2.4 La compensation de PMD
2.4.4 Comparaison des techniques de compensation optiques
La compensation optique est raisonnablement limitée au premier ordre de la PMD pour minimiser la complexité du compensateur. L'avantage ma- jeur de la compensation optique est sa transparence au débit et au format de modulation. Par conséquent une montée en débit (40 Gbit/s) pourra se
faire sans problème pour un système de compensation optique de la PMD. Par contre les techniques monocanal restent d'un coût élevé. Les pertes d'in- sertion doivent aussi être prises en compte mais peuvent être limitées par l'emploi d'un contrôleur de polarisation à base de bre su sament rapide.
L'égalisation électrique est généralement une égalisation linéaire à l'aide d'un ltre à réponse impulsionnelle nie placé dans le récepteur avant la récupération d'horloge. Le nombre de coe cients du ltre est limité par la complexité induite.
Le premier avantage de la compensation électrique est son intégration à l'électronique du récepteur. Pour estimer le DGD, on peut mesurer la dis- torsion induite dans le domaine spectral en regardant la densité spectrale de puissance aux fréquences 1/2T , 1/4T (T temps bit). Tout ceci peut donc être intégré sur une même carte électronique incluse dans le récepteur : l'estima- tion de la PMD et sa compensation. Par conséquent les pertes d'insertion du système de compensation sont quasi-nulles.
Par contre un système de compensation électrique de la PMD est adapté à un débit. De même l'estimation du DGD se fait à l'aide de ltres centrés aux fréquences 1/2T ou 1/4T . Pour une montée en débit il est nécessaire de développer une nouvelle carte électronique. Pour des fréquences de 40 GHz ou plus, l'électronique rencontre de grands problèmes même pour la réalisation de simples ltres FIR.
2.5 Conclusion
Ce chapitre nous a permis de comprendre les fondements de la dispersion modale de polarisation et son impact sur le système. Le caractère aléatoire et dynamique de la PMD se traduit par un temps d'indisponibilité de la liaison. Les travaux exposés dans ce manuscrit se sont limités à la prise en compte de la PMD d'ordre 1 car dans un système où la PMD n'est pas compensée, ce sont les eets du premier ordre qui sont prédominants.
La rapidité des variations de polarisation observées dans les systèmes de télécommunications optiques impose des contraintes très fortes aux disposi- tifs de compensation de PMD. Les solutions optiques restent trop chères pour être massivement déployées dans les systèmes de transmission. Les solutions électroniques ne peuvent suivre l'augmentation des débits pour l'instant et ont souvent des performances plus limitées que les dispositifs optiques ; mais la possibilité de les intégrer directement au récepteur en fait des solutions attractives pour un déploiement conséquent à 10 Gbit/s.
dynamiques. Les solutions de régénération optique pourraient être insérées au niveau des n÷uds de commutation optique pour exploiter leurs fonctions de redistribution du bruit, de conversion de longueur d'onde et autres. Il est donc naturel de s'intéresser à leur e cacité en tant que compensateurs de PMD ; elles constitueraient une cascade de compensateurs de PMD répartis régulièrement au sein du réseau. Aussi allons-nous maintenant les présenter dans le chapitre suivant.
Techniques pour la
régénération optique
Les premiers chapitres nous ont permis d'introduire les systèmes de trans- mission sur bre optique et leurs limitations en termes de produit distance - bande passante. Les dégradations introduites au cours de la propagation sont principalement :
Le bruit d'émission spontanée ampli ée introduit par les ampli ca-
teurs optiques : il se caractérise par l'apparition d'un bruit (ou gigue) d'amplitude sur les symboles 0 et 1 en réception.
La gigue temporelle introduite par les eets non-linéaires (SPM, XPM,
gigue de Gordon-Haus) : elle se caractérise par une fermeture horizon- tale du diagramme de l'÷il.
Les déformations temporelles du signal, introduites par les dispersions
chromatique et de polarisation ou le ltrage sévère par une cascade de multiplexeurs à insertion/extraction : elles entraînent une fermeture du diagramme de l'÷il par création d'interférence entre symboles, dé- pedante de la séquence.
