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École de technologie supérieure
Département de génie électrique
Responsable(s) de cours : Christine Tremblay


PLAN DE COURS

Été 2019
TEL146 : Réseaux optiques Ethernet métropolitains (3 crédits)



Préalables
Aucun préalable requis
Unités d'agrément
Données non disponibles




Qualités de l'ingénieur

Qn
Qualité visée dans ce cours  
Qn
  Qualité visée dans un autre cours  
  Indicateur enseigné
  Indicateur évalué
  Indicateur enseigné et évalué



Descriptif du cours
À la fin de ce cours, l’étudiant sera en mesure d’illustrer et appliquer les concepts fondamentaux associés à la nouvelle génération de réseaux optiques Ethernet métropolitains Ciena.

Introduction aux télécommunications et réseaux à fibre optique. Description détaillée des éléments et technologies de la couche photonique (couche 0) d’un réseau: terminaux, ROADM, amplificateurs optiques, techniques avancées de modulation et de contrôle de dispersion. Ingénierie de liaison optique. Réseaux optiques WDM. Étude de la couche 1 des réseaux, des standards SONET et SDH aux nouvelles technologies adaptées à la transmission de données telles GFP, VCAT et LCAS. Étude de la couche 2 des réseaux, incluant les nouvelles technologies adaptées aux services multimédias telles RPR, PBT et PBB. Applications multimédias à haute qualité de service basées sur les techniques avancées de réseautique de niveau 0 – 2.

Séances de laboratoire et travaux pratiques où l'étudiant applique les concepts et techniques étudiés dans le cours.



Objectifs du cours

L’objectif du cours est d’étudier les notions fondamentales associées à la conception, à l’analyse et aux tests de performance des systèmes de transmission et liaisons à fibre optique, ainsi que les notions de base sur la couche physique des réseaux optiques. À la fin du cours, l’étudiant(e) devra être en mesure :

  • de connaître les différents éléments constituant un système de transmission à fibre optique (transmetteurs, récepteurs, fibre optique, amplificateurs, commutateurs, etc.);
  • de comprendre les phénomènes de propagation dans une fibre optique : atténuation, dispersion, effets non linéaires;
  • de calculer le budget de puissance d’une liaison optique;
  • de faire la conception et l’analyse de liaisons optiques point à point et de les modéliser à l’aide d’outils de simulation de couche physique de réseau optique;
  • de comprendre les principes de fonctionnement des équipements de transmission et de test utilisés en télécommunication optique et de pouvoir les mettre en application dans des expériences pratiques de montage et de test de liaisons et réseaux optiques;
  • de connaître les principales architectures et caractéristiques des réseaux optiques.



Stratégies pédagogiques

Les principaux moyens pédagogiques envisagés sont :

Un (1) cours magistral par semaine durant lequel l’emphase sera mise sur l’acquisition des connaissances théoriques associées aux technologies de transmission à fibre optique. Des exemples pratiques de mise en application des concepts seront présentés afin de permettre aux étudiant(e)s de bien assimiler les notions abordées.

Cinq (5) séances de 4 heures de laboratoire qui serviront, dans un premier temps, à mettre en application les principes d’ingénierie de liaison optique dans le cadre d’un projet de conception d’une liaison optique WDM amplifiée qui sera réalisé à l’aide du logiciel de simulation VPItransmissionMakerTM. Dans un deuxième temps, une séance d’initiation à la fibre optique et aux équipements de photonique (fusionneuse, puissancemètre optique, OTDR, analyseur de spectre...) sera réalisée. Une analyse expérimentale des équipements de télécommunication optique pour applications métropolitaines et régionales, ainsi que d'un système cohérent à 100 Gbit/s pour applications longue distance et sous-marines, complètera la formation pratique. 

Deux (2) séances de 2 heures de travaux pratiques viendront enrichir la formation et viseront la résolution d’exercices proposés aux étudiants afin de permettre une meilleure compréhension et une mise en application des notions étudiées dans le cours. 

Des séminaires sont également au programme.




