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  • 1. Simulation de réseaux PON Projet mené par BERGACH Mohamed Amine MIHAILA Georgian Daniel Encadré par LOURDIANE Mounia 1
  • 2. Sommaire I. Introduction générale .............................................................................................. 3 A. L'Internet d'aujourd'hui, l'Internet de demain .............................................. 3 1. Un réseau, des services ................................................................................... 3 2. Les limites actuelles ......................................................................................... 4 3. Terminologie du réseau d’accès .................................................................... 7 4. Les réseaux d’accès optique dans le monde ............................................... 8 B. Quelle architecture, quelle technologie ? ....................................................... 8 1. Portée du déploiement de la fibre ................................................................. 9 2. Architecture dédiée, architecture mutualisée .......................................... 10 3. Les différents standards ................................................................................ 14 4. Les acteurs et la spécificité française ......................................................... 18 II. GPON : les éléments de bout en bout ................................................................ 22 1. Le support : la fibre ........................................................................................ 22 2. En émission : des lasers ................................................................................ 26 3. En réception : des photodiodes ................................................................... 29 4. Spécificités de la norme ................................................................................. 29 III. Simulations.............................................................................................................. 30 A. A propos de VPI ................................................................................................. 30 1. Applications ..................................................................................................... 30 2. Trucs et astuces .............................................................................................. 31 B. Modélisation ....................................................................................................... 31 1. OLT ................................................................................................................... 32 2. ONT .................................................................................................................. 33 3. L'arbre optique ................................................................................................ 35 4. Arbre GPON ................................................................................................... 36 C. Résultats............................................................................................................... 36 1. Influence de la modulation externe............................................................ 36 2. Influence de la longueur d'arbre traversée ............................................... 39 3. Influence en réception des étages d'amplification / filtrage ................ 43 IV. Conclusions ............................................................................................................. 45 Bibliographie et annexes ................................................................................................ 47 2
  • 3. I. Introduction générale A. L'Internet d'aujourd'hui, l'Internet de demain 1. Un réseau, des services De l'imprimerie à la télévision, chaque révolution du support de transmission de l'information a amélioré notre capacité à communiquer. D'une multitude de réseaux, chacun dédié à un service particulier tel que la radio, la télévision ou le téléphone, Internet émerge comme une plateforme de convergence pour les médias classiques et d'émergence pour les médias du futur. Internet, ou plus précisément le couplet TCP/IP, rends transparent auprès des utilisateurs la complexité et l'hétérogénéité des réseaux sous-jacents. En effet, la gestion d'une plateforme unique et la vente de services à forte valeur ajoutée augmente la marge des acteurs d'Internet que sont les créateurs de contenu et de nouveaux services d'un côté et les opérateurs de l'autre. C'est cette perspective qui est le moteur actuel du développement d'Internet qui est devenu un outil indispensable autant pour l'individu que pour toute organisation. Les créateurs de contenu et de services sont à l'origine des services les plus innovants par le biais desquels ils cherchant à se différencier de leurs concurrents et à la fois engranger plus de revenu. L’augmentation incessante des services multimédias via le réseau Internet, avec l’arrivée de la télévision haute définition (TV HD), l’augmentation des tailles des photos (record actuel 45 Gigapixels) et vidéos numériques, la multiplication du nombre des jeux vidéos haute qualité en ligne et le besoin de partager et d’échanger des fichiers entre internautes le plus rapidement possible et depuis n’importe quel terminal dans le monde, le besoin de bande passante est en constante croissance. Les fournisseurs d'accès Internet (FAI) sont chargés d'assouvir ce besoin et d'offrir des débits de plus en plus importants et symétriques. Pour tenir le rythme avec cette demande croissante, les opérateurs ont employé toutes les méthodes d'optimisation à leur disposition pour extraire la performance maximale en bande passante de l'infrastructure existante. Cependant, l'optimisation des réseaux classiques à atteint sa limite physique. Les opérateurs sont pris entre deux feux. D'un côté, les utilisateurs demandent davantage de débit. De l'autre, les fournisseurs de services se disent dans l'impossibilité de fournir de nouveaux services sans une bande passante permettant d'assurer une qualité de service minimale, sans laquelle tout nouveau service serait un échec. Sans une évolution constante, Internet ne serait pas ce qu'il est. Pour assurer leur survie financière, les opérateurs sont donc contraints à faire évoluer les 3
  • 4. maillons les plus faibles de leur réseau, qui se trouvent être aussi les plus coûteux : les réseaux d'accès. 