République du Cameroun ***** Université de Maroua ***** Ecole Nationale Supérieure Polytechnique de Maroua ***** Département d’Informatique et des Télécommunications ***** B.P. /P.O. Box: 46 Maroua Tel: +237 622620376/622620890 Email: [email protected] Site: http://www.enspm.unimaroua.cm The Republic of Cameroon ***** The University of Maroua ***** National Advanced School of Engineering of Maroua ***** Department of Computer Science and Telecommunications ***** INFORMATIQUE ET TELECOMMUNICATIONS CONCEPTION ET REALISATION D’UNE PLATE-FORME DE DIMENSIONNEMENT DU RESEAU FTTH DE MATRIX TELECOMS S.A Mémoire présenté et soutenu en vue de l’obtention du Diplôme d’Ingénieur de Conception en Télécommunications Par : BALLA MEKONGO Joseph Aubin Ingénieur des travaux en Télécommunications Sous la Direction de : Dr. BOUDJOU TCHAPGNOUO Hortense (Encadreur académique) M. AYANGMA Teddy (Encadreur professionnel) Devant le jury composé de : Président : Pr. LOURA Benoît (Maître de Conférences) Rapporteur : Dr. BOUDJOU Hortense (Chargé de Cours) Examinateur : Dr. ABBA ARI (Chargé de Cours) Année Académique 2017 / 2018 i DEDICACE A Mes feus Parents M. MEKONGO MEKONGO Jules et Mme EDIMA Odile ii REMERCIEMENTS Nous exprimons une profonde et sincère gratitude à DIEU le père Tout Puissant pour sa protection et ses grâces à notre égard. Nous tenons particulièrement à remercier: Le Directeur de l’Ecole Nationale Supérieure Polytechnique de Maroua Pr. DANWE RADANDI; Le Chef du département d’Informatique et des Télécommunications Dr. KALADZAVI, pour sa rigueur dans la formation ; Le président du jury Pr. LOURA Bénoît pour sa disponibilité ; L’examinateur Dr. ABBA ARI pour les critiques et suggestions apportées à notre travail ; L’encadreur académique Dr. BOUDJOU TCHAPGNOUO Hortense pour son suivi, sa disponibilité et les orientations dans le sens d’améliorer ce travail ; Tous les enseignants du département d’Informatique et des Télécommunications sans exception pour leurs enseignements et leurs précieux conseils tout au long de notre formation. L’encadreur professionnel M. AYANGMA Teddy pour nous avoir donné l’opportunité de travailler sur ce projet et son encadrement en entreprise; L’ensemble du personnel de Matrix Télécoms pour l’accueil chaleureux et l’ambiance paisible qui y règne ; iii TABLE DES MATIERES DEDICACE .................................................................................................................. ii REMERCIEMENTS .................................................................................................... iii TABLE DES MATIERES ........................................................................................... iv LISTE DES SIGLES ET ABREVIATIONS ............................................................... ix RESUME ...................................................................................................................... ii ABSTRACT ................................................................................................................. iii LISTE DES TABLEAUX............................................................................................ iv LISTE DES FIGURES ................................................................................................. v INTRODUCTION GENERALE .................................................................................. 1 CHAPITRE I : CONTEXTE ET PROBLEMATIQUE................................................ 3 INTRODUCTION ........................................................................................................ 3 I/- Présentation de la structure d’accueil....................................................................... 3 I.1/- Historique et chiffres clés de Matrix Télécoms ................................................. 3 I.2/- Structure organisationnelle et opérationnelle de Matrix Télécoms ................... 4 I.2.1/- Structure organisationnelle ......................................................................... 4 I.2.2/- Structure opérationnelle de la succursale de Yaoundé ................................ 4 II/-Contexte et problématique ....................................................................................... 6 II.1/- Contexte............................................................................................................ 6 II.1.1/- Description de l’existant. ........................................................................... 6 II.1.2/- Limites de l’existant .................................................................................. 8 II.2/- Problématique ................................................................................................. 10 II.3/- Méthodologie.................................................................................................. 10 II.4/- Objectifs ......................................................................................................... 10 CONCLUSION ........................................................................................................... 11 CHAPITRE II : LES RESEAUX DE TRANSMISSION PAR FIBRE OPTIQUE .. 12 INTRODUCTION ...................................................................................................... 12 iv I/- Module d’émission ................................................................................................. 12 I.1/- Description générale ........................................................................................ 12 I.2/- Les sources optiques ........................................................................................ 13 I.3/- Les différents types des lasers ......................................................................... 13 I.4/- Les caractéristiques des différents types du laser ............................................ 14 II/- Module de transmission ........................................................................................ 15 II.1/- La fibre optique .............................................................................................. 15 II.2/- La composition d’une fibre optique ............................................................... 15 II.3/- Différents types de fibres optiques ................................................................. 16 II.3.1/- La fibre monomode .................................................................................. 16 II. 3.2/- La fibre multimode ................................................................................. 17 III.1/- L’atténuation : ............................................................................................... 18 III.2/- L’origine de l'atténuation .............................................................................. 19 III.3/- La dispersion ................................................................................................. 20 III.3.1/- La dispersion chromatique ...................................................................... 21 III.3.2/- La dispersion modale .............................................................................. 21 IV/- Module de réception ............................................................................................ 21 V/- Les techniques de transmissions dans les réseaux optiques ................................. 22 V.1/- Les Modulations ............................................................................................. 22 V.2/- Les techniques de multiplexage ..................................................................... 22 V.2.1/- Le multiplexage temporel ........................................................................ 22 V.2.2/- Le multiplexage de longueurs d’ondes(WDM) ....................................... 24 VI/- Amplification des signaux optiques .................................................................... 25 VI.1/- Les répéteurs ................................................................................................. 25 VI.2/- Les Amplificateurs optiques ......................................................................... 25 VII/- Evaluation de la qualité de transmission dans les réseaux de fibre optique ...... 26 VIII/- Structure des réseaux optiques ......................................................................... 27 VIII.1/- Les réseaux cœurs ...................................................................................... 27 VIII.2/- Les réseaux métropolitains ......................................................................... 27 v VIII.3/- Les réseaux d’accès .................................................................................... 28 CONCLUSION ........................................................................................................... 28 CHAPITRE III : DESCRIPTION, DIMENSIONNEMENT ET DEPLOIEMENT D’UN RESEAU FTTH ............................................................................................... 29 INTRODUCTION ...................................................................................................... 29 I/- Présentation d’un réseau FTTH ............................................................................. 29 I.1/- Définition d’un réseau FTTH .......................................................................... 29 I.2/- Description d’un réseau FTTH ........................................................................ 29 I.2.1/- Constitution du Backbone FTTH .............................................................. 30 I.2.2/- Constitution du réseau d’accès .................................................................. 32 I.2.3/- Equipement côté abonné ........................................................................... 37 I.2.4/- Architectures de communications possibles dans un réseau FTTH ......... 38 II/- Planification d’un réseau FTTH. ......................................................................... 39 II.1/- Etude de l’existant et définition des besoins .................................................. 39 II.2/- Etude du réseau de desserte en fibre optique ................................................. 40 II.3/-Evaluation du projet ........................................................................................ 40 III/- Dimensionnement d’un réseau FTTH ................................................................. 40 III.1/- Dimensionnement des nœuds ....................................................................... 41 III.1.1/- Dimensionnement du Sous-Répartiteur Optique (SRO) ........................ 41 III.1.2/- Dimensionnement du NRO .................................................................... 41 III.2/- Dimensionnement des liaisons optiques ....................................................... 42 III.2.1/- Capacité des câbles ................................................................................. 42 III.2.2/- Taux de couplage .................................................................................... 44 III.2.3/- Contraintes technologiques..................................................................... 45 IV/- Déploiement d’un réseau FTTH.......................................................................... 47 V/-Modèle mathématique du dimensionnement d’un réseau FTTH ......................... 48 V.1/- Evaluation des liaisons optiques .................................................................... 48 V.2/- Dimensionnement de capacité d’un réseau FTTH ......................................... 49 V.2.1/- Evaluation du débit d’un trafic de classe i .............................................. 49 vi V.2.2/- Evaluation des besoins des utilisateurs .................................................... 50 CONCLUSION ........................................................................................................... 52 CHAPITRE IV : ANALYSE ET CONCEPTION DE LA PLATE-FORME DE DIMENSIONNEMENT ............................................................................................. 53 INTRODUCTION ...................................................................................................... 53 I/- Cahier des charges.................................................................................................. 53 I.1/- Les Besoins fonctionnels ................................................................................. 53 I.2/- Les contraintes à respecter ............................................................................... 54 II/- Analyse du système .............................................................................................. 54 II.1/- Choix du langage de modélisation ................................................................. 54 II.2/- Diagramme de cas d’utilisation ...................................................................... 55 II.2.1/- Identification des acteurs ......................................................................... 55 II.2.2/- Identification des cas d’utilisation ........................................................... 55 II.3/- Diagramme de classes .................................................................................... 56 II.4/- Les diagrammes de séquences ........................................................................ 59 III/- Algorithmes mis en œuvre dans la plate-forme DIM FTTH ............................... 60 III.1/-Algorithme du positionnement d’une ZCPA ................................................ 60 III.2/- Algorithme du positionnement d’un point de raccordement ........................ 61 III.3/- Algorithme de validation du dimensionnement d’un lien FTTH ................. 62 IV/-Conception du système......................................................................................... 63 IV.1/- Choix du modèle ........................................................................................... 63 IV.2/- Choix de l’architecture.................................................................................. 64 IV. 3/- Outils et langages de programmation .......................................................... 65 IV. 3.1/- Outils utilisés ......................................................................................... 65 IV. 3.2/- Langages de programmation ................................................................. 66 CONCLUSION ........................................................................................................... 67 CHAPITRE V : RESULTATS ET COMMENTAIRES ............................................ 68 INTRODUCTION ...................................................................................................... 68 I/- Présentation de l’application de dimensionnement DIM FTTH ............................ 68 vii I.1/- Structure générale de l’application .................................................................. 68 I.2/- Présentation des pages de l’application ........................................................... 