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Convergence des réseaux PON WDM haut débit et sans fil large bande

Proposé par: Catherine LEPERS
Directeur de thèse: Catherine LEPERS
Directeur de thèse: Catherine LEPERS
Unité de recherche: UMR 5157 Services répartis, Architectures, MOdélisation, Validation, Administration des Réseaux

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Projet

Le réseau hybride Fibre-Radio met en œuvre la technologie radio-sur-fibre en mettant la grande capacité de la fibre optique au service de la flexibilité et de la mobilité des réseaux sans fil. Le mélange des deux techniques, radio et optique, permet tout en profitant de la large bande passante de la fibre optique, de résoudre le problème du « dernier kilomètre » en délivrant des services sans fil large bande aux abonnés avec un coût d’exploitation minimal et une qualité de service garantie. Le déploiement des futurs réseaux PON WDM (Passive Optical Network Wavelength Division Multiplexing) devrait permettre d’améliorer le bilan de liaison optique, d’étendre le rayon de couverture (jusqu’à 80-100 km) et d’augmenter le nombre d’utilisateurs des réseaux PONs TDM traditionnels. Un réseau PON WDM pourra fédèrer plusieurs réseaux PONs fonctionnant aux N longueurs d’onde du spectre WDM. C’est dans ce contexte des futurs réseaux PON WDM que s’inscrit le travail de la thèse intitulée "convergence des réseaux filaires haut débit et sans fil large bande". La thèse sera focalisée principalement sur l’exploration des voies suivantes :
- Proposer des architectures innovantes de solutions mettant en oeuvre la technologie « Radio sur Fibre » dans les contextes des réseaux d’accès optiques haut débit PON WDM associés à des réseaux sans fil large bande.
- Étudier les techniques de transmission de porteuses radio sur réseau PON WDM. (1)Transmission de signaux radiofréquences UWB (Ultra Wide Band), WLAN sur le réseau PON WDM. (2)Transmission de signaux radio dans la bande 57-64 GHz pour réaliser un système pico-cellulaire.
- Étudier l’ingénierie des réseaux proposés à l’aide d’outils de simulation (tels que VPI Transmission Maker TM, Advanced Design System et Matlab). (1)L’impact des paramètres physiques des réseaux PON WDM sur les performances en transmission des ondes radiofréquences : Pour le lien fibre : choix et optimisation de composants, techniques de génération d’ondes millimétriques, type de modulation. Pour le lien radio : choix de modules RF. Impact du caractère linéaire (atténuation, dispersion, PMD) et non-linéaire (FWM, SPM,.. ) de la fibre (dépendent de la technique de génération du signal millimétrique et du type de modulation). Étude des performances du lien optique-radio : bilan puissance, bruits, mesure du BER, QoS… (2)La planification et l’optimisation du réseau : trouver une stratégie d’allocation dynamique de longueur d’onde/fréquence permettant un fonctionnement harmonisé du lien Fibre - Radio en fonction de la mobilité des abonnés. Cette allocation dépend principalement de la topologie du réseau et des paramètres de la couche physique. Nous proposons ici d’allouer les longueurs d’ondes au niveau de la couche physique afin d’exploiter la large bande passante offerte par la fibre et par les composants photoniques.
- Mettre en œuvre un démonstrateur expérimental évolutif de la liaison Fibre–Radio (1)Étudier expérimentalement les différentes architectures et évaluer les performances des solutions proposées. (2)Caractériser et intégrer de nouvelles fonctions optoélectroniques en étroite collaboration avec des laboratoires académiques et industriels.

Enjeux

Dans un réseau PON WDM, chaque abonné reçoit le débit supporté par la longueur d’onde qui lui est attribuée. Ainsi, on peut imaginer que les différentes porteuses optiques peuvent être modulées par des signaux électriques avec des débits différents suivant les services demandés par les utilisateurs : c’est le concept de multi-service/multi-débit. Un des premiers défis est donc de concevoir un réseau PON WDM flexible, évolutif en bande passante et en nombre d’utilisateurs. Un second défi consiste à mettre en oeuvre différents standards de réseau sans fil (WiFI, WIMAX, ondes millimétriques) sur ce même réseau PON WDM.

Ouverture à l'international

Afin d’étudier la technique radio sur fibre, de nombreux projets nationaux et internationaux (BILBAO, IPHOBAC, ALPHA) ont été montés par l’IEMN (université de Lille),l’IMEP de Grenoble, France Telecom Orange Labs Lannion, l’Institut Télécom etc... Les défis identifiés ci-dessus feront sans aucun doute l’objet d’autres collaborations et projets dans le futur.

Remarques additionnelles

Cette thèse reçoit le soutien du département de l’Essonne au travers d’un projet ASTRE, dans lequel le groupe optique et photonique de Télécom SudParis développe des activités de recherche sur les futurs réseaux d’accès haut débit et la convergence fixe-mobile, au travers de la mise en oeuvre d’une plateforme d’expérimentation évolutive « Radio sur Fibre ».

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