As redes de telecomunicações se dividem em redes de longa distância, redes metropolitanas e redes de acesso. As redes de longa distância e metropolitana usufruem a alta capacidade de largura de banda da fibra óptica, enquanto nas redes de acesso há um gargalo de largura de banda por causa do uso de pares de fios e cabo coaxial. Para solucionar este problema e oferecer aos usuários acesso banda larga de baixo custo foram propostas as redes ópticas passivas (passive optical network - PON). A PON é formada por dois elementos básicos, a unidade de rede óptica (optical network unit - ONU), localizada perto dos assinantes, e o terminal de linha óptica (optical line terminal - OLT), localizado próximo ao provedor de serviços. Dentre os padrões disponíveis para redes PON, o Ethernet (EPON), padronizado pelo grupo IEEE 802.3ah, é opção atraente porque ele é bastante difundido nas redes locais. O protocolo de controle multiponto (multipoint control protocol - MPCP), já especificado, é responsável pelo controle de acesso ao meio, fornecendo infra-estrutura de sinalização para transmissão entre OLT e ONUs. Entretanto, o algoritmo de alocação de largura de banda, que realiza o controle de acesso ao meio com base no MPCP, foi considerado fora do escopo de trabalho do grupo de trabalho, permitindo que seja desenvolvido pelos fornecedores de equipamentos. Neste trabalho, arquiteturas de rede EPON e o protocolo MPCP são descritos e algoritmos de alocação de largura de banda são avaliados mediante simulação computacional. São abordados os algoritmos de alocação de largura de banda que integram multiplexação estatística e técnicas para o suporte a classes de serviços diferenciados, com base no esquema de multiplexação por divisão no tempo (time division multiplexing - TDM). Algoritmos que integram a multiplexação por divisão em comprimento de onda (wavelength division multiplexing - WDM) à arquitetura EPON TDM são também investigados. Os algoritmos WDM-TDM permitem a atualização progressiva da EPON que emprega o esquema TDM para WDM. / Telecommunication networks are divided into core, metropolitan and access networks. The core and metropolitan networks use high capacity bandwidth optical fibers, while the access networks have bandwidth bottlenecks because of the use of twisted-pair wires and coaxial cable. To solve this problem and to offers the users broadband access at low cost the use of passive optical networks (PON) is proposed. A PON is formed by two basic elements, the optical network unit (ONU), positioned close to the customers and the optical line terminal (OLT), located close to the service provider. Within the available standards for PON networks, the Ethernet (EPON), standardised by the IEEE group 802.3ah, is an attractive option because it is already widely used in local networks. The multipoint control protocol (MPCP), already specified, is responsible for the media access control, providing signaling infrastructure for transmission between OLT and ONUs. However, the bandwidth allocation algorithm, that controls access based on MPCP, was considered outside the scope of the work group, permitting that this be developed by equipment providers. In this work, EPON architectures and the MPCP protocol are described and bandwidth allocation algorithms are evaluated with computational simulation. Bandwidth allocation algorithms which integrate statistical multiplexing and techniques to support for differentiated classes of service, based on time division multiplexing (TDM) scheme are investigated. Algorithms that integrate wavelength division multiplexing (WDM) to the EPON TDM architecture are also investigated. The WDM-TDM algorithms permit the progressive upgrade of EPON based TDM to WDM schemes.

