Le réseau d'accès et la montée en débit

An de s'assurer la communication inter-personnelle, chaque utilisateur doit se connecter au réseau de télécommunication. L'utilisateur peut être un abonné des services mobiles, un abonné des services haut-débit résidentiels ou professionnels,... Le réseau d'accès est le réseau qui relie ces utilisateurs naux au réseau de transport de l'opérateur de télécommunication via le point d'accès que nous appelons le "central" pour le réseau d'accès de type laire.

Le support de transmission du réseau d'accès peut être l'espace libre dans le cas du réseau d'accès radio, la paire de cuivre, la bre optique ou le câble coaxial pour le réseau d'accès laire. En ignorant le réseau local domestique (à la maison ou dans l'entreprise) qui a une portée relativement courte, le réseau d'accès peut-être considéré comme le dernier

Figure 1.1  Architecture schématique des réseaux de télécommunications (Source : Info- Vista)

tronçon en aval (côté d'utilisateur) dans la hiérarchie des réseaux de télécommunications comme l'illustre la gure 1.1. Le réseau d'accès est aussi le réseau à déployer à une très grande échelle car il correspond à un nombre très important d'utilisateurs naux. Donc, contrairement au réseau de transport, le déploiement du réseau d'accès a toujours une contrainte importante liée au problème du coût. Dans la gure 1.1, nous retrouvons en amont de cette hiérarchie le réseau de transport de l'opérateur qui est classé en deux catégories suivant le caractère géographique et la portée : le réseau coeur pour l'échelle nationale, internationale (quelques centaines jusqu'à des milliers de km), et le réseau de collecte pour l'échelle régionale et métropolitaine (quelques dizaines jusqu'à quelques centaines de km). Le support de transmission de ces réseaux est tout optique, notamment grâce aux liens DWDM à très haut-débit (2,5 −→ 40 Gb/s). Les services transportés sont notamment des services IP (les liens Giga Ethernet, 10 Giga Ethernet,...), des services TDM (les interfaces STM-N,...), des services OTN (les interfaces ODU-N,...) ou des services ATM encore utilisés jusqu'à aujourd'hui.

Comme cela est montré dans la gure 1.1, il y a diérents types de réseaux d'accès dépendant du support de transmission : le réseau d'accès radio pour les utilisateurs mobiles et sans-l, le réseau d'accès par paire de cuivre du type xDSL, le réseau d'accès par bre optique du type FTTx et le réseau d'accès par câble coaxial du type CMTS pour les uti- lisateurs des services haut-débit en voie laire. Parmi ces diérents types, c'est le réseau

d'accès optique qui est l'objet de notre intérêt. Dans ce réseau, la bre optique assure la transmission des données entre le point d'accès (le "central") et les abonnés. Généralement, le réseau d'accès laire (par paire de cuivre, bre optique ou câble coaxial) a toujours une typologie de distribution, d'un point d'accès vers plusieurs abonnés. Nous l'appelons parfois le réseau de distribution. Donc, le schéma d'infrastructure de base d'un réseau d'accès - laire est toujours du type point à multipoint, qui relie le central de l'opérateur aux abonnés comme nous pouvons le constater dans la gure 1.2 ci-dessous. La tête du réseau d'accès est le central, qui est historiquement un central téléphonique. Le point intermédiaire répar- tit des liens provenant d'un tronçon de transport vers plusieurs tronçons de distribution à destination des abonnés. En pratique, le réseau d'accès laire peut avoir plusieurs niveaux de répartition.

Figure 1.2  Schéma simplié du réseau d'accès laire (optiques / paires de cuivre / câbles coaxiaux)

Historiquement, le réseau d'accès a été construit lors de la création du réseau télépho- nique PSTN. Pendant des années 90, le développement de la technologie xDSL a permis de transporter les services haut-débit en utilisant la même paire de cuivre du réseau télépho- nique, mais avec le signal à des fréquences plus importantes que celle du réseau téléphonique (25 kHz −→ 1100 kHz) [1]. Aujourd'hui, an de minimiser le coût d'investissement dans le réseau d'accès optique, le déploiement de la bre optique continue à réutiliser l'infrastructure génie-civile (conduites, chambres,...) du réseau d'accès xDSL.

En termes de débit de transmission, le réseau d'accès laire basé sur la paire de cuivre du type xDSL peut supporter un débit maximum de 24 Mb/s en voie descendante (direction de transmission du central vers les abonnés) et de 3 Mb/s en voie montante (direction de transmission des abonnés vers le central) selon le standard le plus récent ADSL2+M déni par l'ITU-T [2]. Diérentes technologies ADSL avec leurs débits de transmission correspondants sont récapitulées dans le tableau 1.1 ci-dessous. Néanmoins, avec la forte croissance actuelle des services de communication (vidéo à la demande, téléchargement,...),

notamment les services très gourmands de bande-passante comme la télé à haute-dénition (HDTV), le débit de transmission permis par la technologie xDSL semble être insusant pour les années qui viennent [3, 4]. Par conséquent, l'utilisation de la bre optique comme médium de transmission devient évidente pour le futur réseau d'accès à très haut débit.