68 I.2.1/- Page d’accueil............................................................................................ 68 I.2.2/- Page de connexion des utilisateurs. ........................................................... 70 I.2.3/- Page de gestion des équipements, des liens optiques et des points de branchements optiques ......................................................................................... 71 I.2.4/- Page de gestion des Zones de Concentration des Potentiels abonnés (ZCPA) ................................................................................................................. 71 II/- Cas pratique d’un dimensionnement avec la plate-forme DIM FTTH ................. 74 II.1/- Dimensionnement des liaisons optiques. ....................................................... 74 II.2/- Enregistrement d’une ZCPA .......................................................................... 80 II.3/- Dimensionnement de capacité ........................................................................ 82 CONCLUSION ET PERSPECTIVES........................................................................ 85 BIBLIOGRAPHIE ...................................................................................................... 86 ANNEXES .................................................................................................................. 88 vii i LISTE DES SIGLES ET ABREVIATIONS APC : Asynchronous Procedure Call BER : Bit Error Rate LASER: Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation BPI : Boitier Pied de l’Immeuble NRO : Nœud de Raccordement Optique BLOM : Boucle Locale Optique Mutualisée NRZ : Non-Retour à Zéro CEI : Comité Electronique Internationale CDDL: Common Development and Distribution License CVUC : Communes et Villes Unies du Cameroun DEL: Diode Electroluminescente DFB: Distributed-feedback DTIo : Dispositif Terminal Intérieur Optique FAI: Fournisseur d’Accès Internet FP: Fabry-Perot FTTH: Fiber To The Home FO: Fibre Optique ODN: Optical Distribution Node OFDM: Orthogonal Frequency Division Multiplexing OLT: Optical Line Terminal ONT: Optical Network Terminal ONSR: Optical Noise Signal Ratio OOK: On Off Keying OTDM: Optical Time Division Multiplexing PEC: Point d’Eclatement du Câble PHP : Personal Home Page PIN: Positive Intrinsic Negative PON: Passive Optical Network POP: Point Of Presence GPON: Gigabit Passive Optical Network PTO: Prise Terminale Optique HTML: HyperText Markup Language P2P: Point to Point ICC: International Computer Center QoT: Quality of Transmission ICCNET: International Computer Center Network RZ: Retour à Zéro ICCSOFT: International Computer Center Software SDH: Synchronous Digital Hierarchy IDE : Integrated Development Environment SA: Société Anonyme SDM: Spatial Division Multiplexing SQL : Structured Query Language IP: Internet Protocol. ix SONET: Synchro nous Optical Network SRI : Sous- Répartiteur Optique d’Immeuble SRO : Sous-Répartiteur Optique TEB : Taux d’erreur Binaire TDM: Time Division Multiplexing UML: Unified Modeling Language. VCSEL: Vertical-cavity surfaceemitting laser X-GPON: 10 Gigabits Passive Optical Network WDM: Wavelength Division Multiplexing XML : eXtensible Markup Language WiMax: Worldwide Interoperability for Microwave Access ZCPA : Zone de Concentration des Potentiels Abonnés . ii RESUME Matrix Télécoms S.A est une entreprise de télécommunications qui raccorde les services publics et les entreprises du secteur privé au réseau internet à l’aide des technologies WiMax et FTTH (Fiber To The Home). Suite aux demandes répétitives de ses clients de Yaoundé à être raccordés par fibre optique, Matrix voudrait augmenter la capacité de son réseau fibre optique. A cet effet, l’extension dudit réseau dans la ville de Yaoundé s’avère être une solution viable et efficace à long terme. Notre travail consiste donc dans un premier temps à proposer une méthodologie de dimensionnement adaptée au réseau FTTH de Matrix. Ensuite, évaluer les besoins nécessaires pour son déploiement en vue de l’étendre dans la ville de Yaoundé. En fin, concevoir et implémenter une plate-forme qui permettra d’informatiser le processus de dimensionnement de ce réseau, tout en permettant de sauvegarder les informations des abonnés et des équipements qu’il referme. Mots clés : Réseau, fibre optique, large bande, FTTH, conception, réalisation, dimensionnement. ii ABSTRACT Matrix Telecoms S.A is a telecommunications company that connects public and private sector companies to the internet using WiMax and FTTH (Fiber To The Home) technologies. Following the repeated requests from its customers in Yaoundé to be connected by optical fiber, Matrix would like to increase the capacity of its fiber optical network. Thus, the extension of the network in the city of Yaoundé proves to be a viable and effective long-term solution. Our memoirs therefore initially to propose a sizing methodology adapted to the Matrix FTTH network. Then, evaluate the needs necessary for its deployment with a view to extending it in the city of Yaoundé. Finally, design and implement a platform that will computerize the sizing process of this network, while allowing to save the information of subscribers and equipment it contains. Key words: network, optical fiber, broadband, FTTH, design, realization, sizing. iii LISTE DES TABLEAUX Tableau 1:Exemple de spécifications d'une diode laser à semi-conducteur de type DFB [1]……………………………………………………………………………………14 Tableau 2: Caractéristiques des lasers VCSEL, Fabry-Pérot, DFB [6] ...................... 14 Tableau 3: Les différentes causes d'atténuation [6] .................................................... 20 Tableau 4: Photodiodes PIN et Avalanche [6]............................................................ 21 Tableau 5: Dimensionnement des SRO [11]………………………………………...41 Tableau 6:Dimensionnement des NRO [11] ............................................................... 42 Tableau 7:Capacité des câbles en terme du nombre de fibres (ou brins). [12] ........... 43 Tableau 8: Débit maximal des abonnés en fonction du taux de couplage. [10] ......... 44 Tableau 9:Référentiel pour l'ingénierie des réseaux FTTH. [12] ............................... 46 Tableau 10:Spécifications des ports de l’OLT Huawei MA5608T [10]……….….90 Tableau 11: Spécifications techniques des ports de l’ONT Huawei HG8245H[10]..90 Tableau 12: Caractéristiques des fibres monomodes G652.D [12]…………….........91 Tableau 13: Raccordement d'un logement éloigné de 1 km du central optique……..91 iv LISTE DES FIGURES Figure 1:Organigramme de Matrix Télécoms .............................................................. 4 Figure 2: Plan de localisation de Matrix Télécoms ...................................................... 6 Figure 3: Réseau d'accès Wimax de Matrix Télécoms ................................................. 7 Figure 4:Réseau FTTH de Matrix dans la ville de Yaoundé ........................................ 9 Figure 5:Un schéma montrant la composition d’une liaison par fibre optique [1]..... 12 Figure 6:Bloc-diagramme de l'émetteur optique avec (a) une modulation directe et (b) une modulation externe ............................................................................................... 13 Figure 7:Parties d'une fibre optique [1] ...................................................................... 16 Figure 8:Propagation du signal dans une Fibre monomode [1] .................................. 17 Figure 9:Présentation d’une fibre multimode à gradient d’indice [6] ........................ 17 Figure 10 : Fibre à gradient d’indice .......................................................................... 18 Figure 11:Pertes optiques dans une fibre standard [1]................................................ 19 Figure 12:Différentes représentations des dispersions dans la fibre. [5] .................... 20 Figure 13:Représentation d’un multiplex TDM (4 voies vers 1) en fonction des données initiales [4] .................................................................................................... 23 Figure 14:Synoptique d’un multiplexage OTDM. [4] ................................................ 23 Figure 15:La technique de multiplexage par longueur d’onde [4] ............................. 24 Figure 17:Exemple de diagramme de l’œil en NRZ-OOK et méthode de détection [4]. ............................................................................................................................... 26 Figure 18:Topologie d’un réseau de communication optique [6] .............................. 27 Figure 19:Architecture globale d’un réseau FTTH [9] ............................................... 30 Figure 20:OLT MA5608T de Huawei [10] ................................................................ 31 Figure 21:Architecture du Backbone FTTH [9] ......................................................... 32 Figure 22:Boitier de distribution externe pour réseau FTTH [5] ............................... 33 Figure 23:Amplificateur optique utilisé sur la boucle locale optique [5] .................. 34 Figure 24:Prise Terminal Optique [5] ......................................................................... 34 Figure 25:Point d'Eclatement du Câble [5] ................................................................. 35 v Figure 26:SRO de capacité 576 fibres distribuées (360 locaux desservis) [5] ........... 35 Figure 27:Sous-Répartiteur Optique d'Immeuble [5] ................................................. 36 Figure 28:Boitier Pied de l’Immeuble [5]................................................................... 36 Figure 29:Nœud de Raccordement Optique [5] .......................................................... 37 Figure 30:ONT HG8245H de Huawei ........................................................................ 37 Figure 31:Architecture Point à Point [5]..................................................................... 38 Figure 32: Différentes architectures Point-Multipoint [5] .......................................... 39 Figure 33:Structuration de la boucle locale optique ............................................... [11] Figure 34:Diagramme de cas d’utilisation de la plateforme DIM FTTH ................... 57 Figure 35: Diagramme de classes de DIM FTTH....................................................... 58 Figure 36:Diagramme de séquences du cas d'utilisation : Enregistrer ....................... 59 Figure 37:Diagramme de séquences du cas d'utilisation : authentification ................ 60 Figure 38:Algorithme du positionnement d’une ZCPA ............................................ 61 Figure 39:Algorithme du positionnement d’un point de raccordement...................... 62 Figure 40:Algorithme de validation du dimensionnement d’un lien FTTH ............... 63 Figure 41: Modèle MVC pour la plate- forme DIM FTTH ........................................ 64 Figure 42:Architecture de la plate-forme DIM FTTH ................................................ 65 Figure 43:Structure générale de l’application DIM FTTH. ........................................ 69 Figure 44:Page d'accueil de DIM FTTH.................................................................... 70 Figure 45:Page de connexion des utilisateurs ............................................................. 71 Figure 46:Page de Gestion d'une ZCPA ................................................................... 72 Figure 47:Page de la Gestion des équipements des liens optiques et des points de branchements .............................................................................................................. 73 Figure 48:Localisation de l'abonné « client 1 ». ......................................................... 74 Figure 49:Insertion des points de branchement et des liens optiques ......................... 76 Figure 50:Bilan de liaison entre le POP Franco et « client1 ».................................. 77 Figure 51:Insertion des paramètres pour l'évaluation de la QoT ............................... 78 Figure 52: Graphe BER=f(Q) pour la liaison POP Franco – client 1 ......................... 79 Figure 53:Graphe ONSR= g(Q) pour la liaison POP Franco – client 1 ..................... 80 vi Figure 54 : Enregistrement de la ZCPA « Avenue des banques »............................ 81 Figure 55: La ZCPA « Avenue des banques » sur Google Earth .............................. 81 Figure 56:Résultats du dimensionnement de capacité ................................................ 82 Figure 57:Insertion des données pour le dimensionnement de capacité du quartier Nlongkak ..................................................................................................................... 83 vii INTRODUCTION GENERALE Nous constatons que la concurrence sur le marché entre fournisseurs d'accès internet et services liés à l'internet devient de plus en plus rude et les différents opérateurs du secteur doivent faire face à celle-ci en améliorant leurs services au quotidien. Car le nombre d’internautes est passé de 5% en 2011 à 21% de la population en 2018, selon le rapport de la DSME (Digital Social Media Mobile and E-commerce). Cependant, Matrix Télécoms S.A, opérateur depuis plus de dix (10) ans, fournit ses services en utilisant à la fois les avantages de la technologie radio WiMax, et celles de la technologie filaire FTTH. Et, le réseau de distribution de Matrix Télécoms couvre partiellement la ville de Yaoundé. Le rapport de la Direction Technique de Matrix Télécoms, pour le compte du deuxième semestre de l’année 2017 montre que, le nombre d’entreprises de la ville de Yaoundé qui demande un raccordement par fibre optique est en pleine croissance. Par conséquent, le réseau FTTH actuel ne pourra pas supporter l’augmentation du nombre de clients en fonction de l’offre disponible. La question soulevée est alors la suivante : Quelle est la solution à mettre sur pied, pour garantir une extension efficace du réseau FTTH de Matrix ? Par ailleurs, l’extension d’un réseau nécessite l’investissement de multiples ressources pour un opérateur de télécommunications (ressources humaines, ressources matérielles, ressources financières). Une étude en vue de l’évolutivité du réseau s'avère donc nécessaire. Afin d'analyser si effectivement un déploiement s'impose. Et si oui comment effectuer ledit déploiement. C'est donc au bout de ces multiples interrogations que le thème « Conception et réalisation d’une plate-forme de dimensionnement du réseau FTTH de Matrix Télécoms » nous a été proposé au service Connectivity, de la Direction Technique. Afin d'apporter de solides arguments de réponse au problème posé nous avons structuré notre travail en cinq chapitres (05) : le premier intitulé Contexte et Problématique, nous plonge dans le cadre et les conditions qui expliquent l’origine de ce thème et met en exergue les problèmes soulevés par celui-ci. Le second chapitre 1 intitulé les réseaux de transmission par fibre optique, nous parle des technologies de réseau fibre optique. Le troisième, intitulé Description, dimensionnement et déploiement d’un réseau FTTH, explique les aspects techniques de dimensionnement et de déploiement d’un réseau FTTH. Le quatrième chapitre intitulé Analyse et conception de la plate-forme, détaille le processus de modélisation de notre plateforme de dimensionnement. Le dernier chapitre, intitulé Résultats et Commentaires met les résultats obtenus par notre plate-forme en évidence. Pour terminer, nous conclurons en proposant quelques perspectives d’amélioration de notre travail. 