à télécharger (1013 Ko)
publicité
ACCEUIL Préambule Pourquoi la commutation optique L’historique La Fibre optique Le DWDM Les OEO Les OOO Les technologies utilisées Les MEMS Les perspectives Pourquoi la commutation optique Utilisation importante du transport sur fibre optique par ondes lumineuses Les opérateurs télécoms cherchent en permanence à accélérer et à améliorer le trafic réseau en particulier aux points de concentrations (fluidité-coûts) La lumière doit être convertie en signal électrique, commutée vers une autre fibre optique , puis reconvertie en lumière avant d’être acheminée vers sa destination.(conversion OEO) Mise au point du processus OOO (optique-optique-optique) pouvant permettre de réaliser jusqu’à 70% d’économies L’historique A partir de la fin des années 70, deux thématiques principales - Contrôler la lumière par la lumière : logique optique - Faire passer la lumière d’une fibre optique à une autre (parmi plusieurs) : aiguillage optique Fibres multiou monomodes ? Miroirs Cristaux liquides Coupleurs électro-optiques … ? L’historique Evolution du thème « Logique optique » : 1985/90 Composants tout optiques ? Composants optoélectroniques ? Composants électroniques interconnectés en optique ? Evolution du thème « Aiguillage optique » : 1990/95 Efforts principaux sur l’aiguillage rapide avec des composants optoélectroniques intégrés ou discrets -Matrices de commutateurs électro-optiques ( 88) -Amplificateurs optiques à semi-conducteurs -Lasers accordables rapides Produits commerciaux en technologie opto-mécanique A base de composants (fibres, lentilles, miroirs, L’historique Evolution du thème « brassage ou commutation optique »:1995 à aujourd'hui Recherche sur le tout optique basé sur de nouvelles technologies les MEMS (micro-électro-mechanical systems)1D, 2D et 3D, électro-optique, thermo-optique, acousto-optique, cristaux liquides, jet d’encre, piézo-électrique… Evolution vers « la commutation par paquets » : futur La Fibre Optique Bande passante est très élevée de l’ordre de 25 000 GHz Fort potentiel au multiplexage de très nombreux canaux sur de longues distances Deux types de fibre optique La Fibre Optique Mulitimode:Fibre généralement utilisé pour de courte distance (réseaux LAN et MAN) La Fibre Optique Monomode:utilisée pour de grande distance et pour des applications demandant une grande largeur de bande L'atténuation en dB/km de ce type de fibres est moins importantes que les fibres multimodes Le WDM / DWDM injecter simultanément dans la même fibre optique plusieurs trains de signaux numériques à une longueur d'onde distincte comportent 4, 8, 16, 32, 80 , voire 160 canaux optiques Le WDM / DWDM capacités de 10, 20, 40, 80, 200 voire 400 Gb/s pour un débit nominal de 2,5 Gb/s Un système à 16 canaux de 2,5 Gbit/s, soit 40 Gbit/s permet l’acheminement de 500 000 conversations téléphoniques simultanément sur une seule paire de fibre optique Principe du multiplexage DWDM Décomposition des couleurs Réseaux futurs IP directement sur le DWDM LES OEO Optique-Electronique-Optique -La lumière entrante (photons) est tout d’abord convertie en électrons -Ils sont acheminés par un fond de panier électronique vers un module de sortie -les électrons sont à nouveau convertis photons, puis envoyés vers leur destination finale LES OEO Optique-Electronique-Optique De part la transposition du signal optique en signal électrique, il est possible de re router la longueur d'onde insérée sur une longueur d'onde différente en sortie Cependant le temps de restauration reste important (50 ms maximum) dû au traitement du signal Les Acteurs – Le Marché OEO Caractéristiques Acteurs Marché • La commutation est électronique • Contrôle du contenu • Mais besoin de remplacer le cœur électronique quand les débits augmentent Brightlink, Lightera/Cie na, Monterye/Ci sco, Nortel, Sycamore, Tellabs, Tellium … • Marché estimé à $32 million en 2005 Les OOO Optique-Optique-Optique Les Acteurs OOO (transparent) Caractéristiques Acteurs • Commutation de longueur d’ondes • Système de commutation indépendant du protocole et du débit (facilitant un upgrade) • Peu d’électronique : faible consommation • Mais pas de contrôle du contenu OMM, Inara, Trellis, Calient … NOUVELLES TECHNOLOGIES La plupart des fabricants d’équipements de télécommunications continuent à promouvoir et à vendre des systèmes OEO. Développement des technologies de commutation entièrement optique Liste des principaux systèmes actuellement en cours de développement Circuits optiques planaires (PLC) Les circuits de ce type contiennent des canaux microscopiques gravés dans un matériau spécial. Ceux-ci permettent le passage de la lumière ou la redirigent selon les besoins. Ce système est rendu possible car les parois de ces canaux peuvent devenir réflexives sur demande. Systèmes à cristaux liquides Les cristaux liquides présentent la propriété de changer leur angle de réflexion de la lumière dans certaines conditions Ainsi, sous l’effet d’une impulsion électrique, l’alignement de ces matériaux est instantanément modifié pour rediriger la lumière ou lui permettre de passer. Systèmes d’électro-holographie cristaux microscopiques contenant des hologrammes les