Dissertations / Theses: 'Multiplexage en Division de Fréquences'

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Darnajou, Mathieu. "A Novel Approach to High-Speed Electrical Impedance Tomography with Frequency Division Multiplexing : From Theoretical Development to Industrial Application." Thesis, Ecole centrale de Marseille, 2020. http://www.theses.fr/2020ECDM0007.

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Abstract:

L'analyse des régimes d'écoulement évoluant rapidement dans des plateformes hydrauliques à haute pression et haute température est cruciale du fait de certains risques intrinsèques. Il est urgent de développer une technique d'imagerie non intrusive et à haut rendement d'images pour identifier les phénomènes d'écoulements caractéristiques et palier ces risques. La Tomographie par Impédance Electrique (EIT) permet de reconstruire la distribution de l'admittance du ou des milieu(x) en écoulement, facilitant sa/leur caractérisation.Hormis le développement du système d'Acquisition de Données (DAQ), un intérêt crucial concerne la conception du détecteur lui-même, qui contient un anneau d'électrodes, tangentiel à la surface interne du conduit hydraulique. La principale préoccupation est de déterminer la longueur des électrodes qui maximise leur énergie de surface.Une simulation numérique a été menée pour quantifier les fuites de courant qui dépendent de la surface des électrodes, ainsi que de l'épaisseur d'isolation entre les électrodes et les brides conductrices en amont et en aval. Un maximum de l'énergie de mesure a été trouvé pour des électrodes dont la longueur est de 84 % la longueur du détecteur EIT. Un autre intérêt également développé dans ce travail concerne le comportement contre-intuitif de la carte de sensibilité des mesures. Ce comportement est validé par une méthode de calcul indépendante.La nécessité d'acquérir des images à haut taux a amené à considérer des excitations simultanées en voltage imposées sur les électrodes en périphérie de l'écoulement. Ces excitations sont associées au Multiplexage en Division de Fréquences (FDM) selon la méthode ONE-SHOT (ONe Excitation for Simultaneous High-speed Operation Tomography). Une première approche démontre la possibilité d'une implémentation complète de stratégies d'excitations et de mesures simultanées pour l'EIT, qui maximise le nombre de mesures pour 16 électrodes. Ces résultats préliminaires confirment la pertinence et la faisabilité d'excitations et de mesures simultanées et Multi-Fréquentielles (MF) en EIT comme moyen pour augmenter significativement le taux d'images.Ce travail détaille la méthode proposée ainsi que le système DAQ contenant un firmware pour la génération/acquisition des signaux basé sur un Réseau Logique Programmable (FPGA). L'intégration des logiciels et du matériel informatique ainsi que le traitement du signal impliqué dans l'implémentation de la méthode ONE-SHOT pour l'EIT est également détaillée. Il est démontré que 240 signaux simultanés ont été générés, discriminés avec succès et utilisés pour reconstruire des images, au taux de 3906 images par secondes (fps). Le signal-sur-bruit associé varie de 55.6 dB à 69.1 dB, en fonction de la fréquence générée de 3,906 kHz à 468,7 kHz. La méthode ONE-SHOT a été exploitée avec succès dans deux expériences pour mesurer les caractéristiques des écoulements dans la branche chaude d'un Réacteur à Eau Pressurisée (PWR) en scénario d'Accident de Fuites de Réfrigérant Primaire (LOCA).Finalement, la nouvelle méthode COLTRANE (Continuous Overlapping operations with Linear Trigonometric Response ANalysis for EIT) est introduite et implémentée dans un système DAQ basé sur FPGA pour des détecteurs EIT de 16 et 32 électrodes. Cette nouvelle méthode utilise des patrons d'excitations trigonométriques et simultanées dans le but d'augmenter le taux d'acquisition jusqu'à 32 250 fps. Ces nouveaux systèmes à taux ultra rapides ouvrent l'EIT vers de nouveaux domaines d'application The investigation of quickly-evolving flow patterns in high-pressure and high-temperature flow rigs is crucial due to inherent hazards. There is a dire need for a high-speed, non-intrusive imaging technique to identify characteristic flow phenomena to alleviate these hazards. Electrical Impedance Tomography (EIT) enables reconstruction of the admittivity distribution of the flowing medium(s), facilitating the characterisation of its/their flow. Apart from the development of the Data Acquisition (DAQ) system, a crucial interest is the design of the detector device which contains a ring of electrodes, tangential with the inner surface of the pipe. The main concern is the determination of the electrode length to maximise the energy at their surface.A numerical simulation was carried out to quantify the leakage of current which depends on the electrode area and the isolation layer thickness between the up-stream and down-stream conductive pipes and the electrodes. A maximum of the measurement energy was found for electrodes with 84% of the length of the EIT device. Another interest also developed in this work is the counterintuitive behaviour of the sensitivity map of measurements. This behaviour is validated by an independent computational method.The requirement for images at high frame-rates led to simultaneous voltage excitations over electrodes on the periphery of the flow associated to Frequency Division Multiplexing (FDM), doped ONe Excitation for Simultaneous High-speed Operation Tomography (ONE-SHOT) method. A first approach demonstrates the possibility of the full implementation of simultaneous excitations and measurements strategies for EIT, which maximise the number of measurements for 16 electrodes. These preliminary results confirm the relevance and the feasibility of simultaneous Multi-Frequency (MF) excitations and measurements in EIT as a means to significantly increase the imaging rate.This work details the proposed method and the signal generation/acquisition firmware based on a Field Programmable Gate Array (FPGA) DAQ system. The hardware and software integration and the signal processing involved in implementing the ONE-SHOT method for EIT are also detailed. It is shown that the 240 simultaneously generated signals are successfully discriminated and used for image reconstruction, at a rate up to 3906 frames per second (fps). The associated signal-to-noise ratio varies in the 55.6 dB - 69.1 dB range, depending on the generated frequency in the range of 3.906 kHz - 468.7 kHz. The ONE-SHOT method were successfully operated in two experiments to measure flow characters in a Loss-Of-Coolant Accident (LOCA) in the hot leg of a Pressurised Water Reactor (PWR).Finally, the novel Continuous Overlapping operations with Linear trigonometric Response ANalysis for EIT (COLTRANE) method is introduced and implemented for a 16 and a 32 electrodes EIT sensor in a FPGA based DAQ system. This novel method uses simultaneous trigonometric excitation patterns to increase the DAQ rate of EIT up to 32 250 fps. These novel ultra high rate systems open EIT toward new domains of application

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Gemechu, Wasyhun Asefa. "Comparison of nonlinear frequency division multiplexing and OFDM for optical fiber transmissions." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019SACLT021/document.

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Abstract:

La capacité ultime du canal dans les systèmes de transmission optique à longue distance est limitée par les effets non linéaires liés à la propagation dans les fibres optiques. Des techniques de compensation des effets non-linéaires, tel que la DBP (Digital Back Propagation), ont été proposées pour surmonter ces limitations et accroître la capacité. Compte tenu de leur complexité d’implémentation, leur gain en performance reste très limité. Cela a déclenché très récemment la recherche de nouvelles techniques de communication prenant en compte la non-linéarité de la fibre. Une nouvelle méthode de communication en régime non-linéaire, basée sur la théorie de la transformation spectrale inverse (IST pour Inverse Spectral Transform), a été proposée pour surmonter la limitation induite par ces effets. Cette méthode, proposée à l'origine par Hasegawa en 1993, encore appelée communication aux valeurs propres (ou multi-solitons), est basée sur l'observation fondamentale selon laquelle le spectre non linéaire d'un signal optique est invariant (à l'exception d'un déphasage linéaire trivial) lors de la propagation dans la fibre optique, comme décrit par l’équation non linéaire de Schrödinger (NLSE pour Non-Linear Schrödinger Equation). Cela signifie que si la transformée spectrale directe (DST) (également appelée NFT pour Nonlinear Fourier Transform) du signal reçu peut être calculée, le spectre de valeurs propres peut être entièrement récupéré.Cette thèse porte sur une technique de communication de type NFT connue sous le nom de multiplexage non linéaire en fréquence (NFDM pour Non-Linear Fourier Transform). Différentes configurations de systèmes optiques NFDM ont été évalués numériquement et validés expérimentalement. Dans un premier temps, la structure d’un système NFDM en mono-polarisation utilisant le spectre continu des fréquences non-linéaires dans une fibre en régime de dispersion normale est décrite. Pour ce faire, une forme NFT du vecteur NLSE, encore appelé système de Manakov, a été développé numériquement. Sur la base de ces algorithmes, la méthode NFDM a été étendue aux systèmes multiplexés par division de polarisation (PMD) et validée expérimentalement pour la première fois en utilisant le spectre continu. Finalement, l’expérience a été répliquée en régime de dispersion anormale. Afin d'étudier les contraintes de mise en œuvre, des études numériques supplémentaires ont été effectués pour la transmission de signaux NFDM utilisant la modulation du spectre continu Nonlinear effects in optical fiber set the ultimate limit to the channel capacity in long-haul optical transmission systems. Advanced nonlinear compensation techniques such as digital backpropagation (DBP) have been proposed as a solution to overcome the channel capacity crunch. However, given theircomputational complexity, in a practical environment their performance gainremains very limited. This triggered a search for a novel communication system design that takes fiber nonlinearity into consideration. A new nonlinearcommunication method, based on the theory of the inverse spectral transform, has been proposed to overcome the nonlinear capacity crunch. Thismethod, originally proposed by Hasegawa in 1993 and called eigenvalue (ormulti-soliton) communication, is based on the fundamental observation thatthe nonlinear spectrum of an optical signal is invariant (except for a triviallinear phase shift) upon propagation in the fiber channel, as described bythe nonlinear Schrödinger equation (NLSE). This means that if the directspectral transform (also known as nonlinear Fourier transform (NFT)) ofthe received signal can be computed, the eigenvalue spectrum can be fullyrecovered.This thesis focuses on a NFT-based communication technique known as nonlinear frequency division multiplexing (NFDM). The NFDM optical systemis numerically assessed and experimentally demonstrated. First, the structure of the proposed single-polarization NFDM system using the continuousspectrum in the normal dispersion regime is presented. To that end, theNFT of the vector NLSE, or Manakov system, was numerically developed.Based on these algorithms the NFDM method was extended to polarizationdivision multiplexed (PMD) systems, and experimentally validated for thefirst time using the continuous spectrum. Finally, the experiment will bereplicated in the anomalous dispersion regime.Additional numerical studies are presented, in order to investigate the implementation challenges of the proposed NFDM techniques for the continuousspectrum modulation

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Aziz, Babar. "Synchronisation en fréquence pour l'allocation de porteuses des systèmes OFDMA en liaison montante." Thesis, Cergy-Pontoise, 2011. http://www.theses.fr/2011CERG0536/document.

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Abstract:

La mise en œuvre de systèmes basés OFDMA nécessite une synchronisation de la fréquence très fine en raison de l'extrême sensibilité de l'OFDMA aux décalages en fréquence porteuse (CFO). La synchronisation en fréquence devient plus difficile dans les systèmes OFDMA en liaison montante. Nos objectifs comprennent l'étude et l'analyse des problèmes résultant de décalages de fréquence et la proposition de solutions pour lutter contre ces problèmes. Nous examinons d'abord les interférences résultant de décalages de fréquence porteuse présents dans l'oscillateur du terminal utilisateur. Nous démontrons que l'on doit prendre en compte le préfixe cyclique tout en analysant les interférences résultant du CFO. Ensuite, nous montrons qu'il existe une contradiction entre la diversité de fréquence de canal et la robustesse contre le CFO. Nous proposons un compromis sous la forme d'une taille de bloc de seuil, afin de permettre un bon compromis entre la diversité des canaux et de robustesse pour les CFO pour le cas où aucune connaissances du canal n'est disponible. Quand le canal est connu, nous proposons une allocation optimale par bloc grâce à laquelle la robustesse aux CFO et à la diversité de fréquence de canal peut être réalisée en utilisant une petite taille de bloc petit pour des CFO de petite valeur. Nous proposons également une valeur CFO critique, en dessous de laquelle l'allocation optimal par bloc est très performant.Ensuite, nous proposons des solutions pour deux problèmes importants rencontrés dans un système OFDMA en liaison montante.Premièrement, nous proposons une méthode efficace pour l'estimation conjointe des réponses impulsionnelles des canaux et fréquences porteuses basée sur l'approximation polynomiale.Notre méthode d'estimation conjointe est plus simple que les méthodes existantes, sans aucune dégradation de performance. Ensuite, nous proposons une méthode de compensation de CFO basée sur l'annulation des interférences successives (SIC). La méthode d'annulation proposée réduit la complexité de mise en oeuvre quand le nombre de porteuses est important One of the most prominent issues in the design and implementation of OFDMA based systems is the need for a very fine frequency synchronization due to the fact that OFDMA, like OFDM, is extremely sensitive to carrier frequency offsets (CFO). The task of frequency synchronization becomes more challenging in the uplink OFDMA-based systems where one OFDMA symbol is generated by the contribution of many different users. Our goals include the study and analysis of problems resulting from frequency mismatches provide solution to combat these problems. We first look at the interference resulting from CFOs, resulting from user terminal oscillator mismatch. We demonstrate that one must take into account the cyclic prefix while analyzing interference resulting from CFO. A new analytical expression of the ICI that takes into account the effect of CFO on the cyclic prefix is proposed. Then we focus our attention on analysis of the trade-off between channel frequency diversity and robustness against CFO and show that there exists a contradiction between the two. We propose a trade-off in the form of a Threshold blocksize, to allow a good compromise between the channel diversity and robustness for CFO for the case when no CSI is available. For system where CSI is available, we propose an optimal block carrier allocation scheme through which both robustness to CFO and channel frequency diversity can be achieved with small blocksize for small CFO. We also propose a Critical CFO value, above which the performance of the optimal block carrier allocation loses interest.Next we propose solutions for two important issues encountered in an uplink OFDMA system. First, we propose an efficient method for joint estimation of channel impulse responses and carrier frequency at the receiver based on polynomial approximation. Our proposed joint estimation method is simpler than the existing methods without any performance degradation. Next we propose a CFO compensation method based on successive interference cancellation. The proposed cancellation method reduces the implementation complexity faced in case of large DFT matrices

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Septier, François. "Méthodes séquentielles de Monte-Carlo pour les systèmes multiporteuses en présence de distorsions de phase." Valenciennes, 2008. https://ged.uphf.fr/nuxeo/site/esupversions/f4dcfd51-4eff-4b3f-8b24-72503eeb03de.

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Abstract:

Dans le contexte d’une demande croissante de débits de communications de plus en plus élevés, les systèmes multiporteuses ont suscité un grand intérêt dans la communauté scientiﬁque depuis ces dernières années et sont désormais employées dans de nombreux systèmes de communication. Malheureusement, ce type de système est extrêmement sensible aux distorsions de phase, comme le bruit de phase et le décalage fréquentiel de la porteuse, engendrées par l’instabilité des oscillateurs locaux. Le but de cette thèse est donc de concevoir un récepteur capable de compenser ces perturbations. Notre approche à ce problème non-linéaire est basée sur l’inférence Bayésienne et plus particulièrement sur les méthodes séquentielles de Monte-Carlo, appelées également ﬁltrage particulaire. En premier lieu, nous proposons un estimateur conjoint du canal et des distorsions de phase grâce à une séquence d’apprentissage. Ensuite, nous traitons le problème de l’estimation des données en présence de distorsions de phase. Les ﬁltres particulaires proposés sont implémentés efﬁcacement en combinant le principe d’échantillonnage par importance, un schéma de sélection, une technique de réduction de variance d’estimée et surtout un nouvel estimateur “on-line” de paramètres utilisant des algorithmes d’espérance-maximisation stochastique parallèles. De plus, dans le but toujours d’augmenter l’efﬁcacité et la robustesse de nos estimateurs, nous proposons une modélisation originale du signal multiporteuses dans le domaine temporel par un processus autorégréssif dans le cas où des porteuses nulles ou pilotes sont présentes Multicarrier transmission systems have aroused great interest in recent years as a potential solution to the problem of transmitting high data rate over a frequency selective fading channel. Nowadays, multicarrier modulation is being selected as the transmission scheme for the majority of new communication systems. However, multicarrier systems are very sensitive to phase noise and carrier frequency offset caused by the oscillator instabilities. In this thesis, a general receiver for compensating the phase distortions effects in multicarrier systems is proposed. Our approach to this non-linear problem is based on Bayesian inference using sequential Monte Carlo ﬁltering also referred to as particle ﬁltering. First, the problem of channel estimation in the presence of phase noise and carrier frequency offset is addressed. Then, a particle ﬁlter is proposed to include the joint signal, phase noise and carrier frequency offset estimation. The proposed sequential Monte Carlo ﬁlters are efﬁciently implemented by combining sequential importance sampling, a selection scheme, a variance reduction technique and especially a new on-line parameter estimation based on parallel stochastic expectation maximization algorithms. Moreover in order to improve the estimation accuracy, an original autoregressive modeling of the time-domain multicarrier signal including either pilot or null-subcarriers is also proposed. Extensive simulation study is provided to illustrate the efﬁciency and the robustness of the proposed algorithms in comparison with those of existing schemes

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Rachini, Ali. "Etude de la synchronisation temporelle dans les systèmes MIMO-OFDM appliqués aux réseaux mobiles." Thesis, Rennes, INSA, 2014. http://www.theses.fr/2014ISAR0001/document.

