Author: Mathieu Lefrançois
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Languages : en
Pages : 24
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Wavelength-Division-Multiplexed fiber-optic transmission systems working at 40 Gbit/s channel bit rate will soon be essential to follow the expected increasing of capacity demand, that could no more be ensured by existing 10 Gbit/s systems. The study of advanced technologies that could allow the optimization of their performance is then essential. To ensure it, we first have studied modulation formats to be used with high capacity while ensuring optimal transmission. The phase-shaped binary transmission and the differential quaternary phase-shift keying meet these criterions. Furthermore we have studied the predominating nonlinear effects occurring at 40 Gbit/s, the so-called intrachannel nonlinear effects. The phase modulation also allows an high tolerance to these effects, which is enhanced by the use of a polarization alternation. We then have studied advanced systems especially developed for 40 Gbit/s channel bit rate. Through these systems studies, we first have shown that conventional submarine systems, originally developed for 10 Gbit/s bit rate, can be used at 40 Gbit/s bit rate with phase-modulated formats and dispersion-slope compensation. Then we have studied systems comprising an information coding device at the transmitter to allow the impact of intrachannel nonlinear effects to be lower with minimal changes in the original information sequence. Finally, we have shown that improved new-generation submarine systems, without in-line compensating fibers, but which comprise an optical phase-conjugation device, can potentially overlook existing submarine systems.
Author: Farouck Khecib
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Languages : fr
Pages : 392
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Les télécommunications optiques, en plein essor depuis plus de 25 années, sont arrivées à un virage technologique. Beaucoup de liens commerciaux installés aujourd'hui utilisent la modulation de la lumière la plus simple OOK (On-Off Keying) à 10 Gbit/s. Les systèmes de transmission de données numériques par fibre optique, multiplexés en longueur d'onde et fonctionnant au débit de 40 Gbit/s par canal, seront bientôt indispensables pour absorber l'augmentation attendue de la demande en capacité, que les systèmes actuels à 10 Gbit/s ne pourront plus assumer. Afin d'augmenter les débits binaires sur les liens existants, il devient nécessaire de faire évoluer les formats de modulations. L'étude de technologies avancées permettant leur optimisation est alors indispensable. Pour cela, nous avons d'abord étudié des formats de modulation permettant une propagation optimale des signaux optiques en présence d'une capacité plus élevée. La transmission binaire à profil de phase contrôlé (PSBT, Phase Shaped Binary Transmission) et la modulation de phase sur quatre niveaux (DQPSK, differential Quaternary Phase Shift Keying) répondent à ces critères, mais nécessitent d'ajouter dans les systèmes d'émission ou de réception des composants optiques de démodulation type MZI (Mach-Zehnder Interferometer). Nous avons également étudié les effets de propagation prédominants à 40 Gbit/s, les effets non-linéaires dits intra-canaux. Le format PSBT assure une tolérance accrue à ces effets. Nous avons ensuite étudié différentes configurations de systèmes hybrides 10/40 Gbit/s. Nous avons montré que les systèmes terrestres conventionnels conçus pour les 10 Gbit/s, peuvent être utilisés à 40 Gbit/s notamment en introduisant un format comme la PSBT, grâce à son spectre de taille réduite et à sa tolérance aux effets de la propagation. Nous avons montré que les configurations DWDM à 40 Gbit/s sont également possible avec la PSBT contrairement avec la OOK ou la DPSK, sans la moindre modification du lien déployé.