2 CHAPITRE I : CONTEXTE ET PROBLEMATIQUE INTRODUCTION Dans ce chapitre, nous présenterons de façon générale l’entreprise Matrix Télécoms, son fonctionnement, son organigramme, ses différentes directions et plus précisément la direction dans laquelle nous avons effectué notre stage à savoir la Direction Technique. Nous parlerons également l’évolution et le déroulement de notre stage. Puis, nous présentons le contexte d'étude, qui nous permet de ressortir la problématique afin de fixer les objectifs à atteindre dans notre travail. I/- Présentation de la structure d’accueil L’entreprise dans laquelle nous avons effectué notre stage est Matrix Télécoms. Elle est spécialisée dans la desserte du service internet et la Fourniture des Services, à travers le protocole IP. Matrix Télécoms a également un important réseau en matière de Services à valeurs ajoutées et en Service après-vente afin d’assurer une satisfaction totale à ses clients. Au regard de l’importante clientèle qui demande ses services, Matrix Télécoms jouit d’une bonne expérience ce qui lui permet de réaliser de manière efficace ses différentes tâches. I.1/- Historique et chiffres clés de Matrix Télécoms Le 10 Mars 1995 a été marquée par la création de la société ICC (International Computer Center) qui était spécialisé dans l’Ingénierie Informatique. Deux années plus tard, le 17 Novembre 1997 l’entreprise se lance dans la Commercialisation des Accès et Services Internet et devient ICCNET SA (International Computer Center Network). Le groupe ICCNET SA est ainsi structurer autour de trois entreprises entièrement autonomes et complétement spécialisées dans leurs différentes activités : ICCSOFT (Entreprise spécialisé dans le développement des applications logicielles, le développement des applications Web et l’hébergement des sites Web et DSN) ; RESYTAL (Entité spécialisé dans les Réseaux, Systèmes, Télécommunication, Audit et Formation) et ICCNET (Entreprise spécialisé dans la FAI). 3 Le 1er Août 2006 ICCNET fusionne avec le département Internet de Créolink et de Douala One pour créer l’Entreprise Matrix Télécoms SA afin de faire bloc commun pour faire face à la concurrence. Six mois plus tard, Créolink se sépare du groupe à cause de dissensions interne et ensuite survint le tour de Douala One de quitter Matrix Télécoms. De nos jours, Matrix Télécoms n’est plus que l’ombre de l‘ICCNET SA. I.2/- Structure organisationnelle et opérationnelle de Matrix Télécoms I.2.1/- Structure organisationnelle L’organigramme de Matrix Télécoms se présente comme suit : Figure 1:Organigramme de Matrix Télécoms I.2.2/- Structure opérationnelle de la succursale de Yaoundé Direction Générale Adjoint : Elle est composée par plusieurs secteurs : L’Administrateur Directeur Générale (ADG) ; Le Comité de Direction ; 4 Le Directeur Générale Adjoint. Assistance de Direction : Placé sous l’autorité de de l’ADG il a pour rôle de : Traiter le courrier entrant et sortant de Matrix Télécoms ; Gérer les appels téléphoniques ; De l’accueil des visiteurs de la Direction Générale ; De la gestion du Secrétariat de la Direction Générale ; L’archivage des documents ; La tenue de la caisse de la Direction Générale ; La sauvegarde électronique et manuelle des documents ; C’est à cet effet qu’elle traite tous les travaux bureautiques et autres du DGA, CDG, DRH. Direction Technique : Elle est chargée du bon déroulement des installations chez les clients et la résolution des problèmes rencontrés par les clients de Matrix Télécoms. Cette direction est répartie en quatre autres services présentés ci-dessous : Le service NOC (Network and Operations Center): Lorsqu’un client appelle Matrix Télécoms pour une plainte, c’est la NOC/Call Center qui reçoit l’appel et se charge de résoudre le problème. Le service Connectify : chargé de l’installation des équipements chez les abonnés, de l’étude du site, de l’évaluation des besoins des clients et les interventions sur le terrain; Le service d’Infrastructure : Responsable de l’infrastructure du réseau de Matrix Télécoms c’est-à-dire de la gestion des différents POP (Point of Presence) de l’entreprise; Le département NDA (Network and Development Administration) : chargé de l’administration et du développement du réseau, la gestion du Système d’information, l’implémentation des projets. 5 Pour ce qui est de notre stage, nous l’avons effectué au service Connectivity. I.3/- Localisation de Matrix Télécoms Succursale de Yaoundé de l’entreprise Matrix Télécoms est située sur la route de Ngousso en allant à SOA, plus précisément juste après carrefour Omnisport, en face du Cimetière Ngousso. Le plan de ci-dessous nous donne un aperçu de sa localisation: Figure 2: Plan de localisation de Matrix Télécoms II/-Contexte et problématique II.1/- Contexte II.1.1/- Description de l’existant. Pour offrir la connexion internet à ses clients, Matrix Télécoms utilise deux principaux supports de transmission à savoir : l’air (via le faisceau hertzien) et la fibre optique. a) Raccordement des clients par onde radio Pour ce type de raccordement, Matrix Télécoms fait usage de la technologie WiMax (Worldwide Interoperability for Microwave Access) fixe. En effet, les clients 6 qui se comptent parmi les entreprises de divers secteurs: les services publics, les hôtels, les ambassades et autres, utilisent des antennes WiMax pour avoir accès aux divers services qui leur sont fournis. Pour ce qui est de la ville de Yaoundé, le réseau d’accès WiMax est constitué des stations de base (localisées dans des POP : Point Of Presence) réparties dans la ville et qui connectent les abonnés au Backbone de l’opérateur. Ce dernier étant constitué des équipements réseau situés dans les locaux de la succursale de Yaoundé, et interconnectés par une liaison fibre optique spécialisée déployée par CAMTEL (Cameroon Telecommunications) pour les besoins de l’opérateur. La figure 3 est une architecture globale de ce réseau WiMax déployé dans la ville de Yaoundé. La succursale de Yaoundé en possède quatre localisés dans les localités Ngousso, Palais des Congrès (PDC), Hôtel Franco et Mvolyé. b) Raccordement par fibre optique Pour ce type de raccordement, Matrix Télécoms fait usage de la technologie FTTH (Fiber To The Home) déployé en aérien. Cette technologie consiste à relier l’abonné au réseau de l’opérateur uniquement avec de la fibre optique. Pour son Figure 3: Réseau d'accès Wimax de Matrix Télécoms 7 déploiement dans la ville de Yaoundé, Matrix a implanté des points de raccordements dans des quartiers comme cela est présenté dans la figure 4. Actuellement, dans la ville de Yaoundé, Matrix dispose de : 24 points de raccordements ; deux OLT (Optical Line Terminal) installés dans les POP de Ngousso et de Franco ; des liaisons 4, 6, 12 et 24 brins 19.7 kilomètres de fibre optique déployés Quatre (04) POP interconnectés par fibre optique (POP Ngousso, POP Franco, POP Tsinga et POP Mvolyé). II.1.2/- Limites de l’existant Il est vrai que Matrix Télécoms dispose déjà d’un réseau FTTH lui permettant de raccorder des clients qui sollicitent une connexion internet dont le débit est supérieur à 1 Mbps avec une qualité de service excellente. Mais, d’après des études menées par la Direction Technique, la demande de raccordement en fibre optique dans ville de Yaoundé, est grandissante. Car, les clients sollicitent de plus en plus des raccordements par fibre optique. Le problème technique qui se pose ici est que : le réseau FTTH de la structure, n’est pas encore assez étendu dans cette ville. 8 Point de raccordement Client Câble à fibres optiques Figure 4:Réseau FTTH de Matrix dans la ville de Yaoundé 9 II.2/- Problématique Compte tenu des nombreux défis et les importants enjeux technico-économiques auxquels fait face Matrix Télécoms, il nous a été demandé de concevoir et d’implémenter une plate-forme qui aidera la Direction Technique à optimiser l’opération de dimensionnement du réseau FTTH de Matrix Télécoms, en vue de l’extension dudit réseau dans la ville de Yaoundé. Toutefois, pour y parvenir, il est nécessaire que nous trouvions des éléments de réponse aux interrogations suivantes : Quelle est la méthodologie à adopter pour informatiser l’opération de dimensionnement du réseau FTTH de Matrix Télécoms. Quels sont les paramètres techniques à prendre en compte pour étendre efficacement le réseau FTTH de Matrix Télécoms dans la ville de Yaoundé? II.3/- Méthodologie Pour pouvoir informatiser l’opération de dimensionnement du réseau FTTH de Matrix, nous avons choisi de subdiviser notre travail en trois phases. Premièrement, nous allons nous intéresser aux réseaux de transmission par fibre optique. Ensuite, nous décrirons les processus de dimensionnement et de déploiement d’un réseau FTTH. En fin, nous proposerons un modèle qui nous permettra de concevoir et d’implémenter notre plate-forme de dimensionnement. II.4/- Objectifs A la fin de notre travail, il sera question pour nous de : Concevoir et réaliser un outil informatique, afin d’automatiser l’opération de dimensionnement du réseau FTTH de Matrix. Outil qui permettra à cette structure de mieux étendre ledit réseau dans la ville de Yaoundé. Cet objectif principal permettra d’atteindre les objectifs sous-jacents suivants : Réduire le coût du processus d’extension du réseau FTTH de Matrix Télécoms dans la ville de Yaoundé, tout en tenant compte de l’augmentation de la demande et en garantissant une qualité de service acceptable; 10 Réduire les durées des études qui précèdent le processus de déploiement, et améliorer les résultats du dimensionnement manuel. CONCLUSION Dans ce chapitre il était question pour nous dans un premier temps de présenter la structure qui nous a accueillis en stage. Secondement, nous avons éclairci le contexte dans lequel nous avons trouvé le réseau d’accès de Matrix Télécoms. Contexte qui nous a permis de dégager la problématique de notre mémoire. Le second chapitre quant à lui consistera à s’appesantir sur les généralités des transmissions par fibre optique. 11 CHAPITRE II : LES RESEAUX DE TRANSMISSION PAR FIBRE OPTIQUE INTRODUCTION Généralement, une liaison optique est constituée d’un émetteur et d’un récepteur reliés par une fibre optique. L’information que l'on veut transmettre à distance est convertie en un signal électrique, modulée analogiquement ou numériquement par un émetteur (laser ou diode électroluminescente) est convertie en un signal optique. La figure 5 présente les éléments de base d’une liaison optique. Figure 5:Un schéma montrant la composition d’une liaison par fibre optique [1] Dans ce chapitre, nous décrirons les types et les caractéristiques des composants qui constituent les éléments d’une liaison optique. I/- Module d’émission I.1/- Description générale Le rôle d'un émetteur optique est de convertir un signal électrique en un signal optique. Il existe deux méthodes distinctes pour moduler les ondes optiques : la modulation directe d'un laser et la modulation externe. La figure 6 montre le schéma synoptique de ces deux types d'émetteurs optiques. Nous allons dans la suite de cette section passer en revue les différents types d'émetteurs et leurs principales caractéristiques du point de vue des systèmes de transmission. 12 (a) (b) Figure 6:Bloc-diagramme de l'émetteur optique avec (a) une modulation directe et (b) une modulation externe I.2/- Les sources optiques Les sources optiques que l'on peut utiliser dans le domaine des télécommunications optiques peuvent être classées en deux catégories: Les diodes électroluminescentes. Les sources cohérentes (diodes laser). Ces deux types de sources sont réalisés à partir de la jonction PN polarisée en direct. Le principe de l’émission est dû à la recombinaison des paires (électron – trou). La DEL est une source incohérente. Elle présente un spectre d’émission assez large, ainsi qu’un diagramme de rayonnement moins directif. Elle est utilisée essentiellement dans les systèmes de transmission qui ne nécessitent pas de très grandes bandes passantes. La diode laser quant à elle est une source cohérente. Elle est surtout utilisée dans les systèmes de transmission à très grandes distances (faible largeur spectrale ⇒ bande passante importante) I.3/- Les différents types des lasers Dans les systèmes de transmission par fibre optique, les lasers FP (Fabry-Pérot), DFB (Distributed-Feedback) et VCSEL (Vertical-Cavity Surface-Emitting laser) sont les lasers les plus couramment utilisés. Les lasers FP, DFB et VCSEL sont des diodes lasers à semi-conducteurs. Ils ont généralement une petite taille, une bonne qualité spectrale, une faible consommation énergétique et une longueur d’onde ajustable compatible avec les fenêtres de transmission des fibres optiques (autour de 850 nm, 1310 nm et 1550 nm). Le tableau 1 présente des spécifications d’une diode laser 13 Tableau 1:Exemple de spécifications d'une diode laser à semi-conducteur de type DFB [1] I.4/- Les caractéristiques des différents types du laser Les lasers DFB sont des sources fiables, considérées comme monochromatiques, qui sont utilisées dans les systèmes WDM (Wavelength Division Multiplexing) d'aujourd'hui pour contrôler précisément la longueur d'onde des signaux optiques. Certaines caractéristiques d'un laser DFB commercialement disponibles sont données dans le tableau 2 : Tableau 2: Caractéristiques des lasers VCSEL, Fabry-Pérot, DFB [6] VCSEL Fabry-Pérot DFB (mW) Quelques Quelques Quelques Couplage dans une >50 % (fibre >50 % (fibre >50 % (fibre fibre optique multimode) monomode) monomode) Diagramme Par la surface, Par la tranche, Par la tranche, d’émission peu divergent assez divergent assez divergent Une raie fine < Plusieurs raies à Une raie fine < 0.1 10 0.1 Composant Puissance optique spectrale (nm) Spectre et largeur Courant de seuil 5 à 10 10 à 30 10 à 30 10 Plusieurs Plusieurs (mA) Fréquence max de modulation (GHz) 14 Bruit Très faible Faible Faible Principales longueurs 0.78 à 0.9 1.3 1.3 et 1.5 à 1.6 Coût Assez faible Moyen Elevé Applications Transmission Transmission haut Transmission très haut débit à débit à moyenne haut débit à courte distance distance (fibre longue distance et (fibre multimode monomode) d’onde (µm) et monomode) multiplexage WDM (fibre monomode) II/- Module de transmission II.1/- La fibre optique La fibre optique représente le support de propagation de la lumière (canal de communication) dans les systèmes optiques. Il s'agit d'un guide d'onde diélectrique à géométrie cylindrique constitué au centre d’un cœur composé essentiellement de silice pure hautement raffinée et plus ou moins dopée a un indice de réfraction n cœur légèrement plus élevé (une différence de quelques % est suffisante) à celui de la gaine n gaine avec un diamètre extérieur allant de 50µm à 125μm. [1] II.2/- La composition d’une fibre optique La fibre optique est de forme cylindrique, constituée de deux diélectriques, d’indices différents l’un formant la gaine (indice n2) et l’autre le cœur (indice n1) entourée d’une gaine protectrice. 