Utilisation d’appareils électroniques

N/A




Horaire
Groupe Jour Heure Activité
01 Lundi 18:00 - 21:30 Activité de cours
Jeudi 18:00 - 22:00 Laboratoire aux 2 semaines



Coordonnées de l’enseignant
Groupe Nom Activité Courriel Local Disponibilité
01 Richard Thivierge Activité de cours cc-Richard.Thivierge@etsmtl.ca A-2608



Cours
Date Contenus traités dans le cours Heures
  Introduction  aux communications optiques Historique et évolution des systèmes de transmission à fibre optique. Principaux éléments d’une liaison à fibre optique. Réseaux optiques. Outils de simulation et de modélisation. 3 heures
  Fibre optique Propagation de la lumière dans une fibre optique. Structure et modes. Polarisation. Types de fibres optiques. Techniques de fabrication et de conception. Mécanismes de dégradation du signal dans une fibre optique : atténuation, dispersion chromatique, PMD, effets non linéaires.  3 heures
  Transmetteurs optiques Sources optiques à semi-conducteurs. Diodes électroluminescentes (DEL) et diodes laser : structures, propriétés. Transmetteurs laser : techniques et formats de modulation. Injection de la lumière dans une fibre optique : pertes d’insertion, ouverture numérique, connecteurs. 3 heures
  Récepteurs optiques Photodétecteurs à semi-conducteurs : structures et types. Bruit et temps de réponse d’une photodiode. Récepteurs optiques : configurations, calcul de performance, préamplificateurs, circuits à haute vitesse. 3 heures
  Systèmes de transmission Systèmes de transmission numériques : principes et architectures. Liaisons optiques point à point. Calcul du budget de puissance. Systèmes à un canal de transmission et systèmes WDM. Correction d’erreurs. Effets du bruit sur la performance du système. 9 heures
  Concepts et technologies WDM Caractéristiques et propriétés des systèmes de transmission WDM : capacité, transparence, routage et commutation de longueurs d’ondes. Principes opérationnels et composants d’un système WDM. Nouvelles technologies de transmission. 3 heures
  Amplificateurs optiques Amplificateurs optiques : principe de fonctionnement, types. Architecture et caractéristiques d’un amplificateur optique à l’Erbium (EDFA). Applications.  3 heures
  Réseaux optiques Réseaux optiques locaux, métropolitains et longue distance. Réseaux optiques passifs (PON). Topologies des réseaux optiques. Budget de puissance d’un réseau optique. Standards et réseaux SONET/SDH. Réseaux WDM distribués et à routage de longueurs d’onde. Performance d’un réseau optique : effets non linéaires et de dispersion. Gestion de la dispersion dans les réseaux optiques. 6 heures
  Tests et mesures Paramètres d’une liaison optique. Standards de mesures et procédures de test. Principes de fonctionnement des principaux instruments de test : analyseur de spectre optique, réflectomètre optique (OTDR). Techniques de mesure : atténuation, pertes d’insertion, dispersion, PMD, diagramme d’œil, BER. Méthodes de test applicables aux sources et amplificateurs optiques.   6 heures
  Total 39

Note : La durée et l’ordre de présentation des thématiques sont sujets à changement.  Toutes les séances de cours sont d’une durée de 3 heures 30 minutes.  




Laboratoires et travaux pratiques
Date Description Heures
  Initiation à la fibre optique et aux équipements de photonique 4 heures
  Analyse de la plateforme Ciena Optical Metro 3500 4 heures
  Simulation d’une liaison optique avec VPItransmissionMakerTM 8 heures
  Analyse de la plateforme Ciena Optical Metro 5200 4 heures
  Travaux pratiques (résolution de problèmes d'ingénierie de liaison) 4 heures
  Le logiciel de simulation VPItransmissionMakerTM sera utilisé pour les activités de conception et d’analyse de performance de liaisons optiques WDM longue distance. Une analyse expérimentale des systèmes de transmission Ciena Optical MetroTM conçus pour des applications métropolitaines, ainsi que d'un système de transmission cohérent Ciena OM6500TM à 100 Gbit/s pour applications longue distance et sous-marines, viendra compléter la formation pratique.  
  Total 24



Utilisation d'outils d'ingénierie

Le logiciel de simulation VPItransmissionMakerTM sera utilisé pour les activités de conception et d’analyse de performance de liaisons optiques WDM longue distance. Une analyse expérimentale des systèmes de transmission Ciena Optical MetroTM conçus pour des applications métropolitaines, ainsi que d'un système de transmission cohérent Ciena OM6500TM à 100 Gbit/s pour applications longue distance et sous-marines, viendra compléter la formation pratique.




