FTTH point-multipoint passif - Aménagement Numérique des

Le point sur...
L'architecture FttH point-multipoint passive, ou PON, soit en anglais passive optical network, se
caractérise par l'absence d'équipements actifs entre le central et les habitations desservies, et par un
partage de la fibre entre plusieurs utilisateurs, dans la partie amont du réseau de desserte. Le
support physique étant partagé, les flux engendrés par les différents usagers sont dissociés par un
étiquetage des données dans le sens descendant, et un partage du temps de parole dans le sens
montant. Parmi les différents standards, le EPON et le GPON émergent aujourd'hui ; ils permettent
tous deux des débits supérieurs au Gbit/s. Le PON permet de réduire la capacité nécessaire au
niveau des infrastructures d'accueil ; en revanche, si l'architecture déployée est strictement limitée
au PON, la capacité d'évolution et la marge de manœuvre des fournisseurs de service sont réduites.
Synthèse
aménagement numérique des territoires
FttH point-multipoint passif (PON)
Avant de lire cette fiche la lecture des fiches « fibre optique » et « FTTx : réseau optique de desserte » est
recommandée .
Architecture et fonctionnement
Par convention, on considèrera que le central optique (lieu d'interface entre les niveaux collecte et desserte, équivalent
du NRA pour l'ADSL) constitue l'amont du réseau et les immeubles desservis l'aval (du central à l'usager le sens est
descendant).
Éléments constitutifs de l'architecture
Dans l'architecture FttH point-multipoint passive (souvent appelée PON, pour passive
optical network), une fibre unique part du central et se raccorde à un groupe de fibres au
niveau d'un point de partage afin de desservir plusieurs habitations. Outre les câbles
optiques, le PON est constitué de l'amont vers l'aval, de trois principaux éléments
constitutifs :
au niveau du central, un équipement actif, l'Optical Link Terminal (OLT) envoie et
reçoit les signaux lumineux porteurs des données. Chaque port de l'OLT est relié au
coupleur optique par une fibre unique.
le coupleur optique (ou splitter) est un équipement passif (sans électronique donc
non alimenté en électricité) dont le fonctionnement est basé sur la seule propagation
de la lumière à l'intérieur des fibres. Dans le sens descendant, le coupleur divise le
signal optique en provenance de l'OLT. Dans le sens montant, il combine par addition
les signaux optiques en provenance des abonnés. Le coupleur n'est pas capable d'aiguiller, de modifier, de retarder
ou de bloquer les signaux qui le traversent.
chaque fibre sortant du coupleur est reliée à un équipement actif placé au niveau de chaque logement : l'Optical
Network Termination (ONT pour le FttH), interlocuteur direct de l'OLT. Dans le cas le plus courant, tous les ONT
émettent sur une même longueur d'onde (pour des raisons de coût et de gestion des équipements).
De manière générale, on cherche à placer les coupleurs au plus près des zones qu'ils vont desservir, afin d'augmenter le
linéaire sur lequel la fibre est partagée. On crée donc ainsi des « poches » de logements, géographiquement proches les
uns et des autres et toutes raccordées au même port d'un OLT.
Fonctionnement interne : les règles de partage de la fibre optique
Des règles régissant le partage de la fibre optique entre le coupleur et l'OLT sont nécessaires dans les deux sens :
dans le sens descendant : chaque abonné ne reçoit que les informations le concernant. Tous les ONT reçoivent
l'ensemble des données mais seul l'ONT concerné les retransmet dans le
réseau interne de l'abonné. Le débit instantané du PON est partagé entre tous
les abonnés recevant des données. Si un seul abonné télécharge, il peut
disposer de tout le débit maximum autorisé par le PON sauf limitation mise en
place par l'opérateur, par choix commercial ou technique vis-à-vis de son
réseau de collecte.
dans le sens montant : le coupleur étant passif, et les ONT émettant tous
dans la même longueur d'onde, si les signaux émis par deux ONT parvenaient
simultanément au coupleur, ils ressortiraient sous la forme d'un mélange
illisible par l'OLT. On utilise donc un partage du "temps de parole". L'OLT
attribue à tour de rôle à chaque ONT un intervalle de temps (quelques microsecondes) pendant lequel cet ONT est
seul autorisé à émettre. S'il a beaucoup de données à transmettre, l'OLT lui attribue davantage de temps de parole,
et inversement elle le réduit pour les ONT qui émettent peu. Une autre solution de partage dans le sens montant
consiste à utiliser une longueur d'onde par ONT (multiplexage en longueur d'onde), chacun disposant alors d'un
« couloir étanche » jusqu'à l'OLT. Cette solution est toutefois encore trop coûteuse pour que les opérateurs envisagent
des déploiements à grande échelle. Elle est en revanche utilisée, dans une moindre mesure, afin que les données
puissent être envoyées et reçues simultanément (full-duplex) sur une même fibre, chaque sens employant une
longueur d'onde distincte.
