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REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT SUP

REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT SUPERIEUR ET DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE UNIVERSITE Dr. TAHAR MOULAY - SAIDA FACULTE DE TECHNOLOGIE DEPARTEMENT D'ELECTRIQUE LABORATOIRE D'OPTIQUE MEMOIRE DE FIN D'ETUDE Pour l’obtention du DIPLOME DE MASTER EN SIGNAUX ET SYSTEMES Présentes par: FARHAOUI Fatima Zohra & ZAIDI Fatima Zohra Soutenu en 2017 devant le jury: Président : Mr. CHETIOUI Mohammed Docteur à l’Université de Saïda Examinateur : Mr. BOUARFA Abdelkader Docteur à l’Université de Saïda Encadreur : Mr. CHAMI Nadir Docteur à l’Université de Saïda Année universitaire 2016-2017. Etude et Simulation d'une Chaîne de Transmission Numérique sur Fibre Optique Haut Débit A nos très chers parents Merci Remerciement Avant tout, je remercie le BON DIEU de m’avoir aidé à réaliser ce présent travail. J’adresse tout particulièrement à Mr «CHAMI Nadir», Docteure à l’Université Dr. Tahar Moulay, mes sincères reconnaissances et mes remerciements les plus vifs, de m’avoir dirigé et guidé tout le long de ce travail. Ses critiques constructives, remarques et précieux conseils ont contribué à faire progresser mes recherches. J’exprime ma gratitude à Mr «CHETIOUI Mohammed», Docteure à l’Université Dr. Tahar Moulay qui a bien voulu me faire l’honneur de présider le jury de cette thèse. Je tiens à exprimer également mes remerciements à Mr« BOUARFA Abdelkader» Docteures à l’Université Dr. Tahar Moulay, d’avoir bien voulu accepter d’être membre de jury. Mes respectueux remerciements vont à tous les membres du laboratoire de Télécommunication de la Faculté de Technologie où ce travail a été effectué, pour leurs conseils, leur soutien et l’ambiance de travail qu’ils nous ont su créés. Enfin, j’adresse mes remerciements les plus distinguées à mes chers parents dont le soutien aussi bien moral que matériel ne m’a jamais fait défaut. Farhaoui Fatima Zohra Remerciement Nous tenons tout d’abord à remercier Dieu le tout Puissant et miséricordieux, qui nous a donné la force et la patience d’accomplir ce Modeste travail. Chers parents symbole de sacrifice et d’amour, A toute la famille toute les professeurs de département d’électronique A tous mes amies toutes les personnes qui ont contribués. De près ou de loin à la réussite de ce travail. A vous tous merci. Zaïdi Fatima Zohra Résumé : Le haut débit, la grande distance de propagation et la bonne qualité de transmission combinés à un coût réduit sont des critères de plus en plus demandés pour la réalisation d’un système de télécommunications. Un compromis entre ces divers critères ne peut se faire que si un système de transmission optique est mis en jeu avec ses propres composants dont les caractéristiques sont bien spécifiées. Notre travail consiste à trouver ce compromis en choisissant les composants convenables pour la conception d’une chaine de transmission à 40 Gb/s après avoir effectué une étude bien détaillée des modèles utilisables. La liaison conçue présente comme toute chaine de télécommunication des inconvénients qui influencent la propagation du signal le long de la fibre. Ce sont les effets linéaires qui doivent être éliminés ou plus au moins limités en introduisant des techniques spéciales telles que la compensation de dispersion et l’amplification. La partie simulation de ce mémoire fait appel au logiciel COMSIS qui nous donne la possibilité de concevoir des chaines comparables à ceux existantes dans la réalité, avec visualisation des performances. Abstract: The high flow, the long distance of propagation and the good quality of transmission combined at a reduced cost are criteria increasingly required for the realization of a system of telecommunications. A compromise between these various criteria can be made only if one system of optical transmission is involved with its own components whose characteristics are well specified. Our work consists in finding this compromise by choosing the components suitable for the design of transmission chains to 40 Gb/s after having carried out a well detailed study of the models usable. The conceived link is as any chains of telecommunication present the disadvantage which influences the propagation of the signal along fiber. Those are the linear effects which must be to eliminate or at least to limit by introducing special techniques such as