Étude de Techniques de Modulation Multi-porteuse OFDM Pour la Montée en Débit Dans Le Réseau D'accès Optique PDF Download
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Author: Thanh Nga Duong
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ISBN:
Category :
Languages : en
Pages : 207
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Book Description
Aujourd'hui le réseau d'accès optique est déployé largement à travers le monde. La solution GPON (Gigabit-Capable Passive Optical Network) a été choisie par le groupe Orange pour le déploiement en France. La norme ITU-T G.984 (GPON) décrit un système de transmission point à multipoints ayant un débit de 2.5 Gbit/s pour le sens descendant et 1.25 Gbit/s pour le sens montant, partagé entre 64 clients. Avec une croissance importante de la demande en bande passante des utilisateurs, il est prévu que dans des années à venir, le débit s'élèvera à 10 Gbit/s. Afin d'augmenter le débit et la portée du réseau d'accès optique en réutilisant l'infrastructure existante déployée lors de la première génération d'équipements, nous proposons dans cette thèse d'introduire le format de modulation ayant une grande efficacité spectrale OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) dans les futures générations de systèmes pour le réseau d'accès optique. L'étude, la mise en œuvre et l'évaluation des avantages apportés par ce format de modulation pour le réseau d'accès optique sont les objectifs de cette étude. Dans un premier temps, après avoir développé un programme de traitement pour la génération et la réception des signaux OFDM sous MATLABTM, nous l'avons implémenté sur une plateforme expérimentale simulant le réseau d'accès optique à Orange Labs. Les études expérimentales ont été menées dans des architectures cibles pour le réseau d'accès telles que le TDM PON (Time Division Multiplexing PON), le WDM PON (Wavelength Division Multiplexing PON), ou le WDM/TDM PON hybride. Les émetteurs et récepteurs utilisés ont une faible bande passante (largement inférieure à 10 GHz). Les résultats expérimentaux ont montrés qu'une transmission sur une portée étendue (50 km jusqu'à 110 km) et à haut débit (10 Gbit/s) peut être obtenue en utilisant ces composants optoélectroniques bas-coût. De plus, cette étude a également montré que, pour une transmission bidirectionnelle sur une seule fibre où l'architecture de modulation déportée est utilisée (basée sur des composants réflectifs), le signal OFDM est plus résistant à la rétrodiffusion de Rayleigh que le signal NRZ (Non Return to Zero). Dans un deuxième temps, une stratégie d'optimisation des ressources a été étudiée pour l'accès optique. Nous proposons et démontrons l'utilisation de l'algorithme d'allocation de bits et de puissance de Levin-Campello (LC) dans le but d'optimiser la capacité d'une transmission sur fibre optique pour le réseau d'accès utilisant la modulation AMOOFDM (Adaptively Modulated Optical OFDM). Cet algorithme est déjà utilisé pour adapter la capacité selon la qualité du canal pour les transmissions sur support cuivre comme par exemple le VDSL (Very high bit rate Digital Subscriber Line). L'algorithme LC permet l'optimisation de la capacité (débit) transporté avec comme paramètres d'entrée un budget de puissance et un taux d'erreur cible. Les résultats expérimentaux obtenus ont démontré qu'une transmission à un débit de plus de 10 Gbit/s est possible en utilisant des émetteurs et récepteurs ayant une bande passante de moins de 2.5 GHz.