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Abstract:

L'évolution rapide dans les systèmes de communications sansfil couplée à l'utilisation de téléphones mobiles, des services satellite, de l'internet sur les réseaux sans fil et les réseaux locaux nécessitent un débit de données très élevé et une grande fiabilité. Ces débits ont augmenté rapidement dans les nouvelles applications de transmission de données de nouvelle génération. Pour répondre aux contraintes de la limitation du spectre disponible, les systèmes à porteuses multiples (OFDM), permettent une haute efficacité spectrale à cause de l'orthogonalité et un débit total s'approchant du débit de Nyquist. Par ailleurs, un système de réseaux des antennes à multi-entrées et multi-sorties (MIMO) apporte des gains importants, à la fois, pour les liens et les capacités du réseau, sans transmission de puissance supplémentaire ou sans consommation de la bande passante. La combinaison de ces deux systèmes (MIMO et OFDM) permet d’exploiter la robustesse de la liaison sur des canaux sélectifs en fréquence et sur des canaux non corrélés en espace. Une des problématiques de cette combinaison réside dans les méthodes de synchronisation. La synchronisation se divise en deux parties, la synchronisation temporelle et la synchronisation fréquentielle. La synchronisation temporelle se fait, d'une part par la synchronisation grossière qui consiste à estimer le début de chaque trame reçue, et d'autre par la synchronisation fine qui détecte le début de chaque symbole OFDM dans la trame reçue. Le principe de la synchronisation fréquentielle est de trouver le déphasage entre la fréquence à l'émission et la fréquence locale du récepteur. Dans une première partie, nous avons proposé des méthodes pour la synchronisation temporelle en se basant sur des séquences de synchronisation connues au niveau du récepteur. Nous avons réalisé une étude des différentes séquences existantes afin de comparer les efficacités de chacune de ces séquences pour la synchronisation dans un système MIMOOFDM. Dans une deuxième partie, un travail de simulation sous Matlab a été réalisé afin d'étudier les performances de nos méthodes proposées dans des canaux sélectifs en fréquence et à trajets multiples. Les résultats de simulations de ces méthodes expriment la probabilité d’acquisition de synchronisation temporelle selon le SNR The current wireless communication systems, mobile phones, satellite services and wireless internet networks require a very high data rate and a highly reliable degree. These rates have increased rapidly in the new applications of data transmission of new generation. To take into account the spectrum limitations, the OFDM has been proposed thanks the orthogonality between sub-carriers and the data rate that approaches to the Nyquist-Shannon sampling rate. Furthermore, the antennas technic (MIMO) can provide significant various gains, a diversity gain that improves the link reliability and the spatial multiplexing gain where different data streams are transmitted over different antennas. The combination of these two systems (MIMO and OFDM) allows to exploit the robustness of the link on the frequency-selective channels and uncorrelated channels in space. One of the issue in the combination MIO-OFDM resides on the synchronization methods. The synchronization is divided into sub parts, timing synchronization and frequency synchronization. Timing synchronization is also divided into two parts, firstly, the coarse timing synchronization is used to estimate the beginning of each received frame, and secondly, the fine timing synchronization which detects the beginning of each OFDM symbol in the received frame. The principle of the frequency synchronization is to find the shifted phase between the transmitted frequency and the local frequency at the receiver. In a first part, we have proposed different methods for timing synchronization based on synchronization sequences known at the receiver. We did a study for various existing sequences to compare the efficiencies of each of these sequences in timing synchronization for MIMO-OFDM systems. In a second part, Matlab’s simulations were conducted to study the performance of our proposed methods in multi-paths frequency-selective channels. Simulations results show the acquisition timing synchronization probability in terms of SNR

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Mirzaei, Nejad Reza. "Multiplexage par division modale pour les applications à courte distance." Doctoral thesis, Université Laval, 2018. http://hdl.handle.net/20.500.11794/29630.

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Abstract:

Le multiplexage par division de mode (MDM) a reçu une attention considérable de la part des chercheurs au cours des dernières années. La principale motivation derrière l'utilisation de différents modes de fibre optique est d'augmenter la capacité des réseaux de transport. Les expériences initiales ont montré une grande complexité dans le traitement de signal (DSP) du récepteur. Dans cette thèse, nous étudions la viabilité et les défis de la transmission de données sur des fibres à quelques modes (FMF) pour des systèmes MDM à complexité de DSP réduite. Nos études comprennent à la fois une transmission de données cohérente et non cohérente. Dans notre première contribution, nous démontrons, pour la première fois, la transmission de données sur 4 canaux dans une nouvelle fibre OAM sans démultiplexage de polarisation optique. Nous utilisons une complexité de DSP réduite: deux jeux d'égaliseurs MIMO (multiple-input multiple-output) 2 × 2 au lieu d'un bloc égaliseur MIMO 4 × 4 complet. Nous proposons un nouveau démultiplexeur de mode permettant de recevoir simultanément deux polarisations d'un mode et de réaliser électriquement un démultiplexage de polarisation dans le récepteur DSP. Nous étudions également la pénalité OSNR due aux imperfections dans le démultiplexeur de mode et nous examinons la vitesse de transmission maximum accessible pour notre système. Dans notre deuxième contribution, nous étudions les dégradations modales dans les systèmes OAM-MDM, en nous concentrant sur leur effet sur la performance et la complexité du récepteur. Dans notre étude expérimentale, nous discutons pour la première fois de l'impact de deux modes non porteurs de données sur les canaux de données véhiculés par les modes OAM. Deux types différents de fibres OAM sont étudiés. Nous caractérisons notre liaison MDM en utilisant les techniques de mesure du temps de vol et de réponse impulsionnelle. Nous discutons des conclusions des résultats de caractérisation en étudiant l'impact des interactions modales sur la complexité de l'égaliseur du récepteur pour différents scénarios de transmission de données. Dans le troisième chapitre, nous étudions un nouveau FMF à maintien de polarisation et conduisons deux séries d'expériences de transmission de données cohérentes et de radio sur fibre (RoF). Nous démontrons pour la première fois, la transmission de données sans MIMO sur six et quatre canaux dans les systèmes cohérents et RoF, respectivement. Nous démontrons également, pour la première fois, la transmission de données RoF sur deux polarisations d'un mode dans une FMF. Nous discutons de la dégradation des performances due à la diaphonie dans de tels systèmes. Nous étudions également l'impact de la courbure sur cette fibre dans un contexte de RoF. La propriété de maintien de polarisation de cette fibre sous courbure est étudiée à la fois par des expériences de caractérisation et de transmission de données. Mode division multiplexing (MDM) has received extensive attention by researchers in the last few years. The main motivation behind using different modes of optical fiber is to increase the capacity of transport networks. Initial experiments showed high complexity in DSP of the receiver. In this thesis, we investigate the viability and challenges for data transmission over specially designed few mode fibers (FMF) for MDM systems with reduced DSP. Our studies include both coherent and non-coherent data transmission. In our first contribution, we demonstrate, for the first time, data transmission over 4 channels in a novel OAM fiber without optical polarization demultiplexing. We use reduced DSP complexity: two sets of 2×2 multiple-input multiple-output (MIMO) equalizers instead of a full 4×4 MIMO equalizer block. We propose a novel mode demultiplexer enabling us to receive two polarizations of a mode simultaneously and conducting polarization demultiplexing electrically in receiver DSP. We also investigate the OSNR penalty due to imperfections in the mode demultiplexer and we examine the maximum reachable baud rate for our system. In our second contribution, we study the modal impairments in OAM-MDM systems, focusing on their effect on receiver performance and complexity. In our experimental study, for the first time, we discuss the impact of two non-data carrying modes on data channels carried by OAM modes. Two different types of OAM fibers are studied. We characterize our MDM link using time-of-flight and impulse response measurement techniques. We discuss conclusions from characterization results with studies of the impact of modal interactions on receiver equalizer complexity for different data transmission scenarios . In the third contribution, we study a novel polarization-maintaining FMF and conduct two sets of coherent data transmission and non-coherent radio over fiber (RoF) experiments. We demonstrate for the first time, MIMO –Free data transmission over six and four channels in coherent and RoF systems, respectively. We also demonstrate, for the first time, RoF data transmission over two polarizations of a mode in a FMF. We discuss the performance degradation due to crosstalk in such systems. We also study the impact of bending on this fiber in RoF context. The polarization maintaining property of this fiber under bending is studied both via characterization and data transmission experiments.

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Cordette, Steevy. "Continuum de fréquences optiques pour application OCDMA." Phd thesis, Télécom ParisTech, 2010. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00582653.

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Abstract:

Ce travail de thèse s'inscrit dans le cadre des systèmes d'accès optiques haut débit où la bande passante de la fibre est partagée entre plusieurs utilisateurs. Principalement, nous considérons les sytèmes de comunication à accès multiple par répartition de codes optique (OCDMA: Optical Code Division Multiple Access). Cependant, ces systemes ont pour inconvénients d'être limitée en termes de capacité de multiplexage et de subir des interférences dues aux utilisateurs non désirés. Afin d'augmenter le nombre d'utilisateurs de ces systèmes, nous proposons deux architectures systèmes OCDMA. La première est une architecture système hybride WDM/OCDMA à encodage temporel integrant une source large bande découpée spectralment afin de multiplier le nombre d'utilisateurs multiplexés OCDMA par le nombre de canaux WDM générés. La seconde est une architecture système OCDMA à encodage spectral en phase qui permet d'implémenter des codes bipolaires. De même, nous avons réduit les interférences d'accès multiple (MAI : Multiple Access Interference) rencontrées dans ces systèmes OCDMA du fait des utilisateurs interférents, en utilisant un absorbant saturable après décodage des données de l'utilisateur désiré. Dans le cadre du projet ANR SUPERCODE, nous avons étudié la génération d'une source continuum optique et l'implémentation d'un absorbant saturable, basées sur l'exploitation d'effets d'optique non-linéaire dans des fibres spéciales ; conçu et implémenté des codeurs et décodeurs tout-optique via des réseaux de Bragg photo-inscrits dans des fibres optiques; puis réalisé l'intégration système des architectures proposées, ainsi que l'étude et l'evaluation des performances obtenues.

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Corsi, Alessandro. "Design and characterization of few-mode fibers for space division multiplexing on fiber eigenmodes." Doctoral thesis, Université Laval, 2020. http://hdl.handle.net/20.500.11794/67890.

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Abstract:

La croissance constante et exponentielle de la demande de trafic de données Internet conduit nos réseaux de télécommunications optiques, principalement composés de liaisons de fibre monomode, à une pénurie imminente de capacité. La limite non linéaire de la fibre monomode, prédite par la théorie de l'information, ne laisse aucune place à l'amélioration de la capacité de communication par fibre optique. Dans ce contexte, la prochaine technologie de rupture dans les transmissions optiques à haute capacité devrait être le multiplexage par répartition spatiale (SDM). La base du SDM consiste à utiliser différents canaux spatiaux d'une seule fibre optique pour transmettre des données indépendantes. Le SDM fournit ainsi une augmentation de la capacité de transport de données d'un facteur qui dépend du nombre de chemins spatiaux qui sont établis. Une façon de réaliser le SDM consiste à utiliser des fibres faiblement multimodes (FMF) spécialisées, conçues pour présenter un couplage faible entre les modes guidés. Un traitement MIMO réduit peut alors être utilisé pour annuler le couplage résiduel des modes. Dans cette thèse, nous donnons tout d'abord un aperçu des progrès récents du multiplexage par répartition de modes (MDM). Les modes à polarisation linéaire (LP), les modes de moment angulaire orbital (OAM) et les modes vectoriels représentent différentes bases de modes orthogonaux possibles dans la fibre. Nous comparons les travaux utilisant ces modes en termes de conception de fibre proposée, nombre de modes, complexité MIMO et résultats expérimentaux de transmission de données. Ensuite, nous introduisons la modélisation de la fibre optique réalisée avec les solveurs numériques de COMSOL Multiphysics, et nous discutons de quelques travaux utilisant cette modélisation de fibre. Nous proposons une nouvelle FMF, composée d'un noyau hautement elliptique et d'une tranchée adjacente ajoutée pour réduire la perte de courbure des modes d'ordre supérieur. La fibre est conçue et optimisée pour prendre en charge cinq modes spatiaux avec une dégénérescence de polarisation double, pour un total de dix canaux. La fibre proposée montre une différence d'indice effectif entre les modes spatiaux supérieure à 1 × 10-3sur la bande C. Ensuite, nous fabriquons la fibre avec un procédé standard de dépôt chimique en phase vapeur modifié (MCVD), et nous caractérisons la fibre en laboratoire. La caractérisation expérimentale a révélé que la fibre présente une propriété de maintien de polarisation. Ceci est obtenu grâce à la combinaison de la structure centrale asymétrique et de la contrainte thermique introduite lors de la fabrication. Nous mesurons la biréfringence avec une technique de réseau de Bragg inscrit dans la fibre (FBG). En incluant la contrainte thermique dans notre modélisation de fibre, un bon accord est obtenu entre la biréfringence simulée et mesurée. Nous avons réussi à effectuer la première transmission de données sur la fibre proposée, en transmettant deux signaux QPSK sur les deux polarisations de chaque mode spatial, sans utiliser de traitement MIMO. Enfin, nous présentons une amélioration d'une technique d'interférométrie hyperfréquence (MICT) précédemment proposée, afin de mesurer expérimentalement la perte en fonction du mode (MDL) des groupes de modes FMF. En conclusion, nous résumons les résultats et présentons les perspectives d'avenir de cette recherche. En résumé, de nouveaux FMF doivent être étudiés si nous voulons résoudre la pénurie imminente de capacité de nos technologies système. Les résultats de cette thèse indique que le FMF à maintien de polarisation proposée dans cette recherche représente une amélioration significative dans le domaine des systèmes de transmission MDM sans MIMO pour des liaisons de communication courtes ; c’est-à-dire distribuant des données sur une longueur inférieure à 10 km. Nous espérons que ce travail conduira au développement de nouveaux composants SD Mutilisant cette fibre, tels que de nouveaux amplificateurs à fibre, ou de nouveaux multiplexeurs/démultiplexeurs, comme par exemple des coupleurs en mode fibre fusionnée ou des dispositifs photoniques au silicium. The constant and exponential growth of Internet data traffic demand is driving our optical telecommunication networks, mainly composed of single-mode fiber links, to an imminent capacity shortage. The nonlinear limit of the single-mode fiber, predicted by the information theory, leave no room for optical fiber communication capacity improvements. In this direction, the next disruptive technology in high-capacity communication transmissions is expected to be Space Division Multiplexing (SDM). The basic of SDM consists of using different spatial channels of a single optical fiber to transmit information data. SDM thus provides an increase in the data-carrying capacity by a factor that depends on the number of spatial paths that are established. A way to realize SDM is through the use of specialty few-mode fibers (FMFs), designed to have a weak coupling between the guided modes. A reduced MIMO processing can be used to undo the residual mode coupling. In this thesis, we firstly give an overview of the recent progress in mode division multiplexing (MDM). Linearly polarized (LP) modes, orbital angular momentum (OAM) modes and vector modes represent the possible orthogonal modes guided into the fiber. We compare works, making use of those modes, in terms of proposed fiber design, number of modes, MIMO complexity and data transmission experiments. After that, we introduce the optical fiber modelling performed with the numerical solvers of COMSOL Multiphysics, and we discuss some works making use of this fiber modelling. Next, we propose a novel FMF, composed of a highly elliptical core and a surrounding trench added to reduce the bending loss of the higher order modes. The fiber is designed and optimized to support five spatial modes with twofold polarization degeneracy, for a total of ten channels. The proposed fiber shows an effective index difference between the spatial modes higher than 1×10-3 over the C-band. Afterwards, we fabricate the fiber with standard modified chemical vapor deposition (MCVD) process, and we characterize the fiber in the laboratory. The experimental characterization revealed the polarization maintaining properties of the fiber. This is obtained with the combination of the asymmetric core structure and the thermal stress introduced during the fabrication. We measure the birefringence with a fiber Bragg grating (FBG) technique, and we included the thermal stress in our fiber modelling. A good agreement was found between the simulated and measured birefringence. We successfully demonstrate the first data transmission over the proposed fiber, by transmitting two QPSK signals over the two polarizations of each spatial mode, without the use of any MIMO processing. Lastly, we present an improvement of a previously proposed microwave interferometric technique (MICT), in order to experimentally measure the mode dependent loss (MDL) of FMF mode groups. Finally, we present the conclusions and the future perspectives of this research. To conclude, novel FMFs need to be investigated if we want to solve the imminent capacity shortage of our system technologies. We truly believe that the polarization-maintaining FMF proposed in this research represents a significant improvement to the field of MIMO-free MDM transmission systems for short communication links, distributing data over length less than 10 km. We hope that this work will drive the development of new SDM components making use of this fiber, such as new fiber amplifiers, or new mux/demux, as for example fused fiber mode couplers or silicon photonic devices.

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Larhzaoui, Thomas. "Fiabilisation de la technologie courant porteur en ligne en vue de piloter des actionneurs d’aéronefs." Thesis, Rennes, INSA, 2014. http://www.theses.fr/2014ISAR0009/document.

