Les technologies optiques. C. Pham RESO-LIP/INRIA Université Lyon 1

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1 Les technologies optiques C. Pham RESO-LIP/INRIA Université Lyon

2 Bref historique 958: Découverte du laser Mid-60s: Démonstration des guides optiques 970: Production de fibre à faible taux d'erreurs Rend possible la transmission optique longue distance! 970: invention de la diode laser semiconducteur Rend possible l'intégration de composants optiques! 70s-80s: Usage de la fibre en téléphonie: SONET Mid-80s: LANs/MANs: broadcast-and-select architectures 988: Pose de la première fibre optique trans-atlantic Late-80s: EDFA (amplificateur optique ) developpé Réduit considérablement les problèmes liés à la distance! Mid/late-90s: Explosion des systèmes DWDM Late-90s: Intelligent Optical networks Les réseaux optiques 2

3 Fibres optiques () Fibre optique de moins en moins coûteuse, plus légères, en silice le plus souvent, rarement en verre (atténuation). Le plastique est possible. environ 30km sans répéteurs. très haut-débit (50000 Gbits/s théorique) et très bonne fiabilité. Les réseaux optiques 3

4 Aspects physiques Fibre en silice: SiO 2 (principalement) Index de Réfraction, n = c vacuum /c material n core > n cladding n~.43 n~.45 Les réseaux optiques 4

5 Aspects physiques (suite) Lois simples: Réfraction et Réflection Réflection: r = Réfraction: n sin = n 2 sin 2 (Snell s Law) Si 2 = /2: Total Internal Reflection alors =sin - (n 2/ n ), Critical Angle Les réseaux optiques 5

6 Aspects physiques (suite) La lumière se propage par réflexion interne totale Dispersion modale: Différentes longueurs de chemins dispersent l'énergie du faisceau Les réseaux optiques 6

7 Transmission optique: synthèse Transmitted data waveform Waveform after 000 km Les réseaux optiques 7

8 Multimode et monomode Fibres optiques multi-mode fibre multimode (obsolete) 50 ou 62,5 9µ à gradient d indice Fibre à gradient d'indice 25µ mono-mode 50 ou 62,5 9µ Fibre monomode 5 à 9µ 25µ Les réseaux optiques 9

9 Fibres optiques Les réseaux optiques 2

10 Le multiplexage sur fibre optique 2 Atténuation en db/km Longueur d onde en nm Wave-length Division Multiplexing mettre sur une même fibre plusieurs canaux de données, en utilisant différentes longueurs d onde (couleurs). Les réseaux optiques 3

11 Principes du WDM WDM(Wavelength Division Multiplexing). >nm DWDM(Dense Wavelength Division Multiplexing). < 0, nm Les réseaux optiques 4

12 Un pas vers les réseaux optiques Amplificateur optique dopé à l erbium (EDFA) début des années 980 plus longue distance, évite de coûteux répéteurs permet en outre d'amplifier tous les canaux WDM (alors que les répéteurs nécessitent de repasser en électrique) Les réseaux optiques 5

13 Coupleurs optiques Combinent & séparent les signaux Indépendent ou dépendent de la longueur d'onde P(Output) = P(Input) P(Output2) = (- ) P(Input) Power splitter si α=/2: 3-dB coupleur Utilisé pour construire de simples commutateurs optiques Les réseaux optiques 6

14 Filtres, Multiplexeurs rs,, Routeurs Les filtres sélectionnent une longueur d'onde et rejettent les autres Les multiplexeurs combinent différentes longueurs d'onde Les routeurs échangent les longueurs d'onde d'une entrée vers une sortie Les réseaux optiques 7

15 Fabry-Perot Filters Fabry-Perot filter also called F-P interferometer or etalon Cavity formed by parallel highly reflective mirrors Tunable filter Les réseaux optiques 2

16 Les réseaux tout optique Réseaux à diffusion (Broadcast) Mono-saut: toutes les stations peuvent communiquer directement entre elles, Multi-saut: communication directe avec un nombre restreint de machine. Réseaux à commutation en longueur d onde Les réseaux optiques 22

17 Réseaux mono-saut en étoile passive Emetteur, 2,..., n Récepteur 2 2 2, 2,..., n n n, 2,..., n n Les réseaux optiques 23

18 Réseaux mono-saut en bus replié actif n On peut avoir quatre catégories de réseaux monosaut: FT-FR : émetteurs et récepteurs fixes TT-FR : émetteurs accordables et récepteurs fixes FT-TR : émetteurs fixes et récepteurs accordables TT-TR : émetteurs et récepteurs accordables Les réseaux optiques 24

19 Réseaux multi-saut Graphe de connectivité 2 Topologie physique Les réseaux optiques 25

20 Commutation en longueurs d onde Chaque connexion est une longueur d onde, réutilisation des longueurs d onde pour A et C. B 2 A 2 3 C 5 4 E D Les réseaux optiques 26

21 Commutation en longueur d onde Les brasseurs passifs fixe Les brasseurs passifs dynamiques convertisseurs dynamiques Les brasseurs actifs (reconfiguration lente) 2 2 Les réseaux optiques 27

22 Les commutateurs optiques Format du paquet optique 00Mbs - 700Mbs - Données Résolution de la contention Temps de garde la déflexion les mémoires optiques projet KEOPS Wavelength Routing Switch & Broacast and Select Switch Les réseaux optiques 28

23 Ex: le commutateur WRS CONTROLEUR ETAGE ETAGE 2 N N CONVERTISSEURS LIGNES A RETARD CONVERTISSEURS R N Les réseaux optiques 29

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