15 Figure 7:Parties d'une fibre optique [1] le cœur : est la région de la fibre dans laquelle se propage la lumière. Dans ce milieu, l’indice de réfraction n1 est le plus élevé. La gaine optique : est un milieu d’indice n2 légèrement plus faible, qui se comporte ainsi comme un «miroir réfléchissant »pour la lumière a l’interface cœur-gaine. Le revêtement : est une couche de plastique qui entoure la fibre optique pour la renforcer. Elle aide à absorber les chocs et permet une protection complémentaire contre des courbures excessives. II.3/- Différents types de fibres optiques Du point de vue propagation, il existe deux types de fibre optique : la fibre optique monomode et la fibre optique multimode et qui peuvent être classées selon le profil d’indice de réfraction fibre monomode, fibre multimode à saut d’indice et fibre multimode à gradient d’indice. II.3.1/- La fibre monomode La fibre monomode possède un cœur très étroit (diamètre <10µm), uniquement le fondamentale et autorisé à se propager le long de la fibre, elle possède une bande passante très élevée (de l’ordre du THz/Km), 16 Figure 8:Propagation du signal dans une Fibre monomode [1] Elle est utilisée essentiellement par les opérateurs de Télécommunications. Actuellement des liaisons de 100 à 300 km sans répéteurs sont possibles. II. 3.2/- La fibre multimode La fibre multimode a été la première utilisée. Elle a un diamètre du cœur entre 50μm ou 62.5μm elle est limitée en bande passante. Elle existe sous deux formes: a) La fibre à saut d’indice Le cœur et la gaine présentent des indices de réfraction différents et constants. Le passage d’un milieu vers l’autre est caractérisé par un saut d’indice. Le faisceau lumineux injecté à l’entrée de la fibre va atteindre la sortie en empruntant des chemins optiques différents, ce qui se traduit par des temps de propagation différents et donc un étalement du signal transmis, ce phénomène est appelé dispersion modale. Figure 9:Présentation d’une fibre multimode à gradient d’indice [6] b) La fibre à gradient d’indice Le cœur se caractérise par un indice variable qui augmente progressivement de l’interface gaine-cœur jusqu’à au centre de la fibre, les rayons lumineux vont arriver en 17 Figure 10 : Fibre à gradient d’indice III/- Les effets linéaires III.1/- L’atténuation : L'atténuation correspond à une diminution de la puissance du signal transmis. Elle s’exprime très souvent en décibels (dB). On définit un coefficient d’atténuation α pour une ligne de transmission de longueur L qui s'exprime en dB/Km tel que : 𝛂(𝛌) = − 𝟏𝟎 𝐋 𝐏𝐬 𝐥𝐨𝐠( ) 𝐏𝐞 (1) Avec : L : Longueur de la fibre (en km) Pe : Puissance à l’entrée de la fibre optique (en Watts) Ps : Puissance à la sortie de la fibre optique(en Watts) 𝝀 : Longueur d’onde (en m). En comparant avec des autres supports de transmission comme le cuivre, l’atténuation de la fibre optique est faible, elle dépend en particulier de la longueur d’onde des impulsions lumineuses. La figure 11 montre la variation de l’atténuation en fonction de longueur d’onde. 18 Figure 11:Pertes optiques dans une fibre standard [1] Selon l’atténuation, les fibres peuvent être utilisées pour la transmission essentiellement dans deux « fenêtres en longueur d’onde » : les fenêtres 1300 nm et 1500 nm. La fenêtre 800nm étant pratiquement complètement abandonnée. La fenêtre à 1300 nm a une largeur de bande de 50 nm et une atténuation linéique moyenne importante d’environ 0,4 dB/km, mais les composants optoélectroniques à ces longueurs d’onde (lasers et récepteurs) sont peu coûteux. Elle est utilisée pour les systèmes de télécommunications de courte distance (quelques dizaines de kilomètres) ou de faible capacité. La fenêtre à 1550 nm a une largeur de bande de 100 nm et une atténuation moyenne d’environ 0,2 dB/km. Elle est utilisée généralement pour les télécommunications longues distances et à haut débit car la faible atténuation dans cette fenêtre permet d’espacer bien davantage les coûteux régénérateurs et/ou amplificateurs nécessaires pour la compensation de l’atténuation dans la fibre de ligne [1]. III.2/- L’origine de l'atténuation L'atténuation dans une fibre optique à des origines intrinsèques (absorption des matériaux et diffusion Rayleigh) et externes (pertes liées à la courbure). L'atténuation provient principalement de phénomènes résumés dans le tableau 3: 19 Tableau 3: Les différentes causes d'atténuation [6] Type de Pertes Absorption Diffusion Courbures Explications Perturbation du photon de lumière par un électron d'un atome d'impureté Variation locale de l'indice de réfraction du c cœur de la fibre. Changements de densité ou de composition dans la matière Torsion dans la fibre. Non-respect du principe de réflexion totale interne. Séparation longitudinale Désalignement radial/angulaire Pertes de Excentricité/ des cœurs connections III.3/- La dispersion C’est un phénomène qui provoque la déformation du signal durant sa propagation dans la fibre. Elle se traduit par l'élargissement des impulsions et se divise en deux. Figure 12:Différentes représentations des dispersions dans la fibre. [5] 20 III.3.1/- La dispersion chromatique La dispersion chromatique est exprimée en ps/ (nm.km) et caractérise l'étalement du signal lié à sa largeur spectrale (deux longueurs d'ondes différentes ne se propagent pas exactement à la même vitesse). Cette dispersion dépend de la longueur d'onde considérée et résulte de la somme de deux effets : la dispersion propre au matériau, et la dispersion du guide, liée à la forme du profil d'indice. III.3.2/- La dispersion modale Elle existe dans les fibres multimodes, plusieurs chemins possibles pour la lumière, ces chemins ont des longueurs différentes donc les temps de parcours sont différents aussi. La dispersion modale provient de la différence du temps de parcours de la lumière dans la fibre en fonction des chemins parcourus. IV/- Module de réception Le rôle du récepteur est de récupérer la séquence binaire sous forme électrique. Le récepteur est équipé notamment d'un détecteur constitué d'une ou plusieurs photodiodes. Les photodiodes peuvent être précédées d'un démodulateur servant à récupérer l'information de la phase du signal optique. Dans ce paragraphe, nous rappellerons brièvement le principe de la photodétection puis nous porterons notre attention sur deux types de photodiodes utilisables: la photodiode PIN (Positive Intrinsic Negative) et la photodiode avalanche. Dans les liaisons de Télécommunications par fibre optique, le récepteur est un composant aussi essentiel que l’émetteur. Le tableau 4 présente une comparaison des photodiodes PIN et Avalanche. Tableau 4: Photodiodes PIN et Avalanche [6] Types de photodiode Photodiodes Caractéristiques PIN Tension de commande Faible Avalanche Elevé (V) 21 Fréquence de coupure > 60 Quelque Faible Elevé Bande passante (GHz) Large Faible Longueur d’onde (nm) 1300 et 1550 1300 et 1550 (GHz) Rendement quantique (%) V/- Les techniques de transmissions dans les réseaux optiques V.1/- Les Modulations La modulation peut être définie comme le processus par lequel le signal est transformé de sa forme originale en une forme adaptée au canal de transmission, par exemple en faisant varier les paramètres d'amplitude et d'argument (phase et fréquence) d'une onde sinusoïdale appelée porteuse. Les types de modulations rencontrées dans les réseaux de transmission par fibre sont : la modulation mono-porteuse et la modulation multi porteuse. [1] V.2/- Les techniques de multiplexage En télécommunication, le multiplexage est l’action de scinder une voie de transmission en plusieurs voies, afin de pouvoir envoyer dans le même sens et simultanément des signaux indépendants. Autrement dit, c’est la combinaison de différents signaux en un seul qui est envoyé sur une même voie. Dans les réseaux de transmission par fibre optique, on distingue le multiplexage temporel, le multiplexage fréquentielle et le multiplexage de longueurs d’ondes. V.2.1/- Le multiplexage temporel Le multiplexage TDM (Time Division Multiplexing), multiplexage à répartition temporelle (MRT) consiste à affecter à un utilisateur unique la totalité de la bande passante pendant un court instant, ceci à tour de rôle pour chaque utilisateur. L'allocation de cette bande passante se fait en divisant l'axe du temps en périodes de durée fixe 22 chaque utilisateur ne va transmettre que pendant une de ces périodes déterminées. La figure ci-dessous présente un exemple de ce type de multiplexage. Figure 13:Représentation d’un multiplex TDM (4 voies vers 1) en fonction des données initiales [4] Cependant, le multiplexage temporel peut être réalisé optiquement (OTDM, Optical Time Division Multiplexing). L’émetteur est constitué de N sources optiques en parallèle modulées au débit Db bits/s (cas de la figure ci-dessous). Cette technique nécessite que les signaux optiques soient ensuite codés de type RZ (Retour à Zéro) pour que les impulsions codées aient désormais une durée inférieure à Tb/N et que le multiplexage optique puisse se faire sans recouvrement optique. Par exemple, un signal modulé à 40 Gbits/s peut être obtenu par multiplexage des sorties codées RZ de 4 modulateurs optiques attaqués par des trains à 10 Gbits/s. Figure 14:Synoptique d’un multiplexage OTDM. [4] 23 V.2.2/- Le multiplexage de longueurs d’ondes(WDM) La fibre optique possède un avantage non exploité par les multiplexages fréquentiels et temporels. En effet, sur une fibre optique, il est possible d’utiliser plusieurs longueurs d’onde simultanément. C’est justement sur ce principe qu’une technique de multiplexage a été mise en place avec de nombreux avantages mais tout de même quelques limites. L’idée est de reprendre le multiplexage fréquentiel utilisé dans les réseaux électriques pour l’appliquer dans le domaine optique. En effet, si un signal électrique est composé de plusieurs fréquences, un signal optique est lui composé de plusieurs longueurs d’ondes. Le principe du multiplexage en longueur d’onde consiste à injecter simultanément dans une fibre optique plusieurs trains de signaux numériques sur des longueurs d’ondes distinctes. Le multiplexage de longueur d’onde se fait exclusivement sur fibre monomode. L’utilisation du multiplexage WDM nécessite un ensemble de diodes laser émettant à des longueurs d’ondes différentes mais assez proches (dans le voisinage des 1550 nm), et de multiplexeur/démultiplexeur optiques pour combiner/séparer l’ensemble des signaux optiques dans la fibre. La figure ci-dessous représente un exemple d’une liaison utilisant le multiplexage WDM. Figure 15:La technique de multiplexage par longueur d’onde [4] 24 VI/- Amplification des signaux optiques Un des composants clés d’une transmission par fibre optique, surtout dans les réseaux WDM, est l'amplificateur optique qui permet de compenser les pertes des longueurs d'onde. VI.1/- Les répéteurs Les répéteurs placés à intervalles réguliers peuvent être de 3 types: R : «regenerating » (amplification seule) 2R : «regenerating -reshaping» (amplification et remise en forme) 3R :«regenerating - reshaping - retiming » (amplification et remise en forme et synchronisation) Les répéteurs 3R (Retiming, Reshaping, regenerating) réalisent une amplification optoélectronique du signal, avec double conversion : un dispositif converti le signal optique en un signal électrique, amplifie le signal électrique et le reconvertit en signal optique. En plus chaque répéteur est dépendant de la capacité du canal, donc il ne peut travailler que pour un canal donné, un protocole donnée et a une rapidité de transmission fixée. La figure ci-dessous illustre les répéteurs 3R. Figure 16:Illustration des répéteurs 3R [6] VI.2/- Les Amplificateurs optiques Par contre l’utilisation d’amplificateurs optiques élimine cette double conversion et permet que la ligne de transmission soit indépendante de la rapidité de transmission, du protocole, des données et du canal en longueur d’onde. 25 On utilise les amplificateurs optiques dans les liaisons à longue distance, ils remplacent les plus anciens régénérateurs optoélectroniques afin de créer des liaisons transparentes permettant notamment le multiplexage en longueur d’onde ; Ils peuvent aussi être utilisées comme booster en amont, servant à augmenter la puissance de l’émetteur afin de pouvoir distribuer sur un plus grand nombre de fibres optiques [4] VII/- Evaluation de la qualité de transmission dans les réseaux de fibre optique Comme paramètre pour évaluer la qualité de transmission, nous avons : Le diagramme de l’œil : Plus l’ouverture est grande, meilleure est la qualité du signal reçu. En supposant que le bruit dominant à la réception est celui de la photodiode, la figure ci-dessous , montre que la distribution des niveaux de "1" et de "0" aux instants d’échantillonnage peut être approximée par une distribution gaussienne de moyenne 𝑀1 et d’écart type 𝜎1 pour les niveaux "1" et respectivement 𝑀0 et 𝜎0 pour les niveaux "0". Ainsi, pour estimer la qualité du signal, le facteur de qualité 𝑄 est l’une des méthodes utilisées. Il est défini par : 𝐐= 𝐌𝟏−𝐌𝟎 (2) 𝛔𝟏−𝛔𝟎 Valeur détectée M1 Oeil Seuil de décision M0 Probabilité Figure 17:Exemple de diagramme de l’œil en NRZ-OOK et méthode de détection [4]. Taux d’Erreur Binaire (TEB ou BER) : Le BER (Byte Error Rate) représente le rapport entre le nombre de bits erronés détectés par le nombre total de bits transmis. Il peut s’exprimer en fonction du facteur de qualité 𝑄 sous la forme : BER = 1/2 exp (-Q2/2) (3) Le rapport Signal sur Bruit : il dépend du facteur de Qualité Q, de la bande passante de la fibre optique B0 et de la bande passante électrique Bc. OSNRdB = QdB – 10 log (B0/Bc) (4) 26 VIII/- Structure des réseaux optiques Cette section présente la répartition du réseau optique en fonction de la couverture géographique. La figure ci-dessous montre la topologie d’un réseau optique constitué du réseau cœur, ainsi que des réseaux métropolitains et d’accès. Figure 18:Topologie d’un réseau de communication optique [6] VIII.1/- Les réseaux cœurs C’est dans ces réseaux que sont installés les équipements centraux. Les réseaux cœurs sont souvent basés sur une structure maillée et fonctionnent en technique WDM (Wavelength Division Multiplexing). D’autres techniques de multiplexage sont souvent utilisées pour le réseau cœur : le multiplexage à répartition spatiale (SDM : Spatial Division Multiplexing) et l’OFDM optique. VIII.2/- Les réseaux métropolitains Encore appelés « Réseaux de distribution », les réseaux métropolitains représentent la partie du réseau déployé dans les grandes villes ou régions. 