2. Les limites actuelles Depuis les années 2000, les réseaux coeur reposent entièrement sur la fibre optique. Cependant, sur le réseau d'accès coexistent trois grandes familles de supports : métalliques (typiquement du cuivre), sans fil (technologie radio) et optiques (fibres de silice ou de verre). A ce jour, le service le plus rentable est la télévision. Le réseau classique de distribution est désormais remplacé par le réseau Internet avec l'IPTV. Et la France est le plus grand consommateur mondial d'IPTV avec 40% de parts du marché mondial en 2009. C'est aussi le service le plus gourmand en bande passante. La logique commerciale en fait donc une priorité en termes de disponibilités pour engranger un maximum de revenus, partagés entre les créateurs de contenu et les distributeurs (les FAI). Mais pour se différencier les uns des autres, les concurrents rivalisent en proposant chacun un bouquet conséquent de chaînes et une expérience sans égale avec la télévision Très Haute Définition (THD). Les premiers téléviseurs 3D sont sorti sur le marché début 2010 et la télé 3D s'annonce comme une véritable "Application Killer". L'interactivité étant la prochaine étape, combiné à la Télé 3D, l'expérience ultime en termes de visualisation de contenus ou de jeux en fait rêver plus d'un. Pour transmettre une chaîne de télévision en définition standard (SD), un débit minimum de 4-5 Mbps est nécessaire. En dessous, la QoS (Quality of Service : Qualité de Service) est inadéquate (images saccadées, effets de blocs, latence). Imaginez regarder un match de foot avec une transmission intermittente et l'annonce des buts par les cris jouissifs des voisins qui eux ont un meilleur service. Dans ces conditions, pour transmettre un bouquet de 100 chaînes en SD, il faut un débit minimum de 400 Mbps. Si on garde la télévision comme référence en termes de débits, ce qui se justifie par le fait que c'est le service le plus profitable et à la fois le plus gourmand en termes de bande passante et le plus contraignant en termes de QoS, et qu'on regarde les débits accessibles dans les réseaux d'accès à ce jour, on se rend très vite compte des limites. 4
  • 5. a) Des solutions sans fil insuffisantes En effet, les solutions sans fil (WiFi 50 Mbps, WiMAX 70 Mbps) dont la bande passante varie énormément en fonction de l'environnement (obstacles, interférences, portée, météo), sans parler du fait qu'elle est partagée entre plusieurs dizaines d'utilisateurs, sont dors et déjà mises de côté car ne peuvent, à ce jour, assurer une transmission télé avec la qualité des postes actuels. b) Le cuivre exploité au maximum Pour ce qui est des réseaux d'accès filaires, la technologie xDSL (Digital Subscriber Line), sous sa forme la plus rependue l’ADSL (Assymmetric DSL), domine aujourd’hui le marché d’accès haut débit en France. Cette technologie assure la transmission par les paires de cuivre (câbles téléphoniques). La quasi- totalité des foyers est raccordable en ADSL à 512 kbps. En revanche, même si des technologies telles que l’ADSL 2+, l’ADSL quad ou encore le VDSL peuvent délivrer des débits de 15 Mbps pour l’ADSL 2+ à 100 Mbps pour le VDSL 2+, les distances de transmission de ces débits sont très courtes (150- 200 m pour atteindre 100 Mbps). En effet, l’éligibilité d’une offre xDSL dépend du rapport signal sur bruit qui est fonction de la distance, de la qualité de la paire de cuivre traversée et des perturbations électromagnétiques, autrement dit de l'atténuation de la ligne. Quoi qu'il en soit, pour les distances moyennes entre le Noeud de Raccordement d'Abonnés (NRA) et les utilisateurs finaux, typiquement de 2.5 km en France, les débits accessibles en ADSL avoisinent les 4-5 Mbps (voir Figure 1), tout juste de quoi faire passer une chaîne TV SD pour chaque foyer raccordé. Notons que sur les 15 millions d'abonnés ADSL en 2008 en France (ce chiffre est passé à 20 millions en début 2010), 40% d'entre eux sont habitués à l'usage Triple Play (téléphonie, télé et navigation en simultané). Figure 1 : Limites de l'ADSL 5
  • 6. Aujourd’hui, la tendance est à la TV HD. Pour transmettre une chaîne HD, entre 11 et 12 Mbps sont nécessaires. Et sachant que la TV 3D s’annonce comme la prochaine évolution de la TV, il faut savoir qu’une chaîne TV 3D équivaut à la transmission de deux chaînes HD diffusées simultanément, soit une bande passante entre 22 et 24 Mbps est nécessaire. Il paraît donc évident qu’on est loin du compte avec l’infrastructure actuelle qui ne peut offrir, au mieux, que 20 Mbps et que le nombre de foyers pouvant atteindre ce débit est très faible. Bien que certaines offres dépassant ce débit existent, elles sont généralement dédiées aux entreprises ou pour le télétravail car l’abonnement est très coûteux. Attendre que des techniques de compression améliorées voient le jour, ne ferait que retarder la mise sur le marché de certaines applications, décourageant les initiatives des entreprises. Ceci creuserait aussi le retard que la France et l'Europe ont vis à vis de pays comme le Japon ou la Corée du Sud. Malgré les efforts soutenus en matière de compression de données, les limites physiques du support de transmission sont un frein au déploiement rapide d’applications innovantes. c) La fibre, un support sans limites Pour ne donner que des vieux chiffres de 2005, les record détenu par Alcatel- Lucent à cette époque est de 10.2 Tbps (soit 10200 Gbps) sur une fibre de 100 km. Un autre record : 3 Tbps sur 7300 km. Alcatel-Lucent à depuis dépassé ces limites et détient toujours le record de débit. D’ailleurs, l’été 2010 Alcatel- Lucent proposera des cartes à 100 Mbps pour les liaisons transatlantiques. C’est pourquoi l’xDSL commence à céder du terrain face aux technologies FTTx (Fibre to the x) qui, seules, peuvent répondre aux futurs besoins de services exigeants en très haut débit. En effet, sur des distances de l’ordre de la dizaine de kilomètres, il est relativement facile de garantir un débit de 100 Mbps symétrique sans utiliser des équipements extrêmement complexes (tels que les équipements nécessaires pour les transmissions transatlantiques) et donc coûteux (voir Figure 2). Figure 2 : Débit symétrique garanti indépendamment de la distance 6
  • 7. Dans les conditions actuelles, un débit de 100 Mbps permettrait de regarder simultanément jusqu’à 3 chaînes en 3D (ou 6 en HD) tout en laissant suffisamment de bande passante disponible pour surfer à 30 Mbps et téléphoner. De plus, la nature symétrique d’une liaison optique offrirait la possibilité à tout un chacun de diffuser sa propre chaîne TV. Bien que cela puisse paraître excessif, notons qu’au Japon les utilisateurs demandent du 1 Gbps symétrique car l’offre à 100 Mbps ne les satisfait plus. 3. Terminologie du réseau d’accès Figure 3 : Eléments d'un réseau d'accès optique Dans le cas d'une architecture cuivre classique (voir Figure 3), le Central représente le NRA (Noeud de Raccordement d'Abonnés) où se trouvent plusieurs équipements, dont le DSLAM (Digital Subscriber Line Access Multiplexer) qui est la partie émettrice des signaux descendants et réceptrice des signaux montants dans les technologies xDSL. Le point d'éclatement, appelé SR (Sous Répartiteur) est usuellement le point d'éclatement des paires de cuivre. Il peut être suivi d'autres points de répartition (PC : Points de Concentration) depuis le central. La partie "client" contient le modem (typiquement dans le cas de l'ADSL, c’est ce qu’on nomme couramment la box). Dans le cas d'une architecture optique, le Central comporte l'OLT (Optical Line Termination) qui contient l'équipement d'émission-réception équivalent au DSLAM. Le point d'éclatement peut contenir, dans le cas de l'optique partagée, le coupleur, un élément de multiplexage optique pour un réseau WDM ou un élément actif. La partie "client", si elle est partagée entre plusieurs clients et suivie d'une transmission secondaire (cas des FTTCab/Curb/Building) est généralement appelée ONU (Optical Network Unit), sinon elle porte également le nom d'ONT si elle est mono-client (cas FTTH). C'est la partie réceptrice des signaux descendants et émettrice des signaux montants. Il s'agit également de CPE (Customer Premises Equipment), mais ce terme désigne le module physique de réception situé derrière l'ONT, chez le client. 7