Table 1.1  Diérents standards ADSL et ses débits correspondants [1]

Version Standard Nom usuel Débit Débit

descendant montant ADSL ANSI T1.413-1998 Issue 2 ADSL 8,0 Mb/s 1,0 Mb/s ADSL ITU G.992.1 ADSL (G.DMT) 12,0 Mb/s 1,3 Mb/s ADSL ITU G.992.1 Annex A ADSL over POTS 12,0 Mb/s 1,3 Mb/s ADSL ITU G.992.1 Annex B ADSL over ISDN 12,0 Mb/s 1,8 Mb/s ADSL ITU G.992.2 ADSL Lite (G.Lite) 1,5 Mb/s 0,5 Mb/s

ADSL2 ITU G.992.3 ADSL2 12,0 Mb/s 1,3 Mb/s

ADSL2 ITU G.992.3 Annex J ADSL2 12,0 Mb/s 3,5 Mb/s ADSL2 ITU G.992.3 Annex L RE-ADSL2 5,0 Mb/s 0,8 Mb/s ADSL2 ITU G.992.4 splitterless ADSL2 1,5 Mb/s 0,5 Mb/s ADSL2+ ITU G.992.5 ADSL2+ 24,0 Mb/s 1,3 Mb/s ADSL2+ ITU G.992.5 Annex M ADSL2+M 24,0 Mb/s 3,3 Mb/s

Figure 1.3  Evolution du débit d'utilisateur dans le réseau d'accès des quelques pays d'Europe (a) et des Etats-Unis (b) (Source : FTTH Council Europe [3] et Technology Futures Inc.)

Comme nous pouvons voir dans la gure 1.3 (a), l'évolution du débit de l'utilisateur pour des pays d'Europe a été récemment publiée par le FTTH Council Europe ; l'augmentation de la demande en bande-passante est exponentielle en fonction du temps. Vers l'horizon 2015-2020, il est prévu qu'un débit de l'ordre de 100 Mb/s à 1 Gb/s par utilisateur sera nécessaire. Pour atteindre ce débit, la seule solution est d'utiliser la bre optique comme support de transmission car la bre optique possède une bande-passante très importante.

De manière similaire, la gure 1.3 (b) montre la croissance du débit d'utilisateur dans le réseau d'accès aux Etats-Unis. Il prévoit également qu'il y a 90% des familles nécessitant un débit de l'ordre de 100 Mb/s vers l'horizon 2020-2025.

La gure 1.4 représente diérents scénarios d'introduction de la bre optique dans le réseau d'accès. Dépendant du point jusqu'auquel la bre optique peut pénétrer, nous clas- sions en diérentes catégories : FTTH (Fiber-To-The-Home) si la bre pénètre jusqu'à la maison, FTTB (Fiber-To-The-Building) si la bre pénètre jusqu'au pied de l'immeuble, FTTC/FTTCab (Fiber-To-The-Curb/Cabinet) si la bre pénètre jusqu'au dernier point de répartition du réseau,... Dans cette gure, nous trouvons la terminologie usuellement utilisée pour le réseau d'accès optique que nous allons employer par la suite :

• OLT (Optical Line Terminal) : L'équipement réseau situé au central qui gère les ux de trac vers les abonnés ou provenant des abonnés. Il assure l'interfaçage avec les équipements du réseau de collecte. L'OLT est le point d'extrémité en amont du réseau d'accès.

• RN (Remote Node) : Point de répartition qui répartit le signal optique provenant de l'OLT vers plusieurs abonnés et combine les signaux optiques provenant des abonnés à destination de l'OLT.

• ONT (Optical Network Termination) : Le module optique chez les abonnés qui assure les fonctions d'émission/réception des signaux optiques vers l'OLT ou provenant de l'OLT et la conversion entre les interfaces optiques avec le réseau et les interfaces d'utilisateur. C'est le point d'extrémité en aval du réseau d'accès

• ONU (Optical Network Unit) : L'équipement comme l'ONT mais situé dans le réseau dans le cas où la bre ne pénètre pas jusqu'à chez les abonnés. La transmission entre les ONU et les abonnés est réalisée sur les paires de cuivre comme la technologie xDSL.

• NT (Network Termination) : Le module chez les abonnés dans le cas où la bre ne pénètre que jusqu'à l'ONU.

Mais aujourd'hui, nous employons l'ONU comme un nom commun qui indique le terminal du réseau d'accès optique chez les abonnés. Donc, la transmission que nous étudions dans le réseau d'accès optique a pour but d'assurer la communication entre l'OLT et les ONU via le point de répartition RN. Dans le cadre de l'étude décrite dans ce manuscrit, nous nous sommes uniquement intéressés au scénario de déploiement de la bre optique jusqu'à chez l'abonné, c'est-à-dire le FTTH. C'est aussi le scénario pour lequel le réseau d'accès est entièrement bré sans recours aux paires de cuivre dans les derniers tronçons reliant les abonnés, donc qui permet de monter à un débit très élevé grâce à la bre optique.

En conclusion, l'introduction de la bre optique dans le réseau d'accès est une évolution incontournable. Comme l'infrastructure optique est beaucoup plus coûteuse comparée à

Figure 1.4  Scénarios de l'introduction de la bre optique dans le réseau d'accès (Source : FSAN )

celle du réseau d'accès cuivre, le déploiement à grande échelle de la bre optique dans le réseau d'accès doit assurer une rentabilité économique. Par conséquent, le coût du système d'accès optique doit être aussi optimisé, notamment les composants optiques d'extrémité (émetteur, récepteur) [5]. Pour cette raison, un grand eort est porté par plusieurs acteurs académiques et industriels an de développer des technologies de composants optiques à hautes performances pour répondre à la demande d'augmentation du débit de transmission mais aussi à fort potentiel d'être bas coût pour un déploiement massif dans le réseau d'accès.