27 VIII.3/- Les réseaux d’accès Les réseaux d’accès représentent la partie du réseau qui relie le fournisseur de service (CO : Center Office) à l’abonné. C’est l’interface entre l’abonné et le réseau métropolitain qui se charge de collecter le flux total d’informations provenant des abonnés puis de son transfert vers le réseau métropolitain via les (CO). Dans ce cas, on parle de transmission en « sens montant ». Dans le cas contraire c’est le « sens descendant ».[5] CONCLUSION Ce chapitre a permis de situer le contexte de la description d’une liaison optique. Les différentes pertes linéaires telles que l’atténuation et la dispersion ont été présentées, ainsi que leurs effets sur la propagation de la lumière. Il a également été question pour nous de parler des structures rencontrées dans les réseaux optiques. Dans le chapitre qui suit, nous allons présenter la méthodologie idoine, qui nous permettra de dimensionner et de déployer un réseau FTTH. 28 CHAPITRE III : DESCRIPTION, DIMENSIONNEMENT ET DEPLOIEMENT D’UN RESEAU FTTH INTRODUCTION Après avoir présenté les généralités sur la transmission par fibre optique, il sera question pour nous dans ce chapitre, d’expliquer la description, le dimensionnement et le déploiement d’un réseau FTTH. Pour y parvenir, nous présenterons dans un premier temps un réseau FTTH. Par la suite, nous détaillerons le processus de planification de ce type de réseau. Enfin, nous parlerons tour à tour du dimensionnement des nœuds et celui des liaisons optiques qui précèdent le processus de déploiement. I/- Présentation d’un réseau FTTH I.1/- Définition d’un réseau FTTH Le terme FTTx définit comme étant Fiber To The x, désigne un ensemble de méthodes de déploiement de réseau fibre optique. Le terme x peut respectivement prendre les valeurs H (pour Home), N (pour Node) et C (pour Curb). FTTH (Fiber To The Home) est une méthode de déploiement des réseaux en fibres optiques jusqu’à l’abonné. Autrement dit, les installations de fibre optique déployées par l’opérateur vont jusqu’au domicile (ou bureaux) de l’abonné. [5] I.2/- Description d’un réseau FTTH Afin de dimensionner et déployer un réseau FTTH, certaines interrogations doivent trouver réponses. Il s’agit notamment de savoir : comment construire une boucle locale optique ? Quels équipements constitueront cette boucle locale ? Les spécificités techniques de déploiement concernent tous les aspects d’un réseau FTTH. Les réseaux sont généralement subdivisés en deux parties : le cœur de 29 réseau (ou Backbone) et le réseau d’accès. La figure 19 ci-dessous illustre l’architecture physique globale d’un réseau FTTH suivant la topologie en anneau. Figure 19:Architecture globale d’un réseau FTTH [9] I.2.1/- Constitution du Backbone FTTH La liaison entre le réseau internet et le réseau d’accès FTTH sera assurée par un équipement au nom de Terminal Optique de Ligne (OLT : Optical Line Terminal). Celui-ci achemine les données des abonnés vers le réseau internet et vice-versa. La figure ci-dessous présente l’OLT MA5608T de l’équipementier Huawei. 30 Figure 20:OLT MA5608T de Huawei [10] Cet équipement permet de connecter à la fois les points de raccordement du réseau d’accès auxquels sont connectés les abonnés mais aussi les différents serveurs, routeurs, commutateurs et autres équipements situés au niveau du central optique (ou nœud de raccordement optique). Chacun de ces ports d’abonné peut avoir en visibilité entre 1 et 128 abonnés dans le cas d’un équipement supportant la technologie GPON. Les données des abonnés connectés à un de ces ports transiteront entre le Backbone et le réseau d’accès par multiplexage de longueur d’onde (WDM). Autrement dit, les données en voie montante et celles en voie descendante seront transmises simultanément sur la même fibre optique sur des longueurs d’onde différentes. En voie montante les transmissions se feront sur une longueur d’onde de 1310 nm et en voie descendante, elles se feront sur une longueur d’onde de 1490 nm. Chaque port de cet équipement émet quant à lui des signaux d’un niveau de puissance compris entre 3 dBm et 7 dBm, et reçoit des signaux d’une puissance au moins égale à -32 dBm. La figure ci-dessous représente une architecture de notre Backbone FTTH. 31 Figure 21:Architecture du Backbone FTTH [9] I.2.2/- Constitution du réseau d’accès Afin de mieux percevoir la constitution de cette partie du réseau FTTH, nous présenterons tour à tour : La nature de la boucle locale à déployer ; Les équipements du réseau d’accès; Les câbles optiques. a) Nature de la boucle locale à déployer Le déploiement d’un réseau fibre optique peut se faire par voies souterraines, aériennes, aéro-souterraine et sous-marine. La question est donc de savoir : laquelle de ces trois solutions est la plus viable en fonction du contexte? 32 Les coûts de déploiement d’un réseau fibre jusqu’à l’abonné peuvent être plus élevés en zones où les différents abonnés ciblés sont dispersés. Le recours aux travaux de génie civil pour installer les infrastructures souterraines pourrait représenter une grande partie du coût de déploiement du réseau. Le déploiement aérien permet de réduire significativement les coûts du réseau : il serait deux à trois fois moins onéreux que la construction en souterrain. Cette solution peut également s’avérer beaucoup plus rapide et permettre une maintenance plus aisée du futur réseau. b) Les équipements du réseau d’accès b.1) Boitiers de distribution pour abonnés (coupleurs optiques) Les boitiers de distribution du réseau d’accès sont des boîtes auxquelles seront directement reliés les abonnés du réseau FTTH. Les signaux laser émis par un port d’un OLT en direction des abonnés qui lui sont rattachés sont acheminés par un brin de fibre jusqu’à ce boitier avant d’être divisés en plusieurs signaux et redistribués à chacun de ces abonnés. Cet équipement joue donc le rôle de coupleur optique (ou multiplexeur optique). La figure ci-dessous présente le boitier de distribution pour abonnés dans un réseau FTTH aérien : Figure 22:Boitier de distribution externe pour réseau FTTH [5] b.2) Amplificateurs de signaux optiques Les signaux lumineux émis par un équipement réseau ont une portée limitée. Cette portée diminue d’autant plus que lesdits signaux sont confrontés sur leur parcours à divers facteurs atténuants. Afin d’assurer un niveau de puissance suffisant sur toute l’étendue du réseau des amplificateurs de signaux optiques sont utilisés. A titre d’exemple nous avons l’amplificateur à Erbium dopé pour environnement externe A- 33 EDFA-1550-4-14. Celui-ci permettant notamment d’amplifier un signal de la plage [3dBm ; 10 dBm] en un signal de 14.2 dBm sur chacun de ces ports de sortie Figure 23:Amplificateur optique utilisé sur la boucle locale optique [5] b.3) La Prise Terminale Optique (PTO) La Prise Terminale Optique PTO relie l’abonné au point de branchement par un câble de branchement mono-fibre ou bi-fibre en fonction de la catégorie de l’abonné à desservir. Figure 24:Prise Terminal Optique [5] b.4) Le point d’éclatement du câble (PEC) Le PEC a pour rôle d’optimiser et d’apporter de la flexibilité au réseau FTTH. Il est placé dans une chambre et il permet d’éclater un ou plusieurs câbles pour desservir soit plusieurs sous répartiteurs ou bien des points de branchement sans couplage. 34 Figure 25:Point d'Eclatement du Câble [5] b.5) Le Sous- Répartiteur Optique (SRO) Le SRO est un point de flexibilité entre le transport et la distribution il est encore appelé point de mutualisation. Le SRO est une armoire de rue similaire aux sousrépartiteurs utilisés au niveau des réseaux téléphoniques. Il regroupera un nombre entier de point d’éclatement de câble (PEC) et il représente un point de convergence des infrastructures génie civil. Pour le cas d’une desserte Point Multi Point ce point de flexibilité assurera une fonction de couplage. La figure ci-dessous présente un SRO. Figure 26:SRO de capacité 576 fibres distribuées (360 locaux desservis) [5] b.6) Sous-Répartiteur Optique d’Immeuble (SRI) Le SRI est équivalant au SRO décrit ci-dessus et il est placé en pied d’immeuble. Le SRI est un point de brassage entre le câblage d’immeuble et les réseaux d’adduction des différents opérateurs. Le SRI permet le brassage de chaque 35 abonné vers n’importe quel opérateur et il peut intégrer une fonction de couplage pour le cas des technologies Point Multi Points. Les SRI sont utilisés pour les immeubles dont l’équivalent logement est strictement supérieur à 12 FO (Fibres Optiques). Figure 27:Sous-Répartiteur Optique d'Immeuble [5] b.7) Le Boitier Pied de l’Immeuble (BPI) Pour les immeubles de faible capacité dont le nombre de logements est inférieur ou égale à 12 FO (Fibres Optiques), il n’y aura pas besoin de mettre en place un répartiteur d’immeuble et les abonnés seront desservis directement à partir d’un boitier placé soit en sous-sol, en coffret ou en borne sur la voie publique à l’extérieur de l’immeuble. Dans certain cas, le BPI peut être installé dans une chambre dont les dimensions et l’encombrement sont compatibles avec la protection d’épissure utilisée. Il n'est pas permis d’installer des coupleurs dans les BPI et les PDB. Figure 28:Boitier Pied de l’Immeuble [5] 36 b.8) Le nœud de raccordement optique(NRO) Le nœud de raccordement optique (NRO) est le point de départ des liens optiques vers les utilisateurs. Ce nœud doit être dimensionné pour héberger les répartiteurs optiques et les baies permettant d’accueillir les équipements actifs de l’opérateur en fonction de ses choix technologiques. Figure 29:Nœud de Raccordement Optique [5] c) Les câbles optiques Les câbles optiques sont des éléments essentiels d’un réseau FTTH. Leur choix doit se faire avec une certaine rigueur afin d’assurer une longévité et une bonne efficacité au futur réseau. I.2.3/- Equipement côté abonné Les abonnés du réseau FTTH de Matrix Télécoms utiliseront quant à eux des ONT (Optical Network Terminal) pour se connecter audit réseau. Cet équipement permet d’effectuer la conversion des signaux lasers émis par l’OLT (Optical Line Temination) du central optique en signaux électriques traitables par les équipements réseau de l’abonné et vice versa. Celui choisit pour les besoins des abonnés de Matrix Figure 30:ONT HG8245H de Huawei 37 est le HG8245H de l’équipementier Huawei. La figure ci-dessous présente cet équipement : I.2.4/- Architectures de communications possibles dans un réseau FTTH On distingue deux principaux types d’architectures de communications FTTH : L’architecture Ethernet point-à-point (P2P) ; L’architecture Point à multipoint PON (Passive Optical Network). a) Architecture Point à Point (P2P) Elle est caractérisée par le déploiement d’une fibre optique dédiée par usager, entre le NRO et le foyer à raccorder. Cette architecture nécessite un investissement initial important mais présente l’avantage d’une gestion simplifiée (débit quasi-illimité par abonné, gestion de la qualité de service simplifiée), et d’un coût d’exploitation modéré. La figure ci-dessous présente une architecture Point à Point (P2P). Figure 31:Architecture Point à Point [5] b) Architecture Point à multipoint (PON) Le trafic descendant et le trafic montant sont envoyés sur deux longueurs d'onde différentes (1490 nm pour la voie descendante, et 1310 nm pour la voie montante). Pour le sens descendant, l’OLT diffuse les données des abonnés destinataires, multiplexées en temps (TDM). Puis, le signal est divisé par un coupleur (splitter) et dirigé vers les ONT. Par conséquent, chaque ONT sélectionne le paquet qui lui est destiné et supprime 38 les autres paquets. Dans le sens montant (de l’abonné vers le réseau métropolitain), l’ONT émet ses données dans l’intervalle de temps qui lui a été attribué. Cette transmission repose donc sur une technique TDMA (Time Division Multiple Access). L’inconvénient principal de cette liaison est la nécessité de synchronisation des ONT et des OLT afin d’éviter les collisions et les pertes de données. La figure ci-dessous présente les variantes de l’architecture point à multipoint. Figure 32: Différentes architectures Point-Multipoint [5] II/- Planification d’un réseau FTTH. La mission d’étude d’un réseau FTTH démarrera par l’étude de la documentation technique de l’état des réseaux existants et l’analyse des besoins en termes de services et d’infrastructures TIC. Une étude de site de la zone de desserte est indispensable afin de collecter les informations nécessaires et d’estimer les besoins à moyen et à long terme. L’approche méthodologique retenue pour la planification et la conception des réseaux FTTH est récapitulée par les étapes suivantes: Etude de l’existant et définition des besoins ; Etude du réseau de desserte en fibre optique ; Evaluation du projet. II.1/- Etude de l’existant et définition des besoins 39 Cette étude consiste dans un premier temps à réaliser la collecte des données administratives et techniques. Elle consiste notamment à prendre en compte : Le plan de localisation de la zone Le plan de lotissement Les plans architecturaux Le type et le nombre d’habitats (Urbain, Suburbain, ou Rural) Le type de zone (Pavillonnaire, Collectif ou Mixte) Densité de la population Modes de pose envisagés II.2/- Etude du réseau de desserte en fibre optique Pour chaque zone à desservir en FTTH, cette étape de l’étude permettra de définir: l’architecture du réseau de desserte FTTH ; la localisation des nœuds (NRO, SRO, SRI, etc.) ; la définition des points de mutualisation ; les modes de pose (sous-terrain, sur façade, en aérien) ; la conception et le dimensionnement des nœuds et des câbles optiques ; l’élaboration de la documentation technique II.3/-Evaluation du projet A partir des résultats des étapes précédentes et des coûts unitaires des équipements et de la main d’œuvre sur le marché local, il sera question d’établir une estimation du coût de réalisation du réseau à mettre en place. L’entreprise qui souhaite déployer le réseau FTTH proposera aussi des indicateurs pour mesurer la rentabilité du déploiement de la fibre au niveau de la zone faisant objet d’étude (exemple: coût moyen de raccordement d’un logement en fibre optique). III/- Dimensionnement d’un réseau FTTH Le dimensionnement des réseaux en fibre optique comprend le dimensionnement des différents nœuds (NRO, SRO, PBO,…) et celui des liaisons de transport et de distribution entre ces nœuds. 