Simulation de systmes de

tlcommunications par fibre optique 40

Gbits/s

Prsent par: TARMIDI Kawtar Propos par: Pr.OUAHMANE

PLAN

Etude des rsultats

Prsentation COMSIS

Multiplexage +WDM

Introduction

Schma Bloc+Dtails

Conclusion

Introduction Lapparition de la fibre optique a rvolutionn le monde des

tlcommunications.

Les fibres optiques possdent une bande utilisable trs importante (environ 15 THz autour de la longueur donde 1,55 m).

le traitement lectronique des signaux lectriques avant modulation et aprs dtection natteint pas de telles frquences.

Diverses solutions ont t imagines pour profiter des capacits de la fibre optique et donc augmenter le transfert dinformations sur un mme canal.

Multiplexage Diverses solutions ont t imagines pour profiter des

capacits de la fibre optique et donc augmenter le transfert dinformations sur un mme canal.

Dans la plupart des cas, le principe reste identique : utiliser N signaux au dbit D quivalent en terme de capacit un signal au dbit N*D, Cest ce quon appelle

le multiplexage!

Multiplexage WDM

Cette technologie a pour point fort d'exploiter avantageusement l'immense bande passante des fibres optiques.

Elle permet actuellement de transmettre 160 canaux en longueurs d'onde, multiplexs chacun dans le temps un dbit binaire de 40 Gbits.s-1, soit un dbit global de 6,4 Tbits.s-1, ou encore 100 millions de communications tlphoniques 64 kbits sur une unique fibre optique.

WDM. Lintrt premier du WDM est de permettre le transport de

dbits dinformations trs importants sur une mme fibre, destination de plusieurs utilisateurs.

lapparition des amplificateurs fibre dope lErbium (EDFA) a permis lamplification simultane de lensemble des N canaux dun multiplex, sans distorsion du signal utile.

Envoyer N canaux dans une fibre optique plutt que N fibres devenait un avantage conomique indiscutable.

Prsentation du logiciel COMSIS Lacronyme de COMSIS signifie COMmunication

System Interactive Software. Cest un logiciel de simulation systme dvelopp par

une socit franaise,IPSIS (Ingnierie Pour SIgnaux et Systmes)

Cest un outil qui permet aux chercheurs et aux ingnieurs de modliser, simuler, analyser et concevoir tout module de traitement du signal allant du dispositif le plus lmentaire au systme complet de communication.

Cest un environnement interactif qui allie des outils numriques des fonctionnalits graphiques et une interface utilisateur.

Il permet danalyser des systmes analogiques ou numriques dcrits sous la forme de schmas blocs

Etude du schma Bloc

Cest le schma bloc de la liaison optique que nous allons simuler:

Bloc Squence binaire pseudo

alatoire Les donnes lectriques au format NRZ sont une succession de

tensions de niveau haut et de niveau bas.

Loprateur du logiciel COMSIS permettant de les simuler se nomme SEQUENCE-BINAIRE-PSEUDOALEATOIRE

Le driver fera passer le niveau bas de -1 V - 4 V, et le niveau haut de + 1 V 0 V, sans perturber lallure du signal.

Dans COMSIS, il existe un oprateur qui modifie les diffrents niveaux sans dformation du signal et qui jouera le rle du driver idal. Il sagit du dtecteur seuils (DETECTION-SEUIL).

Bloc WDM

En partant du texte fournit, on a les paramtres suivants :

Bloc Modulateur Mach-Zhender

Les modulateurs fonctionnant 1,5 m ont t raliss sur substrat de niobate de lithium (LiNbO3) (qui permet de raliser des guides trs faibles pertes(< 0,2 dB/cm)) ainsi que dans des matriaux semi-conducteurs arsniure de gallium (GaAs)

Blocs fibres optiques Au cours de la simulation, seules les fibres optiques

monomodes seront utilises.

Leur diamtre de cur est de 8 10 micromtres.

Les principales caractristiques des fibres optiques sont lattnuation, la dispersion chromatique, la polarisation et les effets non-linaires.

Fibre DCF: a une dispersion

chromatique soit faible soit de signe oppos. Utile pour lutter contre les dgradations dues au dcalage des canaux WDM

Bloc photodiode PIN

Pour effectuer la photo dtection en vitant les recombinaisons des paires lectron-trou, il est ncessaire que les photons soient absorbs dans une zone dpourvue de porteurs mobiles appele zone dplte. Do lintrt de la photodiode PIN

Lintrt des filtres est de minimiser le bruit en sortie du rcepteur

Blocs dcision, Retard et Horloge Loprateur de dcision appartient la classe des organes de

rgnration.

