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Les technologies optiquesLes technologies optiques
C. PhamRESO-LIP/INRIAUniversité Lyon 1http://www.ens-lyon.fr/~cpham
Les réseaux optiques 2Cours de C. Pham, Univ. Lyon 1
Bref historiqueBref historique
■ 1958: Découverte du laser■ Mid-60s: Démonstration des guides optiques■ 1970: Production de fibre à faible taux d'erreurs
– Rend possible la transmission optique longue distance!
■ 1970: invention de la diode laser semiconducteur– Rend possible l'intégration de composants optiques!
■ 70s-80s: Usage de la fibre en téléphonie: SONET■ Mid-80s: LANs/MANs: broadcast-and-select
architectures■ 1988: Pose de la première fibre optique trans-atlantic■ Late-80s: EDFA (amplificateur optique ) developpé
– Réduit considérablement les problèmes liés à la distance!
■ Mid/late-90s: Explosion des systèmes DWDM■ Late-90s: Intelligent Optical networks
Les réseaux optiques 3Cours de C. Pham, Univ. Lyon 1
Fibres optiques (1)Fibres optiques (1)
■ Fibre optique– de moins en moins coûteuse, plus légères, en silice le plus
souvent, rarement en verre (atténuation). Le plastique est possible.– environ 30km sans répéteurs.– très haut-débit (50000 Gbits/s théorique) et très bonne fiabilité.
Les réseaux optiques 4Cours de C. Pham, Univ. Lyon 1
Aspects physiquesAspects physiques
■ Fibre en silice: SiO2 (principalement)■ Index de Réfraction, n = cvacuum/cmaterial
■ ncore > ncladding
n~1.45
n~1.43
Les réseaux optiques 5Cours de C. Pham, Univ. Lyon 1
Aspects physiquesAspects physiques ((suitesuite))
■ Lois simples: Réfraction et Réflection
■ Réflection: 1r = 1
■ Réfraction: n1sin 1 = n2sin 2 (Snell’s Law)
■ Si 2 = /2: Total Internal Reflection■ alors 1 =sin-1 (n2/n1), “Critical Angle”
Les réseaux optiques 6Cours de C. Pham, Univ. Lyon 1
Aspects physiquesAspects physiques ((suitesuite))
■ La lumière se propage par réflexion interne totale■ Dispersion modale: Différentes longueurs de chemins
dispersent l'énergie du faisceau
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TransmissionTransmission optique: synthèseoptique: synthèse
Waveform after 1000 kmTransmitted data waveform
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Multimode Multimode et et monomodemonomode
■ Fibres optiques
– multi-mode
– à gradient d ’indice
– mono-mode
Fibre à gradient d'indice
Fibre monomode
fibre multimode (obsolete)
125µ
125µ
5 à 9µ
50 ou 62,5 9µ
50 ou 62,5 9µ
Les réseaux optiques 12Cours de C. Pham, Univ. Lyon 1
Fibres optiquesFibres optiques
Les réseaux optiques 13Cours de C. Pham, Univ. Lyon 1
Le multiplexage sur fibre optiqueLe multiplexage sur fibre optique
■ Wave-length Division Multiplexing– mettre sur une même fibre plusieurs canaux de données, en
utilisant différentes longueurs d’onde (couleurs).
1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700
2
1
1.5
0.5Longueur d ’onde en nm
Att
énua
tion
en
db/k
m
Les réseaux optiques 14Cours de C. Pham, Univ. Lyon 1
Principes du WDMPrincipes du WDM
WDM(Wavelength Division Multiplexing).
>1nm
DWDM(Dense Wavelength Division Multiplexing).