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Abstract:

Dans le cadre de l’avion plus électrique, les avionneurs cherchent à remplacer les commandes de vol hydrauliques par des commandes de vol électriques, avec pour intérêt de diminuer le poids, et d’améliorer la flexibilité des équipements aéronautiques. Sachant que sur un A380, la distance cumulée pour les câbles peut atteindre plus de 500 km, la solution consistant à faire cohabiter les transmissions de données et de puissances au sein de mêmes câbles grâce à la technologie CPL pourrait contribuer à réduire la masse de câble dans un avion. Cependant les câbles de puissance n’ont pas été dimensionnés pour transmettre un signal informationnel, et les équipements présents sur le réseau sont source de bruits. Dans ce contexte nous souhaitons montrer la faisabilité d’une transmission CPL soumise aux contraintes avioniques tout en respectant les normes aéronautiques. La première partie des travaux a consisté à mesurer le canal de propagation sur un banc de test représentatif d’un environnement aéronautique. Le canal de propagation est composé de deux coupleurs de type inductif ou capacitif dont le but est de connecter les câbles de télécommunication au réseau de puissance et d’une paire bifilaire torsadée de puissance d’une longueur de 32 m représentative d’un réseau HVDC ±270 V. Nous avons alors testé trois architectures différentes : l’architecture point-À-Point avec coupleur capacitif, l’architecture point-À-Point avec coupleur inductif et l’architecture point-À-Multipoints avec coupleur inductif. Le but de ces mesures a été d’évaluer la fonction de transfert du canal sur la bande [1 ; 100] MHz. Nous avons alors calculé les éléments caractéristiques du canal comme la bande de cohérence et l’étalement des retards. Après la caractérisation du canal de propagation, nous avons choisi et dimensionné les algorithmes de traitement du signal au regard des spécifications aéronautiques à savoir : un débit utile de 10 Mbit/s, un temps de latence de 167-334 μs, un TEB de 10-12 et le respect du gabarit de la DO-160 en émission conduite. Au regard de la fonction de transfert du canal, nous avons choisi d’utiliser l’OFDM comme technique de transmission. Ainsi, à l’aide de la caractérisation du canal de propagation nous avons au cours d’une étude paramétrique défini les paramètres de la transmission OFDM au regard des spécifications de débit et de temps réel. Dans un second temps, nous avons implanté les paramètres OFDM ainsi que la modélisation du canal de propagation dans une chaine de transmission Matlab. Cette chaine nous a alors permis de vérifier les paramètres issues de l’étude paramétrique ainsi que de définir le système de codage de canal (Reed-Solomon et code convolutif) pour respecter les spécifications aéronautiques. La dernière partie de cette thèse a consisté en l’étude du système de synchronisation. Du fait de la stabilité du canal de propagation, nous avons considéré une synchronisation fine du système lors d’une phase d’initialisation puis nous nous somme focalisé sur le dimensionnement d’un système de suivi dans le but de corriger le décalage de fenêtre FFT dû au défaut de fréquence d’échantillonnage. Pour limiter les pertes de débit lors de la phase de suivi, nous avons proposé une estimation de l’erreur de fréquence d’échantillonnage sur la phase des données reçues sur une période de 20 symboles OFDM In the new aircrafts, hydraulic flight control systems are replaced by electric flight control systems. The main interests are a better flexibility of the aeronautical equipments and a decrease in maintenance costs and construction costs, but the major problem is the increasing of the wires length. In order to decrease this length, it has been proposed to use power line communications (PLC) technology for flight control systems. The decrease of wire will first decrease aircraft weight and therefore the consumption of kerosene and on the other hand will simplify maintenance and construction. The first part of this work is the measurement and the characterisation of the propagation channel on an aeronautic test bench (with HVDC supply and loads). This channel is composed of two couplers (inductive or capacitive) in order to connect the telecommunication system on the power wires with galvanic isolation and one twisted pair of 32 m longs. We have tested three architectures: the point-To-Point architecture with capacitive coupler, the point-To-Point architecture with inductive coupler and the point-To-Multipoint architecture with inductive coupler. The purpose of these measurements is to measured the transfer function on the [1 ; 100] MHz bandwidth. Then, we have computed the channel parameters like the coherence bandwidth and the delay spread. The second step was the design of the signal processing algorithm in order to satisfy the aeronautical specifications: a useful bite rate of 10 Mbit/s, a latency of 167- 334 μs, a BER of 10-12 and the respect of the DO-160 gauge in conducted emissions. For the transmissions, we have chosen the OFDM technology which has been use with success in other PLC systems. With the channel characterization, we have proposed a parametric study in order to define the OFDM parameters to satisfy the bite rate and the real time constraints. After, we compute digital simulations with Matlab to check the OFDM parameters. With these simulations, we have also defined the channel coding parameters (Reed-Solomon and convolutional coding) to satisfy the aeronautical specifications. The last part of this study was the design of the synchronisation system. Because of the channel stability, we considered a precise synchronisation after an initialisation period. Then, we focus on the estimation of the FFT shift, due to the sampling frequency shift, during a following-Up period. In order to avoid the decrease of the latency and the bitrate due to the pilot symbols or pilot sub-Carriers insertion, we proposed to correct the FFT shift with the receive data thanks to the maximal likelihood algorithm

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Aimer, Younes. "Étude des performances d'un système de communication sans fil à haut débit." Thesis, Poitiers, 2019. http://www.theses.fr/2019POIT2269.

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Abstract:

La demande des usagers en termes de débit, de couverture et de qualité de service croît exponentiellement, avec une demande de plus en plus accrue en énergie électrique pour assurer les liaisons entre les réseaux. Dans ce contexte, les nouvelles formes d’ondes basées sur la modulation OFDM se sont répandues et sont utilisées dans les récentes architectures de radiocommunications. Cependant, ces signaux sont très sensibles aux non-linéarités des amplificateurs de puissance à cause des fortes fluctuations d’enveloppe caractérisées par un fort PAPR qui dégrade le bilan énergétique et le rendement de l’émetteur. Dans ce travail de thèse, nous avons tout d’abord dressé un état de l’art des techniques de réduction du PAPR. Cette présentation nous a permis de proposer une nouvelle méthodologie basée sur les techniques d’entrelacement et de codage. Cette première contribution consiste en l’utilisation de la technique d’entrelacement, en faisant appel aux sous porteuses nulles pour la transmission des informations auxiliaires, tout en respectant les spécifications fréquentielles du standard utilisé. La deuxième contribution est basée sur la combinaison des deux techniques de Shaping et de Transformée en Cosinus Discrète DCT, dans l’objectif d’améliorer davantage les performances du système. Les résultats de simulation ont montré que l’utilisation de ces deux techniques permet un gain significatif en termes de réduction du PAPR, qui se traduit par l’amélioration du rendement. Enfin, nous avons présenté une étude expérimentale pour l’ensemble des techniques proposées afin de confirmer les résultats obtenus en simulation. Ces évaluations sont réalisées avec un banc d'essais de radiocommunications pour le test d'un amplificateur de puissance commercial de technologie LDMOS de 20W, fonctionnant à 3.7 GHz en classe AB. Les résultats obtenus pour les standards IEEE 802.11 montrent que ces nouvelles approches permettent de garantir la robustesse de transmission, d’améliorer la qualité des liaisons et d’optimiser la consommation électrique The request of the users in terms of rate, coverage and quality of service is growing exponentially, with increasing demand for electrical energy, to ensure networks link. In this context, new waveforms based on the OFDM modulation become widely popular and used intensively in recent radio communications architectures. However, these signals are sensitive to the power amplifier nonlinearities because of their high envelope fluctuations characterized by a high PAPR, which degrades the energy consumption and the transmitter efficiency.In this thesis, we first began by a state art of the PAPR reduction techniques. This presentation allowed us to propose a new method based on interleaving and coding techniques. The first contribution consists on the use of the interleaving technique using null-subcarriers for the transmission of the side information, while respecting the frequency specifications of the used standard. The second one is based on the conjunction of the Shaping technique and the Discrete Cosine Transform (DCT), with the aim of improving the performance of the system. Simulation results show that the use of these two techniques allows a significant gain in terms of PAPR reduction, which results in the improvement of the system efficiency. Finally, we presented an experimental study of the proposed techniques using an RF test bench with a commercial LDMOS 20 W PA, class AB operating at 3.7 GHz. The results obtained for the IEEE 802.11 standards show that the proposed approaches allow the transmission robustness and quality, while optimizing the power consumption

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Benyahya, Kaoutar. "Mode group division multiplexing for short reach optical communications." Thesis, Rennes 1, 2019. http://www.theses.fr/2019REN1S117.

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Abstract:

La demande croissante du trafic de données sera alimentée par des technologies révolutionnaires telles que la réalité virtuelle (VR), la réalité augmentée (AR) et l’Internet des objets (IoT). Par conséquent, les réseaux optiques devraient répondre aux besoins de ces services en termes de débit, faible temps de réponse et grande fiabilité. En effet, les hauts débits représentent un besoin critique pour les systèmes de communication à fibre optique déployés dans les réseaux locaux ainsi que dans les centres de données. Pour ces deux applications, les systèmes basés sur la modulation d'intensité et la détection directe de cette dernière sont très attractifs en raison de leur faible coût et de leur compatibilité avec les applications à courte distance. Dans le cadre de cette thèse, nous répondons à la nécessité d’augmenter les débits pour les systèmes de communication optiques à courte distance basés sur le multiplexage de groupe de modes et la détection directe. Tout d'abord, nous visons à augmenter la capacité des fibres multimodes standard déjà déployées dans les réseaux locaux et à l’intérieur des centres de données où la distance est inférieure à 5 km. Deuxièmement, nous étendons notre solution aux applications avec des distances de déploiement plus longues telles que les connexions entre les centres de données. Dans les deux cas, les architectures des liens optiques, y compris les émetteurs, les récepteurs et les fibres optiques, sont analysées. De plus, les formats de modulation adaptés aux systèmes basés sur la détection directe tels que le format de modulation mono-porteuse 4-PAM et celui multi-porteuse DMT sont comparés dans le contexte de la transmission basée sur le multiplexage spatial. Nous avons démontré les avantages du multiplexage de groupes de modes combiné à la détection directe pour augmenter le débit transmit sur une seule fibre. Premièrement, 5 Tb / s ont été démontré sur 2,2 km de fibre multimode conventionnelle (OM2). Deuxièmement, un record de transmission de 14,5 Tb / s sur fibre OM2 est démontré au moment correspondant à sa réalisation. Enfin, 200 Gb / s sur 20 km de fibre faiblement multimode (FMF) a été démontré, ce qui étend les avantages du multiplexage par groupes de modes aux applications à longue distance par rapport aux réseaux LAN où la distance maximale est limitée à 5 km The ever-growing demand of data traffic will be fuelled by revolutionary technologies such as virtual reality (VR), augmented reality (AR) and Internet of things (IoT). Therefore, optical networks should support the requirements of these services in terms of high capacity, low latency and high reliability. In fact, large scale capacity is a critical need for fiber optic communication systems deployed in local area networks as well as in datacenters. For both applications, systems relying on intensity modulation and direct detection (IMDD) are highly demanded due to their low cost and compatibility with short range applications. In this thesis, we address the need of increasing the data rates for short reach optical communication systems based on mode group division multiplexing and direct detection schemes. Firstly, we focus on increasing the capacity of already deployed standard multimode fibers in local area networks and intra-datacenters communication where the distance is shorter than 5 km. Secondly, we extend our solution to longer reach applications such as inter-datacenter interconnects. In both cases, optical link architectures, including transmitters, receivers and the optical fibers are analysed. Moreover, modulation formats adapted to IMDD systems such as single carrier 4-PAM and multicarrier DMT are compared in the context of space division multiplexing transmission. In this work we demonstrated the achievable benefit of mode group multiplexing combined with IMDD schemes. First, 5 Tb/s has been achieved over 2.2 km of conventional multimode fiber (OM2). Secondly, transmission record at the corresponding time of its realization of 14.5 Tb/s over OM2 fiber is demonstrated. Finally, 200 Gb/s over 20 km of FMF has been achieved which extend the benefit of mode group multiplexing to longer reach applications compared to LAN and intra-datacenter where the maximum distance is limited to 5 km

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Jin, Cang. "Spatially integrated erbium-doped fiber amplifiers enabling space-division multiplexing." Doctoral thesis, Université Laval, 2016. http://hdl.handle.net/20.500.11794/27018.

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Abstract:

L'augmentation exponentielle de la demande de bande passante pour les communications laisse présager une saturation prochaine de la capacité des réseaux de télécommunications qui devrait se matérialiser au cours de la prochaine décennie. En effet, la théorie de l’information prédit que les effets non linéaires dans les fibres monomodes limite la capacité de transmission de celles-ci et peu de gain à ce niveau peut être espéré des techniques traditionnelles de multiplexage développées et utilisées jusqu’à présent dans les systèmes à haut débit. La dimension spatiale du canal optique est proposée comme un nouveau degré de liberté qui peut être utilisé pour augmenter le nombre de canaux de transmission et, par conséquent, résoudre cette menace de «crise de capacité». Ainsi, inspirée par les techniques micro-ondes, la technique émergente appelée multiplexage spatial (SDM) est une technologie prometteuse pour la création de réseaux optiques de prochaine génération. Pour réaliser le SDM dans les liens de fibres optiques, il faut réexaminer tous les dispositifs intégrés, les équipements et les sous-systèmes. Parmi ces éléments, l'amplificateur optique SDM est critique, en particulier pour les systèmes de transmission pour les longues distances. En raison des excellentes caractéristiques de l'amplificateur à fibre dopée à l'erbium (EDFA) utilisé dans les systèmes actuels de pointe, l'EDFA est à nouveau un candidat de choix pour la mise en œuvre des amplificateurs SDM pratiques. Toutefois, étant donné que le SDM introduit une variation spatiale du champ dans le plan transversal de la fibre, les amplificateurs à fibre dopée à l'erbium spatialement intégrés (SIEDFA) nécessitent une conception soignée. Dans cette thèse, nous examinons tout d'abord les progrès récents du SDM, en particulier les amplificateurs optiques SDM. Ensuite, nous identifions et discutons les principaux enjeux des SIEDFA qui exigent un examen scientifique. Suite à cela, la théorie des EDFA est brièvement présentée et une modélisation numérique pouvant être utilisée pour simuler les SIEDFA est proposée. Sur la base d'un outil de simulation fait maison, nous proposons une nouvelle conception des profils de dopage annulaire des fibres à quelques-modes dopées à l'erbium (ED-FMF) et nous évaluons numériquement la performance d’un amplificateur à un étage, avec fibre à dopage annulaire, à ainsi qu’un amplificateur à double étage pour les communications sur des fibres ne comportant que quelques modes. Par la suite, nous concevons des fibres dopées à l'erbium avec une gaine annulaire et multi-cœurs (ED-MCF). Nous avons évalué numériquement le recouvrement de la pompe avec les multiples cœurs de ces amplificateurs. En plus de la conception, nous fabriquons et caractérisons une fibre multi-cœurs à quelques modes dopées à l'erbium. Nous réalisons la première démonstration des amplificateurs à fibre optique spatialement intégrés incorporant de telles fibres dopées. Enfin, nous présentons les conclusions ainsi que les perspectives de cette recherche. La recherche et le développement des SIEDFA offriront d'énormes avantages non seulement pour les systèmes de transmission future SDM, mais aussi pour les systèmes de transmission monomode sur des fibres standards à un cœur car ils permettent de remplacer plusieurs amplificateurs par un amplificateur intégré. The exponential increase of communication bandwidth demand is giving rise to the so-called ‘capacity crunch’ expected to materialize within the next decade. Due to the nonlinear limit of the single mode fiber predicted by the information theory, all the state-of-the-art techniques which have so far been developed and utilized in order to extend the optical fiber communication capacity are exhausted. The spatial domain of the lightwave links is proposed as a new degree of freedom that can be employed to increase the number of transmission paths and, subsequently, overcome the looming ‘capacity crunch’. Therefore, the emerging technique named space-division multiplexing (SDM) is a promising candidate for creating next-generation optical networks. To realize SDM in optical fiber links, one needs to investigate novel spatially integrated devices, equipment, and subsystems. Among these elements, the SDM amplifier is a critical subsystem, in particular for the long-haul transmission system. Due to the excellent features of the erbium-doped fiber amplifier (EDFA) used in current state-of-the-art systems, the EDFA is again a prime candidate for implementing practical SDM amplifiers. However, since the SDM introduces a spatial variation of the field in the transverse plane of the optical fibers, spatially integrated erbium-doped fiber amplifiers (SIEDFA) require a careful design. In this thesis, we firstly review the recent progress in SDM, in particular, the SDM optical amplifiers. Next, we identify and discuss the key issues of SIEDFA that require scientific investigation. After that, the EDFA theory is briefly introduced and a corresponding numerical modeling that can be used for simulating the SIEDFA is proposed. Based on a home-made simulation tool, we propose a novel design of an annular based doping profile of few-mode erbium-doped fibers (FM-EDF) and numerically evaluate the performance of single stage as well as double-stage few-mode erbium-doped fiber amplifiers (FM-EDFA) based on such fibers. Afterward, we design annular-cladding erbium-doped multicore fibers (MC-EDF) and numerically evaluate the cladding pumped multicore erbium-doped fiber amplifier (MC-EDFA) based on these fibers as well. In addition to fiber design, we fabricate and characterize a multicore few-mode erbium-doped fiber (MC-FM-EDF), and perform the first demonstration of the spatially integrated optical fiber amplifiers incorporating such specialty doped fibers. Finally, we present the conclusions as well as the perspectives of this research. In general, the investigation and development of the SIEDFA will bring tremendous benefits not only for future SDM transmission systems but also for current state-of-the-art single-mode single-core transmission systems by replacing plural amplifiers by one integrated amplifier.

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Haumonté, Luc. "ScDMA, scattering division multiple access : a novel low-complexity reflectometry-based multiplexing system over cable networks." Nice, 2007. http://www.theses.fr/2007NICE4064.