the compensation of dispersion and the amplification of attenuation. The simulation part of this memory calls upon the software COMSIS which gives us the possibility of designing chains comparable with those existing in reality, with visualization of the performances. ﺗﻠﺨﻴﺺ: ا ﻟﺘﺪﻓﻖ ا,ﻟﻌﺎﻟﻲ ﻣﺴﺎﻓﺔ ﺳﺎ رﻹا ل ا ﻟﻜﺒﻴﺮ ة و ا ﻟﻨﻮﻋﻴﺔ ا ﻟﺠﻴﺪ ﻧﺘﻘﺎ ال ة ل ا ﻟﻤﻌﻠﻮﻣﺔ ﻣﻘﺮ و ﻧﺔ ﺑﺘﻜﻠﻔﺔ ﻣﻨﺨﻔﻀﺔ ه ﻲ ﻣﻌﺎﻳﻴﺮ ﻣﻄﻠﻮﺑﺔ ﻋﻠﻰ ﻧﺤﻮ ﻣﺘﺰ ا ﻳﺪ ﻟﺨﻠﻖ ﻧﻈﺎ م ا الﺗﺼﺎال ت ا ﻟﺴﻠﻜﻴﺔ و ا ﻟﻼﺳﻠﻜﻴﺔ. ال ﻳﻤﻜﻦ ﺗﺤﻘﻴﻖ ﺣﻞ و ﺳﻂ ﺑﻴﻦ ﻣﺨﺘﻠﻒ ه اﺪه ﻟﻤﻌﺎﻳﻴﺮ إ ال ﺑﻮﺟﻮ د ﻧﻈﺎ م ﺑﺚ ﺑﺼﺮ ي ﺑﻤﻜﻮﻧﺎﺗﻪ ا ﻟﺨﺎﺻﺔ ذات ا ﻟﻤﻌﺎﻟﻢ ا ﻟﻤﺤﺪ دة. ﻣﻬﻤﺘﻨﺎ ﺗﻜﻤﻦ ﻓﻲ ﻳﺠﺎ إ ا اﺪ د ه ﻟﺤﻞ ﺑﺎﺧﺘﻴﺎ ر ا ﻟﻌﻨﺎﺻﺮ ا ﻟﻤﻨﺎﺳﺒﺔ ﻣﻦ ا ﺟﻞ ﺗﺼﻤﻴﻢ ﺳﻠﺴﻠﺔ ﺑﺚ ﺑﺼﺮ ي40 ﺟﻴﺠﺎ ﺑﺖ ﻓﻲ ا ﻟﺜﺎﻧﻴﺔ ﺑﻌﺪ ﺟﺮ إ اء درا ﺳﺔ ﻣﻔﺼﻠﺔ ﻋﻦ ا ﻟﻨﻤﺎ ذج ا ﻟﻤﺴﺘﻌﻤﻠﺔ. ه اﺪه ﻟﺴﻠﺴﻠﺔ و ﻜﻞ ﺳﻠﺴﻠﺔ ا ﺗﺼﺎال ت ﻟﻬﺎ ﻋﻴﻮﺑﻬﺎ ا ﻟﺘﻲ ﺗﺆﺛﺮ ﻋﻠﻰ ا ﻧﺘﺸﺎ را ﻟﻤﻌﻠﻮﻣﺔ ﻟﺪ ﻣﺮ ى وره ﺎ ﻓﻲ ا ﻷﻟﻴﺎ ف ا .ﻟﺒﺼﺮﻳﺔ إ ﻧﻬﺎ ﻵﺛﺎ ا ﻟﺨ ر ا ﻄﻴﺔ و ا ﻟﺘﻲ ﻳﺠﺐ ا ﻟﻘﻀﺎ ء ﻋﻠﻴﻬﺎ أو ﻋﻠﻰ ا ﻷﻗﻞ ا ﻟﺤﺪ ﻣﻨﻬﺎ ﻋﻦ ﻃﺮﻳﻖ ا ﺳﺘﺨﺪ ام ﺗﻘﻨﻴﺎ ت ﺧﺎﺻﺔ ﻟﺘﻌﻮﻳﺾ ا الﻧﺘﺸﺎ ر و ﺗﻀﺨﻴﻢ ا ﻟﺘﻨﺎﻗﺺ. ﻟﺠﺰ ا ء ا ﻟﻤﺨﺼﺺ ﻟﻠﻌﻤﻞ ا ﻟﺘﻄﺒﻴﻘﻲ ﻳﺴﺘﺨﺪ م ﺑﺮﻧﺎﻣﺞ COMSIS ﻟﺪ أ ى ﻳﺘﻴﺢ ﻟﻨﺎ ا ﻟﻔﺮﺻﺔ ﻟﺘﺼﻤﻴﻢ ﺳﻼﺳﻞ ﻣﺸﺎﺑﻬﺔ ﻟﺘﻠﻚ ا ﻟﻤﻮﺟﻮ دة ﻓﻲ اﻟﻮ ا ﻗﻊ ﻣﻊ إ ﻣﻜﺎﻧﻴﺔ ﻣﻌﺮﻓﺔ ﻟﺠﻮ ا دة. Liste des figures Figure I.1: Synoptique général d'un système de communications par fibre .................................. 2 Figure I.2: Deux types de cavités laser : résonateur Fabry-Pérot (a) et laser en anneau (b) ..................................................................................................................................................................................... 3 Figure I.3 : Processus d'absorption .................................................................................................................. 4 Figure I.4: Processus d'émission spontanée ................................................................................................. 5 Figure I.5: Processus d'émission stimulée .................................................................................................... 5 Figure I.6 : Modulation directe d'une diode laser ...................................................................................... 6 Figure I.7 : Schéma d'une fibre optique .......................................................................................................... 9 Figure I.8: Diagramme de dispersion d'une fibre à saut d’indice ..................................................... 10 Figure I.9: Profil d'indice de réfraction et vue en coupe d’une fibre optique multimode à saut d’indice ........................................................................................................................................................................ 12 Figure I.10: Profil d'indice de réfraction et vue en coupe d’une fibre optique multimode à gradient d’indice ...................................................................................................................................................... 12 Figure I.11: Profil d'indice de réfraction et vue en coupe d’une fibre optique unimodale à saut d’indice ............................................................................................................................................................... 13 Figure I.12: Guidage de la lumière dans la fibre optique ..................................................................... 14 Figure 1-13: Schéma d’un récepteur de données à détection directe ............................................ 16 Figure I.14: Structure d’une photodiode PIN ............................................................................................ 17 Figure I.15 : Structure d’une photodiode à avalanche .......................................................................... 18 Figure I.16 : Réponses fréquentielles du filtre théorique et pratique de Nyquist ..................... 19 Figure I.17 : Profil de puissance d'un signal optique se propageant dans une fibre présentant des pertes de 0.2 dB/km ............................................................................................................. 20 Figure II.1: Schéma montrant le réseau local (LAN) .............................................................................. 26 Figure II.2: Schéma montrant le réseau étendu (WAN) ....................................................................... 27 Figure II.3: Schéma montrant le réseau métropolitain (MAN) .......................................................... 