Etude et optimisation d'une chaîne de transmission numérique par voie optique PDF Download
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Author: Nassima Boudrioua
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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.
Author: Nassima Boudrioua
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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.
Author: Nassima Boudrioua
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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.
Author: Mathieu Lefrançois
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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: François ROUDOT
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Pages : 54
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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: Mohamad Younes
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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: Maroua Mhamdi
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Cette thèse est consacrée à l'amélioration des performances de codage/décodage de systèmes de transmission d'images fixes sur des canaux bruités et réalistes. Nous proposons, à cet effet, le développement de méthodes de transmission d'images optimisées en se focalisant sur les deux couches application et physique des réseaux sans fil. Au niveau de la couche application et afin d'assurer une bonne qualité de service, on utilise des algorithmes de compression efficaces permettant au récepteur de reconstruire l'image avec un maximum de fidélité (JPEG2000 et JPWL). Afin d'assurer une transmission sur des canaux sans fil avec un minimum de TEB à la réception, des techniques de transmission, de codage et de modulation avancées sont utilisées au niveau de la couche physique (système MIMO-OFDM, modulation adaptative, CCE, etc). Dans un premier temps, nous proposons un système de transmission robuste d'images codées JPWL intégrant un schéma de décodage conjoint source-canal basé sur des techniques de décodage à entrées pondérées. On considère, ensuite, l'optimisation d'une chaîne de transmission d'images sur un canal MIMO-OFDM sans fil réaliste. La stratégie de transmission d'images optimisée s'appuie sur des techniques de décodage à entrées pondérées et une approche d'adaptation de lien. Ainsi, le schéma de transmission proposé offre la possibilité de mettre en oeuvre conjointement de l'UEP, de l'UPA, de la modulation adaptative, du codage de source adaptatif et de décodage conjoint pour améliorer la qualité de l'image à la réception. Dans une seconde partie, nous proposons un système robuste de transmission de flux progressifs basé sur le principe de turbo décodage itératif de codes concaténés offrant une stratégie de protection inégale de données. Ainsi, l'originalité de cette étude consiste à proposer des solutions performantes d'optimisation globale d'une chaîne de communication numérique pour améliorer la qualité de transmission.
Author: André Hamel (docteur en sciences pour l'ingénieur).)
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Pages : 161
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Le thème central de cette thèse est la modulation de cohérence et plus particulièrement son application aux transmission sur fibre optique. Le principe de cette technique repose sur le codage du signal par modulation d'un retard introduit entre les champs émis par une source optique fonctionnant en continu. Cette modulation est obtenue par des moyens électro-optiques. Après une présentation des principales caractéristiques de la modulation de cohérence, une liaison entièrement fibrée monomode est expérimentée à 1.3 μm en transmission analogique et en transmission numérique à 140 Mbits/s. Un récepteur optique adapté est étudié et les seuils de détection sont précisés pour des débits supérieurs. Ensuite, le mémoire aborde les architecture série et parallèle des modulateurs : on en déduit le niveau du signal reçu ainsi que les incidences sur la hiérarchie des retards. [...] Une application particulière de la modulation de cohérence est abordée de dans le cas des liaisons interactives. En associant cette technique à une modulation externe d'intensité, on peut assurer la transmission simultanée de signaux de même bande passante avec une seule source optique sur une seule fibre : cette application est particulièrement intéressante pour les télécommunications car elle évite l'installation d'une source optique chez l'usager.
Author: Carolle Thon-Adjalin
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Category : Information theory
Languages : fr
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La demande croissante pour des débits plus élevés a atteint la limite des solutions câblées actuelles. Dans ce contexte, la fibre optique plastique à saut d'indice (SI-FOP), avec son gros diamètre de câble (3 à 4 mm) et sa grande ouverture numérique semble être un candidat idéal pour la transmission du gigabit Ethernet à faible coût. Les avantages de la SI-FOP sont sa simplicité d'utilisation, sa connexion facile, l'installation à la portée de tous et sa longueur d'onde d'utilisation. Dans ce mémoire, nous déterminons un modèle mathématique réaliste de la SI-FOP dans un système à modulation d'intensité et détection directe (IM/DD) utilisant la modulation Discrete Multi Tone (DMT). Les caractéristiques du canal sont évaluées en déterminant la capacité théorique au sens de Shannon et la capacité pratique DMT avec les algorithmes d'allocation de bits (« rate adaptive bit loading ») comme le water-filling, les algorithmes de Chow et de Levin-Campello. Mots clés : fibre optique plastique, saut d'indice, modulation d'intensité, détection directe, modulation DMT, couplage de modes, « power flow equation », problèmes d'optimisation sous-contraintes, « rate adaptive water-filling », algorithme de Chow, algorithme de Levin-Campello, capacité théorique au sens de Shannon, capacité pratique DMT.
Author: Marie Colin
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Languages : fr
Pages : 256
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Le travail présenté dans cette thèse se rapporte au système de transmission numérique ADSL (asymétrique digital suscrite line), dont le principe est d'exploiter les lignes téléphoniques d'abonnés existantes en paire torsadée cuivrée pour assurer une transmission de données à un débit de plusieurs mégabits par seconde. Un des éléments clés de l’ADSL est d'utiliser la modulation multi porteuse DMT (discrète multizone) qui permet d'adapter facilement le signal émis au canal de transmission par le biais du choix des répartitions fréquentielles du débit et de la puissance. Après avoir rappelé comment ces répartitions influencent le TEB (taux d'erreur par bit) atteint, nous développons dans une première partie deux méthodes originales qui optimisent ces répartitions, avec des compromis performance/complexité différents. Pour les deux méthodes, nous proposons un calcul simple de la répartition fréquentielle du débit, optimal au sens de la capacité du canal. En ce qui concerne la puissance, la première méthode, optimale, détermine la répartition qui minimise le TEB, et la seconde, plus simple, celle qui satisfait à l'hypothèse habituelle et légèrement sous-optimale d'un TES (taux d'erreur par symbole) identique sur toutes les fréquences. Les résultats de simulation sur un ensemble de lignes CSA caractéristiques ont montré que les deux méthodes proposées aboutissent à des performances plus élevées que les méthodes courantes, en particulier les méthodes de Hughes-Hartogs et de Peter Chow, avec une complexité de calcul généralement inférieure. Dans la deuxième partie du travail, nous nous intéressons à l'application d'une transmission de données vidéo, codées suivant la norme internationale MPEG-2, sur ADSL. L'originalité repose sur le choix d'un mode de codage et de transmission bi-résolution qui privilégie les données vidéo les plus importantes au détriment des autres données, dans le but d'améliorer la qualité de service. Dans ce cadre, nous avons proposé trois architectures ADSL bi-résolution, agissant soit au niveau de la modulation DMT, soit au niveau du codage FEC (foirard errer correction), en attribuant des codes Reed-Solomon différents aux données importantes et moins importantes. Les résultats ont démontré la validité de tels schémas, avec, compte tenu d'une proportion voisine de 30% pour les données importantes, une réduction du TEB des données importantes d'un facteur 100 par rapport au TEB mono-résolution, alors que le teb des données moins importantes n'est augmente que d'environ un facteur 2.