Author: Aida Seck
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Languages : fr
Pages : 0
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La demande en capacité liée à la transmission de tout type d'information (voix, vidéos, données, etc.) ne cesse de croître. Afin de répondre à cette demande croissante, de nouvelles générations de systèmes de communication multiplexés en longueur d'onde transmettant des débits élevés d'information par canal (100 Gbit/s ou plus) doivent être conçues. En plus des fibres ayant de très faibles pertes, des amplificateurs à fibre dopée à l'Erbium et du multiplexage en longueur d'onde, des technologies sont mises en place, comme notamment le multiplexage en polarisation, la détection cohérente, les formats de modulation multi-niveaux et plus récemment le multiplexage spatial. Des interrogations résident sur l'impact du multiplexage en polarisation ainsi qu'un développement vers des formats de modulation plus évolués incluant modulation de phase et multiplexage en polarisation. Dans cette thèse, afin de contribuer à l'augmentation du produit capacité x distance dans les systèmes de transmission Nx100 Gbit/s par fibre optique également multiplexés en polarisation et utilisant la détection cohérente, nous avons étudié d'une part, la mise en forme spectrale des signaux à l'émission pour augmenter la densité spectrale d'information (ISD: Information Spectral density). Dans cette optique, nous avons étudié l'impact du filtrage étroit gaussien du second ordre et de la mise en forme spectrale en racine de cosinus surélevé (RRC: Root Raised Cosine) sur les signaux émis dans le cas de modulations en Polarization Division Multiplexed-Quaternary Phase Shift Keying (PDM-QPSK) et Polarization-Switched-Quaternary Phase Shift Keying (PS-QPSK). Ceci a été réalisé en simulation numérique en considérant un espacement spectral entre les différents canaux variable. Nous avons montré qu'en tenant compte à la fois du facteur de qualité maximal et de la densité spectrale d'information, l'application de la mise en forme RRC sur des signaux modulés en PS-QPSK, fournit de meilleures performances de transmission dans une configuration où toute la dispersion est compensée en fin de propagation, pour toutes les valeurs d'espacement spectral étudiées. D'autre part, nous nous sommes intéressés aux effets non-linéaires qui limitent la portée de ces systèmes en dégradant pendant la propagation, les symboles émis, par les interactions entre des symboles d'un même canal, entre canaux ou modes de polarisation. La compréhension et la réduction de l'impact des effets non-linéaires est indispensable lorsqu'on veut utiliser certaines technologies pour augmenter la densité spectrale d'information. L'utilisation du multiplexage en polarisation par exemple, se heurte aux dégradations causées par les effets non-linéaires car de nouvelles interactions entre symboles sont présentes pendant la propagation. Par conséquent le développement des futurs systèmes ayant des débits plus élevés de 400 Gbit/s et 1 Tbit/s par canal passe par une diminution de l'impact des effets non-linéaires. Nous avons établi dans ce travail de thèse, des règles de conception permettant de réduire l'impact des effets non-linéaires entre polarisation dans les systèmes de transmission optiques considérés.
Author: ALAIN.. BERTAINA
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Languages : fr
Pages : 287