40 III.1/- Dimensionnement des nœuds Conformément à l’architecture réseau définie précédemment cette partie présente les meilleures pratiques en matière de dimensionnement des équipements, pour assurer une desserte en fibre optique de type FTTH. Ces nœuds sont principalement : le Sous- Répartiteur Optique (SRO) et le Nœud de Raccordement Optique (NRO) III.1.1/- Dimensionnement du Sous-Répartiteur Optique (SRO) Les tailles et les positions des SRO sont déterminées de manière à assurer un meilleur compromis entre distance SRO-Abonné et nombre des SRO à installer. La taille des SRO varie de 300 à 1000 lignes FO en fonction du type de zone à desservir le tableau ci-dessous donne les meilleures pratiques pour leur dimensionnement : Tableau 5:Dimensionnement des SRO [11] Type de Zone Taille en FO Distance maximale SROAbonné (km) Zone urbaine très dense 300 à 1000 0,1 à 0.5 Zone urbain 300 à 600 0,1 à 1 Zone rurale 300 à 600 0,5 à 3 Zone économique 300 à 600 0,1 à 1 III.1.2/- Dimensionnement du NRO Le NRO peut avoir une capacité de distribution jusqu’à 50000 FO, le tableau cidessous récapitule la taille recommandée pour les NRO en fonction du type de zone à desservir et précise la distance maximale de l’abonné le plus éloigné : 41 Tableau 6:Dimensionnement des NRO [11] Type de Zone Taille en FO Distance maximale NROAbonné (km) Zone urbaine très dense 4000 à 30000 1à2 Zone urbaine 5000 à 5000 1à5 Zone rurale 2 000 à 10000 3 à 10 Zone économique 2 000 à 10000 1à3 La superficie nécessaire pour implanter un NRO dépend principalement de la technologie à utiliser si elle est de type point à point ou point à-multipoints. Il est recommandé un dimensionnement compatible avec la technologie point-à-point, ce qui se traduit par un local technique de surface de 12 à 60 mètres carrés en fonction du nombre de lignes FO et du nombre d’opérateurs qui seront co-localisés. Ce local doit être raccordé au réseau électrique et muni : d’un système de contrôle d’accès et d’intrusion d’un système de sécurité incendie, d’un atelier d’énergie 48 V d’onduleur et batteries de climatisation. III.2/- Dimensionnement des liaisons optiques III.2.1/- Capacité des câbles Les câbles de fibres optiques qui seront généralement utilisés au niveau du réseau de transport, du réseau de distribution et du réseau de branchement auront des fibres de type G652D. Pour le cas des installations de faible rayon de courbure, pour les réseaux de distribution des immeubles et des installations internes chez l’abonné on opte plutôt pour les fibres G657A. 42 Les câbles généralement préconisés pour la construction des réseaux FTTH sont ceux de type microstructure. Le dimensionnement des câbles en fibre optique est effectué en tenant compte des hypothèses suivantes : En aval du sous répartiteur (SRO ou SRI) la technologie point à point (P2P) est imposée ; En amont du sous répartiteur (SRO ou SRI) la partie transport sera dimensionnée de manière que 40% des abonnés seront desservis en Point à Point et que 60% seront couverts par un réseau en Point multi Point ; Le dimensionnement des câbles fibre optique prendra en compte le nombre de logements de chaque catégorie d’abonné ; La distance entre l’équipement actif d’un opérateur et la Prise Terminale Optique ne devra pas dépasser 20 km. [12] Les capacités des câbles en nombre de fibres (ou brins) et des modules de câbles utilisés au niveau des différents réseaux dans une architecture FTTH sont répartis comme dans le tableau 7. Tableau 7:Capacité des câbles en terme du nombre de fibres (ou brins). [12] Nombre de fibres Nombre de fibres Nombre de fibres des Câbles de des Câbles de des Câbles de transport distribution branchement 144 6 1 216 12 2 288 24 4 456 48 / 720 72 / 96 / 144 / 43 III.2.2/- Taux de couplage Un taux de couplage 1 : n signifie que le coupleur divise un signal optique transmis dans une fibre, en n signaux qui seront acheminés aux récepteurs. Dans le cas du GPON, l’infrastructure du réseau est partagée entre les abonnés via la mise en place des coupleurs dans le réseau. Le taux de couplage et le nombre de niveaux de couplage sont deux facteurs déterminants dans la conception de la solution. Le budget optique de liaison optique dépend fortement de ce choix. Le tableau 8 ci-dessous récapitule les paramètres pour les différents scénarios de dépoilement d’un réseau FTTH. [10] Tableau 8: Débit maximal des abonnés en fonction du taux de couplage. [10] Taux de couplage Nombre de niveau de Débit maximal/abonné couplage (Mbps) GPON 10G 8 1 1248 16 1 800 32 1 624 32 2 312 64 1 312 64 2 156 64 3 156 GPON 2.5G 8 1 312 16 1 156 32 1 78 44 32 2 78 64 1 39 64 2 39 64 3 39 Pour les niveaux de couplage il existe plusieurs configurations possibles. A titre d’exemple on cite ici quelques exemples pour un couplage 1:32 et à deux niveaux : 1:2 plus 1:16 ou 1:4 plus 1:8 ou 1 :8 plus 1:4. Ces coupleurs peuvent être installés dans le réseau FTTH au niveau du nœud de raccordement optique (NRO) ou au niveau des sous répartiteurs optiques (SRO ou SRI). III.2.3/- Contraintes technologiques Les opérateurs ont besoin de calculer l’affaiblissement maximal sur le lien optique pour déterminer le budget optique maximal (différence entre la puissance émise et la sensibilité du récepteur) entre le nœud optique et la prise terminale optique du client. Le respect des contraintes relatives au bilan de la liaison optique permet de garantir une puissance suffisante de la lumière pour avoir le service et assurer la qualité de service au client. Dans la suite, on présente les principales contraintes à prendre en considération lors du calcul du budget optique. Tout d’abord, le budget optique d’une liaison dépendra de la technologie utilisée pour desservir le client. Les budgets à prendre en considération pour l’ingénierie du réseau en fonction la technologie utilisée sont comme suit : GPON: 28 dB max et 13 dB min aux deux longueurs d’onde 1310nm et 1490 nm XG-PON : valeurs normatives sont 29 dB max pour le XG-PON1 N1, 31 dB pour le XG-PON1 N2a/b, 33 dB pour le XG-PON1 E1, 35 dB pour le XG-PON1 E2a/b. 45 Point à point (P2P) : pour cette technologie la contrainte de budget optique est généralement traduite en distance maximale, les systèmes utilisés actuellement par les opérateurs permettent d’atteindre les distances de 5km, 10km, 20km ou 40km. Dans la suite on présente un référentiel commun dans l’ingénierie des réseaux FTTH pour les différentes technologies P2P et PON. Les valeurs limites relatives aux différentes contraintes de ce référentiel sont définies à partir des normes et standards ainsi que des meilleures pratiques élaborées par les équipementiers du domaine. [9] Tableau 9:Référentiel pour l'ingénierie des réseaux FTTH. [12] Désignation Valeur de référence Remarques Affaiblissement linéique (dB/km) Fibre G652D à 1310 nm 0.35 Valeurs suivant la norme Fibre G652D à 1490 nm 0.2 CEI 61753-031-3.1B pour Fibre G652D à 1550 nm 0.21 les fibres optiques Fibre G657A à 1310 nm 0.38 Fibre G657A à 1490 nm 0.28 Fibre G657A à 1550 nm 0.25 Pertes par coupleur (dB) Coupleur 1:2 3.7 Valeurs suivant la norme Coupleur 1:4 7.3 CEI 61753-031-3.1A pour Coupleur 1:8 10.9 coupleur sans tenir compte Coupleur 1:16 14.5 de la connectique Coupleur 1:32 18.1 Coupleur 1:64 20.5 Coupleur WDM1R 0.5 Séparateur GPON du XGPON Perte par connecteurs (dB) Connecteur SC/APC 0.35 46 Connecteur SC/UPC 0.25 Pertes par épissures (dB) Epissures par fusion 0.1 Epissures mécanique 0.2 Marge (dB) Marge/vieillissement des 1 Inclus le vieillissement lasers irréversible des différents éléments IV/- Déploiement d’un réseau FTTH La BLOM (Boucle Locale Optique Mutualisée) est définie comme le réseau d’infrastructures passives qui permet de raccorder en fibre optique l’ensemble des logements et des locaux à usage professionnel d’une zone donnée depuis un nœud de réseau unique : le nœud de raccordement optique (NRO). La BLOM s’étend ainsi du NRO jusqu’au Dispositif Terminal Intérieur Optique (DTIo) installé dans chaque logement ou local à usage professionnel de la zone desservie. La BLOM n’est pas à géométrie variable, et ne saurait dépendre du choix des différents fournisseurs d’accès Internet, pour ce qui concerne le lieu d’activation des accès. La topologie de la BLOM est intangible et doit être établie en s’inscrivant dans la logique d’une couverture de l’ensemble du territoire. La boucle locale optique peut être structurée en 3 segments : Le réseau de distribution, situé entre le NRO et le dernier local technique de l’opérateur situé sur le domaine public (il peut s’agir par exemple, d’une chambre de raccordement) ; L’adduction en domaine privé, entre la dernière chambre de raccordement et le local technique du logement, situé sur le domaine privé. Le local technique peut être un local à usage privatif (cas d’une résidence individuelle) ou un point de raccordement collectif (cas d’un immeuble) 47 La desserte interne, dans le cas d’un immeuble collectif, comprenant la colonne montante à l’intérieur de l’immeuble et le raccordement des logements. A l’intérieur des immeubles d’habitation, les opérateurs déploient généralement leur réseau optique en deux étapes : La colonne montante qui dessert chaque étage à partir d’un boitier d’étage ; Le raccordement des foyers, depuis le boîtier d’étage jusqu’au logement de l’usager, réalisé progressivement en fonction des abonnements souscrits ; Figure 33:Structuration de la boucle locale optique [11] V/-Modèle mathématique du dimensionnement d’un réseau FTTH V.1/- Evaluation des liaisons optiques Le processus de dimensionnement d’un réseau est une des étapes importantes lors d’une étude pour déploiement. Pour le cas du réseau FTTH, il sera question d’évaluer les niveaux de puissance sur les liens fibre optique pour se rassurer s’ils sont ou non suffisants pour les abonnés concernés par ce déploiement. La relation (5), de l’article de [9] est utilisée pour évaluer ces liens. Pertes_lien = A+ B (5) Avec : A = Att_long * Long_lien + Att_fusion* Nbre_fusion (6) B = Att_conn * Nbre_conn + Pertes_imp (7) 48 Où : Pertes_lien représente les pertes sur un lien fibre optique (en dB) ; Att_long représente l’atténuation linéique de la fibre (en dB/km) ; Long_lien représente la longueur d’une liaison en fibre optique (en km) ; Att_fusion représente l’atténuation due à une fusion (en dB) ; Nbre_fusion représente le nombre de fusion ; Att_conn représente l’atténuation due à un connecteur (en dB) ; Nbre_conn représente le nombre de connecteurs. Pertes_imp représente les pertes imprévues (en dB) Par ailleurs, pour un réseau PON, le bilan de liaison s’écrit : Pr = Pe –Pc – M – A.L (8) Avec : Pr : Sensibilité du récepteur (en dB) Pe : Puissance d’émission (en dB) Pc = 10*log (N) - 2 : Pertes dues aux coupleurs (en dB) et N est le nombre de logements à raccorder dans une topologie GPON. M : Marge de fonctionnement (en dB) A : Affaiblissement linéique (en dB/km) L : Longueur de la liaison optique (en km) V.2/- Dimensionnement de capacité d’un réseau FTTH Pour proposer un modèle mathématique du dimensionnement de capacité, nous nous sommes inspirés de l’article de [8]. V.2.1/- Evaluation du débit d’un trafic de classe i 𝑵𝒊 = 𝐑𝐢 𝐄[𝐲𝐢] (9) Avec : 49 Ni = Débit du trafic de classe i (en bit/s) Ri= Débit des données de classe i (en bit/s) E[yi]= Bande passante allouée pour le flux de données de classe i (bit/s) Avec : yi= Nombre de trafics de classe i a) Trafic chez les abonnés résidentiels NRei= (1/aRei + 1/CL-RL + 1/CS-RS + 1/Cr-Rr)-1 (10) aRei = Taux de pénétration attribué au trafic résidentiel CS = Capacité du lien de couplage (en bit/s) RS = Charge de trafic du lien de couplage (en bit/s) CL = Capacité du lien coupleur-ONT (en bit/s) RL = Charge de trafic du lien coupleur-ONT (en bit/s) Cr= Capacité du lien OLT-coupleur (en bit/s) Rr = Charge de trafic du lien OLT-coupleur (en bit/s). b) Trafic dans le cas des entreprises NEni= (1/aEni + 1/CL-RL + 1/Cr-Rr)-1 (11) Où : aEni=Taux de pénétration dans les entreprises V.2.2/- Evaluation des besoins des utilisateurs Soient Rcds la capacité restante en lien descendant et Rcus la capacité restante en lien montant. Ces capacités sont données par : Rcds = α1 * Cds -∑𝐙𝐢=𝟏 𝐗𝐢 ∗ 𝐁𝐰𝐢𝐝𝐬 (12) Rcus = α2 * Cus -∑𝐙𝐢=𝟏 𝐈𝐨𝐢 ∗ 𝐁𝐰𝐢𝐮𝐬 (13) Où: α1, α2 : Pourcentage de la quantité de capacité disponible Cus, Cds : Capacité du lien PON en upstream et down Stream respectivement requise (en bit/s) Z : Nombre de services demandés 50 Xi : Nombre d’instances demandées de la classe de service i Bwius, Bwids : Bande passante du lien PON en upstream et down Stream respectivement requise (en bit/s). Ioi : Variable d’indication qui détermine si le service de classe i demandé, nécessite une bande passante en upstream et/ou en down Stream. On a : 0, si Bwius = 0 Ioi = (14) Xi, si Bwius # 0 Débit Rj du trafic généré par les abonnés connectés sur un port j de l’OLT : 𝐌𝐣 Rj = ∑𝐢=𝟏 𝐫𝐣, 𝐢 (15) Où : rj, i : Débit total disponible dans le i ème ONT connecté au j ème port de l’OLT (en bit/s) Mj : Nombre d’ONT connectés j ème port de l’OLT Débit total RT sortant d’un OLT comportant K ports : RT = ∑𝐊𝐣=𝟏 𝐑𝐣 (16) Nombre d’abonnés Nj servis par le port j, de l’OLT: 𝐌𝐣 Nj = ∑𝐢=𝟏 𝐧𝐣, 𝐢 (17) Où nj, i est le nombre d’abonnés (car à un abonné correspond un ONT) au i ème ONU, connectés au j ème port de l’OLT. Nombre d’abonnés NT, connectés à un OLT ayant K ports: NT = ∑𝐊𝐣=𝟏 𝐍𝐣 (18) Par ailleurs, dans une région cible bien déterminée, NT est donné par : NT 𝜸𝑵 = 𝑲 (19) Où : N : Taille de la population dans une région cible 51 𝛾 : Taux de personnes ayant souscris au haut débit dans la zone cible (0<𝛾<1). CONCLUSION Rendu au terme de ce chapitre, force a été pour nous de constater que, les principaux nœuds d’un réseau FTTH sont : le nœud de raccordement optique (NRO), le sous-répartiteur optique (SRO) et le Point de Branchement (PBO). Le dimensionnement de ces nœuds consiste à déterminer le nombre de fibres qui peuvent y passer. Pour ce qui est du dimensionnement des liaisons optiques, il a été question pour nous d’évaluer le budget optique entre deux points du réseau FTTH. Pour finir, nous avons détaillé le modèle mathématique qui permet de dimensionner un tel réseau 52 CHAPITRE IV : ANALYSE ET CONCEPTION DE LA PLATE-FORME DE DIMENSIONNEMENT INTRODUCTION Dans le souci d’informatiser le processus de dimensionnement du réseau FTTH de Matrix, nous avons pris l’initiative de mettre sur pied une plate-forme de dimensionnement pour ce réseau. Nous avons choisi de nommer cette dernière par DIM FTTH. Les paragraphes ci-dessous présentent les grandes étapes du processus de modélisation de notre plate-forme. I/- Cahier des charges Le cahier des charges est un outil important du domaine de la conception des logiciels, il permet à tous les acteurs du projet (concepteur, développeur et client) d’avoir une vue d’ensemble sur ce qui doit être fait. Il décrit les besoins d’un utilisateur en termes de fonctions à assurer et d’objectifs à atteindre. Le client peut grâce à ce dernier savoir si le produit final répondra à ses exigences, de même le développeur est assuré qu’il ne produira pas des fonctionnalités inutilisables. I.1/- Les Besoins fonctionnels Les besoins fonctionnels listent les opérations qui seront réalisables avec l'outil DIM