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École de technologie supérieure

Responsable(s) de cours : Christine Tremblay


PLAN DE COURS

Hiver 2022
ELE772 : Communications optiques (3 crédits)


Modalités de la session d’hiver 2022


Pour assurer la tenue de la session d’hiver 2022, les modalités suivantes seront appliquées :


Les activités d’enseignement de la session d’hiver 2022 comprendront des activités en présence et à distance, lesquelles seront ajustées en fonction de l’évolution de la situation socio-sanitaire.


Pour les cours (ou séances de cours) donnés à distance, l’étudiant ou l'étudiante doit avoir accès à un ordinateur, un micro, une caméra et un accès à internet, idéalement de 10Mb/s ou plus. Il ou elle doit ouvrir sa caméra et/ou son micro lorsque requis, notamment pour des fins d’identification ou d’évaluation.


Les cours (ou séances de cours) donnés à distance pourraient être enregistrés afin de les rendre disponibles aux personnes inscrites au cours.


La notation des cours sera la notation régulière prévue aux règlements des études de l’ÉTS.


Les examens (intra, finaux) se feront en présence, si la situation socio-sanitaire le permet.


Le contexte actuel oblige bien sûr l’ÉTS à suivre de près l’évolution de la pandémie de COVID-19, laquelle pourrait entraîner, avant ou après le début de la session d’hiver 2022, un resserrement des directives et recommandations gouvernementales. Nous vous assurons que l’ÉTS se conformera aux règles en vigueur afin de préserver la santé publique et, si requis, qu'elle pourrait aller jusqu’à interdire l’accès physique au campus universitaire et ordonner que toutes les activités d’enseignement et d’évaluation soient exclusivement données à distance pour toute ou pour une partie de la session d’hiver 2022. Ainsi, si les examens (intra, finaux) devaient se faire à distance, leur surveillance se fera à l’aide de la caméra et du micro de l’ordinateur et pourrait être enregistrée. Ceci est nécessaire pour se conformer aux exigences du Bureau canadien d’agrément des programmes de génie (BCAPG) afin d’assurer la validité des évaluations.


Des exigences additionnelles pourraient être spécifiées par l’ÉTS ou votre département, suivant les particularités propres à votre programme.


En vous inscrivant ou en demeurant inscrit à la session d'hiver 2022, vous acceptez les modalités particulières de la session d’hiver 2022.


Nous vous rappelons que vous avez jusqu’au 18 janvier 2022 pour vous désinscrire de vos cours et être remboursé.


Pour les nouveaux étudiants inscrits au programme de baccalauréat uniquement, vous avez jusqu’au 1er février 2022 pour vous désinscrire de vos cours et être remboursé.




Préalables
Programme(s) : 7483,7694,7883
             
  Profils(s) : Tous profils  
             
    ELE413    
             
Unités d'agrément
Total d'unités d'agrément : 58,8 50,0 % 50,0 %




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

Au terme de ce cours, l'étudiant aura vu les notions fondamentales associées au design, à l’analyse et aux tests de performance des systèmes de transmission à fibre optique et des réseaux optiques.

Principes fondamentaux et analyse des principaux éléments d’un système de transmission à fibre optique. Transmetteurs optiques. Récepteurs optiques. Fibre optique: atténuation, dispersion chromatique, PMD, effets non linéaires. Techniques de modulation et de multiplexage du signal. Amplificateurs optiques. Introduction au design d’un système de transmission à fibre optique : architecture et composants, budget de puissance, systèmes à un canal de transmission et à plusieurs longueurs d’onde, réseaux optiques WDM. Introduction aux outils de simulation et d’analyse de performance, de même qu’aux techniques de tests et mesures applicables aux systèmes de communication optique.

Séances de laboratoire et travaux pratiques portant sur le design, la caractérisation et l’analyse des systèmes de transmission à fibre optique à l’aide d’instruments de test et d’outils de simulation.




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 quatre (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, réflectomètre optique (OTDR), analyseur de spectre (OSA), etc.) 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 deux (2) heures de travaux pratiques qui 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.
Visite(s) industrielle(s) ou séminaires par des conférenciers invités sont également prévus au programme.
 




Utilisation d’appareils électroniques

Aucun




Horaire
Groupe Jour Heure Activité
01 Lundi 08:30 - 12:30 Laboratoire aux 2 semaines
Vendredi 13:30 - 17:00 Activité de cours



Coordonnées de l’enseignant
Groupe Nom Activité Courriel Local Disponibilité
01 Christine Tremblay Activité de cours Christine.Tremblay@etsmtl.ca A-2582



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

  Ingénierie de liaison - effets linéaires
  • 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.

 

6 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

 

Ingénierie de liaison longue distance - bruit et effets non linéaires

  • Correction d’erreurs.
  • Effets du bruit sur la performance du système.
  • Rapport signal sur bruit optique (OSNR)
  • Effets non linéaires :
    • diffusion Raman,
    • diffusion Brillouin,
    • modulation de phase,
    • mélange à quatre ondes.
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.

 

3 heures

  Examen intra 3 heures
  Total 39 heures



Laboratoires et travaux pratiques
Date Description Heures
  Laboratoires
  • Conception d’une liaison à fibre optique WDM  (12 heures)
  • Initiation à la fibre optique et aux équipements de mesures optiques  (4 heures)
  • Analyse de deux plateformes de transmission optique pour applications métro et d'un système cohérent à 100 Gbit/s pour applications longue distance et sous-marines (4 heures)

 

20 heures

  Travaux pratiques 4 heures
  Total 24 heures



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 mi-session 30 % 18 février 2022
  Laboratoires 30 %  
  Examen final 35 %  

 

La note de passage est de 50%.




Dates des examens intra
Groupe(s) Date
1 18 février 2022



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/docs/ETS/Gouvernance/Secretariat-general/Cadre-reglementaire/Documents/Infractions-nature-academique ) 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

Livre de référence obligatoire (3 options):

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

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

HUI, Rongqing, Introduction to Fiber-Optic Communications, 2020




Ouvrages de références

 

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.


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




Adresse internet du site de cours et autres liens utiles

https://ena.etsmtl.ca/