Author: Thanh Nga Duong
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Languages : en
Pages : 207
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Aujourd'hui le réseau d'accès optique est déployé largement à travers le monde. La solution GPON (Gigabit-Capable Passive Optical Network) a été choisie par le groupe Orange pour le déploiement en France. La norme ITU-T G.984 (GPON) décrit un système de transmission point à multipoints ayant un débit de 2.5 Gbit/s pour le sens descendant et 1.25 Gbit/s pour le sens montant, partagé entre 64 clients. Avec une croissance importante de la demande en bande passante des utilisateurs, il est prévu que dans des années à venir, le débit s'élèvera à 10 Gbit/s. Afin d'augmenter le débit et la portée du réseau d'accès optique en réutilisant l'infrastructure existante déployée lors de la première génération d'équipements, nous proposons dans cette thèse d'introduire le format de modulation ayant une grande efficacité spectrale OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) dans les futures générations de systèmes pour le réseau d'accès optique. L'étude, la mise en œuvre et l'évaluation des avantages apportés par ce format de modulation pour le réseau d'accès optique sont les objectifs de cette étude. Dans un premier temps, après avoir développé un programme de traitement pour la génération et la réception des signaux OFDM sous MATLABTM, nous l'avons implémenté sur une plateforme expérimentale simulant le réseau d'accès optique à Orange Labs. Les études expérimentales ont été menées dans des architectures cibles pour le réseau d'accès telles que le TDM PON (Time Division Multiplexing PON), le WDM PON (Wavelength Division Multiplexing PON), ou le WDM/TDM PON hybride. Les émetteurs et récepteurs utilisés ont une faible bande passante (largement inférieure à 10 GHz). Les résultats expérimentaux ont montrés qu'une transmission sur une portée étendue (50 km jusqu'à 110 km) et à haut débit (10 Gbit/s) peut être obtenue en utilisant ces composants optoélectroniques bas-coût. De plus, cette étude a également montré que, pour une transmission bidirectionnelle sur une seule fibre où l'architecture de modulation déportée est utilisée (basée sur des composants réflectifs), le signal OFDM est plus résistant à la rétrodiffusion de Rayleigh que le signal NRZ (Non Return to Zero). Dans un deuxième temps, une stratégie d'optimisation des ressources a été étudiée pour l'accès optique. Nous proposons et démontrons l'utilisation de l'algorithme d'allocation de bits et de puissance de Levin-Campello (LC) dans le but d'optimiser la capacité d'une transmission sur fibre optique pour le réseau d'accès utilisant la modulation AMOOFDM (Adaptively Modulated Optical OFDM). Cet algorithme est déjà utilisé pour adapter la capacité selon la qualité du canal pour les transmissions sur support cuivre comme par exemple le VDSL (Very high bit rate Digital Subscriber Line). L'algorithme LC permet l'optimisation de la capacité (débit) transporté avec comme paramètres d'entrée un budget de puissance et un taux d'erreur cible. Les résultats expérimentaux obtenus ont démontré qu'une transmission à un débit de plus de 10 Gbit/s est possible en utilisant des émetteurs et récepteurs ayant une bande passante de moins de 2.5 GHz.
Author: Luiz Anet Neto
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Languages : en
Pages : 255
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Despite its success in radio-frequency applications, OFDM has only recently started to draw the attention of the optical community owing principally to the outstanding advancements in electronics and the increasing demands in terms of bit-rates in the last miles of the network. OFDM appears as one possible solution to cost-effectively provide the long-awaited flexibility that lacks on today's somewhat "rigid" passive optical networks (PON). It may also allow their evolution towards higher bit-rates, longer transmission distances and increased number of subscribers per PON tree. Here, we focus on the IMDD approach, which can manage to keep the simplicity and cost-effectiveness at the optical plane by transferring the "hard work" to the digital signal processing domain. We focus this work on two main axes. In the first one, we study the influence of the dispersive IMDD channel frequency response characterized by the interplay between fiber chromatic dispersion and the parasite phase modulation of the light source (chirp) and the ways of optimizing the system's throughput by means of bit and power loading algorithms. Secondly, we evaluate the IMDD OFDM approach under different architectures. Those architectures characterize distinct solutions to share the network ressources between the subscribers, namely time, wavelength and frequency multiplexing.
Author: Mohamad Younes
Publisher:
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Languages : fr
Pages : 0
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La montée en débit et la flexibilité d'accès sont des enjeux majeurs pour les futurs réseaux de télécommunication. Dans cette perspective, la fibre optique constitue un support de transmission incontournable permettant à ce jour des débits symétriques de l'ordre du Gb/s. La détection cohérente et l'emploi de formats de modulation multi-porteuse ont récemment eu un impact profond dans le domaine des communications optiques et l'une des implémentations les plus remarquables concerne l'OFDM optique cohérent (CO-OFDM). Cependant, l'OFDM présente un facteur de crête important, ce qui constitue un inconvénient notable limitant ses performances, en raison des non-linéarités diverses du canal. Cette thèse a eu pour objectif d'optimiser les performances d'un système de transmission CO-OFDM, en explorant la piste de la pré-distorsion des signaux numériques en bande de base en vue d'une linéarisation de l'émetteur, et principalement de l'amplificateur optique à semi-conducteurs (SOA). Divers algorithmes de pré-distorsion ont été comparés et ont montré leur intérêt au regard du compromis performance - faible complexité paramétrique. Le système de pré-distorsion étant non adaptatif, sa robustesse aux variations de caractéristiques de l'émetteur et du point de fonctionnement de l'amplificateur a été évaluée. L'optimisation d'une structure particulière de pré-distorsion a également été proposée.