28 Figure II.4: La technique de multiplexage TDM ....................................................................................... 29 Figure II.5: La technique de multiplexage WDM ...................................................................................... 30 Figure II.6: Principales composantes d'un réseau DWDM .................................................................. 31 Figure III.1: La fenêtre principale de logiciel COMSIS ........................................................................... 34 Figure III.2: Interface alphanumérique ........................................................................................................ 35 Figure III.3: La bibliothèque de modèle COMSIS ..................................................................................... 35 Figure III.4: Le menu d’analyse de COMSIS ................................................................................................ 36 Figure III.5: Fenêtre d'évaluation des performances ............................................................................ 37 Figure III.6: Fenêtre variables et prétraitement à visualiser ............................................................. 38 Figure III.7: Synoptique d'une chaîne de transmission optique ....................................................... 38 Figure III.8: Modèle de simulation du courant laser .............................................................................. 39 Figure III.9: Paramètres caractéristiques du courant laser ................................................................ 39 Figure III.10: Modèle de simulation du laser ............................................................................................ 39 Figure III.11: Modulation direct avec laser système .............................................................................. 40 Figure III.12: Paramètres caractéristiques du laser ............................................................................... 40 Figure III.13: Modèle de simulation de la fibre optique ....................................................................... 41 Figure III.14: Paramètres caractéristiques de la fibre de transmission ........................................ 41 Figure III.15: Modèle de simulation de la photodiode idéale ............................................................. 41 Figure III.16: Paramètres caractéristiques de la photodiode ............................................................ 42 Figure III.17: Les résultats de simulation d'une chaîne de base ....................................................... 44 Figure III.18: Synoptique d'une chaîne de transmission optique de 3 fibres et 3 amplificateurs ........................................................................................................................................................... 45 Figure III.19: Les résultats de simulation d'une chaîne de trois fibres optiques avec trois amplificateurs ........................................................................................................................................................... 47 Figure III.20: Schéma bloc de la chaîne de référence 40 Gb/s .......................................................... 48 Figure III.21: Modèle de simulation de modulateur électro-absorbant ........................................ 48 Figure III.22: Courbe d’absorption du modèle de modulateur MEA en fonction de la tension ......................................................................................................................................................................... 49 Figure III.23: Modèle de simulation du driver de modulateur .......................................................... 50 Figure III.24: Modèle de simulation du courant continu ..................................................................... 51 Figure III.25: Modèle de simulation du gain .............................................................................................. 51 Figure III.26: Modèle de simulation de la décision ................................................................................. 52 Figure III.27: Modèle de simulation de l’horloge .................................................................................... 52 Figure III.28: Modèle de simulation du retard uploads/Geographie/ etude-et-simulation-d-x27-une-chaine-de-transmission-numerique-sur-fibre-optique-haut-debit-pdf.pdf