  • 8. 4. Les réseaux d’accès optique dans le monde La conversion du réseau d'accès à l'optique a déjà débutée. Le Japon et la Corée du Sud sont en tête du déploiement. NTT, l'opérateur japonais, cible 20 millions de raccordements à 100 Mbps en FTTH en 2010 alors qu’en France le cap des 20 millions d’abonnés à l’ADSL sera franchi. Suivent les Etats Unis où AT&T et Verizon, opérateurs américains, estiment à 2 millions le nombre de raccordements. En Europe, les pays scandinaves sont en tête (la Suède détient l'internaute la plus rapide du monde : une grand-mère qui surfe à 40 Gbps). Cependant, les modèles adoptés embrassés ne sont pas identiques. Que ce soit pour des raisons de contraintes matérielles, politiques ou tout simplement économiques ou de leadership technologique, il existe à ce jour plusieurs architectures et technologies pour les réseaux d’accès optiques. B. Quelle architecture, quelle technologie ? Sur le plan de l’ingénierie, les opérateurs qui déploient de la fibre pour les réseaux d’accès se positionnent par rapport aux réponses qu’ils se donnent aux trois questions fondamentales que sont : - Jusqu’où je tire la fibre ? - Combien de fibres j’en mets par utilisateur ? - Quel standard j’adopte ? Ces trois dimensions ont toutes leurs avantages et inconvénients dont l’influence se fait plus ou moins ressentir selon le contexte socio-économique dans lequel évoluent les acteurs du marché. 8
  • 9. 1. Portée du déploiement de la fibre Selon les objectifs, le déploiement peut se faire plus ou moins en profondeur. Plus le déploiement se rapproche du client final, plus le coût croît, diminuant les marges de profit. La portée détermine le type d’architecture FTTx envisagée (voir Figure 4). Figure 4 : Les solutions FTTx En France, sur les 2.5 km de distance moyenne entre le NRA et le client final, la distance entre le NRA et le SR est de 1.9 km. Fibrer cette portion serait peu coûteuse et augmenterai le nombre de clients éligibles pour une offre VDSL à 50 Mbps : c’est du FTTC. Ca peut être une solution de court terme qui permettrait d’accroître ses bénéfices tout en offrant un débit plus important. Cela peut aussi être un choix stratégique de déploiement par étapes. Cependant, ce n’est pas un choix viable pour le long terme. L’autre extrême serait de fibrer toute la branche entre le NRA (qui deviendra le NRO) et le client : c’est le FTTH. Mais il faut savoir que la portion entre le SR et le client final est la plus coûteuse et complexe à traiter. La marche financière d’un « tout fibre » pour les opérateurs est bien plus élever. A titre 9
  • 10. d’information, 30% des coûts sont concentrés dans la portion entre le NRA et le dernier amplificateur, tandis que 70% sont concentrés dans la dernière centaine de mètres. Mais ce qui incite les opérateurs de franchir ce cap, c’est la pérennité d’une telle infrastructure et la durée du chantier. Le choix du FTTH garanti une évolutivité de l’offre sans modification de l’infrastructure déployée. De plus, la durée de vie d’une telle architecture est plus importante que celle du cuivre car la fibre est insensible à la corrosion. De part le monde, les opérateurs ont tous fait le choix du FTTH et les solutions intermédiaires ne sont que des solutions d’attente dans les zones moins rentables, cependant le FTTH reste l’objectif à moyen terme. C’est pourquoi, nous retenons également une architecture de type FTTH dans la suite de notre projet. 2. Architecture dédiée, architecture mutualisée Dans le cas présent avec l’architecture cuivre, chaque client possède une paire de cuivre dédiée qui connecte directement le client au NRA (plus précisément au DSLAM). Mais vu qu’une seule fibre optique peut supporter des débits de l’ordre du Tbps, se pose alors naturellement la question de savoir si c’est économiquement viable de reprendre le modèle de l’architecture cuivre. En effet, si on souhaite atteindre un objectif de 1 Gbps par client, une seule fibre peut en supporter une centaine. a) L’architecture Point à Point Figure 5 : Architecture P2P L'architecture P2P (Point à Point, voir Figure 5) est l'architecture physique la plus simple à envisager. En effet, il s'agit de remplacer les paires de cuivre, dédiées par une fibre optique. 10
  • 11. Elle offre de nombreux avantages : - Solution universelle car elle est aussi bien adaptée pour les clients résidentiels que pour les entreprises ; - L’absence de composants optiques intermédiaires permet d’optimiser le budget optique (voir Figure 6) ; - Gestion de réseau simplifiée ; - Sécurité des données transmises ; - Evolution en débit quasi illimitée (de 100 Mbps à 10 Gbps par utilisateur) ; - Des distances de transmission pouvant atteindre 100 km sans amplification pour des débits jusqu'à 10 Gbps. Mais l’absence de mutualisation entraine des inconvénients non négligeables : - Multiplication du nombrer des interfaces optoélectroniques et donc de la consommation énergétique ; - Problématiques de climatisation des NRO ; - Encombrement des fourreaux ; - Gestion compliquée des signaux en broadcast tels que les signaux TV ; C’est donc une architecture qui se prête bien aux montées en débit, dont le coût d’opération est très faible et dont la gestion est simplifiée. Cependant, dans des pays tels que la France où les câbles sont généralement enterres, l’encombrement des fourreaux est un problème. Cette architecture a été adoptée par les pays scandinaves et par la Russie. En France, seul Iliad-Free a fait ce choix. Figure 6 : Valeurs type pour le P2P selon la norme choisie pour la fibre 11
  • 12. b) L’architecture point à multipoint Il s'agit de n'employer qu'une seule fibre entre le NRO et le SR le plus proche des clients. L'architecture PON (Passive Optical Network), qui est une architecture P2M (Point à Multipoint) envisageable, est une architecture semblable à un arbre qui permet de mutualiser au mieux la fibre, l'élément clé étant un coupleur optique 1 vers N, qui divise la puissance optique d'une fibre en entrée en N fibres de sortie. Une conséquence à cela est la portée réduite d'une telle architecture à 20 km (voir 60 km selon certaines configurations). Il existe aussi des architectures actives, qui emploient un équipement actif (typiquement un switch optique) à la place des coupleurs. Cette solution est boudée par les opérateurs car elle ajoute en complexité de gestion du réseau (multiplication des équipements à superviser), en coût de sécurisation et d'alimentation. Nous nous attarderons donc pas sur cette solution. Dans la partie commune du PON, la transmission est assurée via un multiplexage temporel (TDM). Il peut y avoir également une composante WDM (Wavelength Division Multiplexing : multiplexage en longueur d'onde) si une seule fibre est employée (voir Figure 7) car les longueurs d'onde dans le sens montant et descendant sont différentes. Il existe aussi une possibilité de mutualiser une fibre pour le sens montant et une pour le sens descendent (voir Figure 8), cependant, cette configuration est rarement adoptée car elle emploie le double de fibres que la variante bidirectionnelle. Figure 7 : Variante bidirectionnelle 12
  • 13. Figure 8 : Variante unidirectionnelle Dans la suite du projet, nous retiendront la variante bidirectionnelle. Les avantages d'un PON sont principalement économiques : - Infrastructure partiellement partagée, ce qui permet une économie de fibre et de composants optoélectroniques et donc de place dans les NRA et les fourreaux ; - Architecture favorable à la diffusion (typiquement diffusion TV) ; - Un OLT peut desservir au moins 32 clients. Cependant, il y a aussi un grand nombre d'inconvénients à surmonter : - Budget optique limité par le coupleur, donc portée réduite ; - Débit partagé et limité à la capacité de la fibre commune ; - Synchronisation compliquée pour le sens montant ; - Les flux étant reçus par tout le monde, le tri se faisant au niveau des ONT. Malgré tous ces inconvénients, c'est l'architecture majoritairement retenue par les opérateurs. Ce choix se justifie à postériori par la conjecture économique actuelle qui est à l'économie. 13