hologrammes peuvent devenir réflexifs ou non-réflexifs sur demande et permettre à la lumière de passer ou d’être redirigée Systèmes à bulles de jet d’encre canaux gravés et sur des gouttes microscopiques d’un liquide spécial, placées aux points d’intersection des canaux Le liquide chauffe instantanément, sous l’effet d’une impulsion électrique, créant ainsi une bulle réflexive La bulle réfléchit ensuite la lumière pour la diriger vers le port de sortie qui lui est affecté Systèmes Micro-ElectroMécaniques ‘MEMS’ minuscules miroirs implantés dans une puce de silicium dirigent les diverses ondes d’un port d’entrée sur la puce vers un port de sortie L’angle de ces miroirs peut être modifié par l’action d’effets thermiques ou électriques MEMS Développés vers 1970 Commercialisés dans les années 90 -Automobile (capteurs pour airbags) -périphériques informatiques -applications médicales, aérospatiales et de défense En 97 l'utilisation des MEMS s'est étendue aux communications sans fil et optiques PRINCIPE DES COMMUTATEURS MEMS PRINCIPE DES COMMUTATEURS MEMS Lucent Technologies commercialise aujourd'hui un routeur optique, le WaveStar/ LambdaRouter. Ce dernier regroupe 256 fibres optiques en entrée, suivant une matrice 16 x 16, et 256 fibres optiques en sortie, également disposées en matrice 16 x 16, adressables individuellement par le jeu de 256 micromiroirs mobiles, implantés sur une base de silicium de 2,5 cm² Photos (miroir&matrice 8x8) Acteurs Technologies 2D MEMS 3D MEMS 1D MEMS Fonderies MEMS Analog Devices (US, fabrique pour Onix et Agere); AOMEMS (US); Applied MEMS (US); Colibrys (CH); Cronos (US, JDS Uniphase); Intellisense (US, Corning); MEMS Optical Inc. (US); M2N (Korea); Micralyne (US); OMM (US, fabrique pour Alcatel, Siemens); Standard MEMS (US); TI (US, fabrique pour Tellium); Tronic’s (F) C Speed (US); Analog Devices (US); Intellisense (Corning, US); TI (US); Silicon Light Machines (US); Cronos (JDS, USA); Silex Microsystems (SE) Alcatel Optronics Netherlands (partenariat w/ OnStream); Sandia (US, fabrique pour Network Photonics); Memscap (F); PHS MEMS (F); Opsitech (F) Fabricants de systèmes intégrant leurs MEMS JDS Uniphase (US); Corning (US); Onix Microsystems (US); OMM (US); Onix (US); Umachines (US) Nortel (CN, Xros); Iolon (US); Integrated Micromachines Inc. (US); C Speed (US) Sercalo Microtechnologies (CH) Fabricants de systèmes soustraitant la fabrication de MEMS Tellium (US); AT&T (US); Siemens (D); Alcatel (F); CiDRA (US, fabrique avec TI) PERSPECTIVES Estimation du marché des matrices de commutation optique en 2005 Le marché des matrices de grandes tailles (> 256x256) se chiffrera en quelques centaines d’unités (le marché européen est estimé à 50 à 100 unités et aujourd’hui, 10 à 15 sont en test dans le monde). En terme de volume, le marché le plus important sera celui des matrices de commutation optique de tailles « moyennes » (16x16 à 64x64) ESTIMATIONS 2005 Estimations 2005 pour le marché des Technologies 2005 ($ millions) Electric Fabric (OEO) 32.4 MEMS 2D 298 MEMS 3D 297.2 Cristaux Liquides 199.3 Guide d’onde TOTAL 202 1028.9 Evolution des Débits En 2030, il est attendu que la vitesse de transmission soit plusieurs centaines de fois supérieure qu’aujourd’hui Les prévisions les plus optimistes prévoient qu’il sera possible de transmettre des données à 1 TB/s de et vers les particuliers D’autres prétendent que 70% du réseau sera encore à 1 Gb/s l’augmentation de la vitesse favorisera l’émergence du télé-travail, un des facteurs favorisant le développement des télécommunications DEBITS FUTURS Services liés aux télécommunications optiques Services et réseaux 1995 2002 2005 2010 Services •Services téléphoniques • Fax • Internet (début) • Data • CATV • Internet haut débit • Vidéo conférences, interactivité • Télé-travail, télémédecine, téléenseignement • Vidéo à la demande • Internet future génération (1Gb/s chez le particulier) • Environnements virtuels (comprenant 3D et l’interactivité en réseau) Réseaux backbone • Technologie WDM • 2.5 Gb/s à 8 l • Technologie DWDM • 10 Gb/s à 128 l • 40 Gb/s à 512 l • 100 à 160 Gb/s à plus de 1000 l Accés • 56 kb/s à 144 kb/s • Cuivre • 155 à 622 Mb/s • ADSL • 2.5 Gb/s à 10 Gb/s • VDSL • FTTH • Commutation électronique • Commutation électronique et optique (< 64x64) • Commutation optique > 256x256 • Commutation par paquets (nsec) Commutation (Fiber To The Home) Situation en FRANCE Une base technologique forte Dans la filière industrielle, la France possède des acteurs à chaque maillon (Alcatel et des start-up comme Silios Technologies, Kloé, Photline Technologies, Optogone Pas de souhait d’implémentation du 40 Gbits avant 2005 Aucune fonction de commutation optique installée en France Conclusion Majoritairement, la commutation se fait encore via une conversion électronique du signal (OEO) Les matrices optiques (OOO) sont seulement en test A terme, la commutation en longueur d’onde se fera pour des tailles moyenne de matrice de 256x256) A plus long terme, avec l’augmentation des débits, la commutation par paquet s’imposera, avec des temps de commutation de l’ordre de la ns, pour des tailles de matrice de l’ordre de 1000x1000, voire au-delà.
