Extension de portée de systèmes G-PON

Ce chapitre est consacré aux activités de recherche menées sur l’extension de portée des systèmes GPON. En effet, comme l’a décrit le chapitre précédent, dans un contexte de déploiement FTTx (Fiber To The x: Home, Building, Cab), la demande croissante de connexion à « la fibre » requiert des travaux de recherche sur les architectures de réseaux d’accès optique afin de diminuer les coûts de ces déploiements. La technologie d’accès optique GPON (Gigabit Passive Optical Network) déployée aujourd’hui par France Telecom est basée sur une architecture où un OLT (central optique) permet d’offrir un accès fibre à 64 ONU (modem optique chez le client). Elle est basée sur un multiplexage TDM et un accès multiple TDMA (Time Division Multiplexing Access) qui permet de partager cette infrastructure avec 64 clients desservis grâce à deux coupleurs 1 vers 8 sur typiquement 20 à 60Km de fibre. Les pertes induites par ces composants passifs, plus les pertes de connecteurs et soudures définissent ainsi un budget optique compris entre 13dB pour le client le plus proche du central et 28dB pour le client le plus éloigné, et ce, pour un GPON de Classe B+. Le principal moteur pour les opérateurs est l’augmentation du nombre de clients connectés au FTTx par l’amélioration de l’accès au réseau tout en restreignant les investissements dans les équipements déployés dans les centraux. L’insertion dans le réseau de composants à faible coût « Extender Box » est une solution prometteuse en vue de parvenir à des budgets optiques plus élevés qui permettront d’élargir les zones d’éligibilité d’un PON. Cette solution doit alors pouvoir répondre aux objectifs principaux qui sont : l’augmentation de la portée totale, la réduction du nombre des centraux et l’amélioration du taux de remplissage par PON déployé, soit le nombre de clients connectés par port. Une première partie permet de définir le contexte et les enjeux d’une augmentation du budget optique du réseau. Ensuite on détaillera le fonctionnement des principales technologies d’Extender Box : l’amplification optique ou les répéteurs Optique-Electrique-Optique. Enfin nous présentons une synthèse des résultats de tests de ces technologies suivant plusieurs configurations ce qui nous permettra de conclure quant au choix d’une solution d’extension de portée des systèmes GPON.

Extension du budget optique

Le FTTH grâce à son déploiement devient une technologie mature : les premières technologies développées proposaient des liaisons point à point, ensuite des technologies plus avancées de point à multipoint PON ont été déployées en Asie et aux USA et actuellement en France avec le GPON. Le GPON est disponible suivant plusieurs classes de budget optique et parmi elles, la classe B+ définie pour un budget de 13dB à 28dB. Elle utilise un multiplexage temporel (TDM) pour partager un OLT (Optical Line Termination) pour 32 ou 64 utilisateurs équipés d’un ONT (Optical Network Terminal), sur une distance typique de 20km (pouvant atteindre 60 km) entre le central et le plus éloigné des clients. Dans un futur proche, pour fournir un accès FTTH à tout type de client, il est nécessaire de développer une solution économique adaptée à tout type de démographie. Autrement dit, pour couvrir une zone plus large et/ou un plus grand nombre de client, un système PON étendu est nécessaire. Des études sont menées activement concernant l’extension de portée du PON. Le principe du PON étendu est d’insérer un élément transparent au système, appelé « Extender Box » ou « EB » afin d’augmenter le budget optique ou la portée du réseau.

L’Extender Box (EB) doit être compatible avec par exemple un GPON de Classe B+. Elle sera insérée entre l’OLT et les ONT et devra être transparente aux protocoles et à la phase de ranging inhérents au GPON. On peut envisager plusieurs emplacements pour l’EB dans l’architecture G-PON. Du fait de la propriété active de ce boitier, il serait préférable de le placer dans un local Telecom existant. Il serait par exemple naturel de le localiser dans un central DSL, ou un local d’infrastructure (Sous répartiteur, … ). L’EB sera connectée à une infrastructure de fibre donc à une alvéole ou à la rigueur à une colonne montante d’immeuble. La propriété « passive » du PON est alors violée par l’EB. On doit alors reconsidérer la propriété passive du PON comme une indépendance à une gestion réseau (couche 2, couche 3 du modèle OSI) des équipements entre le CO et les ONT.