Author: RODOLPHE.. LE GOUABLE
Publisher:
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Languages : fr
Pages : 188
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L'OBJECTIF DES TRAVAUX REALISES DANS LE CADRE DE CETTE THESE EST D'ETUDIER L'ASSOCIATION DES MODULATIONS MULTIPORTEUSES ET DES TECHNIQUES D'ACCES MULTIPLE DANS UN CONTEXTE DE TRANSMISSION SANS FIL HAUT DEBIT. L'ACCES MULTIPLE A REPARTITION DE CODES (CDMA) PERMET UNE GRANDE FLEXIBILITE DANS L'ATTRIBUTION DE LA RESSOURCE SPECTRALE DES RESEAUX CELLULAIRES. SON ASSOCIATION A LA MODULATION MULTIPORTEUSE OFDM DONNE LIEU A TROIS TECHNIQUES MULTIPORTEUSES A ETALEMENT DE SPECTRE QUE SONT LE MC-DS-CDMA, LE MT-CDMA ET LE MC-CDMA. NOTRE ATTENTION S'EST PORTEE SUR LE MC-CDMA (MULTI CARRIER - CODED DIVISION MULTIPLE ACCESS) QUI REALISE UN ETALEMENT DES DONNEES DANS LE DOMAINE FREQUENTIEL. PLUSIEURS TECHNIQUES DE DETECTION MONO ET MULTI-UTILISATEURS SONT ETUDIEES ET LEURS PERFORMANCES SONT COMPAREES PAR SIMULATION POUR DIFFERENTES CHARGES DU SYSTEME. UN CODAGE DE CANAL, DE TYPE CONVOLUTIF OU TURBO CODE CONVOLUTIF, EST MIS EN UVRE DANS LES DIFFERENTS CAS. L'INTEGRATION DU DECODAGE DE CANAL AU SEIN D'UNE STRUCTURE A ANNULATION D'INTERFERENCES PARALLELES EST EGALEMENT ETUDIEE. LES PERFORMANCES DE LA TECHNIQUE MC-CDMA SONT EVALUEES, DEMONTRANT AINSI L'EFFICACITE DE CETTE TECHNIQUE POUR LA LIAISON DESCENDANTE DES RESEAUX LOCAUX SANS FIL (BRAN) ET RADIO-MOBILES (UMTS) A HAUT DEBIT. FINALEMENT, LA TECHNIQUE D'ACCES CDMA EST COMPAREE AUX TECHNIQUES D'ACCES TDMA (TIME DIVISION MULTIPLE ACCESS) ET FDMA (FREQUENCY DIVISION MULTIPLE ACCESS) ASSOCIEES A LA TECHNIQUE MULTIPORTEUSE C-OFDM SUR LIAISONS DESCENDANTE ET MONTANTE.
Author: Miaowen Wen
Publisher: Springer Nature
ISBN: 9811594074
Category : Technology & Engineering
Languages : en
Pages : 182
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Thanks to their considerable advantages, index modulation and orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) are considered to be promising candidates for future wireless communications. This book focuses on the index modulation techniques for OFDM communications systems, which allow information to be conveyed not only via constellation symbols, but also by the indices of various transmission entities in OFDM systems, such as signal constellations, spreading codes, and pilots. The book discusses representative transmitter and receiver designs, optimization and performance analysis of index modulation based on various transmission entities. It first introduces readers to constellation-based index modulation via a combinatorial approach, including the classical index modulation scheme and two embodiments of information-guided precoding for OFDM systems. It further discusses constellation-based index modulation via a permutational approach, including the basic, generalized, and diversity-enhancing forms. It then describes how the spreading code is used to design an index modulated spread spectrum for OFDM systems, and the extensions to multi-code and multi-user scenarios. In addition it explores information guided pilot insertion for OFDM systems, followed by applications to carrier phase tracking and channel estimation. Lastly, the book highlights a number of open problems and discusses future research directions in the general field of index modulation. Intended for professionals and researchers in the field of wireless communications, this book is also a valuable resource for advanced-level electrical engineering and computer science students.