Les différents standards
Il existe différents standards en matière de réseaux PON. Les évolutions les
plus récentes, et les plus utilisées dans les déploiements FttH aujourd'hui, sont Débit max.
le EPON (Ethernet PON) et le GPON (Gigabit capable PON).
total par port
EPON
GPON
1,25 Gbit/s
symétrique
2,4 Gbit/s
symétrique
Dans la pratique, à un standard correspondent des équipements actifs Abonnés par Jusqu'à 32
Jusqu'à 64
port OLT
spécifiques (OLT et ONT : c'est à leur niveau que s'opère le choix
Distance
technologique.) Ceci étant, la partie passive optique peut ne pas être neutre :
Jusqu'à 20km Jusqu'à 60km
OLT-ONT
la fibre elle-même l'est (on utilise les mêmes fibres quelle que soit la
technologie), mais le dimensionnement (longueur des lignes, coefficient de
Standard
Standard
Maturité
mature (2000) mature (2005)
couplage) peut conditionner le choix d'un standard.
Avantages et inconvénients
Avantages : des infrastructures moins conséquentes
En amont, on emploie moins de fibres optiques (et donc des câbles plus petits) qu'avec une solution point-à-point. La
capacité des infrastructures d'accueil peut donc être moindre. Ceci est particulièrement intéressant si on réutilise des
fourreaux existants dont la capacité peut être limitée.
Contrairement à une solution point-multipoint active (AON = Active Optical Network), avec des commutateurs installés
entre les OLT et les abonnés, aucun local alimenté en énergie n'est nécessaire dans cette partie du réseau, ce qui
entraîne des économies d'investissement, d'exploitation et de maintenance.
Au niveau du central, le PON permet d'économiser de l'espace grâce au partage des ports des équipements actifs
entre plusieurs abonnés. En contexte urbain ou dans le cadre de la réutilisation d'un local existant de dimensions
réduites, cela peut représenter une source d'économie importante.
Inconvénients : une capacité d'évolution limitée du PON strict
Si les fourreaux et câbles optiques mis en place correspondent au strict nécessaire à la réalisation d'un PON, alors la
capacité d'évolution du réseau est limitée. On ne dispose en effet en ce cas d'aucune réserve de capacité dans les
fourreaux et d'aucune fibre excédentaire dans la partie amont, on ne peut donc pas évoluer vers une architecture
point-à-point (nécessitant le passage de câbles supplémentaires) sans réaliser de nouvelles infrastructures d'accueil.
De plus, si un réseau est construit sur une architecture PON stricte, celui-ci ne peut être partagé entre plusieurs
fournisseurs de service qu'au niveau transport : un opérateur unique gère les OLT, et transporte jusqu'aux abonnés
les données apportées au central par des fournisseurs de service. Ceux-ci sont dépendants des choix technologiques,
des offres et du niveau de service de l'opérateur. Le niveau d'indépendance et donc de compétitivité des fournisseurs
de service y est amoindri, par rapport à un dégroupage physique où chaque fournisseur de services aurait la
possibilité de gérer lui-même ses équipements actifs de desserte.
Pour en savoir plus...
Ces deux difficultés peuvent être traitées par une architecture combinant le point-multipoint et le point-à-point, par la
pose anticipée de fourreaux et fibres optiques excédentaires sur certains tronçons du réseau et la mise en place de
nœuds de flexibilité entre le central et les abonnés.
Sur internet
architectures de réseaux FttH (sur le site wiki du CREDO) : http://wiki.cerclecredo.com/index.php/ARCHITECTURES_FTTH
Contact
Groupe Aménagement Numérique des Territoires – CETE de l'Ouest
[email protected] – mise à jour en octobre 2010
La série complète des fiches est disponible sur internet : http://www.ant.developpement-durable.gouv.fr/article.php3?id_article=99