synchronisation d’un ensemble d’oscillateurs chaotiques
5.6 Recherche en simulation des systèmes de télécommunications optiques
5.6.1 Simulation et optimisation d’un réseau DWDM métropolitain
[CI18]
La technologie DWDM, Dense Wavelenghth Division Multiplexing, commence à être utilisée dans les réseaux métropolitains d’accès, elle se base sur des composants tels que le multiplexeur optique OADM, Optical Add Drop Multiplexer, et le OXC, Optical Cross Connect, en tant qu’éléments fondamentaux pour la gestion du réseau.
Dans le cadre d’un Contrat d’Étude Industrielle pendant l’année 1999/2000, j’ai encadré un groupe de trois étudiants de dernière année e Supélec, afin d’effectuer une étude de simulation de réseaux DWDM métropolitains. Lors de cette étude, on a été amenés à étudier la technologie DWDM, sur le plan technologique, par l’étude des différentes normes et par les différents composants disponibles par les constructeurs à cette époque.
Fig 35 Structure en anneau d’une liaison WDM. A chaque OADM il est possible d’insérer et d’extraire quatre canaux. Le multiplex est constitué de 16 canaux.
5.6.1.1 Normes et classifications de composants pour réseaux DWDM métropolitains Les normes définissent la grille des fréquences centrales des systèmes à canaux en longueur d’onde multiples avec une fréquence de référence à 193,10 THz et un espacement entre canaux de 50 GHz ou 100 GHz. Mais ces normes définissent aussi les spécifications de composants par leurs caractéristiques et par les valeurs des principaux paramètres. Lors de cette étude un fichier d’aide définissant les différents composants et normes intervenant pour ce genre de système a été réalisé à l’aide de feuilles de calcul Excel, comprenant un tableau de classement des normes et une feuille les principaux titres des normes. Les normes sont classées suivant plusieurs critères : date de parution de la norme, référence et contenu.
Plus spécifiquement on a étudié un réseau en anneau, utilisant des fibres optiques standard (norme ITU G 652). On considère un système à 16 canaux, composé d’un nombre variable de nœuds qui permettent l’extraction et l’insertion de l’information des différents canaux grâce aux modules OADM. Le débit maximum du système est de 2,5 Gb/s , avec un espacement entre canaux de 100 GHz . OADM OXC OADM OADM 4 λ in 4 λ out 4 λ out 4 λ out 4 λ in 4 λ in 16 canaux multipléxés
Afin d’accéder facilement à toutes ces informations, un tableau a été crée contenant la classification des composants WDM du réseau. Pour mettre en ouvre la simulation d’un tel système, on devait analyser un large panel de composants WDM du marché, avec leurs spécifications, leurs performances et leur prix.
Pour chaque type de composant un nombre représentatif de constructeurs a été sélectionné. Le tableau des composants est représenté sur la figure 36. Chacune des cellules incorpore un commentaire et un lien hypertexte, qui mène directement sur le catalogue ou sur le site Internet du constructeur. Les composants considérés sont les lasers, les récepteurs, les isolateurs, les atténuateurs, les modules complets, les OADM, les filtres interférentiels, les filtres de Bragg et les coupleurs.
Aux composants sont associés les différentes caractéristiques techniques : puissances émises laser, puissances seuil récepteur, pertes d’insertion et diaphonie des composants passifs, dispersion des fibres et temps de montée des composants.
Nous avons aussi inclus le prix indicatif du composant (correspondant à la date de saisie pendant l’année 2000).
Fig 36 Tableau comprenant les composants d’un réseau optique métropolitain avec hyperlien vers les fiches constructeur.
5.6.1.2 Outil de simulation des performances d’une réseau métropolitain DWDM [CI18]
Pour un opérateur l’estimation du bilan de liaison est essentielle. A cause du grand nombre de canaux en longueur d’onde dans un système DWDM l’utilisation d’outils de simulation informatique est naturelle puisqu’il faut pouvoir estimer systématiquement le bilan de liaison pour chaque canal en longueur d’onde.
Les outils de simulation du commerce nécessitent en général une connaissance très approfondie des paramètres physiques internes des composants qui ne sont en général pas disponibles, ceci constitue un problème pour une simulation fiable pour des composants en provenance de différents constructeurs.
Une approche système a été adoptée utilisant les caractéristiques connues des différents composants et des normes, classées dans les tableaux interactifs décrits précédemment. A chaque nœud du réseau DWDM le niveau de puissance et les pénalités due à la dispersion et aux interférences entre canaux, sont calculés permettant in fine d’estimer le Taux d’Erreur Binaire, TEB, pour chaque canal.
Les nœuds et composants sont modélisés par des fonctions de transfert, par exemple les puissances sont regroupés dans un vecteur de dimension N correspondant au nombre des canaux. Les puissances sont transmises à travers des composants représentés par des matrices NxN . Par exemple la matrice correspondant à un OXC comprend les fonctions de permutation de longueur d’onde. Les vecteurs puissance et dispersion sont calculés en chaque nœud. La méthode adoptée permet des calculs très rapides.
Le programme, développé à l’aide du logiciel MATLAB calcule les différentes caractéristiques et les sauvegarde dans un fichier spécifique.
Lors de la phase de saisie de la configuration il est possible de définir les paramètres suivants : 1) Le nombre de nœuds.
2) La longueur de chaque tronçon de fibre entre les nœuds. 3) Le type de nœud (OXC ou OADM).
4) Les canaux à extraire si le nœud est un OADM.
5) La puissance des canaux insérés si le nœud est un OADM. 6) Pour un OXC la permutation du canal.
Fig.37 Fenêtre de visualisation des résultats – niveau de puissance par canal - du simulateur de
liaison DWDM métropolitain.
Cet outil permet d’étudier différentes configurations de réseau que ça soit dans une phase de conception ou de maintenance. Les différents composants sont définis exclusivement par des données issues des fiches constructeur, ceci nous permet une confrontation aisée avec des systèmes réellement existants, et aussi de comparer des solutions avec des composants de différente origine et technologie.
(5) Estimation du TEB. (1) Puissance des 16 canaux transmis. (1) (2) (3) (4) (5) (6) (2) Puissance des canaux extraits. (3) Pénalités exprimées en dB. (4) Pénalités exprimées en ps. (6) Visualisation de la puissance des canaux transmis et extraits.