Author: Siamak Amiralizadeh
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Languages : fr
Pages : 126
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Les systèmes de communication optique avec des formats de modulation avancés sont actuellement l'un des sujets de recherche les plus importants dans le domaine de communication optique. Cette recherche est stimulée par les exigences pour des débits de transmission de donnée plus élevés. Dans cette thèse, on examinera les techniques efficaces pour la modulation avancée avec une détection cohérente, et multiplexage par répartition en fréquence orthogonale (OFDM) et multiples tonalités discrètes (DMT) pour la détection directe et la détection cohérente afin d'améliorer la performance de réseaux optiques. Dans la première partie, nous examinons la rétropropagation avec filtre numérique (DFBP) comme une simple technique d'atténuation de nonlinéarité d'amplificateur optique semiconducteur (SOA) dans le système de détection cohérente. Pour la première fois, nous démontrons expérimentalement l'efficacité de DFBP pour compenser les nonlinéarités générées par SOA dans un système de détection cohérente porteur unique 16-QAM. Nous comparons la performance de DFBP avec la méthode de Runge-Kutta quatrième ordre. Nous examinons la sensibilité de performance de DFBP par rapport à ses paramètres. Par la suite, nous proposons une nouvelle méthode d'estimation de paramètre pour DFBP. Finalement, nous démontrons la transmission de signaux de 16-QAM aux taux de 22 Gbaud sur 80km de fibre optique avec la technique d'estimation de paramètre proposée pour DFBP. Dans la deuxième partie, nous nous concentrons sur les techniques afin d'améliorer la performance des systèmes OFDM optiques en examinent OFDM optiques cohérente (CO-OFDM) ainsi que OFDM optiques détection directe (DDO-OFDM). Premièrement, nous proposons une combinaison de coupure et prédistorsion pour compenser les distorsions nonlinéaires d'émetteur de CO-OFDM. Nous utilisons une interpolation linéaire par morceaux (PLI) pour charactériser la nonlinéarité d'émetteur. Dans l'émetteur nous utilisons l'inverse de l'estimation de PLI pour compenser les nonlinéarités induites à l'émetteur de CO-OFDM. Deuxièmement, nous concevons des constellations irrégulières optimisées pour les systèmes DDO-OFDM courte distance en considérant deux modèles de bruit de canal. Nous démontrons expérimentalement 100Gb/s+ OFDM/DMT avec la détection directe en utilisant les constellations QAM optimisées. Dans la troisième partie, nous proposons une architecture réseaux optiques passifs (PON) avec DDO-OFDM pour la liaison descendante et CO-OFDM pour la liaison montante. Nous examinons deux scénarios pour l'allocations de fréquence et le format de modulation des signaux. Nous identifions la détérioration limitante principale du PON bidirectionnelle et offrons des solutions pour minimiser ses effets.