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Abstract:

La thèse propose une technique de multiplexage à complexité extrêmement réduite dans le cadre de communications filaires. L’étude bibliographique porte sur les systèmes d’accès multiple, l’environnement électromagnétique automobile, et la propagation dans un réseau de câbles. Un modèle de bruit est proposé pour modéliser les interférences électromagnétiques. Le modèle de propagation multi-trajet dans un réseau de câble est validé à l’aide de mesures. Les réflexions multiples sont donc parfaitement déterministes et maîtrisables. Cette conclusion nous mène à l’idée de les exploiter à des fins de multiplexage. La solution originale baptisée ScDMA est basée sur des mesures de réflectométrie : les émetteurs codent l’information à envoyer en faisant simplement varier leurs impédances de terminaison (par exemple une information binaire 0/1 peut être codée par une commutation impédance adaptée / circuit ouvert). Le récepteur envoie des signaux judicieusement choisis, mesure les signaux réfléchis et décode l’information à l’aide d’algorithmes de classification. Les performances de ce nouveau type de communication sont étudiées : capacités théoriques au sens de la théorie de l’information, limitations physiques de débit, limitations théoriques de taux d’erreur et nombre maximal d’émetteurs. Les compromis lors de la conception du système complet sont présentés. Le dernier chapitre décrit le prototype réalisé pour prouver la véracité du concept. Le nouveau système d’accès multiple proposé (ScDMA) est original par plusieurs de ses aspects. Les perspectives restent nombreuses The thesis proposes an extremely low-complexity multiplexing system over cable networks. The bibliographic goes through classical multiple access systems, the automotive electromagnetic environment, and the propagation into cable networks. A noise model is proposed to model electromagnetic interferences. The multi-path propagation model is validated with measurements. The multiple reflections are therefore perfectly deterministic and controllable. The latter conclusion leads us to the idea of exploiting them in order to achieve multiplexing. The innovative solution baptized ScDMA is based on reflectometry measurements: the transmitters encode data information by simply varying their termination impedances (for instance binary information 0/1 might be encoded with a switch between matched impedance and open circuit). The receiver sends some signals carefully selected, measure the reflected signals and decode the information by using classification algorithms. The performance of this new communication method is investigated: theoretical capacity from the information theory perspective, data rate physical limitations, error rate theoretical limits, and maximum number of transmitters. System-level trade-off when desiging the whole system are presented. The last chapter describes the prototype realized as a proof of concept. The novel multiple access system (ScDMA) and its features are innovative. Numerous perspectives still remain

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Awwad, Elie. "Techniques émergentes de codage espace-temps pour les systèmes de communications optiques." Thesis, Paris, ENST, 2015. http://www.theses.fr/2015ENST0004/document.

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Abstract:

La recherche dans le domaine des communications sur fibres optiques avance à un rythme rapide afin de satisfaire des demandes croissantes de communications à débits élevés. Les principaux moteurs de ces avancements sont la multitude de degrés de liberté offerts par la fibre permettant ainsi la transmission de plus de données: l'amplitude, la phase et l'état de polarisation du champ optique, ainsi que le temps et la longueur d'onde sont déjà utilisés dans les systèmes de transmission optique déployés. Pourtant, ces systèmes s'approchent de leur limite fondamentale de capacité et un degré supplémentaire: "la dimension spatiale" est étudié pour réaliser un saut qualitatif majeur en termes de capacité de transmission. Cependant, l'insertion de plusieurs flux de données dans le même canal de propagation induit également des pertes différentielles et de la diaphonie entre les flux, ce qui peut fortement réduire la qualité du système de transmission. Dans cette thèse, nous nous concentrons sur les systèmes de transmission optique de type MIMO basés sur un multiplexage en polarisation ou en modes de propagation. Dans les deux cas, nous évaluons la dégradation de la performance provoquée par une interférence inter-canaux non-unitaire et des disparités de gain entre les canaux engendrées par des imperfections dans les composants optiques utilisés (fibres, amplificateurs, multiplexeurs...), et proposons pour les combattre, de nouvelles techniques de codage pour les systèmes MIMO nommées "codes Spatio-Temporels" (ST), préalablement conçues pour les systèmes radios multi-antennaires Research in the field of optical fiber communications is advancing at a rapid pace in order to meet the growing needs for higher data rates. The main driving forces behind these advancements are the availability of multiple degrees of freedom in the optical fiber allowing for multiplexing more data: amplitude, phase and polarization state of the optical field, along with time and wavelength are already used in the deployed optical transmission systems. Yet, these systems are approaching their theoretical capacity limits and an extra dimension "space" is investigated to achieve the next capacity leap. However, packing several data channels in the same medium brings with it differential impairments and crosstalk that can seriously deteriorate the performance of the system. In this thesis, we focus on recent optical MIMO schemes based on polarization division multiplexing (PDM) and space division multiplexing (SDM). In both, we assess the performance penalties induced by non-unitary crosstalk and loss disparities among the channels arising from imperfections in the used optical components (fibers, amplifiers, multiplexers...), and suggest novel MIMO coding techniques known as Space-Time (ST) codes, initially designed for wireless multi-antenna channels, to mitigate them

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Saemi, Amir. "Synchronisation des systèmes de transmission MIMO-OFDM." Limoges, 2007. https://aurore.unilim.fr/theses/nxfile/default/4c51dd38-0e16-4b94-804f-b92b9fcd31c6/blobholder:0/2007LIMO4029.pdf.

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Abstract:

Theoretical studies of communication links employing multiple transmit and receive antennas, also known as multiple-input multiple-output (MIMO), have shown great potential for providing highly spectrally efficient wireless transmissions. The early investigations focused almost entirely on flat fading channels. To consider frequency selective channel one efficient method in high rate wireless systems is Orthogonal Frequency-Division Multiplexing (OFDM). MIMO-OFDM combines OFDM and MIMO techniques thereby achieving spectral efficiency and increased throughput. However, because of using Discrete Fourier Transform (DFT), an OFDM system is very sensitive to carrier frequency offset (CFO), which introduces inter-carrier interference. Accurate frequency synchronization is thus essential for reliable reception of the transmitted data. On the other hand, incorrect positioning of the DFT window within an OFDM word reintroduces ISI during data demodulation, causing serious performance degradation. This dissertation deals with MIMO-OFDM synchronization. To this aim, several synchronization algorithms are studied in this manuscript and a new Maximum-Likelihood (ML) joint time-frequency MIMO-OFDM synchronization algorithm together with channel estimation is presented. Moreover, an iterative Expectation-Maximization (EM) time-frequency synchronization algorithm is introduced and at the end the problem of synchronization in MIMO-OFDMA systems is considered La technique multi-antenne dans les systèmes de communication numérique (MIMO) sans fil augmente considérablement la capacité du canal de propagation. Les premières études se sont concentrées sur les canaux non-sélectifs en fréquence. Afin de combattre l'effet multi trajet des canaux radio-mobile, la modulation OFDM a été proposée depuis quelques années. La combinaison d'OFDM avec MIMO ouvre la porte vers des communications hauts débits. Cependant, un système OFDM est très sensible à une erreur de fréquence porteuse qui détruit l'orthogonalité entre les porteuses. Cet effet va dégrader radicalement la performance du système. Les recherches rapportées dans ce mémoire aborde le problème de la synchronisation fréquentielle et temporelle ainsi que l'estimation du canal MIMO des systèmes MIMO-OFDM. Après avoir dressé l'état de l'art de la problématique correspondante, de nouveaux algorithmes basés sur l’algorithme de maximisation de vraisemblance et l'algorithme d'espérance et maximisation (EM), ont été proposés, puis simulés. Les résultats obtenus ont été comparés avec ceux de la littérature en terme de performance et de complexité. A la fin de ce mémoire le problème de la synchronisation dans les systèmes MIMO-OFDMA est étudié et un algorithme original est proposé

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Slim, Joseph. "Optical signal processing for space division multiplexed systems." Thesis, Rennes 1, 2021. http://www.theses.fr/2021REN1S004.

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Abstract:

Bien que l’avantage principal des communications optiques est de permettre la transmission des capacités élevées en multiplexant les longueurs d’onde, le traitement des données, par exemple en vue de régénération ou de routage, doit être effectué dans le domaine électrique, nécessitant ainsi des conversions optique-électrique-optique. Cependant, certaines fonctions de traitement pourraient être effectuées plus efficacement directement dans le domaine optique, ce qui est connu par le traitement de signal tout-optique. Comme des nouvelles techniques exploitant la dimension spatiale dans les fibres multimodes ont été proposées afin d'augmenter la capacité de transmission, une meilleure compréhension des effets non linéaires associés aux interactions multimodes est donc souhaitable. Cette thèse visait à explorer le traitement du signal tout-optique dans le multiplexage modal. En particulier, l'objectif était de démontrer comment les effets non linéaires dans les fibres multimodes pouvaient être utilisés pour manipuler les propriétés des signaux, de manière indépendante ou dépendante du mode. Deux types de fibres ont été conçus. La première permet de réaliser certaines fonctions de traitement de signal tout-optique pour tous les modes de la fibre individuellement et simultanément, en utilisant l'effet non linéaire mélange à quatre ondes intramodal. La deuxième fibre a été conçue de manière à réaliser du traitement de signal tout-optique entre différents modes de la fibre, en utilisant le mélange à quatre ondes intermodal While the main advantage of optical communications is to enable transmission of ultra-high capacities by multiplexing dozens of wavelength channels operating at high bit rates, the processing of the data, for instance in view of its regeneration or routing, needs to be performed in the electrical domain, thus requiring optical-to-electrical-to-optical conversions. However, some processing functionalities could be performed more efficiently directly in the optical domain, which is known as all-optical signal processing. As new techniques exploiting the spatial dimension in multimode fibers have been proposed in order to further increase the transmitted capacity, a better understanding of nonlinear effects associated with multimode interactions is desirable. This thesis aimed to explore paths for all-optical signal processing in modedivision multiplexing. In particular, the target was to demonstrate how nonlinear effects in multimode fibers could be used to manipulate the properties of optical signals, either in a mode independent way, or mode dependent way. Two types of fibers were designed. The first one allows to perform some all-optical signal processing functionalities for all the modes of the fiber individually and simultaneously, by using the intramodal fourwave mixing nonlinear effect. The second fiber was designed in a way to perform all-optical signal processing between different modes of the fiber, using intermodal four-wave mixing

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Semenkoff, Mathilde. "Contribution à l'étude des amplificateurs optiques à fibre pour les systèmes de transmission multi-longueurs d'onde." Saint-Etienne, 1995. http://www.theses.fr/1995STET4003.

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Abstract:

Cette thèse concerne l'étude des amplificateurs optiques à fibre dopée pour les systèmes de transmission sur longue distance utilisant la technique du multiplexage en longueur d'onde. Une telle application présente des exigences sévères sur la réponse des amplificateurs : tous les canaux doivent être amplifiés approximativement du même facteur et conserver le même rapport signal-a-bruit s/b en sortie de l'amplificateur. Une première partie de ce travail a concerné l'étude du problème technologique majeur des amplificateurs à fibre en verre fluoré à savoir celui de la connexion entre fibre en verre fluoré et fibre en silice. Une technique d'épissure par collage assurant des pertes d'insertion inferieures à 0. 1 dB et un taux de réflexion inférieur à -80 dB a été mise au point. Il a dès lors été possible d'exploiter la grande efficacité des nouvelles générations de fibre en verre fluoré, la puissance de pompe injectée n'étant plus limitée par les pertes et les réflexions aux extrémités de la fibre dopée. Le deuxième point fort de ce travail a été de mettre au point une nouvelle structure d'amplificateur à fibre pour les liaisons sur longue distance ou plusieurs amplificateurs doivent être mis en série. Un nouvel amplificateur dénommé amplificateur hybride a été construit à partir de fibre en silice dopée et de fibre en verre fluoré dopé. Ceci a été rendu possible grâce à la nouvelle technique d'épissure. Cet amplificateur assure une faible différence de gain (<1dB) et de rapport s/b entre les canaux d'un multiplex amplifié pour un fonctionnement en régime de faible saturation. Il permet d'atténuer la dépression du spectre de gain autour de 1548 nm, dépression inhérente au verre fluoré. Le comportement spectral de cet amplificateur a été évalué par son insertion dans une boucle à recirculation. De faibles disparités en puissance et en rapport s/b entre des canaux multiplexes ont été mesurées après dix amplificateurs identiques en série. Ceci correspond à un bilan de liaison élevé (150-250 dB). Ainsi la transmission d'un multiplex optique étendu (24 nm minimum) serait possible à un débit de 2. 5 Gbit/s minimum par canal. L'amplificateur hybride a également permis des expérimentations de liaison déployée à très haut débit (10, 40, 100 Gbit/s) où il était associé à des amplificateurs en verre fluoré

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Brunet, Charles. "Design and modeling of optical fibers for spatial division multiplexing using the orbital angular momentum of light." Doctoral thesis, Université Laval, 2016. http://hdl.handle.net/20.500.11794/26996.

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Abstract:

Les besoins toujours croissants en terme de transfert de données numériques poussent au développement de nouvelles technologies pour accroître la capacité des réseaux, notamment en ce qui concerne les réseaux de fibre optique. Parmi ces nouvelles technologies, le multiplexage spatial permet de multiplier la capacité des liens optiques actuels. Nous nous intéressons particulièrement à une forme de multiplexage spatial utilisant le moment cinétique orbital de la lumière comme base orthogonale pour séparer un certain nombre de canaux. Nous présentons d’abord les notions d’électromagnétisme et de physique nécessaires à la compréhension des développements ultérieurs. Les équations de Maxwell sont dérivées afin d’expliquer les modes scalaires et vectoriels de la fibre optique. Nous présentons également d’autres propriétés modales, soit la coupure des modes, et les indices de groupe et de dispersion. La notion de moment cinétique orbital est ensuite introduite, avec plus particulièrement ses applications dans le domaine des télécommunications. Dans une seconde partie, nous proposons la carte modale comme un outil pour aider au design des fibres optiques à quelques modes. Nous développons la solution vectorielle des équations de coupure des modes pour les fibres en anneau, puis nous généralisons ces équations pour tous les profils de fibres à trois couches. Enfin, nous donnons quelques exemples d’application de la carte modale. Dans la troisième partie, nous présentons des designs de fibres pour la transmission des modes avec un moment cinétique orbital. Les outils développés dans la seconde partie sont utilisés pour effectuer ces designs. Un premier design de fibre, caractérisé par un centre creux, est étudié et démontré. Puis un second design, une famille de fibres avec un profil en anneau, est étudié. Des mesures d’indice effectif et d’indice de groupe sont effectuées sur ces fibres. Les outils et les fibres développés auront permis une meilleure compréhension de la transmission dans la fibre optique des modes ayant un moment cinétique orbital. Nous espérons que ces avancements aideront à développer prochainement des systèmes de communications performants utilisant le multiplexage spatial. The always increasing need for digital data bandwidth pushes the development of emerging technologies to increase network capacity, especially for optical fiber infrastructures. Among those technologies, spatial multiplexing is a promising way to multiply the capacity of current optical links. In this thesis, we are particularly interested in current spatial multiplexing using the orbital angular momentum of light as an orthogonal basis to distinguish between a few optical channels. We first introduce notions from electromagnetism and physic needed for the understanding of the later developments. We derive Maxwell’s equations describing scalar and vector modes of optical fiber. We also present other modal properties like mode cutoff, group index, and dispersion. Orbital angular momentum is briefly explained, with emphasis on its applications to optical communications. In the second part, we propose the modal map as a tool that can help in the design of few mode fibers. We develop the vectorial solution of the ring-core fiber cutoff equation, then we extend those equations to all varieties of three-layer fiber profiles. Finally, we give some examples of the use of the modal map. In the third part of this thesis, we propose few fiber designs for the transmission of modes with an orbital angular momentum. The tools that were developed in the second part of this thesis are now used in the design process of those fibers. A first fiber design, characterized by a hollow center, is studied and demonstrated. Then a second design, a family of ring-core fibers, is studied. Effective indexes and group indexes are measured on the fabricated fibers, and compared to numerical simulations. The tools and the fibers developed in this thesis allowed a deeper comprehension of the transmission of orbital angular momentum modes in fiber. We hope that those achievements will help in the development of next generation optical communication systems using spatial multiplexing.

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Bouhadda, Hanen. "Impacts des non-linéarités dans les systèmes multi-porteuses de type FBMC-OQAM." Thesis, Paris, CNAM, 2016. http://www.theses.fr/2016CNAM1115/document.

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Abstract:

Dans cette thèse une étude des performances des systèmes OFDM et FBMC/OQAM en présence d'amplificateur de puissance sans mémoire en terme de TEB est présentée. Ensuite, nous avons proposé une technique de linéarisation d'AP par pré-distorsion adaptative neuronale. Aussi, nous avons proposé deux techniques de correction des non-linéarités au niveau du récepteur In our work, we have studied the impact of in-band non linear distortions caused by PA on both OFDM and FBMC/OQAM systems. A theoretical approach was proposed to evaluate the BER performance for the two systems. This approach is based on modeling the in-band non-linear distortion with a complex gain and an uncorrelated additive white Gaussian noise, given by the Bussgang theorem. Then, we have proposed different techniques to compensate this NLD either on the transmitter or the receiver sides

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Jouguet, Paul. "Performance et sécurité de dispositifs de distribution quantique de clés à variables continues." Thesis, Paris, ENST, 2013. http://www.theses.fr/2013ENST0048/document.

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Abstract:

L’objet de cette thèse est l’étude de la distribution quantique de clés, une primitive cryptographique qui permet à deux utilisateurs distants de générer une quantité arbitraire de clé secrète et cela y compris en présence d’un espion, sous réserve qu’ils partagent un secret initial. Nous restreignons notre étude aux protocoles employant des variables continues et démontrons expérimentalement une implémentation entièrement fibrée fonctionnant à 80 km sur une fibre dédiée en prenant en compte toutes les imperfections expérimentales connues. Pour atteindre une telle distance de fonctionnement, nous avons mis au point des codes correcteurs d’erreurs spécifiques fonctionnant près de la limite théorique de Shannon dans des régimes de faible rapport signal à bruit. Nous envisageons également la possibilité d’attaques par canaux cachés qui ne sont donc pas prises en compte dans la preuve de sécurité du système et proposons des contre-mesures. Enfin, nous étudions la compatibilité de notre système avec des canaux de communication intenses qui se propagent sur la même fibre optique This thesis focuses on a cryptographic primitive that allows two distant parties to generate an arbitrary amount of secret key even in the presence of an eavesdropper, provided that they share a short initial secret message. We focus our study on continuous-variable protocols and demonstrate experimentally an all-fiber system that performs distribution of secret keys at 80 km on a dedicated fiber link while taking into account all known imperfections. We could extract secret keys at such a distance bydesigning specific error correcting codes that perform very close to Shannon’s bound for low signal to noise ratios. We also consider side-channel attacks that are not taken into account into the system security proof and propose some countermeasures. Finally, we study our system compability with intense communication channels that propagate on the same optical fiber

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Abdou, Ahmed. "Designing an overlay hybrid cognitive radio including channel estimation issues." Thesis, Bordeaux, 2014. http://www.theses.fr/2014BORD0254/document.