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LE PASSAGE DANS LA SOCIETE DE L'INFORMATION A ENTRAINE UNE EXPLOSION DES SERVICES ET DE LA DEMANDE EN CAPACITE DES SYSTEMES DE TELECOMMUNICATION. IL Y A AUJOURD'HUI UN REEL BESOIN EN TRANSMISSIONS OPTIQUES CAPABLES DE VEHICULER DE TRES HAUTS DEBITS D'INFORMATION. LA TECHNIQUE DU MULTIPLEXAGE EN LONGUEUR D'ONDE (WDM), AUTREMENT DIT LA TRANSMISSION SIMULTANEE DE PLUSIEURS CANAUX A DEBIT DONNE AU SEIN DE LA MEME FIBRE, PERMET DE REPONDRE A CES EXIGENCES. IL RESTE TOUTEFOIS CERTAINES LIMITATIONS, NOTAMMENT L'ATTENUATION, LA DISPERSION CHROMATIQUE ET LES NON LINEARITES DE LA FIBRE AINSI QUE LE BRUIT DES AMPLIFICATEURS DE LA LIGNE, QUI DEGRADENT LES PERFORMANCES DE LA TRANSMISSION. IL FAUT S'AFFRANCHIR DE CES EFFETS OU TENTER DE LES COMPENSER. LE CADRE DE CETTE THESE CONCERNE DES TRANSMISSIONS WDM TRES HAUT DEBIT, AVEC UN DEBIT UNITAIRE PAR CANAL DE 10 GBIT/S, SUR DES DISTANCES TERRESTRES DE QUATRE A CINQ CENTS KILOMETRES. LA PREMIERE ETAPE A ETE D'OPTIMISER NUMERIQUEMENT ET EXPERIMENTALEMENT LA PROPAGATION EN UTILISANT LA GESTION DE LA DISPERSION CHROMATIQUE, TECHNIQUE TRES EFFICACE POUR REDUIRE L'IMPACT DES DISTORSIONS INDUITES PAR LA TRANSMISSION. NOUS AVONS ALORS PU ISOLER DES REGLES ORIGINALES A RESPECTER POUR PARVENIR AUX PERFORMANCES ULTIMES D'UNE LIAISON ET NOUS LES AVONS APPLIQUEES A DES TRANSMISSIONS EXPERIMENTALES TRES HAUT DEBIT SUR TOUS LES TYPES DE FIBRE EXISTANT. LA SECONDE ETAPE A CONCERNE L'OPTIMISATION DES PARAMETRES DE LA FIBRE DE LIGNE ELLE-MEME. CES TRAVAUX NUMERIQUES ET EXPERIMENTAUX ONT ABOUTI A LA CREATION D'UNE NOUVELLE FIBRE, BAPTISEE TERALIGHT, ADAPTEE AUX CONTRAINTES DES TRANSMISSIONS HAUT DEBIT. CETTE FIBRE A ALORS ETE AU CENTRE D'UNE PREMIERE MONDIALE : UNE TRANSMISSION DE 150 CANAUX A 10 GBIT/S SUR 400 KM, TOTALISANT UN DEBIT GLOBAL DE 1,5 TBIT/S. C'EST UN RECORD MONDIAL POUR DES DISTANCES TERRESTRES EN TERMES DE CANAUX A 10 GBIT/S VEHICULES EN PARALLELE SUR LA MEME FIBRE.
Author: Gabriel Charlet
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Languages : fr
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Des méthodes de modulation et de détection de la lumière originales ont été étudiées afin d'améliorer la performance des systèmes de transmission optique longue distance. Des formats de modulation multiplexés en polarisation, utilisant plusieurs niveaux de phase ont été étudiés en particulier. La détection cohérente associée à un traitement numérique du signal a également été choisie au niveau de la réception afin d'optimiser la performance du système. Cela permet notamment de compenser de façon très efficace les distorsions linéaires introduites par la propagation dans le fibre optique, telles que la dispersion chromatique et la dispersion modales de polarisation. Après propagation sur grande distance, le rapport signal à bruit devient une limitation importante. L'autre limitation provient des interactions non linéaire entre la lumière et la fibre optique qui limitent la puissance maximale que l'on peut injecter dans la fibre optique.La première transmission multiplexée en longueur d'onde sur grandes distances (>1000km) utilisant la détection cohérente a notamment été démontrée.Afin de minimiser l'impact de ces effets non linéaires, différentes stratégies ont été proposées et investiguées. L'impact du multiplexage de polarisation a notamment été quantifié dans des configuration où la dispersion chromatique de la fibre est compensée régulièrement dans la liaison et dans le cas où elle n'est compensée qu'en fin de liaison de façon numérique.La proposition d'utiliser un format de modulation à 2 niveaux de phase ainsi que les algorithmes permettant de le détecter ont été fait. Le gain de performance obtenu par rapport à la solution conventionnelle à 4 niveaux de phase a été montré.Au débit de 100Gb/s, la démonstration de la première transmission sur des distances transocéanique a également été faite.Ces travaux de recherche ont été notamment utilisés pour définir puis développer des produits Alcatel-Lucent qui sont maintenant commercialisés, à 40Gb/s en utilisant un format de modulation multiplexé en polarisation à deux niveaux de phase, et à 100Gb/s en utilisant un format multiplexé en polarisation à quatre niveaux de phase.
