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Techniques de gestion de la flexibilité en longueur d'onde introduite dans les PON T/WDMA.

Sujet proposé par
Directeur de thèse:
Doctorant: Justine KONOPACKI
Unité de recherche UMR 5141 Laboratoire Traitement et Communication de l'Information

Domaine: Sciences et technologies de l'information et de la communication

Projet

• contexte global du sujet de thèse Cette thèse s’inscrit dans le cadre de nos études long terme sur les réseaux d'accès optiques et plus particulièrement sur l’apport des architectures de réseaux optiques flexibles. Ces architectures reposent sur différentes options technologiques hybrides de multiplexage temporel et en longueur d’onde sur des infrastructures de fibres point-multi points. Dans le cadre du déploiement de la fibre en France et dans nos différentes filiales, Orange a opté pour la technologie de transmission G-PON. Le développement des usages des clients nécessite une augmentation des débits dans le réseau, c’est pourquoi les organismes de standardisation IEEE et ITU-T ont d’abord finalisé les standards permettant la montée en débit des PON jusque 10 Gbit/s. Puis, le FSAN (Full Service Access Network), créé par de grands opérateurs dans le but de soumettre leurs spécifications aux organismes de normalisation a poursuivi son travail de spécification avec les constructeurs pour proposer les architectures de réseau d’accès optique de nouvelle génération (NG-PON2). Ainsi la capacité de ces équipements portera le débit en ligne à au moins 40 Gbit/s. Ce débit agrégé sera obtenu grâce à l’introduction du multiplexage en longueur d’onde (WDM). Ce choix de l’hybridation des technologies WDM et TDMA couplées dans une même infrastructure nécessite des évolutions techniques majeures dont les conséquences de leur introduction reste à analyser. Ainsi l’introduction du WDM dans l’accès optique fait émerger un nouveau paradigme qu’il est nécessaire d’explorer. En effet, du fait de la nature point à multipoint de l’infrastructure et donc du partage des interfaces optiques, les techniques WDM ne peuvent pas être dérivées des solutions adoptées pour le transport optique. Ce thème est abordé par les académiques et industriels de l’accès optique dans les revues et conférences scientifiques sous l’angle des performances des briques de base unitaires nécessaires à la réalisation du NG-PON2. Au-delà des performances, l’ambition de cette thèse est d’identifier les limites de la flexibilité apportée par la longueur d’onde en regard de nos contraintes opérationnelles réseaux et de proposer des solutions en collaboration avec l’écosystème. • positionnement du sujet vis-à-vis de la stratégie d’entreprise et du programme de recherche Ce sujet s’inscrit dans le cadre de la définition des futures générations d’équipements d’accès optiques afin d’éclairer les choix technologiques qui sont proposés par les équipementiers pour sécuriser nos déploiements, déjà réalisés et à venir. Cette thèse devra explorer les technologies en développement afin d’apporter des solutions techniques innovantes conformes aux choix normatifs pour assurer la montée en débit du réseau d’accès optique de future génération. Ces solutions devront mettre en œuvre des technologies potentiellement bas-coûts répondant aux différentes applications visées, dans l’esprit de situations de passage à l’échelle et prenant en compte le contexte réglementaire, concurrentiel ou technique… Cette thèse s’appuiera sur différentes collaborations avec les industriels (ALU, Huawei…) qui nous permettra d’évaluer les premiers choix technologiques proposés. • description de l’équipe Au sein d’Orange Labs, vous rejoindrez le département, spécialisé dans l’étude des infrastructures pour les réseaux d’accès fixes et domestiques pour le groupe Orange (France et international). Ce département contribue plus particulièrement à la stratégie d’Orange sur l’accès optique et sur l’évolution des équipements au-delà du G-PON. Dans ce département, l’équipe, basée à Lannion, travaille sur la détection des ruptures technologiques pour les systèmes d’accès optiques et sur la conception des solutions optiques permettant de répondre aux futurs besoins des clients d’Orange.

Enjeux

• objectif scientifique de la thèse - verrous à lever doctorant L’objectif de cette thèse est d’identifier les limites de la flexibilité apportée par la gestion des longueurs d’onde dans les PON T/WDM en regard de nos contraintes opérationnelles réseaux (bas coût, portée optique, conditions environnementales, protection, contrat de services (SLA), diagnostic, provisioning…) et de proposer des solutions en collaboration avec l’écosystème.

Différents verrous sont à lever du fait de l’introduction de la dimension multi longueur d’ondes dans le réseau d’accès. D’une part, ceci implique la mise en œuvre d’équipements clients (ONU), nécessitant un réglage en longueur d’onde de la source optique et une solution de filtrage dynamique en réception. Cette thèse proposera des mécanismes de contrôle et de stabilisation de la longueur d’onde et des filtres optiques par des techniques d’asservissement optiques, électroniques et logicielles (algorithmes). De plus, les mécanismes d’attribution d’une longueur d’onde à un ONU par l’OLT (Optical Line Termination, équipement optique localisé au central) seront proposés et devront éviter toute perturbation du récepteur de l’OLT dans le cas : - d’un décalage non maîtrisé de la longueur d’onde d’un ONU (environnement évolutif…), - du réglage de la longueur d’onde d’un ONU vers sa valeur cible lors de sa mise en service, - du passage de la longueur d’onde initiale d’un ONU vers une autre longueur d’onde cible. D’autre part, les ressources fournies par l’OLT consistent en plusieurs longueurs d’onde constituant autant de canaux optiques. Pour des raisons d’optimisation du réseau PON, un ONU peut être amené à basculer d’une longueur d’onde à une autre avec un temps de basculement qui est fonction des caractéristiques des composants optiques accordables (filtres, lasers). Dans un réseau d’accès optique, le volume du trafic véhiculé peut subir de fortes variations que l’on peut classifier en 2 catégories (variations lentes et variations rapides). Le domaine temporel pourrait être plus approprié face à de rapides variations de trafic (action du DBA) tandis que le domaine spectral serait plus adapté à des variations lentes (changement de longueur d’onde). Ces mécanismes de basculement devront être analysés et modélisés afin de délimiter les domaines d’usage optimisés de la flexibilité dans le domaine temporel et de la longueur d’onde. Afin de caractériser et de tester les différents mécanismes précédemment énumérés, une maquette expérimentale sera développée. Les montages nécessaires à la caractérisation des phénomènes transitoires en longueur d’onde devront être imaginés.

Remarques additionnelles

• approche méthodologique planning La thèse comprend une première partie bibliographie sur l’architecture et les technologies des réseaux d’accès optiques flexibles ainsi que sur les algorithmes de gestion de la bande passante et de la longueur d’onde. Le(a) doctorant(e) devra également étudier les différentes solutions qui ont une forte probabilité d’être retenues dans les futurs standards (NG-PON2). La seconde partie de la thèse sera expérimentale, elle vise à valider les solutions proposées par le thésard, les publier ou les protéger par le dépôt de brevets. Il s’agira de modéliser et comparer les différentes solutions proposées, de les mettre en œuvre sur une maquette expérimentale afin de caractériser leurs performances et leurs limites. La troisième partie de la thèse comprend la rédaction du mémoire enrichie par des compléments expérimentaux.