FTTH. On peut citer : La gestion des ressources (base de données de l’infrastructure du réseau FTTH de Matrix Télécoms). Elle consiste à : Assurer le suivi des équipements (OLT, ONT, coupleurs,..) présent dans le réseau FTTH de Matrix ; Voir les tronçons de fibre déjà opérationnels à partir de Google Earth. Mettre à jour les informations des équipements du réseau (ajouts, modifications, suppressions) ; Le dimensionnement des liaisons optiques à mettre en œuvre dans le réseau FTTH ; 53 L’évaluation de la qualité de transmission des liaisons optiques, mises en place dans le réseau FTTH de Matrix Télécoms. Le dimensionnement des OLT pour répondre aux besoins des clients L’administration de l’outil (création des profils et type d’utilisateurs, Gestion des droits d’utilisateurs) I.2/- Les contraintes à respecter Après avoir déterminé les besoins fonctionnels, nous présentons ci–dessous les contraintes que la plate-forme doit respecter pour garantir la performance. Pour cela, on a: La performance de l’outil : l’outil doit être performant et être capable de réaliser les opérations dans la base de données le plus rapidement possible ; La maintenabilité : l’architecture utilisée lors de la conception du produit doit faciliter sa maintenance; Portabilité : l’outil pourra s’exécuter (se déployer) d’un ordinateur à un autre ; Facilité d’usage : Produire une plateforme facilement utilisable. S’assurer que les utilisateurs n’auront pas de mal à utiliser notre outil en leur facilitant la navigation et l’accès aux différents menus de l’application ; Efficacité: S’assurer que la solution proposée pourra résoudre efficacement les problèmes des utilisateurs et ceux de l’entreprise ; II/- Analyse du système Cette partie est consacrée à l’analyse du système (plateforme DIM FTTH). Pour mieux aborder l’analyse de notre système, nous allons définir ce qu’il doit faire. Pour cela, nous présentons d’abord une élaboration du diagramme des cas d’utilisations du système. Ensuite, une élaboration du diagramme de classes. Enfin nous réaliserons les diagrammes de séquences de quelque cas d’utilisation. II.1/- Choix du langage de modélisation Le langage de modélisation utilisé pour la modélisation de notre plate-forme de dimensionnement est UML (Unified Modeling Language). UML n’est pas une méthode 54 c’est à dire une description normative des étapes de la modélisation mais un langage graphique qui permet de représenter, de communiquer les divers aspects d’un système d’information. Il permet aussi dans un premier temps de bien définir les besoins des clients, et ainsi d’éviter des surcoûts liés à la livraison d’un logiciel qui ne satisfait pas le client. Par ailleurs, étant donné que notre plate-forme sera implémentée en langage orienté objet, nous avons choisi UML parce qu’il est parmi les langages de modélisation les plus appropriés à l’heure actuel, à la conception des applications basées sur l’approche objet. II.2/- Diagramme de cas d’utilisation Les diagrammes de cas d’utilisation permettent de recueillir, d’analyser et d’organiser les besoins, et de recenser les grandes fonctionnalités d’un système. Il s’agit donc de la première étape UML d’analyse d’un système. Un diagramme de cas d’utilisation capture le comportement d’un système, d’un sous-système, d’une classe ou d’un composant tel qu’un utilisateur extérieur le voit. Il scinde la fonctionnalité du système en unités cohérentes. [3] II.2.1/- Identification des acteurs Les acteurs du système sont les personnes ou les entités pour lesquelles le système a été créé. Dans le cas de notre plate-forme, nous avons entre autre : L’administrateur : qui aura pour rôle d’ajouter, modifier ou supprimer les utilisateurs dans la base de données ; L’utilisateur : qui aura pour rôle de consulter les informations de la base de données, et de simuler différents scénarios du processus de dimensionnement. II.2.2/- Identification des cas d’utilisation Les cas d’utilisation permettent d’exprimer le besoin des utilisateurs d’un système. Et, comme principaux cas d’utilisation, nous avons pour notre outil de dimensionnement : le dimensionnement de capacité, le bilan optique des liens, l’évaluation de la qualité de transmission, la gestion des équipements, la gestion des 55 liens FO, la gestion des ONT, la gestion des points de raccordement, la gestion des utilisateurs, la gestion des ZCPA, la gestion des ports de l’OLT. II.3/- Diagramme de classes Le diagramme de classes est généralement considéré comme le plus important dans un développement orienté objet. Il représente l'architecture conceptuelle du système : il décrit les classes que le système utilise, ainsi que leurs liens. Les classes qui nous ont permis de réaliser la plate-forme sont: Abonné : qui fait référence à un abonné connecté au réseau FTTH de l’opérateur et qui contiendra toutes les informations relatives à cet abonné ; Equipement : qui fait référence à la classe qui permettra de gérer un équipement du réseau FTTH de l’opérateur et contiendra toutes les informations relatives à l’équipement en question ; InfoProjet : c’est la classe qui fait référence aux informations concernant les projets LienFO : fait référence à un lien fibre optique sur le réseau FTTH de l’opérateur. Il s’agira brièvement des liens fibre optique abonné-équipement et des liens fibre optique équipement-équipement. Cette classe contiendra toutes les informations relatives à de tels liens. OntTable : Fait référence à la classe contenant les informations de l’équipement qui se trouve chez l’abonné. A savoir l’ONT; PointRaccord : désigne la classe contenant les informations sur les points de raccordements ; PortOlt : désigne la classe contenant les informations sur les ports des OLT (Optical Line Terminal) présents dans le réseau FTTH ZCPA : qui fait référence à la classe contenant les informations sur une zone de concentration de potentiels abonnés du réseau FTTH ; Table_OLT : désigne la classe contenant les informations sur les OLT présents dans notre réseau FTTH ; Utilisateur : qui fait référence à toute personne ayant un compte sur la plateforme. Cette classe contient toutes les informations relatives à un compte utilisateur. La figure 34 présente le diagramme de cas d’utilisation et la figure 35, le diagramme de classe. 56 Figure 34:Diagramme de cas d’utilisation de la plateforme DIM FTTH 57 Figure 35: Diagramme de classes de DIM FTTH 58 II.4/- Les diagrammes de séquences Ils permettent de représenter la succession chronologique des opérations réalisées par un acteur, les messages échangés et ceci dans un ordre chronologique. Nous présentons ci-dessous les diagrammes de séquence des cas d’utilisation Enregistrer (ou ajouter) et authentification qui s’applique à tous les autres cas d’utilisation de la plate-forme. Figure 36:Diagramme de séquences du cas d'utilisation : Enregistrer 59 Figure 37:Diagramme de séquences du cas d'utilisation : authentification III/- Algorithmes mis en œuvre dans la plate-forme DIM FTTH III.1/-Algorithme du positionnement d’une ZCPA L’un des objectifs majeurs de tout opérateur de télécommunications est d’augmenter continuellement sa part de marché. Cet objectif est l’une des nombreuses raisons entrainant Matrix Télécoms à vouloir étendre son réseau FTTH dans la ville de Yaoundé. Ainsi dans ce processus, l’un des paramètres important à prendre en compte serait de localiser également des ZCPA (zones de concentration des potentiels abonnés). Ces zones sont pour la plupart des zones d’affaires dans lesquelles la concentration d’entreprises ayant le profil des abonnés recherchés par Matrix est assez élevée. La figure 38 représente l’algorithme utilisé pour définir une ZCPA dans notre méthodologie de dimensionnement. Ses étapes principales sont l’étude d’une ZCPA qui consiste à recenser les potentiels abonnés de l’opérateur dans la ville de Yaoundé et à sélectionner ceux qui peuvent souscrire à des offres haut-débit. Nous proposons 60 dans notre outil, un mécanisme de création d’une ZCPA. Il consiste à déterminer les paramètres géographiques de la ZCPA recensée, à attribuer un nom à cette ZCPA puis à insérer les informations relatives à cette ZCPA dans la base de données de la plateforme. Figure 38:Algorithme du positionnement d’une ZCPA III.2/- Algorithme du positionnement d’un point de raccordement Cet algorithme présente les étapes utilisées pour définir le positionnement d’un point de raccordement. Trois critères sont utilisés pour implanter un point de raccordement dans un quartier de la ville de Yaoundé. A savoir : La demande de connexion d’au moins 3 abonnés dans le quartier en question; Le positionnement du point de raccordement à proximité (au plus 2km) d’au moins une ZCPA ; 61 Une fois le positionnement du point de raccordement défini, les paramètres géographiques de ce positionnement sont insérés dans la plateforme DIM FTTH. La figure 39 présente l’algorithme du positionnement d’un point de raccordement. Figure 39:Algorithme du positionnement d’un point de raccordement III.3/- Algorithme de validation du dimensionnement d’un lien FTTH L’algorithme de validation du dimensionnement d’un lien FTTH présente les étapes de calcul et de prise de décision respectées dans notre plate-forme de dimensionnement. Ces étapes sont : Evaluation des paramètres de dimensionnement du lien (nombre de connecteurs utilisés, longueur du lien fibre optique, nombre de fusion de bouts de fibre sur le lien) ; Evaluation des pertes sur le lien fibre optique (pertes dues aux connecteurs, pertes dues aux fusions, pertes dues à la fibre optique, pertes dues aux imprévus). 62 Vérification du niveau de puissance envoyé sur un lien fibre optique et comparaison à la puissance seuil évaluée suivant le cas de figure envisagé. Figure 40:Algorithme de validation du dimensionnement d’un lien FTTH IV/-Conception du système IV.1/- Choix du modèle La plateforme de dimensionnement DIM FTTH a été bâtie en prenant soin dès la phase d’analyse de séparer les classes selon leur type : dialogue, contrôle et entité. Le modèle MVC (Modèle Vue Contrôleur) formalise cette séparation et vise en outre à la synchronisation des vues (classes dialogue) et des dialogues (classes entité) en s’appuyant sur les contrôleurs. C’est pourquoi nous l’avons choisi. Dans un contexte MVC, les données constituent les modèles, les classes graphiques les vues. Modèles et vues sont totalement indépendants les uns des autres. Nous dirons qu’ils ne se connaissent pas. Comment alors les actions de l’utilisateur via 63 les vues peuvent-elles modifier les modèles et inversement, comment les données attendues peuvent-elles être affichées ? C’est justement les contrôleurs qui vont établir ce lien. La figure 41 présente le modèle MVC de la plate-forme. Utilisateur (Interface Graphique) (SGBD) (Base de Données) Figure 41: Modèle MVC pour la plate- forme DIM FTTH Le schéma nous montre que l’utilisateur n’a aucune connaissance du contrôleur. C’est pourtant lui qui transmet de manière transparente pour l’utilisateur les requêtes au modèle pour traitement. Les vues sont mises à jour soit par le contrôleur soit par le modèle par un système de notification basé sur la notion d’événements et d’écouteurs d’événements. La figure ci-dessous présente le modèle de notre application : IV.2/- Choix de l’architecture Pour notre application, nous avons choisi une architecture 2-tiers ou architecture à deux niveaux. L'architecture à deux niveaux caractérise les systèmes clients/serveurs pour lesquels le client demande une ressource et le serveur la lui fournit directement, en utilisant ses propres ressources. Cela signifie que le serveur ne fait pas appel à une autre application afin de fournir une partie du service. [3] L’architecture 2-tiers présente de nombreux avantages qui lui permettent de présenter un bilan globalement positif : elle permet l’appropriation des applications par l’utilisateur, l’utilisation d’une interface utilisateur riche et elle introduit la notion 64 d’interopérabilité. La figure 42 présente l’architecture 2-tiers adoptée pour la plateforme. SGBD (Base de Données) Figure 42:Architecture de la plate-forme DIM FTTH IV. 3/- Outils et langages de programmation IV. 3.1/- Outils utilisés a) L’IDE Netbeans NetBeans est un environnement de développement intégré (EDI), placé en open source par Sun en juin 2000 sous licence CDDL (Common Development and Distribution License). En plus de Java, NetBeans permet la prise en charge native de divers langages tels le C, le C++, le JavaScript, le XML, le PHP et le HTML, ou d'autres (dont Python et Ruby). Il offre beaucoup de facilités (éditeur en couleurs, projets multi-langage, refactoring, éditeur graphique d'interfaces et de pages Web). b) WampServer WampServer est une plate-forme de développement web permettant de faire fonctionner localement (sans se connecter à un serveur externe) des scripts PHP. C’est un environnement comprenant entre autre les serveurs Apache et MySQL, un interpréteur de script PHP ainsi que phpMyAdmin pour l’administration des bases de données. C’est justement pour cette fonctionnalité que nous nous sommes tournés vers 65 cet outils car elle nous a permis d’administrer notre base de données via des interfaces graphiques assez conviviales. c) MySQL MySQL est un système de gestion de bases de données relationnelles. Il est distribué sous double licence libre et propriétaire. Il fait partie des logiciels de gestion de base de données les plus utilisés au monde et est simple d’utilisation. C’est pour toutes ces raisons que nous avons opté pour son usage dans notre projet. d) Google Earth Google Earth est un logiciel de la société Google, permettant une visualisation de la Terre avec un assemblage de photographies satellitaires IV. 3.2/- Langages de programmation a) Java Au cours de la conception de notre plate-forme DIM FTTH, l’on a jugé indispensable de choisir un langage de programmation largement répandu et plus convivial, à cet égard, on a pensé que le JAVA peut être considéré parmi les meilleurs choix. Le langage Java est un langage de programmation informatique orienté objet, qui a vu le jour au sein de la société SUN Microsystems en 2001. Une de ses plus grandes forces est son excellente portabilité : une fois votre programme créé, Il fonctionnera automatiquement sous Windows, Mac, Linux. [2] b) SQL SQL (Structured Query Language) est un langage informatique normalisé servant à exploiter des bases de données relationnelles. La partie langage de manipulation des données de SQL permet de rechercher, d'ajouter, de modifier ou de supprimer des données dans les bases de données relationnelles. 66 CONCLUSION Dans ce chapitre, il a été question pour nous dans un premier temps de choisir le modèle adéquat pour la conception de l’outil DIM FTTH. Ce modèle est MVC. Par la suite, nous avons pris comme architecture, l’architecture client/serveur à deux niveaux. Et, comme langage de modélisation, UML a fait l’objet de notre choix. Le chapitre qui suit consiste à présenter les résultats obtenus à partir de notre plate-forme de dimensionnement, tout en faisant des commentaires. 