Communications numériques dans les réseaux d'accès optique : modélisation, codage, performances

Digital communications in optical metropolitan networks : modelization, coding and performance

• Auteur / Autrice : Damien Fafchamps
• Direction : Philippe Gallion, Jorge Rodriguez Guisantes
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Électronique et communications
• Date : Soutenance en 2010
• Etablissement(s) : Paris, ENST

Mots clés

Mots clés contrôlés

Loi de Gauss (statistique)

Modèles mathématiques

Codage

Télécommunications optiques

Résumé

Les communications optiques ne se sont appropriées les techniques issues de la théorie de l'information que récemment avec l'introduction des codes correcteurs d'erreurs dans les systèmes à 10GbitsIs à la fin des années 90. Depuis lors, se sont multipliées les tentatives d'adaptation de schémas de codage avancés tels que des concaténations de codes convolutifs, des LDPC ou des Turbocodes, travaux prospectifs qui n'ont pas encore débouché sur un standard. Ces techniques numériques avancées doivent être adaptées au contexte optique. Or la modélisation du canal optique diffère sensiblement du contexte radio qui a suscité ces techniques et cette modélisation est une condition nécessaire à l'optimisation d'un système de communication. Cette thèse est à l'interface entre les communications optiques et la théorie de I'information appliquée au codage. Ces travaux ont permis de proposer un modèle statistique décrivant le canal optique en tentant d'allier précision et simplicité analytique afin de le rendre exploitable dans le domaine du codage. Ce modèle a été vérifié dans le cadre d'un projet d'étude d'un réseau métropolitain optique (ECOFRAME). Notre contribution consiste en l'élaboration d'un simulateur qui a permis de valider le modèle théorique du canal et d'étudier l'impact de la configuration du réseau sur la statistique des signaux. Ces travaux ont permis de dégager des stratégies de décision et de décodage adaptées. En collaboration avec I'ENSIL nous avons mis en évidence l'impact de la modélisation de canal sur les performances des codes LDPC dans le contexte optique et proposé des schémas de codage adaptés au cahier des charges spécifique dlECOFRAME.

Optical communications got involved in techniques emerging from information theory very recently with the introduction of error correcting codes in 10 Gbitsls systems in the late 90s. Ever since then, attempts of adapting advanced code schemes has been on the increase such as concatenated convolutional codes, LDPC or Turbo codes. These are prospective works that have not led to standards yet. One of the necessary conditions for the optimization of digital communication systems is to adapt digital techniques to the communication channel. So coding schemes must be adapted to the optical context but modelization of the optical channel is completely different from the radio channel. This thesis is interfacing the domain of optical communications and the information theory applied to coding. This work led to a proposal cstatistical model describing the optical channel and aiming at combining precision and analytical simplicity in order to keep the model workable for coding. This model has been verified in the context of a three-year project dealing with the study and prototyping of an optical metropolitan network (ECOFRAME). Our contribution consists of the implementation of a simulator which allowed us to validate the theoretical model of the optical channel and to study the impact of the network configuration on the signal statistics. We highlighted decision strategies and decoding schemes adapted to the optical channel. In collaboration with ENSIL, we pointed out the impact of the channel modelization on LDPC codes performance in optical