Évaluation
Activité Description %* Date
  Mini-test 5 %  
  Examen intra 30 % 10 juin 2019
  Laboratoires 30 %  
  Examen final 35 %  

*La note de passage est de 50%.




Dates des examens intra
Groupe(s) Date
1 10 juin 2019



Date de l'examen final
Votre examen final aura lieu pendant la période des examens finaux, veuillez consulter l'horaire à l'adresse suivante : http://etsmtl.ca/Etudiants-actuels/Baccalaureat/Examens-finaux


Politique de retard des travaux
Tout travail (devoir pratique, rapport de laboratoire, rapport de projet, etc.) remis en retard sans motif valable, c’est-à-dire autre que ceux mentionnés dans le Règlement des études (1er cycle, article 7.2.7 b / cycles supérieurs, article 6.5.4 b) se verra attribuer la note zéro, à moins que d’autres dispositions ne soient communiquées par écrit par l’enseignant dans les consignes de chaque travail à remettre ou dans le plan de cours pour l’ensemble des travaux.

Dispositions additionnelles

Politique institutionnelle




Absence à un examen
Dans les cinq (5) jours ouvrables suivants, la tenue de son examen, l’étudiant devra justifier son absence d’un examen durant le trimestre auprès de la coordonnatrice – Affaires départementales qui en référera au directeur du département ou du SEG. Pour un examen final, l’étudiant devra justifier son absence auprès du Bureau du registraire. Dans tous les cas, l’étudiant doit effectuer sa demande en complétant le formulaire prévu à cet effet qui se trouve dans son portail Mon ÉTS/Formulaires. Toute absence non justifiée par un motif majeur (maladie certifiée par un billet de médecin, décès d’un parent immédiat, Activité compétitive d’un étudiant appartenant à un club scientifique ou un club sportif d’élite de l’ÉTS ou au programme « Alliance sport étude » ou autre) à un examen entraînera l’attribution de la note zéro (0).



Plagiat et fraude
Les clauses du « Règlement sur les infractions de nature académique de l’ÉTS » s’appliquent dans ce cours ainsi que dans tous les cours du département. Les étudiants doivent consulter le Règlement sur les infractions de nature académique (https://www.etsmtl.ca/A-propos/Direction/Politiques-reglements/Infractions_nature_academique.pdf ) pour identifier les actes considérés comme étant des infractions de nature académique ainsi que prendre connaissance des sanctions prévues à cet effet.  À l’ÉTS, le respect de la propriété intellectuelle est une valeur essentielle et les étudiants sont invités à consulter la page Citer, pas plagier ! (https://www.etsmtl.ca/Etudiants-actuels/Baccalaureat/Citer-pas-plagier).



Documentation obligatoire

KEISER, G., Optical Fiber Communications, 4th Edition, McGraw-Hill, 2011




Ouvrages de références

SENIOR, John M., Optical Fiber Communications: Principles and Practice, Pearson/Prentice Hall, 2008.

RAMASWAMY, R., SIVARAJAN, K.M., Optical Networks: A Practical Perspective, 3rd Edition, Morgan Kaufmann Publishers, 2010.

KARTALOPOULOS, S.V., DWDM: Networks, Devices and Technology, Wiley, 2003.

AGRAWAL, G.P., Fiber-Optic Communication Systems, Wiley, 2002.

MUKHERJEE, B., Optical WDM Networks, Springer, 2006.

GUMASTE, A., DWDM Network Designs and Engineering Solutions, Cisco Press, 2003.

GIRARD, A., Guide to WDM Technology and Testing, EXFO, 2000.

GIRARD, A., FTTx PON: Technology and Testing, EXFO, 2005.

BENSOUSSAN, D., Introduction à la communication par fibre optique : une approche pratique, ÉTS (2001).

Toutes les autres références bibliographiques seront affichées sur le site web du cours (https://cours.etsmtl.ca/tel146/) auquel tous les étudiants inscrits au cours auront accès.




Adresse internet du site de cours et autres liens utiles

https://cours.etsmtl.ca/tel146/




Autres informations

L'utilisation de cellulaire est strictement interdit durant le cours.