67 CHAPITRE V : RESULTATS ET COMMENTAIRES INTRODUCTION Au cours de nos différents travaux effectués dans les chapitres précédents, et plus particulièrement ceux du chapitre consacré à l’analyse et conception, nous avons élaboré des démarches qui ont contribués à la réalisation de notre plate-forme d’aide au dimensionnement du réseau FTTH de Matrix. Dans le présent chapitre, nous présentons les résultats plus importants, ainsi que leurs commentaires. I/- Présentation de l’application de dimensionnement DIM FTTH I.1/- Structure générale de l’application Suite aux éléments de dimensionnement présentés au chapitre III, nous avons pu concevoir et réaliser une application de dimensionnement nommée «DIM FTTH». Cette application respecte la structure présentée par la figure 43. I.2/- Présentation des pages de l’application I.2.1/- Page d’accueil La page d’accueil permet d’accéder aux menus de l’application. Elle est présentée par la figure 44. Elle permet notamment via les boutons qu’elle offre de sélectionner un élément de menu. On distingue ici, cinq (05) boutons dans la barre de menus, à savoir : Fichier, Outils, Calculs, A propos et Aide. Il est important de mentionner que les options Outils et Calculs sont verrouillés avant authentification de l’utilisateur, pour des raisons de sécurité. 68 Figure 43:Structure générale de l’application DIM FTTH. 69 Barre de menus Figure 44:Page d'accueil de DIM FTTH I.2.2/- Page de connexion des utilisateurs. Afin de pouvoir utiliser l’application toute personne doit d’abord se connecter à son compte. La connexion demande la saisie du nom de l’utilisateur et du mot de passe de celui-ci. La gestion des comptes des utilisateurs se fait par l’administrateur de la plate-forme. Pour se connecter à l’application, l’utilisateur se rend sur la page d’accueil puis clique sur le bouton « Fichier », de la barre de menu, et enfin clique sur la rubrique « connexion » de ce bouton. La figure 45 présente la phase d’authentification de l’utilisateur « teddy » 70 Figure 45:Page de connexion des utilisateurs I.2.3/- Page de gestion des équipements, des liens optiques et des points de branchements optiques Dans cette page l’utilisateur de DIM FTTH pourra enregistrer, modifier ou supprimer les équipements, les liens optiques et les points de branchements optiques. La figure 47 présente la gestion des équipements, des liens optiques et des points de branchements optiques. I.2.4/- Page de gestion des Zones de Concentration des Potentiels abonnés (ZCPA) Cette page permet d’administrer des informations relatives à une ZCPA dans la base de données de la plate-forme. Ces informations seront par la suite affichées sur Google Earth afin d’aider l’utilisateur au dimensionnement du réseau FTTH. De même, à partir de cette page nous pouvons modifier et de supprimer les informations d’une ZCPA. La figure 46 ci-dessous présente la page de gestion d’une ZCPA. 71 Figure 46:Page de Gestion d'une ZCPA Par ailleurs, la plate-forme DIM FTTH a d’autres pages qui seront présentées dans un cas pratique de dimensionnement. Il s’agit des pages : Bilan de liaison, Evaluation de la qualité de transmission et Dimensionnement de capacité qui se trouvent dans l’onglet « Calculs » de la page d’accueil. 72 Figure 47:Page de la Gestion des équipements des liens optiques et des points de branchements 73 II/- Cas pratique d’un dimensionnement avec la plate-forme DIM FTTH Nous sommes dans la ville de Yaoundé. Nous supposons que nous voulons raccorder un client qui se trouve dans le quartier Nlongkak. II.1/- Dimensionnement des liaisons optiques. Etape 1 : Localisation du client Pour localiser l’abonné nous allons utiliser le logiciel Google Earth. L’abonné se nomme « Client 1 ». Il se situe à 153 mètres de l’OLT du POP de l’hôtel Franco. Sa longitude et sa latitude son respectivement de 11.517778°E et 3.882422°N. La figure ci-dessous présente l’abonné « client 1 » sur Google Earth. Figure 48:Localisation de l'abonné « client 1 ». Etape 2: Insertion des points de branchements et des liens optiques dans la base de données La figure 49, nous montre l’insertion point de raccordement « Pop Ngousso » et du lien optique entre « Pop Ngousso » et le point de branchement de « Texaco omnisport » dans la base de données de la plate-forme DIM FTTH. Etape 3 : Evaluation des liaisons optiques De ce bilan de liaison, il ressort que, pour raccorder le « client 1 » à partir du Pop de l’hôtel Franco, il est nécessaire de disposer au moins d’un rouleau de câble de 74 longueur 200 mètres. Afin d’obtenir un affaiblissement de liaison de l’ordre de 3.0612 dB, répondant aux normes fixées par l’IUT. Pour que le récepteur détecte le signal, il faut au moins une puissance reçue de -35 dB. La figure 50 nous montre les résultats du bilan de la liaison entre le « client 1 » et le POP de l’hôtel Franco. Autrement dit, avec une longueur de câble de 1 km, il ne sera pas nécessaire de faire des épissures pour cette liaison. Et l’émetteur optique (OLT) émet ici avec une puissance de -25 dB. Etape 4 : Evaluation de la qualité de transmission (QoT) Evaluer la qualité de transmission, consiste ici à déterminer les variations du taux d’erreur binaire (TEB ou BER) et du rapport signal sur bruit (ONSR) en fonction du facteur de qualité Q. C’est ainsi que la plate-forme DIM FTTH, nous permet de tracer les courbes BER = f(Q) et ONSR = g(Q). Où f et g sont des fonctions. La figure 51 nous présente l’enregistrement des paramètres qui permettrons d’évaluer la qualité de transmission entre le POP Franco et l’abonné « client1 ». Quant aux figures 52 et 53, elles présentent respectivement les courbes BER=f(Q) et ONSR = g(Q) pour la liaison entre le POP Franco et l’abonné «client 1». 75 Figure 49:Insertion des points de branchement et des liens optiques 76 Figure 50:Bilan de liaison entre le POP Franco et « client1 » 77 Figure 51:Insertion des paramètres pour l'évaluation de la QoT L’interface de la figure 51 permet de calculer les valeurs minimale et maximale du facteur de qualité (Q). Afin d’évaluer les variations du TEB (Taux d’Erreur Binaire) et du ONSR (rapport signal sur bruit) en fonction de ce facteur qualité. Comme paramètres de simulations, nous prenons l’exemple des fibres G652D dont la bande passante optique est de 12.5 GHz/km. Et la capacité agrégée par l’OLT est de 2.5 Gbps Les valeurs du facteur de qualité varient quant à elle en fonction de l’intervalle des longueurs d’ondes fixé pour la transmission : de 1260 nm à 1625 nm. 78 Figure 52: Graphe BER=f(Q) pour la liaison POP Franco – client 1 On constate avec ce graphe que : plus le facteur de qualité croît, le taux d’erreur binaire diminue. Donc pour réduire le nombre de bits perdus pendant la transmission, il faut chercher à avoir un facteur de qualité maximal, par rapport à la bande passante. Donc le meilleur facteur de qualité s’élève à 4.32 dB pour minimiser le taux d’erreur binaire dans cette liaison. 79 Figure 53:Graphe ONSR= g(Q) pour la liaison POP Franco – client 1 On constate que la courbe ONSR = g(Q) est croissante. En d’autres termes, plus le facteur de qualité est grand, de même le rapport signal sur bruit S/No (ou ONSR pour les transmissions optiques) augmente. Et comme la puissance d’émission de l’OLT est connue (égale à -25 dB), on conclut que pour minimiser l’influence du Bruit No, il faut augmenter la valeur du facteur de qualité Q. Le ratio signal sur bruit optimal (le plus grand possible) pour cette liaison s’élève à -0.51 dB. II.2/- Enregistrement d’une ZCPA La zone que nous enregistrons ici est l’ « l’avenue des banques », située dans le quartier Nlongkak. Le centre de cette zone a respectivement pour longitude et 80 latitude : 11.516484°E et 3.874837°N. La figure 54 présente le processus d’enregistrement de cette ZCPA dans la plate-forme. Tandis que la figure 55 met cette ZCPA en évidence sur Google Earth. Figure 54 : Enregistrement de la ZCPA « Avenue des banques » Figure 55: La ZCPA « Avenue des banques » sur Google Earth 81 II.3/- Dimensionnement de capacité Notre but ici est de retrouver les caractéristiques adaptés aux équipements afin que ces derniers puissent répondre aux besoins des utilisateurs de Nlongkak. Ce quartier est situé à la commune d’arrondissement de Yaoundé I. Nous prenons un exemple où le quartier contient environ 2000 habitants d’après la publication du site internet de l’association CVUC (Communes et Villes Unies du Cameroun), de janvier 2018. La figure 57 présente l’insertion des paramètres du dimensionnement de capacité du quartier Nlongkak. Pour obtenir les résultats du dimensionnement de capacité de ce quartier, sur la plate-forme DIM FTTH, on clique sur le bouton dimensionner de la page Dimensionnement de capacité. La figure 56 met en exergue les résultats de ce processus de dimensionnement. Figure 56:Résultats du dimensionnement de capacité 82 Figure 57:Insertion des données pour le dimensionnement de capacité du quartier Nlongkak 83 A partir de ce dimensionnement de capacité, nous avons obtenu les résultats suivants : Pour desservir les 2000 habitants de Nlongkak avec chacun un débit maximal de 700 kbps, à partir de l’OLT « franco », il faut injecter dans l’OLT, au total une bande passante de 1.2 Gbps en downstream (lien descendant) et 1.1 Gbps en upstream (lien montant) ; Les capacités restantes dans l’OLT « franco » sont de 874.6 Mbps en upstream et de 350 Mbps en downstream ; Chaque port de cet OLT peut desservir 87 abonnés (ou utilisateurs). Et, l’OLT peut desservir au total 1024 logements puis 1400 personnes dans le quartier en question. Actuellement, seul un logement est connecté au port numéro 1 de l’OLT « franco ». cet abonné a souscrit à un abonnement où sont débit maximal est de 1.5 Mbps. Par conséquent le débit total supporté par ce port actuellement est de 1.5 Mbps. 84 CONCLUSION ET PERSPECTIVES Notre projet de fin d’études avait pour but de faire une étude relative au dimensionnement et au déploiement d’un réseau fibre optique jusqu’à l’abonné (FTTH) pour l’opérateur Matrix Télécoms S.A, et de concevoir une plateforme de dimensionnement qui permettra à l’entreprise Matrix d’étendre efficacement son réseau dans la ville de Yaoundé. La première étape de notre travail a été de relever l’ensemble des éléments qui emmène Matrix Télécoms à vouloir étendre son réseau dans la ville de Yaoundé. Nous sommes entrés dans le vif du sujet en présentant notamment les éléments qui constituent les réseaux fibre optique. Par la suite, nous avons présenté la méthodologie qui permet de dimensionner un réseau FTTH. Pour finir, nous avons modélisé et réalisé une plate-forme de dimensionnement pour ce type de réseau. D’après les résultats que nous avons obtenus, nous pouvons dire que notre période de stage, passée à Matrix a été un succès. Etant donné que nos objectifs ont été atteints. Malgré le succès de notre projet, des perspectives restent toutefois à envisager. Celle qui nous tient principalement à cœur et qui est une priorité absolue, est la conception et la réalisation d’un système informatique de supervision du réseau FTTH de Matrix. Ce système permettra d’identifier et de pallier rapidement à une panne de ce réseau. 85 BIBLIOGRAPHIE Ouvrages [1] Govind P. Agrawal, Fiber-Optic Communications Systems,third edition, John Wiley & Sons, New York, USA, 2002. [2] Claude Delannoy, Programmer en Java, 5e édition, éditions Eyrolles, Paris, France, 2007. [3] Christian Soutou, UML 2 pour les bases de données, éditions Eyrolles, Paris, France, 2008 Thèses et mémoires [4] Max Fréjus O. SANYA, Déploiement des réseaux optiques d’accès NGPON dans les métropoles des pays en développement : proposition de nouvelles techniques d’implémentation de l’OFDM, Thèse de Doctorat en Electronique des Hautes Fréquences, Photonique et Systèmes, Université de Limoges, 2015. [5] Mathieu Trampont, Modélisation et Optimisation du Déploiement des Réseaux de Télécommunications : Applications au Réseaux d'Accès Cuivres et Optiques, Thèse de Doctorat en Informatique, Conservatoire National des Arts et Métiers, Laboratoire Cédric, 2009. 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[12] Union Internationale des Télécommunications, construction, installation et protection des câbles et autres éléments des installations extérieures- Câbles à fibres optiques pour installations aériennes, Recommandation UIT-T L.26, décembre 2012. [13] Ministère des Postes et Télécommunications, loi n° 2010 / 013 du 21 décembre 2010 régissant les communications électroniques au Cameroun Webographie [14] Coût OLT, https://www.alibaba.com/product-detail/HUAWEI-SmartAXMA5608T-VDPD-VDPE-VDPM_60526325048.html?s=p, dernière visite le 11 septembre 2018 [15] Coût ONT, https://www.alibaba.com/product-detail/Low-Price-HUAWEIHG8245H-ONT-4GE_60320531930.html?spm=a2700.7724838.0.0.OcsP1f, dernière visite le 12 septembre 2018. [16] Coût Kit de maintenance et de monitoring, https://www.alibaba.com/productdetail/Installation-and-Maintenance-Fiber-Optic-tool_ 60486994113.html?spm= a2700.7724838.0.0.oXzEwM&s=p, dernière visite le 12 septembre 2018 87 ANNEXES Annexe 1 : Quelques codes sources I/- Code Java pour la connexion à la base de données « bdmatrixtelecoms ». II/- Requête SQL pour compter le nombre d’ONT connecté à un port de l’OLT. 88 III/- Code Java pour évaluer le débit total qui sort d’un port de l’OLT IV/-Code Java pour tracé le graphe ONSR = g(Q) 89 Annexe 2 : Spécifications de quelques équipements Tableau 10:Spécifications des ports de l’OLT Huawei MA5608T [10] Parameter Specifications Type One fiber bi-directionnal optical module, class B+ Operating Wavelength Rx : 2.488 Gbps ; Tx : 1.244 Gbps Encapsulation type SFP Optical power 0.5 dBm to 5 dBm Maximum sensibility -28 dbm Optical connector type SC/PC Optical fiber type Single – mode Reach 20 km Overload optical power -8 dBm Extinction ratio 8.2 dB Tableau 11: Spécifications techniques des ports de l’ONT Huawei HG8245H[10] Parameter Specifications Transmission rate Rx : 2.488 Gbps ; Tx : 1.244 Gbps Connector SC/APC Maximum reach 20 km Center Wavelength Tx : 1340 nm ; Rx : 1490 nm Minimum receiver sensitivity -27 dBm Tx optical power 0.5 dBm to 5 dBm Maximum overload optical power - 8 dBm 90 Tableau 12: Caractéristiques des fibres monomodes G652.D [12] Annexe 3 : Coût du raccordement d’un logement par fibre optique chez Matrix Télécoms pour une distance de 1km. [14], [15],[16] Tableau 13: Raccordement d'un logement éloigné de 1 km du central optique Equipement Quantité Coût unitaire (en FCFA) Coût total (en FCFA) OLT 1 825 000 825 000 ONT 1 41 250 41 250 1km 1500/m 1500 000 Câble de 12 brins 91 Câble de 4 brins 500 m 1100/m 550 000 Amplificateur optique 1 825 000 825 000 Poteau en bois 1 40 000 40 000 Connecteurs SC 10 220 2200 Kit d’installation et de maintenance 1 242 000 242 000 Total 4 025 450 92