  • 14. Tableau 1 : Avantages et inconvénients P2P vs PON Tableau 2 : Comparaison P2P - PON 3. Les différents standards L'IEEE et l'ITU sont les organismes de référence pour la normalisation des PON. Bien que les standards proposés sont différents, aucun des deux ne s'est réellement démarqué sur le marché. 14
  • 15. a) EPON L'IEEE, qui est à l'origine de la normalisation d'Ethernet, mise sur son essor depuis 2002 et axe ses standards autour de cette technique de transport. Les travaux dans cette direction ont donné naissance à la norme EPON (Ethernet PON, aussi connue sous la dénomination GE-PON pour Gigabit Ethernet PON ou encore IEEE 802.3ah). Plus de 25 millions d'abonnés à ce jour sont raccordés via ce standard. Ceci s'explique par le fait que c'est le premier standard apparu (arrivé à maturité en juin 2004). Globalement, ce standard permet des débits partagés de 1 Gbps en voie montante et descendante. La norme 10G-EPON, évolution de l'EPON et compatible avec cette dernière, prévue courant 2010, garanti des débits partagés de l'ordre de 10 Gbps pour la voie montante. b) GPON D'un autre côté, l'ITU mise sur une solution plus générale. La norme actuelle la plus avancée est la série G.984 définissant le GPON (Giga PON). Le GPON utilise un mécanisme d'encapsulation multi-protocole, le GEM (GPON Encapsulation Method, protocole issu du Generic Frame Protocol), qui offre le choix de la technique de transport (ATM, Ethernet ou autre). Ce standard est encore en cours de mise à jour. Il permet des débits asymétriques de 2.5 Gbps en voie montante et 1.25 Gbps en voie descendante. La solution 10G-GPON (renommée X-GPON) proposée par Alcatel-Lucent le 25 février 2010 a remporté le prix de l'innovation et est une solution viable d'évolution envisagée, qui, tout comme le 10G-EPON, est compatible avec la version précédente. Il est à noter que le GPON est le résultat de l'évolution successive de l'APON (ATM PON) et du BPON (Broadband PON). c) EPON vs GPON Contrairement à la norme EPON, la norme GPON définit un nombre d'utilisateur entre 32 ou 64 qui se partagent le débit de 2.5 Gbps, la répartition entre les clients pouvant être fixe ou dynamique (assurée par un mécanisme d'allocution dynamique de bande passante). De plus, une distance de fonctionnement de 20 km est fixée entre le central et le plus éloigné des clients. Le tableau ci-après résume brièvement les caractéristiques principales des deux normes EPON et GPON. 15
  • 16. EPON GPON Organisme de IEEE ITU standardisation Date de ratification Juin 2004 Janvier 2003 : mise à jour en cours Déploiement Principalement au Japon Débuts de déploiement et Corée du Sud. C’est la aux Etats-Unis, UE, première technologie Moyen Orient et Afrique PON qui a été déployée du Nord. en masse. Débit Symétrique Asymétrique ou Symétrique Download (en Gbps) 1 2.5 Upload (en Gbps) 1 1.25 Protocole niveau 2 Ethernet GEM (ATM, Ethernet, TDM) Mécanismes d'Opération Oui Oui Administration and Maintenance Supporte Class of Service Oui Oui Supporte TDM Oui, en utilisant des Oui, en utilisant des services d’émulation de services d’émulation de circuits. circuits ou en utilisant le transport via GEM. Supporte des services sur Oui Oui VoIP Cependant, les différences sont plus notables si on raisonne en termes d'équipements nécessaires (voir Figures 9 et 10). 16
  • 17. Figure 9 : Plateforme EPON Figure 10 : Plateforme GPON Du fait des différents modes de transport supportés, l'architecture GPON, est plus complexe que l’architecture de l’EPON. L’emploi de circuits virtuels (via ATM) offre cependant une QoS de haut niveau. La gestion du trafic de bout en bout est importante pour les opérateurs car ils souhaitent optimiser au mieux leurs réseaux. Dans la suite de ce projet, nous nous consacrerons à l'étude plus détaillée des architectures répondant à la norme GPON. Ce choix sera justifié dans les paragraphes suivants. 17
  • 18. 4. Les acteurs et la spécificité française a) Les acteurs Au niveau mondial, le FSAN (Full Service Access Network), association de standardisation regroupant les principaux opérateurs mondiaux, est une entité très influente à l'ITU qui contribue à l'établissement de la norme GPON comme norme mondiale des futurs réseaux optiques. A travers le monde, les opérateurs se lançant à la conquête du tout optique, que ce soit pour améliorer le réseau existant, comme c'est le cas en Europe, ou tout simplement pour se doter d'un réseau pérenne, comme c'est le cas des pays en voie de développement. Le GPON est majoritairement la solution choisie. Les pays comme le Japon et la Corée du Sud qui ont anticipé l'accès optique, ont bâti leur réseau sur la seule norme existante à l'époque : l'EPON. En France, l'opérateur historique France Telecom (FT), SFR-Neuf et Bouygues (l'offre de Numéricâble étant de type VDSL) ont adopté le GPON comme standard, tandis que Free a opté pour une solution P2P. Les collectivités territoriales bénéficient également (depuis peu) du droit de construire des réseaux de collectivité locales via des délégations de service public. Ce sont des acteurs non négligeables car ils ont une mission d'aménagement du territoire et contribuent efficacement à déployer un réseau optique là où les opérateurs ne souhaitent pas investir. b) Pourquoi ces choix ? Le choix du GPON se justifie par des contraintes multiples : - Il y a environ 14 000 NRA en France, soit 1 NRA pour 50km². Les distances (20km) accessibles sont largement suffisantes pour atteindre tout point du territoire ; - Les débits offerts sont plus intéressants que ce qu'offre l'EPON ; - 32, 64 ou 128 ONU supportés par OLT ; - Possibilité de contrôle des flux avancée de bout en bout via les mécanismes de QoS d'ATM ; - Perspective d'évolution avec le WDM ; - Encombrement des fourreaux par les paires de cuivres que FT a obligation de garder car elles supportent le service universel. 18
  • 19. FT possède plus de 45 000 techniciens, est propriétaire de nombreux fourreaux et possède le poids hérité du monopole, ce qui permet de déployer une architecture aussi complexe à gérer que le GPON. SFR-Neuf possèdent également leur propre infrastructure et une staff technique non négligeable. Bouygues bénéficie de la casquette BTP, ce qui lui confère un accès au génie civile relativement aisé. Free compte environ 600 techniciens, mais seul une équipe de moins d'une dizaine de personnes travaille activement au déploiement FTTH. Le choix du P2P est motivé principalement par la simplicité de gestion. Bien que plus encombrant, ils passent par de nombreux partenariats régionaux pour déployer leur fibre, comme par exemple en Ile-de-France où ils ont signé un partenariat de droit de passage avec les Egouts de Paris. Dans le monde, le FTTx est une réalité et l'Europe est en retard par rapport à ses voisins (voir Figure 11). Figure 11 : Nombre d’accès FTTx en millions (source IDATE juin 2009) Le top 10 des opérateurs ayant fait le choix de la fibre (voir tableau 3) met en évidence le FTTH comme solution retenue et souligne le positionnement des différentes normes, sans rupture apparente. On remarque comme dit précédemment, que les acteurs les plus anciens de la fibre ont adopté la norme EPON, première à être apparue. 19