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Abstract:

La radio intelligente (RI) a été proposée pour améliorer l’utilisation du spectre radiofréquence. Pour cela, il s’agit de donner un accès opportuniste aux utilisateurs non licenciés (nommés utilisateurs secondaires) au spectre alloué à l’utilisateur licencié (nommé utilisateur primaire). Dans cette thèse, notre but est de proposer un scénario spécifique à la RI et de présenter des solutions à certains problèmes connexes. Pour cela, nous considérons une RI émettant ses informations en “sur-couche” des utilisateurs primaires (technique overlay). Le système étudié est constitué d’une macro-cellule primaire et de petites cellules cognitives secondaires équipées de stations de base coopérant ensemble. Nous suggérons l’étude d’un schéma de communication hybride où une modulation “FilterBanc Multi Carrier” (FBMC) est utilisée pour les utilisateurs secondaires, alors que dans le cas des utilisateurs primaires, une modulation “Orthogonal Frequency Division Multiplexing”(OFDM) est adoptée. Ce choix est motivé par les raisons suivantes: l’OFDM est utilisée dans de nombreux systèmes primaires actuels large bande; ainsi lorsque l’OFDM est considérée au niveau de l’utilisateur primaire, une bande passante importante peut être réutilisée. Concernant le système secondaire, bien que l’OFDM ait été reconnue comme forme d’onde éligible aux systèmes de la RI, la modulation FBMC peut être une autre candidate capable de palier certains défauts de l’OFDM. En effet, comparée à l’OFDM,la modulation FBMC a l’avantage de réduire le niveau d’interférences de l’utilisateur secondairequi est induit par la différence de fréquence des oscillateurs locaux équipant les stations de base secondaires et les utilisateurs primaires. Pour annuler ces interférences,un précodage peut être inséré au niveau des stations de base secondaires. Par conséquent,nous proposons de calculer l’expression des interférences dues au systéme secondaire au niveau du récepteur primaire. A partir de ce résultat nous proposons d’annuler les interférences en utilisant la méthode “Zero Forcing Beamforming” (ZFBF) . Afin de confirmer l’efficacité du système proposé, nous le comparons avec un système fondé sur une RIutilisant une modulation OFDM à la fois au primaire et au secondaire.Toutefois, l’application de la méthode ZFBF dépend des canaux entre les stations de base secondaires et les utilisateurs primaires avec lesquels on souhaite s’orthogonaliser. Une estimation de canal est donc nécessaire. Pour ce faire, nous proposons de modéliser le canal par un processus autorégressif (AR) et d’aborder l’estimation du canal en utilisant une séquence d’apprentissage. Les signaux reçus, appelés aussi “observations”, sont perturbés par un bruit de mesure additif Cognitive radio (CR) has been proposed as a technolgy to improve the spectrum efficiency by giving an opportunistic access of the licensed-user spectra to unlicensed users. In this thesis, our purpose is to propose a specific scenario of CR and to present solutions to some related problems .or this purpose, we consider an overlay CR consisting of a primary macro-cell and cognitive small cells of cooperative secondary base stations (SBS). We suggst studying a hydbrid CR where a filter bank multicarrier (FBMC) is used for the secondary users (SU) whereas the primary users (PU) are based on orthogonal frequency diiision multiplexing (OFDM). This choice is motivated by the following reasons : as OFDM is used in many current wideband primary systems, an important bandwidth can be reused when OFDM is considered for the PU. Concerning the secondary system, although OFDM has been recognized as a condidate for CR systems, FBMC modulation can be another candidate that overcomes some OFDM drawbacks. Indeed, compared to OFDM, FBMC has the advantage of reducing the SU interference level tha is induced by the differences between the SBS and PU carrier frequency offsets (CFO). In order to cancel the interferences, a precoding can ben inserted at the SBS. Therefore, we propose to derive the interference expression due to SU at het PU receiver. Then, ero forcing beamforming (ZFBF) is considered to cancel the interferences. To confirm the efficiency of the proposed cheme, we make a comparative study with CR based on OFDM for both the PU and theSU. However, applying ZFBF depends on the channels between the SBS and the PU. A channel estimation is hence necessary. For this purpose, we propose to approximate the channel by an autoregressive process (AR) and to consider the channel estimation issue by using a training sequence. The received signals, also called the observations, are disturbed by an additive measurement noise. They can be : 1) additive and white. In that case, the AR paramters and the channel can be jointly estimated from the received noisy signal by using e recursive approache. Neverless, the corresponding state space representaion of the system is non-linear. In addition to existing methods that have been considered, we propose to carry out a complementary study by investigating the relevance of the quadrature Kalman filter (QKF) and the cubature Kalman filter (CKF). The, we compare them with other non-linear Kalman based approaches. 2) additive and colored. In that case, a parametric approach can be considered and based on a priori model of the noise. In our case, a moving average (MA) model is studie. Our approach operates as follows : firstly, the AR parameters are estimated by using the overdetermined high-order Yule-Walker (HOYN) equations. The variance of the AR-process driving process can be deduced by means of an orthogonal projection betweenn two types of etimates of AR-process correlation vectors. Then, the correlation sequence of th MA noise is estimated. Secondly, the MA parameters are obtained by using a new variant of the inner-outer factorization approache. We study the avantages and the limits of the proposed method. The, we compare it with existing algorithms such as the improved least square-colored noise (ILS-CN), the Yule-Walker ILS (YWILS) and the prediction error method (PEM). The proposed method is first evaluated with synthetic AR and MA processes and then is applied in the field of mobile communcation for channel estimation

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Pérez, Galacho Diego. "High speed optical modulation, advanced modulation formats and mode division multiplexing in Silicon photonics." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016SACLS194/document.

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Abstract:

La demande en bande passante des systèmes de communication optique ne cesse de croitre. Des débits de données de l’ordre de plusieurs centaines de TBit/s sont attendus dans un futur proche. La photonique silicium est une technologie majeure pour faire face à ces besoins croissants. Sa compatibilité avec les technologies CMOS permet naturellement une co-intégration photonique/électronique sur les mêmes circuits. A court terme, l’augmentation des débits de données dans les générations futures de système de communication optique passe par l’utilisation de formats de modulation avancés, et l’augmentation du nombre de bits par symbole transmis. A plus long terme, de nouvelles techniques de multiplexage sont nécessaires. Le multiplexage de modes est actuellement une solution attractive à l’étude dans ce but.Dans ce travail de thèse, différents moyens pour implémenter ces nouveaux systèmes de communication optiques sont étudiés au niveau de l’émetteur. Ces travaux incluent dans une première partie la modélisation, conception et caractérisation des modulateurs silicium. Dans une seconde partie, de nouveaux composants pour manipuler les modes sur circuits intégrés photoniques sont proposés, conçus et caractérisés, avec pour application le multiplexage de modes.Une nouvelle méthode a été proposée pour la modélisation des modulateurs optiques silicium. Cette méthode permet de réduire le temps de simulation de 2 ordres de grandeur, en maintenant un bon niveau de précision. En utilisant ce modèle, des modulateurs basés sur des diodes PN latérales et interdigitées ont été conçus pour fonctionner en bande O des communications optiques. Les résultats expérimentaux ont permis la mise en évidence de diagrammes de l’œil avec des taux d’extinction de 10 dB pour des modulations de type OOK (ON-OFF Keying) à 10Gbit/s. De plus des modulations de type BPSK (Binary Phase Shift Keying) ont également été démontrées à 10Gbit/s.De nouveaux convertisseurs de modes et multiplexeurs ont été proposés, conçus, fabriqués et caractérisés, pour être utilisés dans des systèmes de multiplexage modal. Les résultats expérimentaux ont permis de mettre en évidence des fonctionnements large bande passante avec de grands taux d’extinction Bandwidth demand in optical communication systems is continually growing. Data rate values in the order of several hundreds of TBps are expected in the near future. In order to cope with those expectations silicon based technologies are believed to be the best suited. Its naturally compatibility with CMOS easily enables the electronics and photonics co-integration. In the short-term the way increase data rates in next generation optical communication systems goes through using advanced modulation format and increase symbol rates. In the long-term view, new multiplexing techniques will be required. In this sense, mode division multiplexing is nowadays an attractive approach under consideration.In this Thesis work, the way to implement these new optical communication schemes is studied from the transmitter point of view. It includes, on a first part the modeling, design and characterization of silicon modulators. And in a second part, it includes the proposition, design and characterization of novel mode handling devices for mode division multiplexing.A new way of modeling silicon modulators has been developed. This new model permits to reduce the computation time of modulator analysis up to two orders of magnitude, while maintaining a good level of accuracy. Using the model, modulators based on lateral PN junctions and interdigitated PN junctions were designed to work in the O-Band of optical communications. Characterization work has been performed on these modulators with good results. Wide-open OOK (On Off Keying) eye diagrams with 10 dB extinction ratio were obtained at 10GBps. Furthermore, BPSK (Binary Phase Shift Keying) modulation was also demonstrated at 10GBps.New kind of mode converters and multiplexers, intended to work as mode division multiplexing subsystems have been proposed, designed, fabricated and characterized. Measured results show broad bandwidth operation with high extinction ratio

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Moussa, Ildoko. "Etude d'un système de multiplexage fréquentiel d'un faisceau lumineux par modulation acousto-optique." Valenciennes, 1985. http://www.theses.fr/1985VALE0006.

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Abstract:

Le principe consiste à moduler, non pas la source lumineuse, mais le faisceau lui-même. On réalise ensuite un hétérodynage optique entre le faisceau module et une partie non modulée de ce faisceau, prise comme référence. Transmission des deux faisceaux par fibre optique à une photodiode connectée directement à l'entrée d'un récepteur de télévision. Réalisation d'une transmission de trois canaux de télévision par une fibre optique

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Koebele, Clemens. "Mode-division-multiplexing as a possibility to cope with the increasing capacity demand in optical transmission systems." Phd thesis, Institut National des Télécommunications, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00762642.

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Abstract:

Currently deployed optical transmission systems use coherent detection for data rates of 40 Gb/s and 100 Gb/s. Quadrature phase shift keying (QPSK) modulation using four phase levels in combination with polarization division multiplexing (PDM) allows transmitting four bits per symbol. The use of more complex modulation formats, such as 16 level quadrature amplitude modulation (16QAM) allows increasing the data rate. However, this method reduces dramatically the transmission reach. For example, when passing from 100 Gb/s PDM-QPSK to 200 Gb/s PDM-16QAM, the reach is reduced by a factor of five. A new and disruptive approach in order to increase the capacity is mode division multiplexing (MDM), and this approach is investigated in the frame of my thesis. I start my thesis with some generalities on optical transmission systems followed by a presentation of their historical evolution against the background of the increasing capacity demand in the worldwide telecommunication networks. Afterwards I show some ways to continue the capacity growth in optical transmission systems before focusing on MDM. I describe the new key elements, notably the few-mode fiber and the few-mode amplifier, the mode-multiplexer / -demultiplexer and the new receiver system. I finish with a presentation of some experiments using entire MDM systems, which allowed us to be among the first research teams worldwide to realize a successful MDM transmission

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Mestre, Adrover Miquel Angel. "Data center optical networks : short- and long-term solutions." Thesis, Evry, Institut national des télécommunications, 2016. http://www.theses.fr/2016TELE0022/document.

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Abstract:

Les centres de données deviennent de plus en plus importants, allant de petites fermes de serveurs distribuées à des grandes fermes dédiées à des tâches spécifiques. La diffusion de services "dans le nuage" conduit à une augmentation incessante de la demande de trafic dans les centres de données. Dans cette thèse, nous étudions l'évolution des réseaux dans les centres de données et proposons des solutions à court et à long terme pour leur intra-connexion physique. Aujourd'hui, la croissance de la demande de trafic met en lumière la nécessité urgente d’interfaces à grande vitesse capables de faire face à la bande passante exigeant de nouvelles applications. Ainsi, à court terme, nous proposons de nouveaux transpondeurs optiques à haut débit, mais à faible coût, permettant la transmission de 200 Gb /s utilisant des schémas de modulation en intensité et à détection directe. Plusieurs types de modulations d’impulsions en amplitude avancées sont explorés, tout en augmentant la vitesse à des débits symboles allant jusqu’à 100 GBd. La génération électrique à haute vitesse est réalisé grâce à un nouveau convertisseur analogique-numérique intégré, capable de doubler les vitesses des entrées et de générer des signaux à plusieurs niveaux d’amplitude. Cependant, le trafic continuera sa croissance. Les centres de données actuels reposent sur plusieurs niveaux de commutateurs électroniques pour construire un réseau d'interconnexion capable de supporter une telle grande quantité de trafic. Dans une telle architecture, la croissance du trafic est directement liée à une augmentation du nombre des composants du réseau, y-compris les commutateurs avec plus de ports, les interfaces et les câbles. Le coût et la consommation d'énergie qui peut être attendus à l'avenir est intenable, ce qui appelle à une réévaluation du réseau. Par conséquent, nous présentons ensuite un nouveau concept fondé sur la commutation de "slots" optiques (Burst Optical Slot Switching, i.e. BOSS) dans lequel les serveurs sont connectés via des nœuds BOSS à travers des anneaux de fibres multiplexé en longueur d'onde et en temps, et organisés dans une topologie en tore. Au cours de cette thèse, nous étudions la mise en œuvre des nœuds BOSS; en particulier, la matrice de commutation et les transpondeurs optiques. L'élément principal au sein de la matrice de commutation est le bloqueur de slots, qui est capable d'effacer n’importe quel paquet (slot) sur n’importe quelle longueur d'onde en quelques nanosecondes seulement. D'une part, nous explorons l'utilisation d'amplificateurs optiques à semi-conducteurs comme portes optiques à utiliser dans le bloqueur des slots, et étudier leur cascade. D'autre part, nous développons un bloqueur de slots intégré monolithiquement capable de gérer jusqu'à seize longueurs d'onde avec la diversité de polarisation. Ensuite, nous présentons plusieurs architectures de transpondeur et nous étudions leur performance. La signalisation des transpondeurs doit répondre à deux exigences principales: le fonctionnement en mode paquet et la résistance au filtrage serré. D'abord, nous utilisons des transpondeurs élastiques qui utilisent des modulations Nyquist N-QAM, et qui adaptent le format de modulation en fonction du nombre de nœuds à traverser. Ensuite, nous proposons l'utilisation du multiplexage par répartition orthogonale de la fréquence en cohérence optique (CO-OFDM). Avec une structure de paquet inhérente et leur grande adaptabilité fréquentielle, nous démontrons que les transpondeurs CO-OFDM offrent une capacité plus élevée et une meilleure portée que leurs homologues Nyquist. Finalement, nous comparons notre solution BOSS avec la topologie Clos replié utilisée aujourd'hui. Nous montrons que notre architecture BOSS nécessite 400 fois moins de transpondeurs et de câbles que les réseaux de commutation électronique d'aujourd'hui, ce qui ouvre la voie à des centres de données hautement évolutifs et durables Data centers are becoming increasingly important and ubiquitous, ranging from large server farms dedicated to various tasks such as data processing, computing, data storage or the combination thereof, to small distributed server farms. The spread of cloud services is driving a relentless increase of traffic demand in datacenters, which is doubling every 12 to 15 months. Along this thesis we study the evolution of data center networks and present short- and long-term solutions for their physical intra-connection. Today, rapidly-growing traffic in data centers spotlights the urgent need for high-speed low-cost interfaces capable to cope with hungry-bandwidth demanding new applications. Thereby, in the short-term we propose novel high-datarate low-cost optical transceivers enabling up to 200 Gb/s transmission using intensity-modulation and direct-detection schemes. Several advanced pulse amplitude modulation schemes are explored while increasing speeds towards record symbol-rates, as high as 100 GBd. High-speed electrical signaling is enabled by an integrated selector-power digital-to- analog converter, capable of doubling input baud-rates while outputting advance multi-level pulse amplitude modulations. Notwithstanding, data centers’ global traffic will continue increasing incessantly. Current datacenters rely on high-radix all-electronic Ethernet switches to build an interconnecting network capable to pave with such vast amount of traffic. In such architecture, traffic growth directly relates to an increase of networking components, including switches with higher port-count, interfaces and cables. Unsustainable cost and energy consumption that can be expected in the future calls for a network reassessment. Therefore, we subsequently present a novel concept for intra-datacenter networks called burst optical slot switching (BOSS); in which servers are connected via BOSS nodes through wavelength- and time-division multiplexed fiber rings organized in a Torus topology. Along this thesis we investigate on the implementation of BOSS nodes; in particular, the switching fabric and the optical transceivers. The main element within the switching fabric is the slot blocker, which is capable of erasing any packet of any wavelength in a nanosecond time-scale. On the one hand, we explore the use of semiconductor optical amplifiers as means of gating element to be used within the slot blocker and study their cascadability. On the other hand we develop a monolithically integrated slot blocker capable of handling up to sixteen wavelength channels with dual-polarization diversity. Then we present several transceiver architectures and study their performances. Transceivers’ signaling needs to fulfill two main requirements: packet-mode operation, i.e. being capable of recovering few microsecond –long bursts; and resiliency to tight filtering, which occurs when cascading many nodes (e.g. up to 100). First we build packet-mode Nyquist-pulse-shaped N-QAM transceivers, which adapt the modulation format as a function of the number of nodes to traverse. Later we propose the use of coherent-optical orthogonal frequency division multiplexing (CO-OFDM). With inherent packet structure and high spectral tailoring capabilities, we demonstrate that CO-OFDM-based transceivers offer higher capacity and enhanced reach than its Nyquist counterpart. Finally, we compare our BOSS solution to today’s Folded Clos topology, and show that our BOSS architecture requires x400 fewer transponders and cables than today’s electronic switching networks, which paves the way to highly scalable and sustainable datacenters

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Bouzigues, Marc-Antoine. "Techniques vertes d’optimisation et d’adaptation du lien radio sans-fil." Thesis, Rennes, INSA, 2014. http://www.theses.fr/2014ISAR0021/document.