Author: Ali Maiga
Publisher:
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Languages : fr
Pages : 158
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Au cours des dernières années, la demande de services sur les réseaux CPL (courant porteur en ligne) a connu une forte augmentation du fait de la disponibilité des infrastructures et du faible coût de déploiement. Ce type de réseau supporte plusieurs trafics à haut débit avec une facilité de connexion entre plusieurs nœuds et points d’accès. Dans ce contexte, une gestion efficace des ressources disponibles, par l’intermédiaire de politiques d’allocation, s’avère indispensable pour satisfaire les contraintes de qualité de service. Ces politiques consistent à répartir efficacement les ressources dans le but d’optimiser les débits de transmission dans le réseau CPL. La présente thèse propose des stratégies d’allocation des ressources permettant d’augmenter les débits de transmission dans les contextes mono et multi-utilisateurs. Cependant, le canal de propagation CPL est peu favorable à la transmission de données à haut débit, puisqu’il n’a pas, à l’origine, été conçu dans ce but. Afin d’exploiter ce canal difficile, les données sont transmisses via une forme d’onde combinant la technique de précodage linéaire aux modulations à porteuses multiples de type OFDM et conduisant à la solution LP-OFDM (linear precoded OFDM). Sous l’hypothèse d’une connaissance parfaite de la réponse du canal, cette combinaison permet une exploitation plus efficace de la puissance disponible. Les débits de transmission sont alors augmentés en adaptant les ordres de modulation, les niveaux de puissance et la répartition des ressources temps-fréquences aux conditions des liens de transmission. L’objectif principal de cette thèse est d’étudier et d’optimiser les stratégies de distribution, pour un ou plusieurs utilisateurs, des sous-canaux du système à porteuses multiples ou des séquences de précodage du système LP-OFDM, et des bits et puissances sur ces sous-canaux, ou séquences. Dans un premier temps, le problème de maximisation du débit dans un contexte mono-utilisateur est étudié et sert de base pour le contexte multi-utilisateur. Un nouvel algorithme d’allocation des ressources pour le système LP-OFDM avec mise en œuvre de l’égalisation suivant le critère de l’erreur quadratique moyenne est proposé, ce qui constitue une première contribution originale. De plus, deux autres nouveaux algorithmes d’adaptation des ordres de modulation et des niveaux de puissance, de faible complexité, sont proposés pour maximiser le débit total tout en respectant une contrainte de taux d’erreur binaire. Dans un second temps, une approche couche physique de la communication multicast est étudiée pour le système LP-OFDM. Les méthodes proposées permettent de mieux exploiter la diversité des liens de transmission pour augmenter les débits des utilisateurs. Comparés à la méthode classique d’allocation des ressources en OFDM multicast, les résultats de simulations montrent des gains en débit pouvant atteindre 70%. Enfin, la possibilité pour plusieurs utilisateurs de transmettre simultanément des données dans un réseau CPL est analysée. Les systèmes actuels CPL sont caractérisés par des procédés d’accès multiple où les différents utilisateurs transmettent leurs signaux dans des intervalles de temps distincts. De nouveaux algorithmes d’allocation, centralisée ou décentralisée, des ressources sont alors proposés et analysés pour une transmission simultanée dans le réseau. Les résultats obtenus mettent à nouveau en évidence l’intérêt de la solution LP-OFDM.
Author: Tuan Anh Truong
Publisher:
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Languages : fr
Pages : 181
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Book Description
Cette thèse vise à améliorer l'efficacité spectrale des transmissions sur fibres optiques dans le cadre de réseaux d'accès où une technique de modulation d'intensité et détection directe (IMDD) est utilisée. Dans cette thèse, l'utilisation des techniques de traitement du signal pour compenser des défauts du canal de transmission est analysée. La première partie de cette thèse est dédiée à la modélisation avancée d'une liaison de transmission sur fibres optiques. À la fois l'extraction des paramètres et la validation du modèle sont réalisées avec des mesures expérimentales. Exploitant le modèle du canal, la première étude concerne les techniques d'égalisation de canal pour une transmission classique de type non retour à zéro (NRZ). En outre, la performance du filtre de mise en forme de Nyquist est aussi étudiée. La deuxième étude de cette thèse est consacrée à l'évaluation des performances de la modulation OFDM. En particulier, les systèmes conventionnels de modulation adaptée proposés par Levin-Campello sont soumis à l'étude. En précodant des symboles OFDM par une matrice de la transformation de Fourier discrète (DFT), un système OFDM précodé qui permet de réduire la consommation de puissance du système OFDM est également proposé. Enfin, les techniques conventionnelles et proposées pour compenser des défauts d'une modulation OFDM, y compris l'important PAPR et la sensibilité à la synchronisation temporelle sont étudiées.