  • 20. Tableau 3 : Top 10 des acteurs de la fibre c) Un marché réglementé Pour garantir : - l’égalité des conditions de la concurrence ; - le développement de l'emploi, de l'investissement efficace dans les infrastructures, de l'innovation et de la compétitivité dans le secteur des communications électroniques ; - l'absence de discrimination, dans des circonstances analogues, dans le traitement des opérateurs. L’ARCEP (L'Autorité de Régulation des Communications Electroniques et des Postes), agence française chargée depuis le 5 janvier 1997 de réguler les télécommunications et le secteur postal, a mis au point un ensemble de recommandations et règles qui doivent être appliquées par l’opérateur d’immeuble (l’opérateur qui a établi les lignes ou qui prévoit de le faire) : 20
  • 21. - Permettre à chaque opérateur de choisir librement entre PON et point-à- point ; - La pose de fibres supplémentaires dédiées (chemin continu en fibre optique d’une ligne, mis à disposition d’un opérateur de façon permanente, que celui-ci fournisse ou non un service à l’utilisateur final concerné) permet de changer plus facilement d’opérateurs, sans perte de service, et de souscrire à des services de différents opérateurs ; - L’accès aux lignes doit pouvoir être offert par l’opérateur d’immeuble au point de mutualisation(qui désigne le lieu où la personne établissant ou ayant établi dans un immeuble bâti ou exploitant une ligne de communications électroniques à très haut débit en fibre optique donne, à d’autres opérateurs, accès aux lignes), sous la forme de la mise à disposition d’un chemin optique continu allant du point de mutualisation à la prise terminale optique installée à l’intérieur du logement ou du local à usage professionnel ; - Au niveau du point de mutualisation, l’opérateur d’immeuble prévoit l’espace nécessaire aux opérateurs tiers pour réaliser les opérations de raccordement ; - Il convient que le point de mutualisation soit accessible par chaque opérateur tiers désireux de desservir les abonnés considérés, c’est-à-dire que chaque opérateur tiers puisse être en mesure de déployer son propre câble en fibre optique jusqu’au point de mutualisation ; - Les opérateurs ayant recours à des offres de gros doivent avoir accès à des informations préalables concernant ces offres, et ce dans des délais raisonnables ; - L’opérateur d’immeuble doit informer les opérateurs tiers quand il a obtenu une autorisation d’équiper un immeuble en fibre optique. En complément des informations relatives aux immeubles et afin de mettre en œuvre l’accès aux lignes au point de mutualisation, l’opérateur d’immeuble doit communiquer aux opérateurs tiers les informations leur permettant d’accéder au point de mutualisation et de s’y raccorder, notamment : - la localisation du point de mutualisation (adresse, environnement, moyens d’accès) ; - les caractéristiques techniques des équipements installés au point de mutualisation et les processus pour s’y raccorder. 21
  • 22. II. GPON : les éléments de bout en bout Cette partie est dédiée à la description des éléments qui composent un arbre GPON et de leurs caractéristiques. 1. Le support : la fibre Avec l’évolution des procédés de fabrication et des matériaux, de nombreux types de fibres sont aujourd’hui sur le marché (voir Figure 12). Le tableau ci- après (tableau 4) présente une synthèse des caractéristiques. Figure 12 : Types de fibre - Série G.65x de l'ITU 22
  • 23. Tableau 4 : Types de fibres et leurs caractéristiques Pour les fibres de silice, utilisées majoritairement dans une architecture de type PON, on distingue traditionnellement trois fenêtres (voir Figure 13) dans l’ordre des longueurs d’onde, qui est aussi l’ordre dans lequel, historiquement, ces fenêtres ont été utilisées : - La première fenêtre, de 800 à 900nm, n’est pas un minimum d’atténuation ni de dispersion, mais un optimum d’utilisation des matériaux les plus économiques (et cependant performants) : silicium pour les détecteurs, GaAs pour les émetteurs ; cette fenêtre permet des 23
  • 24. liaisons peu coûteuses à courtes distances ou en réseaux locaux, sur fibres multimodes, à des débits modestes. Elle a un nouvel emploi pour les interconnexions haut débit (Gbps et plus) sur courtes distances, avec des diodes laser VCSEL sur fibres multimodes ; - La deuxième fenêtre, dite parfois « bande 0 », autour de 1300 nm, est un minimum relatif d’atténuation (vers 0.5 dB/km) et le minimum de dispersion chromatique ; les composants sont plus couteux qu’à 850 nm, mais elle est couramment utilisée en transmission à moyenne distance (quelques dizaines de kilomètres) sur fibres monomodes, ainsi qu’à haut débit en réseau local (Fast Ethernet, FDDI), sur fibres généralement multimodes ; avec les 1 et 10 gigabits Ethernet , les fibres monomodes apparaissent sur le marché des réseaux locaux et métropolitains et d’accès d’abonné ; - La troisième fenêtre, autour de 1550 nm, correspond au minimum absolu d’atténuation (moins de 0.2 dB/km) mais demande des composants plus coûteux, à cause du problème de la dispersion chromatique (on doit utiliser des diodes laser DFB, monochromatiques, et éventuellement des compensateurs de dispersion). D’utilisation plus récente, elle est surtout utilisée en liaison à très longue distance sur fibres monomodes (terrestres ou sous-marines) avec des portées dépassant 100km sans amplificateur, à des débits de plusieurs Gbps. C’est à cette longueur d’onde que l’on utilise l’amplification optique et que l’on pratique à grande échelle le multiplexage en longueur d’onde. On peut aussi multiplexer les 2e et 3e fenêtres dans les deux sens sur la même fibre, ce que fait le standard GPON des nouveaux réseaux d’accès. Figure 13 : Atténuation des fibres de silice 24
  • 25. Tableau 5 : Résumé de l’utilisation des fenêtres Une évolution non négligeable qui permet le déploiement rapide à moindre coût des fibres est l’évolution des connecteurs et des outils permettant le raccordement rapide et efficace des fibres. On distingue trois familles : Gel adaptateur d’indice, contact ou soudure (voir Figure 14). Figure 14 : Types de connecteurs optiques Ce qui rends la fibre encore plus intéressante, c’est que sur un même support, on peut multiplexer plusieurs longueurs d’onde et ainsi décupler le débit sans toucher à l’infrastructure posée. On distingue trois types de multiplexage en longueurs d’onde : - Le multiplexage à deux voies (deux longueurs d’onde relativement espacées, ou deux fenêtres) ; 25
  • 26. - Le multiplexage dense (DWDM, Dense WDM) entre un grand nombre de longueurs d’onde très proches (moins de 1nm d’écart) dans la même fenêtre ; - Apparues plus récemment sur le marché, les technologies CWDM (Coarse WDM), multiplexant à l’intérieur de la même fenêtre de 4 à 8 longueurs d’onde espacées de 10 à 20nm, essentiellement à base de technologies à filtres ; ce sont des composants moins coûteux que les multiplexeurs DWDM, qui peuvent répondre aux besoins des réseaux métropolitains. Les composants optoélectroniques ont pour rôle de convertir un signal électrique en signal optique, et réciproquement, par l’intermédiaire de diodes émettrices et réceptrices, à semi-conducteurs. Ils sont à la base des équipements actifs au bout de chaque fibre. Les DEL sont les composants les plus élémentaires. Cependant, nous ce sont les diodes laser qui nous intéressent. 2. En émission : des lasers On distingue en émission : - Des diodes laser à structure Fabry-Pérot (voir Figure 15). La longueur d’onde d’émission augmente avec la température, tandis que le courant la fait diminuer. Typiquement, ce décalage se fait de manière discontinue, avec une pente de 0.5nm/°. Ces composantes sont utilisées à 1300nm, notamment dans le sens remontant des réseaux GPON, en attendant la disponibilité des VCSEL à 1300nm Figure 15 : Laser Fabry-Pérot 26
