L’architecture hybride ou WDM TDM PON

Pour augmenter la bande passante allouée à chaque utilisateur, la combinaison entre le partage temporel et le partage en longueur d'onde dans la même architecture représente une des solutions futures pour la nouvelle génération du réseau d'accès NGA (Next Generation of Access). On parle alors d'un WDM-TDM PON ou PON hybride. L'ODN, illustré à la Figure 2-8, se compose d'une étape de démultiplexage de longueur d'onde dans le sens descendant avec chacune des "p" longueurs d'onde dirigées vers un coupleur 1: m.

Figure 2—8 : Exemple de WDM hybride avec un diviseur de puissance dans l'ODN pour la NG-PON2

En d’autres termes, le WDM-TDM PON consiste à mettre en parallèle plusieurs PON TDM sur plusieurs longueurs d'onde. L’ODN hybride avec un dispositif de répartition en longueur d'onde et un coupleur de puissance a une perte d'insertion définie par :

Sens descendant

Du côté des sources (à l’OLT), la présence de multiples longueurs d'onde impose l'utilisation de lasers monomodes dont la longueur d’onde est définie très précisément. Le laser DFB devient donc la source de base du PON WDM. Le laser Fabry Perot a un spectre d'émission trop large, et les VCSEL n'existent pas pour le DWDM. L'introduction de l'amplification

1:m 1:p OLT Point d’accès λ1 Tx/Rx λ2 Tx/Rx λp Tx/Rx ONT λ1 ONT λ2 ONT λm .

optique est tout à fait envisageable avec un taux de partage important et une portée autour de 100 km.

Sens montant

En ce qui concerne le sens montant, plusieurs possibilités sont offertes mais il est déjà exclu de réutiliser les ONU actuels dans la mesure où il est obligatoire d'avoir une longueur d'onde différente par PON. Des solutions pour avoir un « ONU achromatique » seront exposées dans le Chapitre 3.

Comme pour les autres architectures WDM, on présente ci-après les avantages et les inconvénients du PON WDM-TDM.

AVANTAGES WDM-TDM PON

 Cette architecture WDM-TDM PON a pour intérêt de réutiliser l'infrastructure et les ressources déjà existantes comme :

les coupleurs

les photodiodes large bande qui opèrent aussi bien à 1,3 µm qu'à 1,55 µm

les modules électroniques de synchronisation pour le TDM dans le sens descendant et le TDMA dans le sens remontant.

 Ce type d'architecture permet de mutualiser les kilomètres de fibres parcourues par plusieurs réseaux TDM ainsi que la concentration de tous les OLTs dans le même central.  Pour ce système hybride, nous retrouvons les avantages de deux technologies PON

discutées précédemment. Premièrement, la bande-passante totale disponible est très élevée grâce à la technologie WDM, et deuxièmement il est possible de partager de manière flexible et efficace, le débit porté par une longueur d'onde entre K abonnés dans une branche, grâce à la technologie TDM.

 Cette technologie hybride permet d'augmenter considérablement le nombre d'abonnés servis par un réseau PON.

INCONVENIENTS WDM-TDM PON

 Le principal inconvénient est lié à la complexité de la mise en œuvre des récepteurs en mode rafale (mode « Burst » en anglais) pour le TDM et des émetteurs-récepteurs WDM pour le multiplexage en longueur d'onde.

 Comme pour un système WDM-PON, les ONUs doivent être génériques en longueur d’onde et identiques entre les différents abonnés, c'est-à-dire que les composants optiques pour réaliser les émetteurs « achromatiques » sont nécessaires.

 Il y a aussi le problème de la stabilisation du fonctionnement de l'AWG en température.

 Comme cette architecture hybride est une cascade de WDM-PON et TDM-PON, les pertes optiques totales du système comprenant celles de l'AWG et des coupleurs sont élevées.

 Par la suite des composants émetteurs-récepteurs WDM de très hautes performances sont requises pour pouvoir supporter un budget optique important.

Des études antérieures menées sur le WDM-TDM PON (Figure 2.9) ont démontré un débit de transmission à 10 Gbit/s et un nombre de clients desservis qui s'élève à 1088 pour une portée de 110 km via des ONUs « colorless » : achromatiques et avec amplification optique [Ma5].

Figure 2—9: Principe de l’architecture WDM-TDMA PON dans le sens montant

Sans amplification, le budget optique est donc tout juste réalisable. L'amplification peut aussi se faire à l'OLT juste après le laser (en « booster »), de façon à avoir une puissance en sortie à l'OLT de 15 ou 20 dBm. Le problème qui peut alors survenir est une trop forte puissance optique s'il y a beaucoup de longueurs d'onde et donc l'apparition d'effets non linéaires. Nous verrons plus tard dans le Chapitre 4, une configuration particulière basée sur le PON hybride ou WDM TDM PON, sans amplification, qui a été développée durant la thèse.

Réception Réception    Emission Emission    _A W G Emission 1 Réception 1    Emission N Réception N 1 :N 1 :M Emission 1 Réception 1    Emission M Réception M 1 2 N 1 2 M 1 2 N 1 2 M OLT _Mux/Demux Mux/Demux

SYNTHESE SUR LE WDM

Cette section passe en revue les grandes classes d'options architecturales du WDM PON, dont la disponibilité commerciale dans les prochaines années pourrait influencer le choix de l'architecture NG-PON2. En quelques mots le WDM(A) PON consiste à attribuer une ou deux longueurs d'onde par client pour la voie descendante et la voie montante. Le WDM PON possède une bande-passante très élevée, jusqu'à un débit de l'ordre de 10 Gbit/s et plus par client. Aussi, le fait que chaque abonné communique sur une longueur d'onde spécifique permet de garantir une excellente sécurité au niveau de la couche physique, d'éviter la collision entre les abonnés. De plus, avec cette solution à base de multiplexage en longueur d’onde, on peut obtenir une transparence au niveau du protocole entre les différents ONUs. Par conséquent, le WDM est considéré actuellement comme une solution attractive pour la future génération d'accès optique, qui peut satisfaire la demande de débit très élevé (quelques Gbit/s par abonné). Son inconvénient majeur est en revanche le coût élevé des sous-systèmes d'émetteur-récepteur.

L'idée du PON hybride ou PON WDM-TDM est d'utiliser à la fois les avantages de l'allocation dynamique de la bande passante dans le TDM et la capacité du WDM pour augmenter le nombre de clients par PON.

Bien évidemment, les composants optiques WDM sont beaucoup plus coûteux quand ils sont comparés aux "composants achromatiques" ou "colorless" que nous étudierons en détail dans la section 3.5.