OFDM and resources allocation in next generation optical access networks for single and multi-users systems

OFDM et allocation des ressources dans les nouvelles générations des réseaux d'accès optiques pour des systèmes mono et multi-utilisateurs

• Auteur / Autrice : Ahmed Gharba
• Direction : Maryline Hélard
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Electronique et Télécommunications
• Date : Soutenance en 2012
• Etablissement(s) : Rennes, INSA
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Mathématiques, télécommunications, informatique, signal, systèmes, électronique (Rennes)
• Partenaire(s) de recherche : autre partenaire : Université européenne de Bretagne (2007-2016)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Multiplexage par répartition orthogonale de la fréquence

Systèmes de communication sans fil

Télécommunications optiques

Mots clés libres

Ofdma

Amoofdm

Mb-ofdm

Réseaux d'accès optiques

Pon

Ngpon

Allocation de ressources

Levin-Campello

Osb

Dispersion chromatique

Chirp du laser

Résumé

Les réseaux d'accès optiques sont indispensables afin de répondre à la demande croissante de bande passante et de faciliter les futurs services de télécommunications. La connectivité optique représente une solution intéressante pour les réseaux d'accès à haut débit par rapport à la technologie DSL qui autorise un débit supérieur et une éligibilité simplifiée (portée géographique). Les solutions de réseaux d'accès optiques actuelles sont basées sur la technique de modulation de la lumière par un signal de type NRZ (Non Return to Zero). Les récents progrès dans les communications numériques permettent d'envisager d'utiliser une modulation de type Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) afin de mieux exploiter le canal de transmission. Couplé avec les techniques d'allocation de ressources, la transmission OFDM prend en considération la qualité du canal afin de maximiser le débit total. Cette thèse met en œuvre expérimentalement I'OFDM couplé avec des algorithmes d'allocation de bit et de puissance RF (Radio Frequency) dans des architectures Next Generation PON (NG-PON) pour le sens descendant (du central vers les utilisateurs). Tout d'abord, I'OFDM couplé avec l'algorithme Levin-Campello dit Adaptively Modulated Optical OFDM (AMOOFDM) est présenté pour des systèmes OFDM mono utilisateur. Puis, une autre technique Optimal Spectrum Balancing (OSB) est utilisée pour l'allocation des ressources dans les systèmes OFDM multi-utilisateurs. Le Multi-Band OFDM (MB-OFDM) a été démontrée expérimentalement, puis une comparaison a été faite entre le MB-OFDM et l'Orthogonal Frequency Division Multiple Accés (OFDMA) tous les deux utilisant l'algorithme OSB. L'impact du chirp du laser et de la dispersion chromatique dans la fibre optique sur la performance de la transmission OFDM a été étudié expérimentalement. L'usage en réception des photodiodes APD et PIN a aussi été comparé expérimentalement sur leur propriété à restituer dans le domaine électrique l'intégrité d'un signal AMOOFDM.

Optical access networks are essential to meet overgrowing demands of bandwidth and to facilitate the future telecom services. Lt presents an interesting solution for broadband access networks compared to DSL technology which has a limited data rate as weil as a short geographical reach eligibility. Actual optical access networks solutions are based on classical and simple NRZ (Non Return to Zero) modulation technique of the signal in the optical domain. Recently, Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) modulation has been proposed to better exploit the capacity of the optical channel. Coupled with resources allocation techniques, OFDM transmission takes into consideration the channel quality in order to maximize the overall data rate. This thesis experimentally implements OFDM coupled with bit and power allocation algorithms in a downstream Next Generation PON (NG-PON) architectures. First, OFDM coupled with Levin-Campello algorithm so called Adaptively Modulated Optical OFDM (AMOOFDM) is presented for single user OFDM-based systems. Then, another technique Optimal Spectrum Balancing (OSB) is used for resource allocation in multi-user OFDM-based systems. Lmplementing OSB, Multi-Band OFDM (MB-OFDM) has been experimentally demonstrated, then a comparison is made between MB-OFDM and Orthogonal Frequency Division Multiple Access (OFDMA) both using OSB algorithm. The impact of the laser chirp and optical fibre chromatic dispersion on transmission performance is studied as weil as a comparison is made between APD and PIN photodiodes both using AMOOFDM signal.