Examen 1 FO Syst-Com 11-12

Professeur : Kamal GHOUMID Anne universitaire 2011 2012

5me anne : Gnie Tlcommunications & Rseaux

Optique dans les Systmes de Communications

Contrle # 1 #

Dure dexamen 1h 30min : 10h 30min - 12h(Documents autoriss)

Novembre 2011

Exercice 1 Exercice 2 Total

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Bonne chance ...

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Contrle # 1 # Optique dans les Systmes de Communications

Exercice -1- : Fibre optique, Dispersions, Transmission optique dun signal NRZ,. Probabilit derreur

On considre le systme de transmission numrique optique fonctionnant dans latroisime fentre des tlcoms optiques = 1550nm reprsent sur la figure suivante :

I(t)

D.L.

P.D.

R

1 0 1 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 0

Signal NRZ mis

Signal NRZ reu

dform

F.O

Fig. 1 Transmission optique dun signal numrique : signal lectrique mis de type NRZ convertien un signal optique par le billet dune diode laser (D.L), puis il se propage dans la fibre optique(F.O). Aprs rception, il sera reconverti en un signal lectrique par lintermdiaire dune photodiode(P.D).

La source utilise est une diode laser (D.L) de largeur spectrale f = 125GHz,elle met une puissance moyenne Pe = 10mW code en NRZ (Non Retourne Zro).La fibre optique (F.O) saut dindice est de longueur L = 100 km, elle possde uncoefficient dattnuation = 0, 17 dB/km et un coefficient de dispersion chromatiqueD

chr= 12 ps.nm1.km1. La dispersion intemodale est

mod= 1 ps.

1. Citer les types de dispersions rencontres lors de la propagation dans une fibreoptique, puis donner les quations mathmatiques et les origines physiques rela-tifs chaque type de dispersion.

2. Calculer louverture numrique et langle dacceptance de cette fibre optique.(n1 = 1, 46 et = 0, 02).

3. Calculer la plus grande valeur que peut avoir le rayon de la fibre optique pourquelle soit monomode = 1550nm.

4. Calculer la largeur spectrale de la source , puis donner la valeur de la disper-sion chromatique de la fibre optique.

5. Calculer la dispersion totale de la fibre optique, puis donner un ordre de grandeurde la bande passante requise pour le systme.

6. Quel est le dbit maximum autoris par le systme ? Quelle est la dure du tempsbit Tb caractrisant le codage NRZ ?

7. Calculer le photocourant gnr ( = 0, 6).

8. Donner lexpression de la probabilit derreur en fonction du nombre de photonsreu, puis calculer le nombre moyen de photon n1 ncessaire pour la dtectiondun bit 1 avec une probabilit derreur = 109.

Niveau : 5me anne GTR 2 Prof : Kamal GHOUMID


Exercice -2- : Transmission dun signal numrique modul OOK par voie optique

Supposons que vous tes ingnieur dans une entreprise et que votre patron vousconfie la tche ci-dessous. Quels composants vous allez choisir en mission et en rcep-tion ?

Lentreprise dsire raliser une liaison numrique par voie optique entre deux villesespaces de L = 40 km. Le signal numrique transmettre est modul en OOK (On-Off Keying : tout ou rien) avec un dbit binaire Rb = 500Mbit/s. La liaison "rsume"ci-dessous fonctionne dans la troisime fentre des tlcoms optiques ( = 1550nm).

Signal OOK mis DL (Diode Laser) Connecteur Fibre optique(40 km) Connecteur Photorcepteur PIN Signal OOK reu.Vous disposez dune fibre optique monomode caractrise par :

Un coefficient dattnuation = 0, 2 dB/km. Un coefficient de dispersion |D| = 2 ps.nm1.km1.

Les pertes que vous devriez prendre en compte sont : Les pertes de chaque connecteur sont de lordre de 0.5 dB ; Les pertes des pissures pour relier les fibres optiques prsentent un affaiblisse-

ment moyen par unit de longueur de lordre de 0, 13 dB/km ; Les pertes dues la dispersion calculer (voir la question 2) ; Une marge du systme pour une temprature ambiante du rcepteur allant jus-

qu 60 C de lordre de 3 dB ;

Pour lachat des diodes laser et des photorcepteurs PIN, le vendeur agre du magasinvous propose les composants suivants :

DL Pemax (mW ) (nm) Prix normalis1 1 10 12 5 10 1,23 10 10 1,6

Tab. 1 Les puissances dmissions maximales Pemax , les largeurs de bandes mi-hauteur etles prix normaliss des trois DLs proposes.

PIN Prmin(dBm) 25 C Prmin(dBm) 60 C Prix normalis1 -20 -19,76 12 -23 -22,76 1,8

Tab. 2 Les puissances de rceptions minimales Prmin donnes 25 C puis 60 C pour un tauxderreur binaire = 109 et les prix normaliss des deux rcepteurs lectro-optiques PIN proposs.



Pour faire le bon choix des composants en respectant certains critres, vous devriezrpondre aux questions suivantes :

1. Quelle est la bande passante requise pour le systme ?

2. Calculer la dispersion de la fibre optique , puis en dduire la valeur des pertesde puissance dues cette dispersion pour une pnalisation maximale du dia-gramme de lil de lordre de 1 dB.

3. Donner linquation issue de bilan de puissance en fonction de Pe et Prmin .

4. Donner le choix adquat des composants en mission et en rception. (Justifier)

Indications :

1. Selon la limite quantique de la photodtection, Le nombre de photons n reupendant une dure T pour une transmission OOK est dcrit par une distributionde Poisson :

P (n, T ) = nn

n! exp(n).

2. Les pertes de dispersion Pdisp

(pnalisation du diagramme de lil) sont donnespar :

Pdisp

= 10 log10(y)

o

y =1

12 exp( 12 ( .R

b)2

)

3. Pour une Modulation OOK, la puissance moyenne mise est :

Pe= Pemax2

Valeurs de quelques constantes physiques : Vitesse de la lumire c = 3108 m/s. Constante de Planck h = 6, 62 1034 j.s. Charge de llectron e = 1, 66 1019C.