< 0,1 nm
Les réseaux optiques 15Cours de C. Pham, Univ. Lyon 1
Un pas vers les réseaux optiquesUn pas vers les réseaux optiques
■ Amplificateur optique dopé à l’erbium (EDFA)
– début des années 1980
– plus longue distance, évite de coûteux répéteurs
– permet en outre d'amplifier tous les canaux WDM (alors que les répéteurs nécessitent de repasser en électrique)
Les réseaux optiques 16Cours de C. Pham, Univ. Lyon 1
CoupleCoupleuursrs optiquesoptiques
■ Combinent & séparent les signaux■ Indépendent ou dépendent de la longueur d'onde
■ P(Output1) = P(Input1)■ P(Output2) = (1- ) P(Input1)
– Power splitter si α=1/2: 3-dB coupleur
■ Utilisé pour construire de simples commutateurs optiques
Les réseaux optiques 17Cours de C. Pham, Univ. Lyon 1
FiltrFiltrees, s, MultiplexeMultiplexeuursrs, Route, Routeuursrs
■ Les filtressélectionnent unelongueur d'onde et rejettent les autres
■ Les multiplexeurscombinentdifférenteslongueurs d'onde
■ Les routeurséchangent les longueurs d'onded'une entrée vers une sortie
Les réseaux optiques 21Cours de C. Pham, Univ. Lyon 1
FabryFabry--Perot FiltersPerot Filters
■ Fabry-Perot filter also called F-P interferometer or etalon
■ Cavity formed by parallel highly reflective mirrors■ Tunable filter
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Les réseaux tout optiqueLes réseaux tout optique
■ Réseaux à diffusion (Broadcast)– Mono-saut: toutes les stations peuvent communiquer directement
entre elles,– Multi-saut: communication directe avec un nombre restreint de
machine.
■ Réseaux à commutation en longueur d ’onde
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Emetteur Récepteur
1
2 2
1
n n
1 1, 2,..., n
n
2
1, 2,..., n
1, 2,..., n
Réseaux monoRéseaux mono--saut en étoile passivesaut en étoile passive
Les réseaux optiques 24Cours de C. Pham, Univ. Lyon 1
1 3 n4 52
Réseaux monoRéseaux mono--saut en bus replié actifsaut en bus replié actif
■ On peut avoir quatre catégories de réseaux mono-saut:– FT-FR : émetteurs et récepteurs fixes– TT-FR : émetteurs accordables et récepteurs fixes– FT-TR : émetteurs fixes et récepteurs accordables– TT-TR : émetteurs et récepteurs accordables
Les réseaux optiques 25Cours de C. Pham, Univ. Lyon 1
4
3
1
27 8
2 8 5 6
3 4
1 7
1 2 4 6
3 5
Topologie physique
3
21
4
1
4
5
8
6 2 7 3
Graphe de connectivitéRéseaux Réseaux multimulti--sautsaut
Les réseaux optiques 26Cours de C. Pham, Univ. Lyon 1
A
D
C
B
1
E
3
5 4
21
2
1
Commutation en longueurs d’ondeCommutation en longueurs d’onde
■ Chaque connexion est une longueur d’onde, réutilisation des longueurs d’onde pour A et C.
Les réseaux optiques 27Cours de C. Pham, Univ. Lyon 1
2
1
1 21 2
1 2
1 2 1 2
1 2
1 2
1 2
1 2
1 2
1 2
1 2
1
2
2
1
1
2
Commutation en longueur d’ondeCommutation en longueur d’onde
■ Les brasseurs passifs fixe
■ Les brasseurs passifs
dynamiques
2
1
1 2
1 2
1 2
1 2
1 2
1 2 Les brasseurs actifs(reconfiguration lente)
convertisseursdynamiques
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Données
Temps de garde
100Mbs-1 700Mbs-1
Les commutateurs optiquesLes commutateurs optiques
■ Format du paquet optique
■ Résolution de la contention– la déflexion– les mémoires optiques
projet KEOPS Wavelength Routing Switch & Broacast and Select Switch
Les réseaux optiques 29Cours de C. Pham, Univ. Lyon 1
1
R
1
N
1
N
CONTROLEUR
CONVERTISSEURS LIGNES A RETARD CONVERTISSEURS
1
N
ETAGE 2ETAGE 1
Ex: le commutateur WRSEx: le commutateur WRS
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