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Abstract:

Depuis plusieurs années, les technologies de l’information et de la communication connaissent un développement spectaculaire. Le trafic d’information augmente exponentiellement alors que l’évolution de l’efficacité énergétique des réseaux, définie généralement comme le rapport entre l’énergie utile en sortie du système et l’énergie totale fournie au système, n’augmente que de manière linéaire. Pour soutenir la demande de trafic, il est alors nécessaire de multiplier les équipements réseaux ce qui augment la facture énergétique des opérateurs et les émissions de gaz carbonique. Devant l’urgence de la situation, de nombreux projets et consortiums ont été créés avec l’objectif de renforcer l’efficacité énergétique des réseaux. Par exemple, le consortium GreenTouch™ fondé en 2010 a pour objectif d’améliorer l’efficacité énergétique des réseaux d’un facteur 1000 d’ici 2015 et de réduire leur consommation énergétique de 90% d’ici 2020 (par rapport à 2010). Le projet METIS a pour objectif de définir les télécommunications de 2020 (5G) cherche des solutions efficaces minimisant les coûts, les ressources et la consommation énergétique. Le projet MiWEBA qui intègre les ondes millimétrique aux communications mobiles dans le but d’augmenter la capacité du réseau d’un facteur 1000 avec un coût raisonnable.Dans cette thèse, nous abordons deux solutions répondant aux challenges de la 5G et permettant de réduire les niveaux des puissances rayonnées par les systèmes de télécommunications : l’amélioration de la couche physique via les techniques de focalisation spatiale et l’adaptation de lien multi-technologies. L’objectif principal de la thèse est de réaliser des transmissions de données très haut débit à forte efficacité énergétique à l’aide d’une connectivité multi-technologies sans coutures y compris dans des réseaux comprenant une multitude de périphériques à faible complexité.L’organisation de la thèse est la suivante : tout d’abord, l’implémentation de techniques de focalisation spatiale, le Retournement Temporel (RT) et l’EGT (Equal Gain Transmission), dans un système utilisant les dernières évolutions du standard IEEE 802.11, notamment l’intégration d’une composante 60 GHz, est étudiée. Les performances de ces techniques sont analysées de manière à identifier les conditions optimales de leur utilisation et il est montré qu’avec un minimum de deux antennes de transmission, elles permettent d’améliorer les performances énergétiques des systèmes tout en ayant une faible complexité d’implémentation. Des modifications du standard permettant d’augmenter l’efficacité énergétique sont également proposées. Une analyse cross-layer est ensuite réalisée afin de définir protocoles d’estimation de canal tenant compte des spécificités du RT. De plus, les améliorations énergétiques liées à l’utilisation du RT sont confirmées en tenant compte des dégradations des performances de la couche de liaison. Enfin, une métrique d’occupation temporelle est définie et associée à des techniques d’adaptation de lien mono et multi-technologies existantes dans le but d’améliorer la sélection d‘interfaces de transmission pour augmenter l’efficacité énergétique sans affecter les performances des systèmes utilisant un accès aléatoire au canal de communication. L’utilisation de cette métrique permet, dans certaines configurations, d’augmenter d’un facteur sept l’efficacité énergétique d’un système utilisant le Wi-Fi et, dans le cas multi-technologies, de répartir le trafic sur les différentes interfaces de transmission afin d’éviter la saturation des canaux de communication Over the past few years, information and communications technologies have experienced a spectacular development. Traffic demand grows exponentially while energy efficiency of networks –usually defined as the ratio between delivered power and supplied power- only increases linearly. In order to supply the data traffic, it is necessary to duplicate networks equipments increasing energy costs for operators and carbon dioxide emissions. To face this dramatic situation, several projects and consortiums have been created and aim to increase networks energy efficiency. For instance, the GreenTouch™ consortium funded in 2010 aims to improve networks energy efficiency by a factor 1000 by 2015 and to reduce energy consumption of TICs by 90% by 2020 (compared with 2010 levels). METIS project aims to define 2020s communications (5G) search for efficient solutions with low costs, low resources use and low power consumption of systems. MiWEBA project brings millimeter-waves into the mobile radio word to extend the network capacity by 1000 at reasonable cost.In this thesis we study two solutions to answer 5G challenges and reduce radiated power levels of telecommunications systems: physical layer improvements through spatial focalization techniques and multi-technologies link adaptation. This thesis main goal is to achieve very high data transmission rates with high energy efficiency and seamless connectivity using multiple-interfaces technologies even in networks composed of a high number of low-complexity devices.The thesis is organized as follows: first, Time Reversal (TR) and Equal Gain Transmission (EGT) implementation is studied and applied to a system using the latest amendments of IEEE 802.11 standard, including 60 GHz transmissions. Performance of these techniques is analyzed in order to identify optimal conditions of use and it is shown that they only require a minimum of two transmit antennas to increase the energetic performance of systems while having a low implementation complexity. Standard modifications allowing an increase of energy efficiency are proposed. Then, a cross-layer analysis is performed to define channel estimation protocols taking TR specificities into account. Moreover, TR energetic benefits are validated considering its drawbacks at the link layer level. Finally, a time-availability metric is defined and associated to existing mono or multi-technologies adaptation techniques and aim to increase energy efficiency without degrading the performance of systems using random access to the communication channel. This metrics allows –in some configurations- to increase by a factor seven the energy efficiency of a system using Wi-Fi and, in a multi-technologies scenario, to allocate the data traffic to the several interfaces in order to avoid communication channels saturation

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Hebbache, Farouk. "Work-conserving dynamic TDM-based memory arbitration for multi-criticality real-time systems." Electronic Thesis or Diss., Université Paris-Saclay (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019SACLT044.

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Abstract:

Les architectures multi-cœurs posent de nombreux défis dans les systèmes temps réel, qui découlent des conflits entre les accès simultanés à la mémoire partagée. Parmi les politiques d'arbitrage mémoire disponibles, le multiplexage temporel, en anglais Time-Division Multiplexing (TDM), assure un comportement prédictible en limitant les latences d'accès et en garantissant une bande passante aux tâches indépendamment des autres tâches. Pour ce faire, TDM garantit un accès exclusif à la mémoire partagée dans une fenêtre temporelle fixe. L'approche TDM, cependant, fournit une faible utilisation des ressources car elle oisive. De plus, elle est très inefficace pour les ressources ayant des latences d'accès très variables, comme le partage de l'accès à une mémoire DRAM. La longueur constante d'une fenêtre TDM est donc très pessimiste et entraîne une sous-utilisation de la mémoire. Pour pallier ces limitations, nous présentons des mécanismes d'arbitrage dynamique basés sur TDM. Cependant, plutôt que d'arbitrer au niveau des fenêtres TDM, notre approche fonctionne à la granularité des cycles d'horloge en exploitant les temps morts accumulés par les requêtes précédentes. Cela permet à l'arbitre de réorganiser les requêtes mémoire, d'exploiter les latences d'accès réelles des requêtes, et donc d'améliorer l'utilisation de la mémoire. Nous démontrons que nos politiques sont analysables car elles préservent les garanties de TDM dans le pire des cas, alors que nos expériences montrent une amélioration significative de l'utilisation de la mémoire Multi-core architectures pose many challenges in real-time systems, which arise from contention between concurrent accesses to shared memory. Among the available memory arbitration policies, Time-Division Multiplexing (TDM) ensures a predictable behavior by bounding access latencies and guaranteeing bandwidth to tasks independently from the other tasks. To do so, TDM guarantees exclusive access to the shared memory in a fixed time window. TDM, however, provides a low resource utilization as it is non-work-conserving. Besides, it is very inefficient for resources having highly variable latencies, such as sharing the access to a DRAM memory. The constant length of a TDM slot is, hence, highly pessimistic and causes an underutilization of the memory. To address these limitations, we present dynamic arbitration schemes that are based on TDM. However, instead of arbitrating at the level of TDM slots, our approach operates at the granularity of clock cycles by exploiting slack time accumulated from preceding requests. This allows the arbiter to reorder memory requests, exploit the actual access latencies of requests, and thus improve memory utilization. We demonstrate that our policies are analyzable as they preserve the guarantees of TDM in the worst case, while our experiments show an improved memory utilization

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Calo, Cosimo. "Quantum dot based mode locked lasers for optical frequency combs." Thesis, Evry, Institut national des télécommunications, 2014. http://www.theses.fr/2014TELE0034/document.

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Abstract:

Les peignes de longueurs d'onde, produisant des dizaines de porteuses optiques régulièrement espacées à partir d'une seule source laser, présentent un grand intérêt pour les systèmes de communication à haut débit. Ce travail de thèse porte sur les peignes générés par les diodes laser à blocage de modes basées sur des nanostructures semi-conductrices à basse dimensionnalité. Dans cette étude, les performances en verrouillage de modes de lasers Fabry-Pérot mono-section basés sur différents systèmes de matériaux sont comparées sur la base de la largeur du spectre optique d'émission et de la capacité à produire des impulsions courtes à faible gigue temporelle. En remarquant que les lasers à base de bâtonnets quantiques InAs sur InP présentent de meilleures caractéristiques par rapport aux autres matériaux examinés, leurs propriétés spécifiques en termes de stabilité des peignes de fréquences optiques et de chirp des impulsions sont étudiées plus en détail. Le chirp est d'abord étudié par la technique FROG (frequency-resolved optical gating). Ensuite, la dispersion chromatique du matériau laser est évaluée afin de vérifier si elle peut expliquer les grandes valeurs de chirp mesurées par FROG. Pour cela la technique de réflectométrie optique dans le domaine fréquentiel est utilisée et ses capacités uniques de mesure ont été étudiées et validées. Enfin, ces lasers sont employés avec succès pour les transmissions haut débit à l'aide de la technique de modulation optique OFDM (orthogonal frequency-division multiplexing) en détection directe. Débits de l'ordre du térabit par seconde, ainsi que le faible coût de l’architecture du système, sont très prometteurs pour les data centers Optical frequency combs, generating tens of equally spaced optical carriers from a single laser source, are very attractive for next-generation wavelength division multiplexing (WDM) communication systems. This PhD thesis presents a study on the optical frequency combs generated by mode-locked laser diodes based on low-dimensional semiconductor nanostructures. In this work, the mode-locking performances of single-section Fabry-Pérot lasers based on different material systems are compared on the basis of the optical spectrum width, the timing jitter and pulse generation capabilities. Then, noticing that InAs quantum dashes grown on InP exhibit on average better characteristics than other examined materials, their unique properties in terms of comb stability and pulse chirp are studied in more detail. Laser chirp, in particular, is first investigated by frequency resolved optical gating (FROG) characterizations. Then, chromatic dispersion of the laser material is assessed in order to verify whether it can account for the large chirp values measured by FROG. For that, a high sensitivity optical frequency-domain reflectometry setup is used and its measurement capabilities are extensively studied and validated. Finally, the combs generated by quantum dash mode-locked lasers are successfully employed for high data rate transmissions using direct-detection optical orthogonal frequency division multiplexing. Terabit per second capacities, as well as the low cost of this system architecture, appear to be particularly promising for future datacom applications

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Prins, Christian. "Problemes d'optimisation de ressources dans les systemes de telecommunications par satellite utilisant l'amrt (acces multiple a repartition dans le temps)." Paris 6, 1988. http://www.theses.fr/1988PA066495.

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Abstract:

Le probleme pose par ces systemes de telecommunications par satellite est d'acheminer un trafic donne avec un minimum d'equipements. Dans cette these, les problemes d'optimisation correspondants sont repertories et modelises

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Michit, Nicolas. "Switch optique pour la conception de liens WDM rapides en photonique sur silicium." Thesis, Lyon, 2020. http://www.theses.fr/2020LYSEI033.

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Abstract:

La photonique sur silicium est une solution de remplacement de l’électronique pour les communications demandant des débits extrêmement élevés, intégré avec une haute densité au sein des serveurs, des cartes voire des puces. Pour atteindre de hauts débits (400G, 800G et au-delà), il est intéressant de multiplexer l’information et désagréger les ressources. Cela amène la nécessité de penser des switches capables de gérer de hauts débits et un grand nombre de ports. Dans un premier temps, le choix d’utiliser des liens à base d’anneaux a été justifié notamment en termes de compacité, de flexibilité du réseau qu’ils apportent et de faibles pertes optiques. Ces structures résonantes sont cependant très sensibles et il est important de bien comprendre les phénomènes physiques en jeu. Nous décrivons alors plusieurs modèles de résonance de l’anneau pour ensuite créer un modèle à la fois solvable analytiquement et suffisamment précis pour rendre compte des phénomènes mis en jeu. La validation de ce modèle est réalisée à l’aide de plusieurs tests faisant intervenir l’optique et l’électrique. Ce travail a permis de mieux appréhender l’anneau et ses paramètres constitutifs pour parvenir à minimiser son impact sur un lien WDM. Ensuite, nous avons soumis des idées d’améliorations possibles de ces résonateurs pour pallier à leurs défauts. Ainsi, des disques et des résonateurs utilisant la plateforme en nitrure de silicium ont été simulés, fabriquées puis testés pour finalement les comparer aux résonateurs en anneaux de référence. L’une de ces améliorations est topologique, il s’agit de cascader plusieurs résonateurs pour modifier la résonance finale. Cette modification topologique implique des modifications de l’architecture qui n’est pas forcément adaptée. Une réflexion sur les architectures WDM basées sur des simples et doubles anneaux est alors présentée. Pour limiter les diaphonies thermiques, des commutations groupées par longueur d’onde sont proposées tout en garantissant une table de vérité simple d’usage. La manière de piloter chaque anneau est très importante dans les switches et nous avons démontré un moyen transparent et non invasif de parvenir à faire la détection lumineuse nécessaire à une boucle de rétroaction. Enfin, nous proposons une réponse à la question de la taille maximale d’un switch avec des anneaux. A partir d’hypothèses maitrisées, nous estimons le cout final d’une architecture WDM en fonction du débit, du nombre de ports et de liens WDM. Ces résultats viennent ensuite confirmer ou contredire les hypothèses prises en compte pour l’élaboration de l’architecture du switch Silicon photonics stands as a promising solution to replace copper interconnections for communication requirements highly integrated inside data centers, inter and intra chip links. To achieve high data rate, one can use multiplexing on optical links combined with disaggregated resources. In such architectures, an optical switch being able to cope with high size and data rate is a core element to be designed. In this study, we focused on intrachip interconnections on a photonic interposer, based on wavelength multiplexed links around the 1310nm communication channel. Integration of laser sources, modulation of the data and reception of the signal is not addressed here. Our goal is the optical switching. At first, the choice to use ring resonators based links has been justified in terms of compactness, network flexibility and low optical losses. Those structures are though very sensitive to environment and geometry fluctuations: it is important to understand well physical effects at stake. We thus describe different ring resonance models to then create a model both analytic and enough accurate to describe peak shifts. The validation of this model is performed with optical and electrical tests. This work allowed a better understanding of the ring parameters in order to minimize its impact on a WDM link. We then propose ideas of possible improvements for those resonators. Disks and resonators using the silicon nitride layer have been simulated, fabricated and tested to compare their performances to the reference design. One of those improvements is topologic. One resonator is replaced by two coupled rings, to achieve a higher order of resonance. Since most of the switching architecture are not adapted to the use of double rings, we developed a new approach on that topic. To limit thermal crosstalk in WDM switches while keeping low footprint, resonators are grouped with respect to their wavelength. The scalability is preserved with a truth table kept to a fair level of simplicity for any number of wavelength multiplexed. The way to drive every resonator is a core topic in switching architectures, especially the detection of the resonance to perform a feedback loop. We demonstrated in this work a transparent and non-invasive way to detect light in a ring waveguide, based on the doped junction already used to drive the ring. Finally, we tackle the question of the switch scalability (without use of active amplifiers). Starting from reasonable hypothesis, we estimate the total switch bandwidth of a classical architecture taking into account data rate, number of ports and the wavelength multiplexing. Those system results confirm or invalidate some of the hypothesis taken in the architecture part

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Dudal, Clément. "Forme d'onde multiporteuse pour de la diffusion par satellite haute capacité." Phd thesis, Toulouse, INPT, 2012. http://oatao.univ-toulouse.fr/8342/1/dudal.pdf.

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Abstract:

Cette thèse se concentre sur l’amélioration conjointe de l'efficacité spectrale et de l'efficacité en puissance de schémas de transmission par satellite. L’émergence de nouveaux services et l'augmentation du nombre d’acteurs dans le domaine nécessitent de disposer de débits de plus en plus importants avec des ressources de plus en plus limitées. Les progrès réalisés ces dernières années sur la technologie embarquée et dans le domaine des communications numériques permettent de considérer des schémas de transmission à plus haute efficacité spectrale et en puissance. Cependant, l’enjeu majeur des schémas de transmission proposes actuellement reste de rentabiliser les ressources disponibles. L’étude développée dans cette thèse explore les possibilités d’amélioration conjointe de l’efficacité spectrale et de l’efficacité en puissance en proposant la combinaison de la modulation Cyclic Code-Shift-Keying (CCSK), dont l’efficacité en puissance augmente avec l’élévation du degré de la modulation, avec une technique de multiplexage par codage de type Code-Division Multiplexing (CDM) pour pallier la dégradation de l’efficacité spectrale liée à l’étalement du spectre induit par la modulation CCSK. Deux approches basées sur l’utilisation de séquences de Gold de longueur N sont définies: Une approche multi-flux avec un décodeur sphérique optimal en réception. La complexité liée à l’optimalité du décodeur conduit à des valeurs d'efficacité spectrale limitées mais l’étude analytique des performances, vérifiée par des simulations, montre une augmentation de l'efficacité en puissance avec l'efficacité spectrale. Une approche mono-flux justifiée par l’apparition de redondance dans les motifs résultant du multiplexage des séquences. L’approche mono-flux propose des valeurs d’efficacité spectrale équivalente aux schémas retenus dans le standard DVB-S2 avec une amélioration de l’efficacité en puissance à partir d’un certain seuil de rapport signal à bruit par rapport à ces schémas. Par la suite, l'étude porte sur la transposition de plusieurs symboles de modulation sur les porteuses d’un système OFDM et sur les bénéfices et avantages d’une telle approche. Elle se conclut sur l’apport d’un codage canal basé sur des codes par bloc non binaires Reed-Solomon et LDPC. La forme d’onde proposée offre des points de fonctionnement à haute efficacité spectrale et haute efficacité en puissance avec des perspectives intéressantes. Dans le contexte actuel, son application reste limitée par ses fluctuations d’amplitude mais est envisageable dans un contexte de transmission multiporteuse, comme attendu dans les années à venir.