La dcision seffectue sur les fronts montants de lhorloge

Nous utilisons une horloge (HORLOGE) suivi dun oprateur de retard (RETARD-CONTINU)

Etude des rsultats

Lanalyse Statique Lorsque cette commande est active, la

cohrence du schma est dabord vrifie. Une fois les calculs termins, les rsultats sont affichs dans la fentre graphique

nous traitons ici du cas de l'amplificateur EDFA, dont les caractristiques fonctionnelles relient principalement la puissance de pompe PP et la puissance du signal amplifier Pin au gain G de l'amplificateur

La figure montre la courbe de gain de l'amplificateur optique, lorsque le signal amplifier est de faible puissance .

Dans ce cas, le signal de pompe est peu consomm

Le gain optique obtenu autour de la longueur d'onde =1550nm est plat et lev (22dB)

La figure montre l'effet de la puissance Pin du signal amplifier sur le gain de l'amplificateur. le gain dcrot lorsque la puissance Pin est trop forte. On parle de saturation du gain de l'amplificateur.

La simulation temporelle

La simulation temporelle est lanalyse permettant le plus grand nombre de possibilits dans lexploitation des rsultats.

Prsentation squence binaire:

Puissance sortie Modulateur:

Puissance sortie Amplificateur:

Sortie d1:

Sortie d2,d3 et d4:

Diagramme en il et valuation des performances:

Les systmes de communications numriques utilisent des signaux dont les combinaisons damplitude et de phase reprsentent le message transmettre.

La reprsentation vectorielle de ces diffrentes combinaisons donne naissance au diagramme vectoriel, encore appel trajectoire.

Le diagramme de loeil est visualis en sortie du filtre de rception, juste avant la prise de dcision.

La simulation est ralise pour 50 points par bit et 200 bits mis.

Pour tracer ce diagramme, nous on tronque les 40 premiers bits.

Diagramme en il cas favorable L'ouverture verticale renseigne sur la diffrence qui existe entre les

niveaux logiques 0 et 1 . Plus l'oeil est ouvert et plus la situation est favorable pour la discrimination des bits hauts et bas.

L'ouverture horizontale renseigne sur le degr de gigue prsent dans la liaison (toutes les communications synchrones sont trs sensibles ce dfaut). L il est souhaitable que l'ouverture de l'oeil soit la plus grande possible.

L'paisseur des lignes au niveau de l'axe horizontal donne galement une indication sur la prsence de gigue .

En dernier lieu, c'est tout simplement l'ouverture de l'oeil elle-mme qui renseigne sur la qualit de la liaison numrique, et donc sur la facilit qu'il y aura interprter le flux de bits reu.

Diagramme en il COMSIS:

Diagramme cas favorable

Le diagramme de loeil est visualis en sortie du filtre de rception, juste avant la prise de dcision. La simulation est ralise pour 50 points par bit et 200 bits mis. Pour tracer ce diagramme, nous on tronque les 40 premiers bits.

Bibliographie http://www.bibsciences.org/bibsup/j3ea/full/print.php?vol=vol2&art=7&img= [1] Christine Le Brun, Eric Guillard, and Jacques Citerne: Communication systems

interactive software COMSIS: modeling of components and its application to the simulation of optical communication systems, Applied Optics, 10 September 1998. Vol. 37, No. 26. [2] Jean-Louis Verneuil: Simulation de systmes de tlcommunications par fibre optique

40 Gbits/s, Thse de Doctorat de lUniversit de Limoges, 2003. [3] Anne du Bois: Simulation de systmes de tlcommunications par fibre optique: de la conception des systmes la validation des composants, Thse de Doctorat de luniversit de Limoges, Septembre 2001. [4] C. le Brun, Dveloppement de la nouvelle bibliothque de composants optiques de COMSIS, Thse de Doctorat de lInstitut National des Science Appliques de RENNES, Octobre 1999. [5] Irne et Michel Joindot et douze co-auteurs: Les tlcommunication par fibre optique, Edition Dunod 1996. [6] COMSIS help.

Simulation de systmes de

tlcommunications par fibre optique 40

Gbits/s

Prsent par: TARMIDI Kawtar Propos par: Pr.OUAHMANE