Titre du projet

P51. Protocole pour réseaux optique d’accès
Année 2004-2005
Encadrants : Mme. Annie Gravey (département Informatique) et M. Michel Morvan
(département Optique)
Partenaires : MM. Arnaud Cauvin, Philippe Guignard et Philippe Niger (France Télécom
FTR&D/RESA/GHOA/NOA)
Mots clés : PON, réseaux d’accès optiques, Ethernet, TDM, WDM
Résumé :
Les réseaux d’accès passifs (PON) sont une solution pour raccorder à très haut débit (à
plus d’1 Gbps) les abonnés sur le « dernier kilomètre » et sur de longues distances. Le PON
utilise pour cela une architecture optique entièrement passive entre l’abonné et la
terminaison réseau. L’objet de cette étude est de modéliser, simuler et améliorer le protocole
GPON existant, et de poser les premières pierres d’une solution de rupture basée sur le
multiplexage en longueur d’onde (WDM).
1. Présentation et contexte du projet.
La montée sans précédent du débit offert à l’abonné tant professionnel que résidentiel
remet au goût du jour les concepts et architectures des réseaux optiques d’accès (PON).
Ces réseaux sont une alternative performante aux technologies xDSL en offrant plus d’1
Gbps par abonné à des distances entre celui-ci et le « répartiteur » de plus de 20km. Ce
projet a pour but d’étudier les protocoles standardisés actuels (GPON, EPON) pour pouvoir
augmenter la portée, le débit ou le nombre d’abonnés.
Ces protocoles utilisent le multiplexage temporel (TDM) pour l’accès au réseau, ce qui
pose un problème si on désire monter en débit. Il est possible de surmonter ces problèmes
en introduisant de nouvelles fonctionnalités au niveau de la couche optique de transport
(couche physique) comme le WDM ou l’amplification optique.
2. Méthodologie développée pour aboutir.
Le déroulement du projet peut s’analyser selon 2 aspects.
Le premier est d’ordre administratif. Des rôles et leurs responsabilités ont été attribués aux
élèves (gestion de projet, gestion correspondance, Forum…).
Le second aspect est technique et s’est déroulé selon 3 axes particuliers qui ont été réalisés
en parallèle les uns des autres (un axe pour l’étude TDM/ GPON, un axe pour l’étude WDM
et un axe pour la simulation avec le logiciel NS).
Deux groupes de 3 personnes ont été constitués. Dans chacun de ces groupes, un étudiant
a travaillé sur l’axe simulation. Ainsi chaque groupe a disposé d’une personne compétente
dans l’utilisation du logiciel et de la simulation.
Cette organisation a permis d’avoir une connexion entre l’étude théorique et l’étude de la
simulation.
3. Développement des différentes tâches et principaux résultats.
L’ensemble des tâches a été défini dans le WBS. Les plus importantes correspondent
aux 3 axes de travail déjà cités.
3.1 Recherches bibliographiques GPON / TDM et WDM
Les premières recherches bibliographiques ont portées sur le GPON (Gigabit Passive
Optical Network). Elles ont été effectuées à partir d’articles scientifiques, de sites Internet [1]
portant sur les PON et sur la norme GPON : l’ITU-T G984.3 [2].
L’aboutissement de cette tâche sur GPON et TDM s’est traduit par la fourniture d’un livrable
aux industriels [Synthèse recherches bibliographiques EPON/GPON].
Les recherches sur le WDM (multiplexage par longueur d’onde) ont été réalisées à partir
de sites constructeurs de matériels optiques et WDM, d’articles scientifiques [3], de norme et
de cours [4]. Une étude des éléments de la chaîne optique a également été effectuée et a
été livrée aux industriels [Synthèse WDM].
3.2 Modélisation et Simulation
Un modèle simplifié de couche MAC GPON a été identifié en tenant compte des trames
montante et descendante d’un PON et de l’algorithme d’allocation dynamique. Ce modèle
était encore trop complexe pour être simulé simplement et nous avons produit 2 modèles
très simplifiés d’un PON de type TDM et d’un PON de type WDM. Nous avons ensuite
simulé pour vérifier l’efficacité de l’algorithme DBA en terme de Débit, de gigue…
3.3 Analyse technico-économique
Une étude de marché a été effectuée pour identifier les composants d’architecture PON
et une application a été développée pour estimer les coûts de déploiement de cette
technologie.
4. Conclusions et perspectives.
Ce projet comportait une grande part de recherches bibliographiques. Il était
indispensable d’acquérir les bases des PON et du WDM pour pouvoir envisager un modèle
simplifié GPON. Cette partie a représenté un peu moins de la moitié du temps réservé au
projet.
Le modèle simplifié cherché peut être appliqué à un GPON uniquement. Son élaboration
associée au WDM n’a pas été effectuée durant le projet mais une comparaison avec NS a
été réalisée.
L’ensemble du projet était surdimensionné pour un projet semestriel de 6 personnes.
Cependant les résultats obtenus peuvent être repris comme base de départ pour de futurs
projets. Les recherches bibliographiques ayant déjà été effectuées, la partie implémentation
d’une couche MAC après une nouvelle redéfinition de celle-ci peut être envisagée pour un
projet semestriel de type informatique et réseau.
Bibliographie
[1] PON FORUM, The Passive Optical Networks Forum [en ligne]. Disponible sur :
<http://www.ponforum.org/ > (consulté le 22.03.2005).
[2] ITU-T G.984.3. GIGABIT CAPABLE PASSIVE OPTICAL NETWORKS (GPON) : Transmission
convergence layer specification G.984.3. INTERNATIONAL TELECOMMUNICATION UNION, Février
2004.
[3] Encyclopédie Wikipedia [en ligne]. Multiplexage en longueur d'onde. Disponible
sur :<http://fr.wikipedia.org/wiki/Multiplexage_en_longueur_d%27onde> (consulté 10.03.2005).
[4] ITU-T G694.1 Recommendation, Spectral grids for WDM applications: DWDM frequency grid,
INTERNATIONAL TELECOMMUNICATION UNION.