Author: Frédéric Neddam
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Languages : fr
Pages : 260
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Pour répondre à l’implosion de la demande de capacité dans les systèmes de télécommunication par fibre optique, la technique du multiplexage en longueur d’onde (WDM) s’est imposée de façon incontournable. Elle permet une augmentation substantielle de la capacité totale des systèmes sans passer par une augmentation du débit unitaire par canal. Cependant, la propagation simultanée de plusieurs canaux dans une fibre optique donne naissance à des effets croisés qu’il faut combattre et des effets dispersifs qu’il faut compenser. L’objet de cette thèse concerne la transmission WDM de canaux avec un débit unitaire par canal de l’OGBt/s sur des distances de plusieurs milliers de kilomètres. La première étape a consisté en l’étude analytique et numérique de la propagation d’un ou de plusieurs canaux dans une ligne de transmission gérée en dispersion. Des règles d’optimisation de cartes de dispersion ont été établies pour limiter les effets d’interaction entre impulsions et de modulation de phase croisée entre différents canaux. La seconde étape a concerné la gestion de la perte de la dispersion et les différentes techniques utilisées pour sa compensation. Ces travaux ont abouti à la réalisation d’une transmission sans erreur sur 3200 km d e32 canaux à 10 Gbit/s sur une ligne de transmission gérée en dispersion utilisant des filtres qui permettent la compensation de la pente de dispersion.
Author: Thierry Zami
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Languages : fr
Pages : 123
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semi-conducteurLes futurs réseaux de télécommunication à très haut débit feront probablement appel à des technologies optiques. Le multiplexage en longueur d'onde (WDM) est déjà devenu un standard incontournable. Dans cette perspective, l'amplificateur optique semi-conducteur (SOA) est un composant prometteur de par sa compacité ainsi que la vitesse et la profondeur de l'extinction de son gain. C'est pourquoi il entre dans la composition de nombreux dispositifs optiques tels que l'amplificateur, le commutateur et le régénérateur de signal. Cette thèse propose une étude physique des réseaux de télecommunication optiques combinant les technologies WDM et SOA pour des débits en ligne de 10 Gbit/s. Ainsi nous établissons la taille critique des réseaux optiques au delà de laquelle la régénération périodique du signal devient nécessaire. Puis dans le cadre de commutateurs de paquet optiques nous proposons de nouveaux concepts, tels que le paquet WDM, pour repousser les limites dues aux dégradations intrinsèques du SOA (modulation de gain croisée ou mélange à quatre ondes) pour atteindre des capacités totales largement supérieures au Tbit/s.
Author: Yann Frignac
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Languages : fr
Pages : 371
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Author: Thanh Nga Duong
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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: Nassima Boudrioua
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Languages : fr
Pages : 222
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L'évolution de la transmission des données par fibre optique s'est accélérée ces dernières années. Le besoin de transmettre des débits plus élevés (aujourd'hui supérieurs ou égaux à 40 Gb/s) sur des longueurs de transmission de plus en plus grandes ne cesse de croître. Malheureusement la sensibilité aux défauts de propagation augmente avec le débit, que ce soit pour les effets linéaires dus à la dispersion chromatique (CD) et à la dispersion de mode de polarisation (PMD - polarization- mode dispersion) de la fibre, ou les effets non linéaires essentiellement induits par l'effet Kerr (variation de l'indice de réfraction en fonction de l'intensité lumineuse). Dans ce contexte, ce travail de thèse rapporte l'étude des effets de la CD et de la PMD sur les transmissions hauts débits. En outre, la PMD est identifiée aujourd'hui comme la principale source de limitation de la bande passante et de la capacité de transmission autorisées sur une fibre. Par ailleurs, la biréfringence dans les fibres optiques représente la cause principale de la dispersion de mode de polarisation (PMD).Dans ce travail, nous nous sommes focalisés plus particulièrement sur l'étude des effets de la température sur la PMD dans les fibres monomodes standards (SMF) correspondant à la spécification ITU-G.652 utilisées dans les réseaux de transmission longues distances. En tenant compte de l'ellipticité du cœur de la fibre, la variation de la PMD en fonction de la température est étudiée à travers l'évolution de la biréfringence en fonction du paramètre V de la fibre pour différentes températures. Ce travail de thèse ouvre la voie pour développer une architecture permettant de compenser la PMD par traitement numérique du signal. L'idée sous jacente est de remplacer une technologie coûteuse (composants optiques) par une architecture numérique à faible coût, et plus universelle. Les travaux en cours sur la compensation de la PMD par voie électronique sont encourageants et semblent très prometteurs à court terme.