Aussi des techniques de régénération optique du signal ont-elles été dé- veloppées pour contrer ces dégradations du signal. Les diérents stades de régénération du signal sont respectivement :
La régénération 1R ou réampli cation du signal : c'est le rôle des
techniques d'ampli cation optique qui ont été présentées au chapitre 1. Comme nous l'avons vu, ces techniques s'accompagnent de l'apparition d'une gigue d'amplitude apportée par le bruit d'émission spontanée ampli ée.
La régénération 2R assure la réampli cation du signal et sa remise
en forme : son rôle premier est de diminuer la gigue d'amplitude qui aecte le signal. Mais cette technique s'accompagne en général de la création d'une gigue temporelle supplémentaire.
La régénération 3R assure les fonctions de réampli cation, remise en
forme et resynchronisation.
Pour augmenter la portée des systèmes sans l'emploi de techniques de ré- génération optique, il faut employer une régénération optoélectronique com- plète du signal, dans des sites de régénération. Il s'agit simplement de mettre tête-bêche un récepteur et un émetteur : le signal optique est converti en signal électronique, un circuit de décision extrait l'information qui est impri- mée sur un nouveau signal optique à l'aide d'un modulateur. C'est la solution actuelle aux limites de la portée des systèmes. Mais elle consiste à déployer deux systèmes de transmission complets ; aussi le coût est-il très important et les solutions alternatives sont toujours l'objet de recherche.
La régénération optique se pose ainsi en bon candidat à l'augmentation de portée pour des systèmes limités par la gigue d'amplitude ou la gigue temporelle. Mais son défaut rédhibitoire est le traitement monocanal qu'elle impose. A l'heure actuelle il n'existe pas de solution de régénération optique WDM, c'est-à-dire traitant simultanément plusieurs canaux, mais comme nous le verrons plusieurs pistes sont étudiées, notamment au sein de ce la- boratoire.
Ces travaux de thèse se concentrent principalement sur la régénération 2R, bien souvent moins complexe - et donc plus réaliste - que la régénération 3R. Nous nous attacherons à étudier la capacité des techniques de régénéra- tion 2R à compenser les déformations subies par le signal du fait de la PMD. Si leurs capacités sont prouvées, cela constituerait un argument supplémen- taire en faveur du déploiement de régénérateurs optiques dans les réseaux de télécommunications. En particulier, un régénérateur optique s'adapte natu- rellement aux variations du signal en entrée et ne nécessite pas de dispositif de mesure de la qualité du signal comme un compensateur de PMD ; cette propriété en fait des candidats potentiels intéressants pour compenser la PMD même pour des variations très rapides de polarisation.
Nous aborderons la régénération 3R dans ces travaux à travers le cha- pitre 6 par l'étude des techniques de récupération d'horloge tout optique, composant critique et essentiel de tout régénérateur 3R.
Dans ce chapitre nous allons d'abord décrire le principe de fonctionne- ment de la régénération 2R et 3R à la section 3.1, en diérenciant les tech- niques de régénération 2R selon qu'elles donnent une forme aux impulsions régénérées (type II) ou non (type I).
Nous présenterons ensuite dans la section 3.2 les dispositifs et les compo- sants employés à l'heure actuelle dans les régénérateurs optiques du signal.
La dernière partie du chapitre (3.3) sera consacrée aux méthodes em- ployées dans ces travaux pour tester la capacité d'un régénérateur optique
à compenser la PMD. Une méthode originale pour calculer la probabilité de coupure d'une liaison avec un ou plusieurs régénérateurs optiques en son sein a été développée dans ces travaux car aucune méthode n'avait à notre connaissance été publiée dans la littérature. Ceci permet d'une part de dé - nir le gain en PMD tolérable apportée par l'emploi d'un régénérateur optique dans une liaison, et d'autre part d'étudier la position optimale du régénéra- teur dans un lien dominé par la PMD.