Nouvelles technologies de réception cohérente pour la mesure et le contrôle des paramètres physiques de transmission sur fibres optiques

Novel receiver-based techniques for the monitoring of physical parameters in optical fiber networks

• Auteur / Autrice : Alix May
• Direction : Philippe Ciblat, Elie Awwad
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Réseaux, informations et communications
• Date : Soutenance le 07/04/2023
• Etablissement(s) : Institut polytechnique de Paris
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale de l'Institut polytechnique de Paris
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Traitement et communication de l'information (Paris ; 2003-....) - Laboratoire de Traitement et Communication de l'Information
• Partenaire(s) de recherche : Etablissement opérateur d'inscription : Télécom Paris (Palaiseau, Essonne ; 1878-....)
• Jury : Président / Présidente : Christophe Peucheret
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Christophe Peucheret, Gabriella Bosco, Christelle Aupetit-Berthelemot, Nicolas Dubreuil, Chigo Okonkwo
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Gabriella Bosco, Christelle Aupetit-Berthelemot

Mots clés

Mots clés contrôlés

Traitement du signal -- Techniques numériques

Commande de processus

Fibres optiques

Télécommunications optiques

Mots clés libres

Monitoring

Effets non-Linéaires

Détection cohérente

Réseaux optiques fibrés

Monitoring

Non-Linear effects

Coherent detection

Optical fibered networks

Résumé

Dans les réseaux à fibre optique, le monitoring massif a suscité un intérêt important pour leur permettre d'être plus autonomes et élastiques. Au fil des années, diverses techniques de monitoring basées sur le traitement numérique du signal côté récepteur ont été proposées. Ces techniques sont particulièrement intéressantes car elles ne nécessitent pas de matériel supplémentaire et sont moins coûteuses. Dans ma thèse, je me suis concentrée sur les techniques de monitoring de la puissance longitudinale d'un lien optique, basées sur l'analyse des effets de propagation non linéaires. Dans un premier temps, j'ai proposé d'utiliser une technique existante pour estimer la valeur d'une perte de puissance dans une liaison optique point à point et je l'ai validée expérimentalement. Ensuite, j'ai généralisé la méthode d'estimation des pertes de puissance et l'ai appliquée à un réseau maillé. L'utilisation de différents trajets lumineux sur ce réseau m'a permis de montrer une augmentation de la précision de l'estimation des valeurs de perte. Afin d'élargir les possibilités de mise en œuvre de cette méthode, j'ai étudié ensuite expérimentalement l'application de la technique d'estimation du profil de puissance sur une longue liaison optique pour valider son utilisation pour les systèmes sous-marins. Enfin, je propose d'utiliser cette technique pour surveiller un autre type de pertes de puissance, la perte dépendante de la polarisation (PDL). La PDL est présente dans les composants optiques tels que les commutateurs et les amplificateurs. Habituellement, seul le montant cumulé est surveillé. J'ai proposé d'utiliser une méthode similaire à celle des pertes de puissance, permettant de localiser un élément PDL variable et d'estimer sa variation. Ce dernier travail nous permet de nous rapprocher du type d'événement, ce qui est important pour prendre des solutions intelligentes et efficaces.

In optical fibered networks, massive monitoring generated significant interest to allow them to be more autonomous and elastic. Over the years, various monitoring techniques based on the digital signal processing at the receiver side have been proposed. Those techniques are particularly interesting since they do not require additional hardware and are less costly. In my PhD, I focused on techniques to monitor the longitudinal power of an optical link, based on the analysis of non-linear propagation effects. First, I proposed to use an existing technique to estimate the value of a power loss in a point-to-point optical link and validated it experimentally. Then, I generalized the power losses estimation method and applied it to a meshed network. Using various lightpaths on this network allowed me to show experimentally an increase of the accuracy of the estimation of loss values. To broaden the possibilities of implementation of this method, I then investigate experimentally the application of the power profile estimation technique on a long optical link to validate its use for submarine systems. Finally, I propose to use this technique to monitor another type of power losses, polarization-dependent loss (PDL). PDL is present in optical components such as switches and amplifiers. Usually, only the accumulated amount is monitored. I proposed to use a similar method as with the power losses, allowing the location of a varying PDL element and the estimation of its variation. This latest work allows us to get closer to the type of event, which is important to take smart and effective solutions.