  • 27. - Diodes laser DFB (Distributed Feed Back). Plus performant qu’un laser Fabry-Pérot, il utilise un réseau de diffraction pour sélectionner une longueur d’onde particulière. Utilisées pour obtenir un spectre monomode et de précision accrue, le coût est sensiblement plus élevé que celui des diodes laser de type Fabry-Pérot. Figure 16 : Laser DFB - VCSEL : ce sont des diodes laser à cavité verticale émettant par la surface (VCSEL pour Vertical Cavity Surface Emitting Lasers) sont des composants plus récents ayant une structure différente des autres diodes laser. La « cavité » est verticale, perpendiculaire au substrat, la lumière est donc émise verticalement par la surface du composant. Les premiers VCSEL ont été développés à 850nm et il en existe qui sont directement modulables à 10 Gbps. Les composants pour 1300 et 1550 nm sont toujours en cours de développement dans les laboratoires. Figure 17 : Laser VCSEL Le problème des lasers c’est que pour des fréquences de modulation très élevées (à partir de 5 à 10GHz), on doit utiliser une modulation externe, en amplitude, par un modulateur en optique intégrée qui suit le laser. C’est en général un modulateur électro-optique en interféromètre de Mach-Zehnder (MZM pour Mach-Zehnder Modulator) ou un modulateur à électro-absorption (ZAM pour Electro-absorption Modulator) intégré avec le laser. 27
  • 28. Figure 18 : Réponse fréquentielle des diodes laser Le tableau 6 résume les caractéristiques des différentes sources de laser. Tableau 6 : Tableau comparatif des diodes en émission 28
  • 29. 3. En réception : des photodiodes On distingue deux grandes familles de photodiodes, les photodiodes PIN et les photodiodes à avalanche APD. Les photodiodes PIN sont moins coûteuses et sont généralement utilisées en réception chez l’abonné, tandis que les photodiodes APD sont utilisées côté NRO. Cependant, pour des débits supérieurs à quelques Gbps, l’utilisation des APD est indispensable. C’est le choix du matériau utilise dans la fabrication des photodiodes qui en détermine les caractéristiques (voir Tableau 7). Tableau 7 : Caractéristiques des photodiodes selon le matériau 4. Spécificités de la norme En termes de budget optique, le coupleur est la principale cause de perte. La norme définit le budget optique selon les classes de service (voir Tableau 8). La norme définit également la constitution de l'arbre optique (voir Figure 19) ainsi que les longueurs d'onde a employer. Tableau 8 : Budget optique GPON vs EPON 29
  • 30. Figure 19 : Constitution d' un arbre GPON Dans la suite, nous nous alignions sur des services de classe B. III. Simulations A. A propos de VPI VPItransmissionMaker Optical Systems est un logiciel permettant de faciliter la conception de nouveaux systèmes photoniques, y compris les systèmes de transmission optique à courte distance, réseau d'accès, réseaux métropolitains et longue distance tout en permettant la mise à niveau technologique des composants à développer pour les équipementiers. La combinaison d'une interface graphique et d’une simulation basées sur de robustes représentations avec signal optique flexible permet une modélisation efficace de tout système de transmission, y compris les liaisons bidirectionnelles, en anneau et réseaux maillés. 1. Applications - Conception de systèmes de grande capacité, y compris les nouveaux systèmes WDM, avec amplification Raman et systèmes hybrides et traitement du signal optique ; 30
  • 31. - Analyse de la performance, des fonctions de lien et des règles de l'ingénierie de conception ; - Évaluation de la diaphonie et de la dynamique dans les réseaux DWDM ; - Évaluation des avantages des formats de modulation comme Duobinary, CSRZ,mQAM, PSBT, (CSRZ-) DPSK, (RZ-) DQPSK ; - Quantification de la dégradation d’un signal dans une fibre optique induite par des effets prédéfinis tels que CD, Kerr, PMD, réflexions ; - Évaluation de nouveaux formats, tels que l'agrégation optique CDMA et SCM-OFDM. Identification des paramètres de conception, y compris le chirp du laser, RIN,amplificateur de gain, les pertes, et le filtrage. Ainsi, VPItransmissionMaker permet d’accélérer la conception de nouveaux systèmes photoniques, y compris des liens de transmission et tout type de réseau optique, et permet d'améliorer les stratégies à développer pour les installations existantes. 2. Trucs et astuces Voir annexes. B. Modélisation Nous nous sommes axés sur des services de classe B, ce qui signifie que nous disposons d'un budget optique d'au plus 25 dB. Nous avons choisi 5 mW (soit 7 dBm) comme puissance d'émission des lasers. En upload, nous devons assurer un débit de 2.5 Gbps. La porteuse est centrée à 1490 nm soit 201.2 THz. En download, nous devons assurer un débit de 1.25 Gbps. La porteuse est centrée à 1300 nm soit 230,7 THz. Le service TV est diffusé sur la longueur d'onde 1550 nm soit 193 THz. 31
  • 32. 1. OLT a) Partie émettrice Figure 20 : Tx OLT Sachant qu'on a une contrainte sur le débit d'émission à 2.5 Gbps, nous avons utilisé un laser avec modulation extérieure (via un modulateur Mach-Zehnder). Typiquement, c'est un laser DFB qui est utilisé en émission car il est plus stable qu'un laser Fabry-Pérot, cependant il est plus coûteux. b) Partie réceptrice Figure 21 : Rx OLT En réception, nous avons choisi une photodiode APD. Bien que plus cher qu'une PIN, elle a une sensibilité meilleure. Nous avons choisi deux étages d'amplification / filtrage. Le premier filtre a une bande passante égale à la bande passante d'émission et est du 1er ordre, tandis que le second filtre a une bande passante a 75% de la bande d'émission et est du 4é ordre. 32
  • 33. c) Modélisation de l' OLT Figure 22 : Modélisation de l'OLT Cette modélisation ne prend en compte que le downstream. En réalité, il faut également compter des éléments WDM pour la transmission de la TV ainsi que des éléments de synchronisation avec les ONT. Un asservissement plus évolué du laser reste à explorer. 2. ONT a) En émission Figure 23 : Tx ONT Pour la partie émission, nous avons choisi un laser avec modulation interne. En effet, pour 1.25 Gbps, cela est suffisent. 33
  • 34. b) En réception Figure 24 : Rx ONT La partie réceptrice est analogue à celle de l'OLT. La différence réside dans l'emploi d'une PIN au lieu d'une APD. c) L' ONT Figure 25 : ONT Pour tenir compte de l'aspect TDM du downstream, il aurait fallu rajouter un sélecteur de signal, cependant nous n'avons pas été en mesure de déterminer comment marquer les signaux. En effet, le flux downstream est divisé en unités de 125 µs et c'est au niveau de la réception que se fait le filtrage. De plus, l'émission est elle aussi synchronisée à l'OLT. C'est un autre aspect qui n'est pas pris en compte dans ce modèle. Egalement, un pilotage plus évolué du laser devrait être exploré. 34