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Goossens, Jan-Willem. "Advances in nonlinear Fourier transform based optical fiber communication." Thesis, Institut polytechnique de Paris, 2020. http://www.theses.fr/2020IPPAT010.

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Abstract:

L’augmentation drastique des débits d’information au cours des dernières années se confronte de plus en plus aux limites de capacité de la fibre optique. Les schémas de communication actuellement employés sont limités par le caractère non linéaire du canal de communication. Une approche prometteusepour surmonter ces limitations est fournie par la transformée de Fourier non linéaire (NFT). Le signal à transmettre est décomposé sur la base de modes spectraux non-linéaires qui se propagent indépendamment, permettant ainsiune transmission de données sans interférence sur une fibre optique.Dans cette thèse, nous élargissons l’applicabilité de la NFT au multiplexage enpolarisation de signaux NFDM (pour multiplexage par répartition en fréquence non linéaire), de qui permet de doubler les débits binaires pouvant être atteints par rapport au modèle NFDM à simple polarisation simple.La NFT conventionnelle s'appuie sur des conditions aux limites nulles pour assurer la propagation indépendante des degrés de liberté non linéaires. Cela oblige à effecteur la transmission en mode rafale, chacune étant séparée par des intervalles de garde pour s’affranchir de l’interférence inter-symbole.Une alternative consiste à la mise en œuvre de signaux de type NFT conçus pour des conditions aux limites périodiques. Dans ce cas,la transmission s'effectue avec un préfixe cyclique : une seule période est traitée aurécepteur, ce qui réduite la puissance de calcul nécessaire. Nous montrons que le spectre d’un signal NFT périodique est préservé expérimentalement et fournissons la première réalisation d’une transmission de données baséesur la NFT périodique.L’un des problèmes majeurs de la conception des signaux basés sur la NFT périodique est d’obtenir des spectres correspondant à des signaux de période non infinie. Les signaux obtenus à partir du NFT périodique permettent une description analytique de ce type de solutions. Nous proposons de l'exploiter pour simplifier le problème de la conception du signal et proposons plusieurs nouveaux schémas de modulation du spectre NFT périodique The drastic increase in information trafic demands in recent years, is leading to a capacity crunch in optical fiber. Currently employed communication schemes are limited by the nonlinear character of optical fiber. A promising approach to overcome these limitations is provided by the nonlinear Fourier transform (NFT). It provides nonlinear degrees of freedom that propagate independently,providing potentially interference free data transmission over optical fiber.In this thesis we broaden the applicability of the NFT, by developing the combination ofpolarization division multiplexing and nonlinear frequency division multiplexing(NFDM), doubling the achievable data rates compared to single polarization NFDM in both simulation and experiment. The conventional NFT relies on vanishing boundary conditions to ensure the nonlinear degrees of freedom propagate indepently. This forces transmission to take place in burst mode,where bursts of signal are separated by guard intervals to prevent inter-symbol interference. An alternative is provided by the NFT for periodic boundary conditions. In that case transmission takes place with a cyclic prefix and at the receiver only a single period is processed, reducing the computational burden.We demonstrate the spectrum of the periodic NFT is preserved and stable in experiment, and provide the first demonstration of data transmission based on the periodic NFT.One of the major problems in signal design based on the periodic NFT is to obtain spectra that correspond to signals with a non-infinite period. The signals obtained from the periodic NFT allow an analytical description of their solution. We propose to exploit this to simplify the problem of signal design and proposeseveral novel modulation schemes to exemplify our approach to constellation design for the periodic NFT spectrum

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De, la Gorce Aliénor. "Manipulation des propriétés de cohérence spatio-temporelle de la lumière par mélange à deux ondes opto-numérique." Thesis, université Paris-Saclay, 2020. https://pastel.archives-ouvertes.fr/tel-03179767.

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Abstract:

La propagation de signaux optiques à travers des milieux diffusants ou multimodes est un problème largement étudié dans la communauté scientifique. De nombreuses études ont été conduites dans le but de développer des méthodes efficaces pour la reconstruction d'information après une propagation ayant modifié le contenu envoyé. De telles études font échos à de nombreux domaines d'applications, comme les télécommunications optiques ou l'endoscopie en biologie. Dans ce but, de nombreuses approches ont été envisagées dans les dernières années. Certaines s'appuient sur l'utilisation de cristaux photoréfractifs, de valves optiques, et de plus en plus largement sur des techniques d'holographie numérique basées sur l'utilisation de modulateurs spatiaux de lumière.Pendant ma thèse, j'ai développé une nouvelle approche sur l'étude et la manipulation des propriétés de cohérence spatio-temporelle d'un faisceau après propagation à travers un fibre multimode. Cette méthode s'appuie sur une interaction de mélange à deux onde opto-numérique, reposant sur l'utilisation combinée d'une caméra et d'un modulateur spatial de lumière. Cette étude découle d'expériences de mélange à deux ondes initialement réalisées dans des milieux photoréfractifs. Mais contrairement à ces expériences, les paramètres intervenant dans cette expérience ne sont pas soumis aux propriétés intrinsèques du matériau et permet ainsi une plus grande flexibilité quant à la manipulation des propriétés de cohérence spatio-temporelle du signal Propagation of optical signals through multimode scattering media is a very fundamental problem in physics. Many studies have been conducted in order to find efficient methods for the reconstruction of information from a scrambled content. Applications range from telecommunication information retrievement to biological endoscopy. In these goals, various approaches have been developed in the past few years. Some are based on two-wave mixing interaction in photorefractive crystals, others use light valves or numerical holography based on a spatial light modulator.During my PhD, I designed a new method for the study of spatio-temporal properties of optical information that has been scrambled through a multimode medium. This method relies on a digitally assisted two-wave mixing interaction based on a camera - Spatial light modulator combination. This study ensues from signal manipulation with a photorefractive crystal experiment. Besides, experimental parameters are not limited by the intrinsic properties of a crystal and allows much more flexibility on the light manipulation

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Meskini, Ahmed el. "Metrologie photonique appliquee a l'etude et realisation de multiplexeurs holographiques en gelatine bichromatee." Strasbourg 1, 1988. http://www.theses.fr/1988STR13063.

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Abstract:

Modelisation de la diffraction des reseaux de volume precisant les processus de codage et de selection de l'information caracterisant les fronts d'onde. Realisation d'un systeme multiplexeur/demultiplexeur de longueurs d'ondes

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Indre, Raluca Maria. "Analyse de performance des réseaux optiques à commutation en sous-longueur d'onde." Phd thesis, Télécom ParisTech, 2012. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00838427.

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Abstract:

Un défi majeur dans les réseaux d'aujourd'hui est de combler l'écart entre la haute vitesse de la transmission optique et la vitesse plus limitée du traitement électronique des données. Une option est de commuter les données directement dansle domaine optique. Dans cette thèse, nous proposons plusieurs solutions permettant la commutation dans le domaine optique à une granularité plus fine que la longueur d'onde, technique que nous appelons commutation sous-longueurd'onde. Pour montrer la pertinence des solutions proposées, nous analysons leur performance en termes de capacité de trafic, de débit et de délai. La performance est évaluée à la fois par des simulations et en utilisant des modèles de filesd'attente appropriés. Nous considérons d'abord le cas des réseaux métropolitains (Metropolitan Area Networks, MAN) et nous étudions la performance d'un anneau optique avec multiplexage en longueur d'onde (Wavelength Division Multiplexing, WDM) dans lequel la communication entre les noeuds du réseau se fait par insertion/extraction de données dans des créneaux temporels. Nous présentons un protocole entièrement distribué conçu pour assurer l'équité dansce réseau. Nous proposons également un mécanisme d'assemblage de paquets capable d'assurer des délais faibles ainsi que des taux de remplissage élevés. Nous proposons ensuite des solutions de commutation sous-longueur d'onde qui peuvent être appliquées dans le cas plus général des réseaux asynchrones. D'abord, nous proposons de résoudre le problème des collisions de la commutation optique par rafale (Optical Burst Switching, OBS) par la mise en oeuvre d'un mécanisme de réservation. Afin de maximiser l'utilisation des ressources, nous proposons d'adapter la taille de la rafale optique à la charge du réseau.Ensuite, nous proposons une solution alternative pour construire un réseau coeur tout-optique. A cette architecture, nous associons un protocole d'accès ainsi qu'un algorithme d'allocation dynamique de bande passante et nous analysons les performances de la solution proposée. Par le biais d'une étude de cas, nousmontrons que notre solution est capable de réduire considérablement la consommation énergétique par rapport aux architectures actuelles basées sur des routeurs IP. Enfin, nous proposons un nouveau dispositif optique capable derésoudre la contention directement dans le domaine optique. Nous montrons que ce dispositif simple peut être utilisé pour construire des réseaux optiques dynamiques à courte portée tels que les réseaux d'accès ou les centres de traitement de données.

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Salazar, Javier. "Resource allocation optimization algorithms for infrastructure as a service in cloud computing." Thesis, Sorbonne Paris Cité, 2016. http://www.theses.fr/2016USPCB074.

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Abstract:

L’informatique, le stockage des données et les applications à la demande font partie des services offerts par l’architecture informatique en Nuage. Dans ce cadre, les fournisseurs de nuage (FN) agissent non seulement en tant qu’administrateurs des ressources d'infrastructure mais ils profitent aussi financièrement de la location de ces ressources. Dans cette thèse, nous proposons trois modèles d'optimisation du processus d'allocation des ressources dans le nuage dans le but de réduire les coûts générés et d’accroitre la qualité du service rendu. Cela peut être accompli en fournissant au FN les outils formels nécessaires pour réduire au minimum le prix des ressources dédiées à servir les requêtes des utilisateurs. Ainsi, la mise en œuvre des modèles proposés permettra non seulement l’augmentation des revenus du FN, mais aussi l’amélioration de la qualité des services offerts, ce qui enrichira l’ensemble des interactions qui se produisent dans le nuage. A cet effet, nous nous concentrons principalement sur les ressources de l’infrastructure en tant que service (IaaS), lesquels sont contenus dans des centres de données (DCs), et constituent l'infrastructure physique du nuage. Comme une alternative aux immenses DCs centralisés, la recherche dans ce domaine comprend l’installation de petits centres de données (Edge DCs) placés à proximité des utilisateurs finaux. Dans ce contexte nous adressons le problème d’allocation des ressources et pour ce faire nous utilisons la technique d'optimisation nommée génération de colonnes. Cette technique nous permet de traiter des modèles d'optimisation à grande échelle de manière efficace. La formulation proposée comprend à la fois, et dans une seule phase, les communications et les ressources informatiques à optimiser dans le but de servir les requêtes de service d'infrastructure. Sur la base de cette formulation, nous proposons également un deuxième modèle qui comprend des garanties de qualité de service toujours sous la même perspective d'allocation des ressources d’infrastructure en tant que service. Ceci nous permet de fournir plusieurs solutions applicables à divers aspects du même problème, tels que le coût et la réduction des délais, tout en offrant différents niveaux de service. En outre, nous introduisons le scénario informatique en nuage multimédia, qui, conjointement avec l'architecture des Edge DCs, résulte en l'architecture Multimédia Edge Cloud (MEC). Dans ce cadre, nous proposons une nouvelle approche pour l'allocation des ressources dans les architectures informatique en nuage multimédia lors du positionnement de ces DCs afin de réduire les problèmes liés à la communication, tels que la latence et la gigue. Dans cette formulation, nous proposons également de mettre en œuvre des technologies optiques de réseau de fibres pour améliorer les communications entre les DCs. Plusieurs travaux ont proposé de nouvelles méthodes pour améliorer la performance et la transmission de données. Dans nos travaux, nous avons décidé de mettre en œuvre le multiplexage en longueur d'onde (WDM) pour renforcer l'utilisation des liens et les chemins optiques dans le but de grouper différents signaux sur la même longueur d'onde. Un environnement de simulation réel est également présenté pour l’évaluation des performances et de l'efficacité des approches proposées. Pour ce faire, nous utilisons le scénario spécifié pour les DCs, et nous comparons par simulation nos modèles au moyen de différents critères de performances tel que l'impact de la formulation optique sur la performance du réseau. Les résultats numériques obtenus ont montré que, en utilisant nos modèles, le FN peut efficacement réduire les coûts d'allocation en maintenant toujours un niveau satisfaisant quant à l'acceptation de requêtes et la qualité du service The cloud architecture offers on-demand computing, storage and applications. Within this structure, Cloud Providers (CPs) not only administer infrastructure resources but also directly benefit from leasing them. In this thesis, we propose three optimization models to assist CPs reduce the costs incurred in the resource allocation process when serving users’ demands. Implementing the proposed models will not only increase the CP’s revenue but will also enhance the quality of the services offered, benefiting all parties. We focus on Infrastructure as a Service (IaaS) resources which constitute the physical infrastructure of the cloud and are contained in datacenters (DCs). Following existing research in DC design and cloud computing applications, we propose the implementation of smaller DCs (Edge DCs) be located close to end users as an alternative to large centralized DCs. Lastly, we use the Column Generation optimization technique to handle large scale optimization models efficiently. The proposed formulation optimizes both the communications and information technology resources in a single phase to serve IaaS requests. Based on this formulation, we also propose a second model that includes QoS guarantees under the same Infrastructure as a Service resource allocation perspective, to provide different solutions to diverse aspects of the resource allocation problem such as cost and delay reduction while providing different levels of service. Additionally, we consider the multimedia cloud computing scenario. When Edge DCs architecture is applied to this scenario it results in the creation of the Multimedia Edge Cloud (MEC) architecture. In this context we propose a resource allocation approach to help with the placement of these DCs to reduce communication related problems such as jitter and latency. We also propose the implementation of optical fiber network technologies to enhance communication between DCs. Several studies can be found proposing new methods to improve data transmission and performance. For this study, we decided to implement Wavelength Division Multiplexing (WDM) to strengthen the link usage and light-paths and, by doing so, group different signals over the same wavelength. Using a realistic simulation environment, we evaluate the efficiency of the approaches proposed in this thesis using a scenario specifically designed for the DCs, comparing them with different benchmarks and also simulating the effect of the optical formulation on the network performance. The numerical results obtained show that by using the proposed models, a CP can efficiently reduce allocation costs while maintaining satisfactory request acceptance and QoS ratios

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Nain, Philippe. "Application des methodes analytiques a la modelisation des systemes informatiques." Paris 6, 1987. http://www.theses.fr/1987PA066550.

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Abstract:

Cette these est consacree a la modelisation par files d'attente de certains systemes informatiques. Le chapitre i analyse un systeme classique de files d'attente en serre. Les chapitres ii, iii et iv abordent l'analyse de modeles d'allocation d'une ressource unique dans les reseaux de communication (boucle, bus. . . ). Ceci se traduit par la recherche de politiques optimales de service dans une file d'attente multiclasse avec contraintes. Les chapitres v et vi traitent de l'evaluation des performances de deux protocoles de communication multi-acces

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Barthomeuf, Sylvain. "Augmentation de la capacité des interfaces PONs TDMA au-delà de 10Gbit/s dans les réseaux d’accès en fibres optiques." Electronic Thesis or Diss., Université Paris-Saclay (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019SACLT052.

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Abstract:

Le réseau d’accès optique est en plein essor, notamment avec le déploiement massif de Fiber to-the-home (FTTH) amenant la fibre jusqu’à l’usager et l’arrivée de la 5ème génération (5G) pour les communications mobiles. Sa démocratisation et l’évolution des usages d’Internet encourage la montée en débit au-delà des 10Gbit/s prévus avec le XG(S)-PON. Il existe de nombreuses solutions pour y parvenir. Dans cette thèse, la montée en débit du réseau d’accès optique passif (PON) sera étudiée sous trois axes :• L’utilisation du format de modulation PAM4 pour réutiliser les composants optiques et électrique sà 10GHz pour atteindre 25Gbit/s. Ce format de modulation à quatre niveaux d’amplitude, en plus d’avoir une meilleure efficacité spectrale que le NRZ couramment utilisé, permet l’introduction d’une structure de PON fonctionnant à deux débits. Au cours du chapitre traitant du PAM4, l’amplification optique sera étudiée pour améliorer les performances de budget optique. La dernière partie traite de l’extrapolation des résultats expérimentaux pour simuler une transmission PAM8.• Les propositions des industriels concernant la montée en débit, à travers trois prototypes. Le premier prototype concerne une application de la norme NG-PON2 et de son option PtP WDM. Le deuxième prototype démontre la faisabilité d’une transmission duobinaire à 25Gbit/s en bande latérale résiduelle. Le troisième et dernier prototype présentera une ébauche de solution pour réaliser le lien fronthaul pour la 5G mobile avec une technologiePtP WDM à 25Gbit/s par canal.• L’implémentation de l’égalisation dans le cadre du PON. Le traitement du signal est très utilisé dans les transmissions optiques du réseau de transport. Avec la montée en débit, son utilisation dans le réseau d’accès semble inévitable. Dans cette partie, les spécificités du PON et des transmissions point-à-multipoints sont étudiées pour proposer une implémentation d’égalisation en accord avec les contraintes de coûts du réseau d’accès et les contraintes liées à la topologie du réseau d’accès The optical access network is booming, especially with the massive deployment of FTTH connecting clients’ home and antenna sites for the incoming 5G. The fiber’s popularization and the transformation of data consumption drive the bitrate growth. Many solutions are proposed. In this thesis, the passive optical network’s (PON) bitrate growth will be studied along three axes :• PAM4 to reuse 10GHz optoelectronical components to reach 25Gbit/s. This four levels modulation format is more bandwidth efficient than NRZ and it allows to transmit two bitratesas the same time on a PON tree. Within the first chapter, optical amplification is studied to enhance the optical budget for a PAM4 transmission. Last part of the chapter presents asimulation based on the real-time experiment to simulate PAM8.• Three vendors’ solutions for the throughput growth. The first prototype is based on theNG-PON2 standard and its PtP WDM option. The second prototype demonstrates how to transmit 25Gbit/s with duobinary and vestigial side band modulation. The last prototype illustrates a youthful solution for 5G fronthauling with a PtP WDM system transmitting at 25Gbit/s.• Equalization in PON’s context. Signal processing and equalization are common in optical transport links. With the throughput rising, equalization in access network seems indispensable. In the chapter, an implementation of equalization is proposed congruently with point-to-multipoints PON application and compliantly with access network’s cost needs and topology

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Qin, Hao. "Sécurité pratique de systèmes de cryptographie quantique : étude d'attaques et développement de contre-mesures." Electronic Thesis or Diss., Paris, ENST, 2015. http://www.theses.fr/2015ENST0040.

