier à ces problèmes, nous avons superposé à ces courbes, celles

des BER théorique. Ainsi des valeurs proches, des valeurs typiques des canaux

de transmissions de très bonnes qualités atteintes l’interpolation.

Si on l’on compare les trois modulations, on remarque que la modulation

PSK est la plus performante. Cependant les équipements les plus rependus à nos

jours ne supportent pas que la modulation ASK. Ce qui demande, pour un taux

d’erreur binaire donné, une puissance d’entrée de 3 dB en plus de celle de la

modulation PSK.

Page 81: Memoire Fin BM Corriger

68

V.3.2.4. Signal de sortie

Le signal reçu est amené à un détecteur et convertie sous forme

électrique. A fin la sortie on aura signal qui es codé sous forme binaire.

Figure V.12 Signal de sortie

V.4. Conclusion.

Dans ce chapitre, nous avons ainsi simulé les différents types de

modulation numérique (ASK, FSK et PSK) en passant par toutes les étapes :

mise en forme du signal numérique (codage binaire) à l’entré, modulation du

signal, etc.

Nous avons pu constater, par le taux d’erreur binaire que le moyen de

transmission par fibre optique offre une très bonne performance. Ceci est dû au

fait que la grande partie du bruit vient uniquement des composants électroniques

situées aux deux extrémités. Ce qui rend le signal moins bruités comparé à ceux

des canaux de transmissions classiques. La pénalité de la modulation ASK est

largement compensée par la faible atténuation du signal dans la liaison optique.

Page 82: Memoire Fin BM Corriger

69

CONCLUSION GENERALE

En abordant notre travail de fin d’études, notre objectif primordial était

d’étudier la performance d’une liaison à fibres optiques.

En effet, dans les années à venir, les technologies optiques continueront

de faire face à la demande croissante de capacité, conséquence inévitable de la

généralisation d’Internet et des services plus orientés vers la vidéo par exemple.

Ces caractéristiques font des fibres optiques le support privilégié dans le

domaine des télécommunications à haut débit et à une grande distance, dans les

applications aéronautiques et navales et dans les transmissions de données en

milieu perturbé.

En outre, nous avons vu après simulation sous MATLAB les différents

résultats générés de l’émission jusqu’à la réception. Nous avons ainsi simulé les

différents types de modulations numériques telles que : les modulations ASK,

FSK et PSK. Partant de cette analyse de résultats de comparaisons de différents

types de modulations, nous avons montré comment les signaux se comportent de

ces trois types de modulations numériques de l’émission à la réception.

Ainsi, la fibre optique représente assurément le meilleur moyen actuel

pour transporter de très hauts débits d’informations numériques, et les besoins

dans ce domaine ne vont probablement pas cesser d’augmenter très fortement

dans un avenir proche.

Enfin, l’étude de support de transmission par fibre est trop vaste, notre

travail s’est limité à la performance d’une liaison à fibres optiques, à travers la

détermination du TEB, pour une bande passante donnée. Suite au manque de

moyens matériels appropriés notre travail s’est limité à la simulation. Les

promotions à venir pourront évaluer la qualité de la liaison à partir de la

consigne de départ situé à la figure V.1. Cela permettrait d’évaluer l’influence

supplémentaire des différentes connexions sur la qualité de la liaison. Ainsi le

résultat de ce test pourra être comparé à celle présenté simulation.

Page 83: Memoire Fin BM Corriger

70

BIBLIOGRAPHIE

Livres

[1] A. Atieh, P. Perez, R. Andrew, F. Sheik, «A black link approach for sharing

optical fiber infrastructure and enabling multi-services», OFC/NFOEC, March

2005.

[2] Jean-Pierre Arnaud, « Réseaux télécoms », 3e Edition, DUNOND

[3]M. Joindot, « Les télécommunications par fibres optiques », Technique et

science des télécommunications, Dunod, 1996.

[4] Pierre Lecoy : « Télécommunications optiques », Paris “ Hemés, 1992.

[5] Anthony REGIS et Romain VENOT : « Les Techniques de transmission

optique », 2009

[6] J. J. CLAIRE, « Télécommunications optiques », Editions MASSON.

[7] Abram, M. Bensoussan « La recherche fondamentale en amont des

télécommunications optiques » R&D France Télécom.

[8] R. Salvador : « Câble sous-marins de télécommunication », Techniques de

l’ingénieur, traité électronique, E7 550.

[9] M.B. Bibey, « Transmission optique d’un signal hyperfréquence à haute

pureté spectrale », thèse de doctorat, université des sciences et des technologies

de Lille, 1998.

[10] Bahaa Saleh et Malvin Teich, Fundamentals of Photonics, Wiley Series in

Pure and Applied Optics, News – York (Etats-Unis), 1995.

[11] J. Jacquet, « Contribution à l’étude de lasers à semi-conducteurs multi

sections émettant 1,5μm accardables en longueur d’onde » These TELECOM

Paris, 1992.

[12] I et M. Joindot, « Les télécommunications par fibres optiques», Technique

et Science des télécommunications, Dunond 1996.

[13] CARENCO A., « Composants actifs, Systèmes optiques », Institut d’Etudes

Scientifiques de Cargèse, Ecole d’été, Juillet 1991.

Page 84: Memoire Fin BM Corriger

71

[14] Sergei Malyshev et Alexander Chizh, « State of the art high-speed

photodectors for microwave photonics application », 15th

International

Conference on Microwaves, Radar and Wireless Communications, Varsovie

(Pologne), Mai 2004.

[15] F-X Oliver, C. Zugno, S. Thompson, «Evolution des réseaux

d’infrastructure DWDM à haut débit », Revue de télécommunication, 2000.

[16]S. Bigo «Les systèmes WDM dans les laboratoires»,

[17] Antony REGGY, « Techniques de transmission optique »,

[18] IDM, Antony REGGY

[19] Jean-Pierre LAUDE, Laser et optoélectronique, « Le multiplexage de

longueurs d’ondes », Editions MASSON

[20] H. SCHMUCK « Comparison of optical millimeter-wave system concepts

with regard to chromatic dispersion », vol.34, no. 7, p. 661-663, 1998.

Cours

SANGWA Hibert, Cours de la méthodologie et recherche scientifique,

INITELEMATIQUE - BURUNDI, 2010

Ir Chantale N, Cours de la transmission par fibre optique,

INITELEMATIQUE - BURUNDI, 2011.

Ir MANIRAMPA Donatien, Cours de Matlab, INITELEMATIQUE –

BURUNDI, 2011.

Site web

http://uuu.enseirbmatmeca.fr/dondon/transnum/modnumFSK/ModnumFSK.html

http://www.google.com

http://fr.wikipedia.org/w/index.php?title=modulation_du_signal&oldid

http://nobo728free.fr/index.php?page=fibre.