  • 35. 3. L'arbre optique Figure 26 : Arbre optique Nous avons choisi de simuler deux étages de couplage 1 : 8, soit l'équivalent d'un arbre de 64 utilisateurs. Ce choix se justifie par les applications constatées sur le terrain à Paris. Typiquement, la longueur de fibre entre l'OLT et le point d'éclatement est comprise entre 10 et 20 km, tandis que la longueur de fibre entre le point d'éclatement et l'ONT est d'au plus 600 m. Nous avons donc négligé cette dernière portion. En effet, ce choix se justifie par le fait que l'essentiel des pertes a lieu au niveau de chaque étage de couplage (9 à 10 dB par étage). Nous avons supposé une fibre G.652 avec une atténuation linéaire de 0.25 dB/km. Un calcul rapide nous permet de prévoir une perte comprise entre 20 et 25 dB, ce qui correspond à une classe B. Cependant, une amplification optique peut être envisagée pour améliorer le budget optique, mais avec nos hypothèses, nous n'en avons pas le besoin. 35
  • 36. 4. Arbre GPON Figure 27 : Arbre GPON Nous n'avons simulé qu'un OLT et deux récepteurs sur un arbre 1 : 64. Par souci de simplification, nous n'avons considéré qu'un seul émetteur à chaque bout. C. Résultats 1. Influence de la modulation externe Dans cette partie, il s'agit de comprendre l'intérêt d'une modulation externe au niveau de l'OLT. A puissance d'émission égale, on remarque (figure 28) qu'avec une modulation externe (abrégé ME par la suite), les variations sont plus amples. La séquence binaire générée est également plus nette (figure 29) avec une ME. Le Diagramme de l'Oeil (abrégé DO par la suite) figure 30 est bien plus ouvert dans le cas d'une ME. Le signal généré étant donc de meilleure qualité à l'origine, il n'est pas surprenant d'avoir un DO en réception moins bruité que dans l'absence de ME (voir figure 31). La séquence binaire en réception a un seuil de détection plus élevé en présence de ME (figure 32). On remarque que malgré la simplicité du montage en termes de complexité d'asservissement du laser, nous obtenons malgré tout une transmission de qualité. 36
  • 37. Figure 28 : Puissance d'émission du laser avec et sans modulation Figure 29 : Séquence binaire 37
  • 38. Figure 30 : Diagramme de l'Oeil a la sortie de l'OLT Figure 31 : Diagramme de l'Oeil a l'entrée de l'ONT 38
  • 39. Figure 32 : Séquence binaire en réception 2. Influence de la longueur d'arbre traversée Figure 33 : Spectre en émission pour une distance de 10 km 39
  • 40. Figure 34 : Spectre en émission pour une distance de 20 km On remarque sur les figures 33 et 34 l'atténuation introduite par les coupleurs et la fibre. Remarquons la faible influence de quelques kilomètres de fibre supplémentaires. Si on regarde la séquence binaire émise et reçue (figures 33 et 34) on prends conscience du faible niveau de détection en réception. Cette forte atténuation rends le signal plus sensible au bruit. En regardant les DO, on observe un plus fort bruitage du signal à 20 km qu'à 10 km. Ceci s'explique par le fait que nous sommes à la limite de notre budget optique et que du fait de la forte atténuation du signal, le bruit est moins négligeable qu'auparavant. 40
  • 41. Figure 35 : Séquence binaire sur 10 km Figure 36 : Séquence binaire sur 20 km 41
  • 42. Figure 37 : DO à 10 km Figure 38 : DO à 20 km 42
  • 43. 3. Influence en réception des étages d'amplification / filtrage Nous avons vu au paragraphe précédent que malgré une transmission de bonne qualité à l'origine, le signal reçu reste néanmoins fortement atténué et donc plus sensible au bruit. C'est pourquoi il est nécessaire de l'amplifier en réception. Mais a chaque amplification, on amplifie également le bruit ambiant, c'est pourquoi il est nécessaire de filtrer le signal après amplification. La figure 39 résume l'influence de la traversée de chaque élément. Figure 39 : Traitements successifs en réception On remarque également qu'à chaque amplification, l'oeil est de plus en plus ouvert. Cependant, plus le filtre a un ordre élevé, plus il introduit du bruit. 43
  • 44. Figure 40 : Influence de chaque élément sur la séquence binaire On fait le même constat en observant les changements sur la séquence binaire reçue (voir figure 40). Si on compare le signal reçu avec et sans les étages d'amplification/filtrage, on constate l'intérêt d'un tel montage (voir figure 41) car l'oeil est plus ouvert. Figure 41 : Intérêt du filtrage 44
  • 45. IV. Conclusions L'avenir est indéniablement à la fibre, tous les acteurs à tous les niveaux se sont fixé le FTTH comme objectif à moyen terme. Bien que el chemin qu'ils aient décidé d'emprunter soit différent, la tendance est à l'économie et à la mutualisation, c'est pourquoi les PON sont une solution privilégiée. Dans notre projet, nous avons souhaité explorer et comprendre les choix qui ont mené à la situation actuelle avec une concentration particulière sur la France. Le marché est en pleine ébullition, le cadre législatif se cristallise lentement, les stratégies des opérateurs s'affinent, malgré la crise, les chantiers continuent à progresser, mais la rupture est pour tous. En effet, pour l'opérateur historique qui voit ses positions dominantes fondre, pour la concurrence (Free et SFR) qui y voient l'occasion de conquérir une part de marché plus importante tout en augmentant leur marge, pour les collectivités locales qui se doivent d'anticiper la fracture numérique, mais tous apprennent ou réapprennent un métier : déployer un réseau d'accès, chacun avec ses forces et ses faiblesses. Nous nous sommes ensuite penché sur les différentes solutions existantes et avons choisi le GPON comme standard, choix adopté par la quasi totalité des acteurs "récents" de la fibre. En se basant sur les spécifications de la norme, nous avons abouti à un modèle simplifié (voir Figure 42) qui malgré tout nous donne des performances tout à fait honorables par rapport aux spécifications. Cependant, nous avons conscience des limitations de ce modèle et notamment du fait qu'on n'as pas simulé la diffusion d'un service tel que la TV qui donnerait tout son sens aux résultats observés. Néanmoins, les valeurs de BER obtenues, de l'ordre de 10e-40, nous poussent à croire que malgré tout, ce modèle serait suffisant pour simuler la diffusion d'un service complexe sans des modifications majeures. Mais il y a toujours place pour des optimisations plus fines. Nous avons fait une escapade autour de l'évolution certaine des PON vers le WDM-PON (voir Figure 43), mais cela reste un axe d'amélioration. 45
  • 46. Figure 42 : Arbre GPON simulé Figure 43 : Evolution WDM avec deux sous porteuses et TV 46
  • 47. Bibliographie et annexes PMC Sierra sur les standards PON : http://www.pmc-sierra.com/ftth-pon/pon_standards.html EPON vs GPON et architectures type : http://www.commsdesign.com/design_corner/showArticle.jhtml?articleID=57703493 Wikipédia sur la notion de FTTx : http://en.wikipedia.org/wiki/Fiber_to_the_premises#FTTP_network_architectures Wikipédia sur la notion de PON : http://en.wikipedia.org/wiki/Passive_optical_network Conso 3D http://www.ariase.com/fr/reportages/3d-relief.html Mamie gigabit http://www.cyberworkers.com/news/Une-grand-mere-suedoise-surf-a-40,043 10G-GPON http://www.edubourse.com/finance/actualites.php?actu=60668 CREDO - développement des réseaux à très haut débit - guide de mise en place de réseaux fibres optiques FTTH UIT-T G.984.1 - Réseaux optiques passifs gigabitaires : caractéristiques générales UIT-T G.984.2 - Réseaux optiques passifs gigabitaires : spécification de la couche dépendante du support physique UIT-T G.984.3 - Réseaux optiques passifs gigabitaires (G-PON) : spécification de la couche de convergence de transmission Pierre Lecoy - Télécoms sur fibres optiques 3é édition 47