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Abstract:

Dans cette thèse, j’étudie une primitive cryptographique appelée distribution quantique de clés. La distribution quantique de clés permet à deux parties distantes de partager une clé secrète en présence d’une espion, dont la puissance est seulement limité par les lois de la physique quantique. J’ai concentré mon travail de thèse sur la distribution quantique de clés à variables continues et en particulier, sur l’étude pratique d’implémentations. J’ai proposé et étudié théoriquement une attaque par canaux cachés originale, visant les détecteurs : l’attaque par saturation. Nous avons de plus démontré expérimentalement la faisabilité de cette attaque sur un système de la distribution quantique de clés à variables continues dans notre laboratoire. Enfin, nous avons en outre démontré expérimentalement pour la première fois la faisabilité du déploiement d’un système de la distribution quantique de clés à variables continues dans un réseau optique du multiplexage en longueur d’onde dense In this thesis, I study a cryptographic primitive called quantum key distribution which allows two remote parties to share a secret key, in the presence of an eavesdropper, whose power is only limited by the laws of quantum physics. I focus my study on the implementation and the practical security of continuousvariable protocols. For the first time, I have proposed and studied a detector-based side channel attack on a continuous-variable system : saturation attack. This attack opens a new security loophole that we have characterized experimentally in our laboratory, on a real continuous-variable system. Finally, we have demonstrated experimentally for the first time the feasibility of a continuous-variable system deployment in a Dense Wavelength Division Multiplexing network, where quantum signals coexist with intense classical signals in a same fiber

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Chouman, Hussein. "Impairment-aware design and performance evaluation of all-optical wavelength convertible networks." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019SACLT011/document.

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La croissance continue du trafic Internet implique une augmentation de la consommation d'énergie en raison des nombreuses conversions optique à électronique(OEO) requises par les routeurs et les commutateurs. L'utilisation de réseaux transparents pourraient freiner cette croissance incontrôlée, mais le maintien des données dans le domaine optique a deux conséquences néfastes: une accumulation du bruit et des non-linéarités de l'amplification qui dégrade fortement les performances au niveau de la couche physique. et la contrainte de continuité de longueur d'onde (WCC) reflétant la conservation de la longueur d'onde du signal optique dans les réseaux optiques multiplexés en longueur d'onde (WDM) qui dégradent les performances du réseau, notamment sa probabilité de blocage. Les convertisseurs de longueur d'onde (WC) peuvent pallier la contrainte WCC, mais les seuls dispositifs suffisamment matures disponibles dans le commerce sont les WC basés sur OEO (OEO-WC). Cependant, leur coût augmente avec les débits binaires. D'autre part, des convertisseurs de longueur d'onde tout optique (AO-WC) ont été démontrés dans des laboratoires de recherche, avec toutefois une plage de conversion limitée et une dégradation du signal converti.Dans cette thèse, nous concevons la couche de transmission en utilisant deux ensembles de formats de modulation différents avec des plages de débits différentes; et par conséquent différents modèles d'estimation de performance. Au niveau du réseau, nos analyses montrent que la contribution des WC dépend des demandes de trafic servant à l’ordre dans un scénario de planification du réseau; qu'en utilisant des algorithmes fixed-alternate-routing (FAR) ou least-loaded-routing (LLR) et un algorithme d'affectation de longueur d'onde first-fit (FF), les AO-WCs offrent les mêmes améliorations de performances que les OEO-WC. De plus, nous identifions une plage de conversion et une cascadabilité optimale d’AO-WC qui montre que le LLR nécessite un nombre de conversions par canal inférieur au FAR The continuous growth of Internet traffic implies an increased power consumption due to the many optical-to-electronic (OEO) conversions required by routers and switches. Transparent networks could curb this uncontrolled growth, but keeping the data in the optical domain has two adverse consequences: physical layer impairments accumulation which strongly degrades the performance due to amplication noise and non-linearities; and the wavelength continuity constraint (WCC) to keep the opticalsignal's wavelength unchanged in wavelength-division-multiplexed (WDM) optical networks which degrades network blocking performance. Wavelength converters (WCs) can alleviate the WCC constraint, but the only commercially available devices are the OEO-based WCs (OEO-WCs), however, their cost increases with bit-rates. On the other hand, all-optical wavelength converters (AO-WCs) have been demonstrated in research laboratories albeit with a limited conversion range and a performance that degrades converted signal's quality.In this thesis, we design the transmission layer using two different modulation formats sets with different bit-rates ranges; and consequently different performance estimation models. At the network level, our analyses show that WCs' contribution depends on traffic demands serving ordering in the online traffic assumption; that using xed-alternate routing (FAR) or least-loaded routing (LLR) algorithms and first-fit (FF) wavelength assignment algorithm, AO-WCs give the same performance enhancement as OEO-WCs. Moreover, we identify an optimum AO-WC conversion range and cascadability which shows that LLR requires lower number of conversions per channel compared to FAR

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Larroque, Joël. "Etude, conception et realisation d'un demodulateur a remodulation quadriphase : application a la regeneration du signal dans les satellites de telecommunications ou de relais de donnees." Toulouse 3, 1988. http://www.theses.fr/1988TOU30087.

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Abstract:

Ce memoire presente l'etude d'un demolutateur a remodulation quadriphase a la frequence de b, 87 ghz permettant la regeneration des signaux hyperfrequence a bord des satellites de telecommunications (a acces multiples commutes a bord) ou de relais de donnees (pour les liaisons avec des satellites ou des navettes en orbite basse ainsi qu'avec des mobiles terrestres. Le demodulateur a remodulation quadriphase est compose de sous-equipements dont une simulation permet de connaitre leurs influences sur les performances du systeme complet

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Sahni, Mohamed Omar. "Contribution à l'étude de techniques pour l'affinement spectral de lasers : application aux diodes à blocage de modes destinées aux télécommunications optiques cohérentes." Thesis, Rennes 1, 2018. http://www.theses.fr/2018REN1S121/document.

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Abstract:

Les peignes de fréquences optiques, issus de diodes à blocage de modes, font partie des candidats potentiels pour les réseaux de transmission à multiplexage en longueurs d’onde (WDM). Cependant, les modes composant leur peigne, exhibent généralement des largeurs de raie optiques relativement élevées ( 1-100 MHz), rendant ainsi incompatible leur utilisation sur un réseau WDM employant des formats de modulation avancés d’ordre supérieur. Cette thèse étudie, une solution pour palier à cette limitation. La technique utilisée, dite d’asservissement à correction aval hétérodyne, effectue un traitement du flux lumineux en sortie du laser sans agir sur ce dernier, permettant de réduire le bruit de fréquence présent sur chacune des raies et par conséquent leur largeur de raie optique. Dans une première approche, la technique est appliquée à un laser mono-fréquence. Cela a permis d’une part de valider son fonctionnement et d’autre part d’identifier les limites intrinsèques du dispositif expérimental mis en place. Ainsi, nous démontrons que le niveau de bruit de fréquence minimum permis par notre système, correspond à un spectre optique de largeur de raie optique instantanée de 50 Hz et une largeur de raie de 1,6 kHz pour un temps d’observation de 10 ms. La technique est par la suite appliquée à une diode à blocage de modes actif. Le peigne de fréquences optiques ainsi généré, est composé de 21 modes, ayant tous une largeur de raie optique intrinsèque inférieure à 7 kHz, dont 9 modes sont sub-kHz. Pour un temps d’observation du spectre optique de 10 ms, ces modes exhibent tous une largeur de raie d’environ 37 kHz. Nous démontrons ainsi l’impact de la gigue d’impulsions sur les performances de la technique et nous soulignons l’intérêt d’une telle cohérence, pour le domaine des télécommunications optiques cohérentes (transmissions WDM cohérentes de type m-QAM avec des constellations d’ordre élevé, compatibles avec des débits multi-Tbit/s par raie). En dernier lieu, nous abordons une seconde technique consistant à pré-stabiliser la fréquence d’un laser par asservissement en boucle fermée. Elle repose sur l’utilisation d’un interféromètre à fibre déséquilibré comme référence pour réduire le bruit de fréquence d’un laser, situé particulièrement en basses fréquences. Appliquée à un laser mono-fréquence, elle a permis de réduire son bruit de fréquence technique conduisant ainsi à une nette amélioration de sa largeur de raie intégrée sur 3 ms, de 224 kHz à 37 kHz. Ce premier résultat représente un bon support vers l’exploration du potentiel des diodes à blocage de modes pour des applications métrologiques Optical frequency combs obtained from mode-locked laser diodes are potential candidates for WDM networks. However, their lines exhibit usually a broad optical linewidth ( 1-100 MHz). Thus their use is incompatible for high order modulation formats WDM based systems. This thesis investigates one solution to overcome this limitation. It consists of using a feed-forward heterodyne technique to reduce the frequency noise of each comb-line and consequently their optical linewidths. In a first approach, the technique is applied to a single-mode laser. This allowed us to validate its proper working and to identify the intrinsic limits of the experimental device set up. The latter analysis enabled us to reveal that the minimum achievable frequency noise level by our system, corresponds to a 50 Hz intrinsic optical linewidth spectrum and a 1,6 kHz optical linewidth based on 10 ms observation time. This technique is then applied to an actively mode-locked laser diode demonstrating, at our system output, a 21-line optical frequency comb with intrinsic optical linewidths reduced to below 7 kHz. It is worth noting that 9 among them, exhibit sub-kHz linewidths. For an observation time of 10 ms, all lines share the same optical linewidth, almost equal to 37 kHz. We thus show that the timing jitter impacts the technique performances. We also highlight the relevance of such coherence level for coherent optical communication. Lastly, we study a laser frequency pre-stabilization technique based on a locking to an unbalanced fiber interferometer. When applied to a single-mode laser, the technique showed a reduction of its technical frequency noise, thus leading to a clear improvement of its integrated optical linewidth from 224 kHz to 37 kHz for 3 ms observation time. This first result provides a good support towards the exploration of mode-locked laser diodes potential for metrological applications

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Fernandez, de Jauregui Ruiz Ivan. "Advanced modulation formats and nonlinear mitigation for spectral efficient optical transmission systems." Thesis, Evry, Institut national des télécommunications, 2018. http://www.theses.fr/2018TELE0009/document.

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La majeure partie des communications mondiales est transportée par des systèmes transocéaniques à fibre optique. Il est estimé que d'ici 2020 le trafic de données atteindra 4.3 ZB par an. Afin de faire face à cette demande, différentes technologies sont actuellement étudiées pour augmenter la capacité des systèmes de transmission très longue distance. Avec l'avènement des circuits intégrés à haute vitesse, des formats de modulation avancés et des techniques de traitement de signal numérique (DSP) peuvent être utilisés pour maximiser l'efficacité spectrale de transmission. Par ailleurs, la capacité des systèmes modernes est fortement limitée par les effets non-linéaires de type Kerr dans la fibre. Ainsi, la première partie de ce travail est axée sur l’étude de la performance et des gains réalisables par des techniques DSP à faible complexité pour mitiger les effets non-linéaires monocanal. En outre, l’utilisation des formats de modulation multiniveaux à haute efficacité spectrale au-delà de 16QAM a pris de l'ampleur pour augmenter le débit de transmission des systèmes, notamment avec l’introduction des formats QAM avec mise en forme probabiliste (PCS-QAM), plus performants que les formats QAM classiques. La deuxième partie de ce travail présente donc une comparaison théorique ainsi qu’expérimentale du format PCS-64QAM avec d’autres formats à haute efficacité spectrale pour les distances transatlantiques. La mise en œuvre d’un format PCS-64QAM conçu pour les distances transpacifiques est également abordée. Enfin, la dernière partie de ce travail concrétise les résultats des travaux menés dans les deux sections précédentes en présentant plusieurs records de transmission Global data traffic is expected to reach up to 4.3 ZB per year by 2020. With the majority of the global communications being transported on submarine point-to-point fiber-optic systems, different cutting-edge technologies have been under research to cope with this unprecedented traffic growth. Continuous advances in high-speed integrated circuits have allowed the use of advanced modulation formats and digital signal processing (DSP) techniques to maximize the transmission spectral efficiency. With mitigation of fiber linear effects efficiently carried out by DSP with relative low-complexity, the capacity of modern fiber optic systems rests limited by fiber nonlinearities. To this extent, in the first part of this work, the performance and achievable benefits of low-complexity DSP techniques aiming to mitigate fiber Kerr nonlinear effects are investigated. Besides nonlinear compensation techniques, the use of multi-level modulation formats beyond 16QAM and high symbol rate channels have gained momentum to increase the system spectral efficiency. One of the major breakthroughs in the recent years, has been the introduction of QAM-based probabilistic constellation shaping (PCS-QAM), which has proven to outperform regular QAM formats. In this sense, in the second part of this work, the practical achievable rate increase brought by PCS-QAM for transoceanic distances is investigated. A theoretical and experimental comparison with other high-capacity formats is performed, and the design of a PCS-QAM for trans-Pacific distances is addressed. Finally, in the last section, several transmission records using the two above techniques are reported

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Kanj, Matthieu. "Intelligent supervision of flexible optical networks." Thesis, Rennes 1, 2016. http://www.theses.fr/2016REN1S138/document.

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Abstract:

Les réseaux optiques dynamiques et flexibles font partie des scénarios d'évolution des réseaux de transport optique. Ceux-ci formeront la base de la nouvelle génération des réseaux optiques de demain et permettront le déploiement efficace des services tel que le Cloud Computing. Cette évolution est destinée à apporter flexibilité et automatisation à la couche optique, mais s'accompagne d'une complexité supplémentaire, notamment au niveau de la gestion et de la commande de cette toute nouvelle génération de réseau. Jusqu'à récemment, les protocoles de routage et de signalisation normalisés ont pris en compte plusieurs paramètres physiques tels que l'information spectrale de la bande passante, le format de modulation, et la régénération optique. Cependant, d'autres paramètres sont encore nécessaires (par exemple, les puissances optiques des liens, le gain des amplificateurs) afin de faire fonctionner efficacement de grands réseaux. Dans ce contexte, il y a un besoin d'étudier les réseaux optiques existants ainsi que les différentes méthodes de prise en compte de la couche photonique dans le plan de contrôle. Le but est d'avoir un réseau optique automatique, flexible et programmable, mais surtout efficace de point de vue économique et opérationnel. L'utilisation de la technologie à grille flexible a un impact sur les réseaux optiques existants, où presque tous les équipements devront être remplacés, ce qui entraînera un coût additionnel pour les opérateurs. Dans ce travail, nous étudions les réseaux optiques actuels et évaluons l'impact de la flexibilité sur les infrastructures existantes. Ensuite, nous identifions plusieurs paramètres optiques à contrôler et proposons des extensions protocolaires afin d'intégrer ces paramètres dans un plan de contrôle GMPLS. De plus, nous développons les algorithmes de routage et de signalisation qui permettent la mise en œuvre d'un plan de contrôle efficace qui répond au besoin de la flexibilité. Enfin, l'ensemble de nos propositions et de nos solutions sont évaluées sur plusieurs topologies réseaux avec des modèles de trafic différents dans le but de valider leur pertinence Dynamic and flexible optical networks are among the evolution scenarios of the optical transport networks. These form the basis of the new generation of optical networks of tomorrow and enable the effective deployment of services such as cloud computing. This evolution is intended to provide flexibility and automation to the optical layer. However, it results in additional complexity, particularly in terms of the management and control of this new network generation. Until recently, the standardized routing and signaling protocols have been taking into account several optical parameters like the spectral bandwidth information, modulation format, and optical regeneration. However, other parameters (e.g., link optical powers, gain of optical amplifiers) are still required in order to efficiently operate large optical networks. In this context, there is a need to study the existing optical networks and the different integration methods of the photonic layer in a control plane. The goal is to get an automatic optical network that is flexible, programmable, and at the same time efficient from an economical and operational perspective. The use of flexible grid technology has an impact on existing optical networks, where almost all the equipment must be replaced, resulting in an additional cost to network operators. In this work, we study the current optical networks and evaluate the impact of flexibility on the existing infrastructures. Then, we identify several physical parameters to be controlled and propose protocol extensions in order to integrate these parameters in the GMPLS control plane. In addition, we develop the routing and signaling algorithms that allow the implementation of an efficient control plane that addresses the need for flexibility. Finally, the set of our proposals and solutions are evaluated on multiple network topologies with different traffic patterns in order to validate their relevance

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Dissertations / Theses on the topic 'Multiplexage en Division de Fréquences'

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