Author: Désiré Guel
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Languages : fr
Pages : 237
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Book Description
L'OFDM pour "Orthogonal Frequency Division Multiplexing'' est une technique de modulation multiporteuses sophistiquée qui a fait ses preuves dans le domaine de la communication sans fil permettant aux technologies actuelles d'atteindre un débit de transmission élevé. Elle est utilisée dans la plupart des standards de communication tels que le DAB, le DVB-T, les réseaux locaux sans fil (WLAN), le WIMAX. Elle est en phase de normalisation dans le LTE ("Long Term Evolution'') pour la future norme de réseau mobile de quatrième génération (4G). L'inconvénient majeur de la modulation OFDM est qu'elle engendre des signaux temporels à fortes variations d'amplitude caractérisée par un PAPR ("Peak-to-Average Power Ratio'') élevé. Cette caractéristique rend les signaux OFDM très sensibles aux non-linéarités des composants analogiques, en particulier celles de l'amplificateur de puissance. L'objectif de cette thèse a consisté à développer et analyser des techniques de réduction du PAPR de type "ajout de signal'' à compatibilité descendante. Ces techniques ont été développées dans le souci de satisfaire les contraintes (consommation et intégration) d'un système embarqué. Dans cette thèse, nous avons d'abord étudié théoriquement les performances des techniques "ajout de signal'' dites de "distorsions, et nous avons ensuite développé deux nouvelles techniques "ajout de signal'' à compatibilité descendante.
Author: Giovanni Beninca de Farias
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Languages : fr
Pages : 0
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Book Description
Dans le contexte des Réseaux Optiques Passifs (PON), les opérateurs recherchent des solutions innovantes pour augmenter le débit agrégé, nombre d'utilisateurs et portée de la transmission. En plus, des solutions émetteurs-récepteurs à bas coût sont nécessaires. La technique de transmission Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) peut améliorer les performances de la communication en termes de débit agrégé et portée comparé à la modulation classique On-Off Keying (OOK) mono-porteuse. Au même temps, la technologie Photonique sur Silicium permet de réduire le coût par unité des émetteurs-récepteurs, en raison de sa capacité de production en masse et intégration électro-optique. L'OFDM optique a déjà démontré son potentiel avec des composants optiques sur étagère. Par contre, son utilisation avec des émetteurs compatibles avec la technologie Photonique sur Silicium est plus difficile. L'objectif de ce travail est d'étudier les performances d'un lien basé sur des composants Photoniques sur Silicium utilisant la technique de modulation OFDM. Pour atteindre cet objectif, une plateforme de simulation dédiée est développée. Le modulateur-démodulateur OFDM est mise en place, ainsi que des modèles d'émetteurs Photoniques sur Silicium développés pendant la thèse. Ces modèles sont validés expérimentalement avec la caractérisation des composants disponibles au laboratoire. En parallèle, un banc expérimental est construit. Les émetteurs Photoniques sur Silicium sont comparés avec des composants à l'état-de-l' art sur étagère dans un lien OFDM optique. Dans les systèmes en modulation d'intensité et détection directe (IM/DD), une technique d'allocation quasi-optimale de bits et puissance avec de l'OFDM optique est proposée pour maximiser l'efficacité spectrale. Deux types d'émetteurs Photoniques sur Silicium sont considérés : des lasers hybrides III/V-sur-Silicium en modulation directe (expérimentation) et des modulateurs externes comme le Mach-Zehnder (MZM) (simulation) et en anneau-résonant (expérimentation et simulation). Les résultats expérimentaux montrent qu'un débit agrégé de 10Gbps peut être attendu jusqu'à 50km de fibre monomode, compatible avec les exigences de futures générations de PONs. La portée de la transmission (>10Gbps) avec le modulateur en anneau est limitée à 20km, en raison des pertes de couplage élevé en entrée/sortie de la puce. Les simulations montrent que la portée peut atteindre 100km si les pertes sont réduites. Une technique de modulation appelée Single-Side Band (SSB)-OFDM est connu pour améliorer le produit bande-passante-portée de la transmission, en comparaison avec des systèmes IM/DD (Dual-Side Band (DSB)). Par contre, l'émetteur SSB exige plusieurs composants électriques et optiques discrets, augmentant sa complexité. La technologie Photonique sur Silicium permet de un haut niveau d'intégration électro-optique. Pour cette raison, une implémentation spécifique d'un modulateur optique IQ sur Silicium permettant une génération efficace d'un signal SSB-OFDM est étudiée. Les résultats de simulation d'un cas d'étude montrent que l'émetteur Silicium permet d'atteindre une pénalité dans le budget optique relativement faible (de l'ordre de 3dB) comparé à un modulateur LiNbO3. Les solutions présentées dans cette thèse répondent aux besoins de future générations de PON en termes de débit avec des bandes-passantes relativement faibles (