  • 48. Fiche acteurs Au niveau national, les acteurs du FTTH sont : France Télécom - Orange (GPON), SFR - Neuf (GPON et parfois du P2P), Bouygues (GPON), Covage (GPON) et Free (P2P) Positionnement la concurrence : Tous les FAI sus cités partent de zéro car toute l’infrastructure optique est à faire. Chaque entreprise à ses avantages et inconvénients, mais aucune n’a la moindre expérience dans le FTTH : ils sont en train de réapprendre leur métier pour la fibre. Règles du jeu : L’ARCEP à défini les règles du jeu concernant le déploiement en zone 1 (zone d’habitation très dense, typiquement IDF et grandes agglomérations). Il s’agit de mutualiser une partie de l’infrastructure, notamment au niveau des immeubles, ainsi que de mutualiser le génie civil existant. Cependant, il n’y a plus obligation pour France Télécom d’ouvrir ses chambres à la co-localisation avec des équipements d’autres FAI. Chaque FAI est donc contraint à déployer ses propres NRO. Ceci dit, les superficies nécessaires pour les équipements optiques sont dérisoires (3-5m² peuvent héberger suffisamment d’équipements pour alimenter 70 000 habitants => la location d’un garage suffit). La difficulté, reste d’avoir accès au génie civil. Si un opérateur devait refaire du génie civil, 80% des coûts des prises serait dû au génie civil, 20% à l’installation. En mutualisant le génie civil, les coûts sont abaissés de 80%. Les règles du jeu pour la zone 2 sont encore en cours de définition, mais on assistera déjà à des DSP (Délégations de Service Public) qui financent une partie de l’infrastructure, avec un opérateur. Pour la zone 3, ce sont très certainement les Collectivités qui vont financer les infrastructures, les services étant apportés par les opérateurs via une DSP par la suite. 48
  • 49. France Télécom Choix FTTH : FAI principal de France au niveau national, position de leader hérité du monopole. Privatisée le 1er janvier 1998. Deviendra Orange en 2012 Forte d’une infrastructure déjà en place et d’un potentiel humain de près de 200 000 employés, dont 45 000 techniciens, France Télécom à fait le choix du GPON. Plusieurs raisons à cela : Tout d’abord, le Service Universel repose sur les paires de cuivre et en tant que leader, il est obligé de l’assurer. N’étant pas en droit de retirer le cuivre en 49
  • 50. place pour le remplacer par de la fibre, France Télécom doit se servir du peu d’espace encore disponible dans ses fourreaux pour faire évoluer son infrastructure vers la fibre. Le GPON est donc une solution « naturelle » à cela. De plus, misant sur une évolution des technologies WDM (notamment DWDM), la montée en débit leur paraît garantie sur une infrastructure partagée point à multipoint (à ce jour largement suffisante pour les besoins connus). Positionnement vis-à-vis de la concurrence : Du fait de sa position de leader national du marché des FAI, France Télécom est suivi de très près par l’ARCEP et par l’Autorité de la Concurrence. France Télécom a pour obligation, sous réserve de disponibilité, d’ouvrir son génie civil à la concurrence, ce qui atténue en partie son avantage lié à l’infrastructure. Cependant, les forces de France télécom sont le fort potentiel humain, son infrastructure déjà existante et une expérience certaine. Avantages concurrentiels : - Fort potentiel humain, technique et financier. - Infrastructure propriétaire déjà existante. - Déploiement rapide de son architecture. - 30% des coûts pour la liaison horizontale, 70% des coûts pour la liaison verticale. - Expérience acquise depuis le Plan Câble. - Une QoS exemplaire. Désavantages concurrentiels : - Prix de l’abonnement plus élevés que les autres concurrents (typiquement de l’ordre de 45-50€). - N’est pas leader dans la zone 1. - Architecture néanmoins complexe à superviser. - Obligation d’assurer le service universel et de conserver l’infrastructure cuivre qui pourrait libérer une place conséquente dans les fourreaux (exemple dans le 92, bastion du FTTH de France Télécom, il y en a pour 70M€ de cuivre si le cuivre était retiré et revendu). 50
  • 51. Free Choix FTTH : Filiale du groupe Illiad, fonctionne avec très peu d’effectif (~3000 en 2010 dont 2400 assurent la hotline). De plus, Free développe tous ses équipements en interne. A cause de cela, Free se positionne sur du P2P car plus facile à gérer, les équipements sont plus simples à réaliser et il n’y a pas d’intervention à postériori pour améliorer les débits. Le choix du P2P est très encombrant en termes de fibres car chaque abonné a sa fibre dédiée. De plus, il y a autant d’OLT que d’ONT. Positionnement vis-à-vis de la concurrence : L’avantage de Free est qu’il a passé un accord avec les égouts de Paris. Les fibres sont installées le long des égouts visitables, son problème principal étant l’accès au génie civil (i.e. accéder à partir de leurs NRO aux fibres installées dans les égouts). Des discussions sont autour d’un abonnement à 34.90€ (au lieu de 29.90) pour la fibre pour couvrir les dépenses dues au déploiement. Cela reste bien en dessous des sommes pratiquées par la concurrence, qui fait partie de l’image de marque de Free. Pour les accroître sa couverture, là où les égouts ne suffisent pas, Free se présente comme candidat à la location des fourreaux de France Télécom. C’est ici une source de tensions car les fourreaux sont déjà très encombrés par les paires de cuivre et le choix du P2P est très gourmand en place vis-à-vis du GPON. Free est à ce jour le leader du marché des FAI en IDF et dans les principales villes de France (Lyon, Toulouse, Strasbourg, Bordeaux). Cependant, au niveau national, il se place second. A ce jour, Free n’est pas propriétaire de ses fibres, appartenant à LD Com, mais le rachat est prévu sous peu. 2000 abonnés effectifs à l’offre FTTH. Avantages concurrentiels : - Infrastructure simple de gestion, facile à faire évoluer en débit. Débit assuré. 51
  • 52. - Coûts réduits en IDF grâce à son partenariat avec les Egouts de Paris. - Free a misé sur le tout Ethernet depuis longtemps, le P2P lui offrant un avantage à ce niveau. - Abonnement bon marché. Désavantages concurrentiels : - Free n’as pas l’expérience du plan câble de France Télécom et de SFR, c’est pourquoi il est aujourd’hui confronté à des difficultés dans le déploiement des dernières mètres dans les résidences. - Free n’as pas l’effectif de France Télécom, rendant ses interventions délicates. - Free n’as pas le potentiel du génie civil de France Télécom. - La QoS de Free n’est pas sa principale qualité. Guide de prise en main rapide VPI (en 4 étapes) : Important: avant de démarrer l'ordinateur il faut s'assurer que la clé de licence VPI est bien inséré. 1 Lancer VPI. Quand VPI est lancé , sa fenêtre se présente comme suit: 52
  • 53. 2 Créer un nouveau projet: File>new choisissez vos modules, insérez les dans votre schéma par un glisser-déposer 3 Double clic sur l'arrière plan du schéma , pour modifier les paramètres globaux , tels que le débit par défaut par exemple. 53
  • 54. 4 Pour modifier les paramètres des composants du schéma , il faut double clicker dessus et pour finir lancer la simulation pour voire le résultat. Une autre fenêtre sʼouvre et «VPIphotonicsAnalyser 8.0» Pour prélever plusieurs mesures sur le même appareil de mesure, utiliser l'un des bus que vous trouverez dans l'onglet writing tools. 54

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