New concepts for optical access networks

• Auteur / Autrice : Mohammad Gharaei
• Direction : Philippe Gallion, Catherine Lepers
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Electronique et communications
• Date : Soutenance en 2010
• Etablissement(s) : Paris, Télécom ParisTech

Mots clés

Mots clés contrôlés

Multiplexage en longueur d'onde

Accès multiple par différence de code

Réseaux d'ordinateurs -- Accès à distance

Télécommunications optiques

Résumé

Les travaux de recherche présentés dans cette thèse adressent les nouveaux concepts pour les réseaux d'accès optiques. La première partie de la thèse porte sur l'implémentation de plusieurs réseaux privés optiques compatible avec les réseaux d'accès optiques (PONs: passive optical networks). Deux topologies de plusieurs réseaux optiques privés regroupés en anneau ou en étoile sont étudiées. Les différents ONUs (optical network units) d’un réseau PON constituant un réseau privé communiquent entre eux grâce à la technique OCDMA (optical code division multiple access). Le bilan de puissance optique et le dimensionnement des deux architectures sont analysés. Les performances en taux d'erreur binaires et les diagrammes de l'œil des deux architectures sont mesurées expérimentalement. Enfin, il est montré que le trafic des réseaux privés n’affecte pas celui du PON et s’ajoute au débit de ce dernier. Les réseaux hybrides WDM/OCDMA sont considérés pour améliorer la capacité de multiplexage des réseaux d’accès optiques actuels. Les principales causes de dégradation des performances dans ces réseaux hybrides sont les interférences d'accès multiple de la technique OCDMA et la diaphotie linéaire entre canaux WDM. Lorsque le nombre d’utilisateurs du réseau est supérieur au nombre de canaux simultanés WDM/OCDMA, une panne «soft blocking» apparaît. L’analyse de la capacité de télétrafic dans ces conditions a montré que l’utilisation de composants WDM avec de faibles niveaux de diaphotie et des codeurs/décodeurs OCDMA avec de bonnes propriétés de corrélation permet à la capacité de télétrafic du système WDM/OCDMA de se rapprocher de la capacité nominale.

This thesis deals with new concepts for future optical access networks. Firstly, optical private networking over PON is studied as it can potentially improve the QoS performance and security issue of conventional internet protocol based virtual private networks. A decentralized private networking traffic from PON traffic is a profitable approach to increase network throughput performance. We study the implementation of multiple optical private networks over PON layout using OCDMA technique via ring as well as star topology. The power budget and the network scalability of these architectures are analyzed and tested experimentally. These two architectures are demonstrated to have a negligible impact on the functionality of PON which proves the efficiency and the feasibility of simultaneous optical PNs over PON layout. Then, capacity performance of WDM/OCDMA networks is analyzed since hybrid networks are considered to improve multiplexing capacity of optical access networks. Physical layer limitations such as multiple access interference (MAI), beat noise and linear interchannel crosstalk are the major reasons for free error rate performance degradation. Crosstalk limitations have been evaluated to optimize user capacity performance. Then teletraffic capacity of WDM/OCDMA systems has been analyzed under the non-zero outage probability constraints to demonstrate a flexible capacity performance. Finally, it has been demonstrated that using WDM (de)multiplexers with lower crosstalk levels accompanying OCDMA encoders/decoders with good correlation properties, causes the teletraffic capacity to be closer to the nominal capacity.