Les lanceurs spatiaux actuels, et en particulier Ariane 5, utilisent le réseau déterministe MIL-STD-1553B. Compte tenu des nouveaux objectifs de réduction des coûts et de la masse du système global ainsi que du support de trafic de télémesure multimédia, cette technologie n'est plus forcément optimale. Parmi les différents candidats de remplacement, cette thèse met en évidence les capacités du standard Ethernet à répondre à ces nouveaux objectifs tout en s'appuyant sur une utilisation de composants matériels et d'outils de développement existants à moindre coût (COTS). La première contribution porte sur l'évaluation de performances temporelles des architectures commutées. Les travaux mettent ainsi en évidence les gains et limites liés au choix d'une part du mode de communication (de maître/esclaves à producteurs/consommateur) et d'autre part à une future distribution de l'avionique. Pour cela, cette étude s'appuie sur une évaluation déterministe des délais de bout en bout par calcul réseau, simulations et expérimentations. Ces résultats ont été validés pour deux architectures commutées pour un scénario représentatif des vols actuels. La seconde contribution concerne l'amélioration de la disponibilité du système de communication. Il est proposé une stratégie de reconfiguration "temps réel" des chemins par supervision active du réseau. Dans le cadre d'exigences critiques, il est également proposé l'utilisation d'arbres couvrants multiples permettant d'anticiper la défaillance d'éléments d'interconnexion. Enfin, le choix d'architectures commutées et segmentées ne permet plus d'observer en tout point le réseau comme sur un bus. Pour cela, cette thèse met en avant les conditions et performances dans lesquelles un protocole de synchronisation d'horloges pourra contribuer à générer à partir de plusieurs points de captures une trace unique des échanges sur le réseau. Ce travail permettra d'identifier les tests pour une future validation du standard Ethernet pour les lanceurs spatiaux / Current space launchers, and particularly Ariane 5, use the deterministic network MIL-STD-1553B. According to the new objectives of cost and system mass reduction and of multimedia traffic support, this technology is not optimal anymore. Among the potential candidates, this thesis highlights the fact that such objectives can be achieved through the use of Ethernet standard based on components-on-the-shelf. The first contribution focuses on time performance evaluation of switched architectures. The gain and limits related to the communication mode (from master/slaves to producers/consummers) and future avionic distribution are studied. This study relies on a deterministic evaluation of the end-to-end delay by using network calculus, simulations and experiments. These results are validated with two switched architectures by using a scenario considered as representative of current flights. The second contribution is the network availability improvement. A real-time path reconfiguration strategy is proposed through active network supervision. Based on critical requirements, it is also suggested to use multiple spanning-trees for anticipating network element failures. The last contribution deals with the issue that in switched and segmented architectures it is not possible to collect all the traffic as in a bus. In order to do so, this thesis introduces the configurations under which a clock synchronization protocol could contribute to generate a single network trace from many collecting points. This work will enable to identify the tests for a future Ethernet standard validation in the framework of space launchers

Les travaux de thèse s’inscrivent dans le cadre d’une relation pérenne que le CRAN entretient depuis 10 ans avec le CNES. Il s’agit d’étudier la pertinence du remplacement des réseaux de type bus actuellement embarqués dans les lanceurs européens, par des architectures Ethernet commutées standard sur étagères. Les précédents travaux ont permis de qualifier Ethernet sur 2 items de qualité de service : temps-réel et disponibilité. Nous nous attachons à poursuivre ce travail en validant ces premiers résultats sur une plateforme, reproduction à l’échelle de l’architecture qui sera embarquée dans les lanceurs. Ensuite, nous travaillons sur un item original de qualité de service, exigence typique du spatial, appelé observabilité. L’objectif est de rejouer tout vol, après coup, au sol, sachant que le lanceur n’y revient pas, et que l’architecture est commutée, conférant au réseau une dimension multi-domaines d’observation non synchronisés. La synthèse de toutes les captures impose donc de garantir que l’ordonnancement et la fraîcheur des informations de contrôle du lanceur véhiculées dans les trames soient en cohérence avec le fonctionnement applicatif spécifié, et que ce qui est observé soit conforme à ce qui s’est réellement passé. Enfin, nous proposons un sur-échantillonnage réglé dynamiquement pour profiter de la bande passante disponible sans remettre en cause les exigences temps-réel, de reconfiguration et d’observabilité / This thesis is part of a long-lasting relationship between the CRAN and the CNES since 10 years. This involves studying the pertinence of replacing the buses currently embedded in European’s launchers, by off-the-shelf switched standard Ethernet architecture. Previous works qualified Ethernet regarding two quality of service items: real time and reliability. We continue this work by validating these first results on a platform, true scale architecture reproduction which will be embedded in launchers. Then, we work on an original quality of service item, typical of the spatial requirements, called observability. The objective is to re-play the whole flight, afterwards, on ground, knowing that the launcher will not come back, and the architecture is segmented, conferring to the network the dimension of non synchronized multi-domains of observation. The synthesis of all the captures implies to guarantee that the order and the freshness of launcher control information are consistent with the specified applicative operation, and that what is observed is compliant to what really happened. Finally, we propose an over-sampling which is dynamically regulated in order to benefit from the available bandwidth without disturbing real time, reconfiguration and observability requirements

La conception d’un réseau de communication de sécurité basée sur l’Ethernet temps réel répondant aux exigences de la norme PESSRAL, dérivée de l’IEC 61508, constitue la base de notre travail. Afin d’atteindre cet objectif, nous mettons en oeuvre des mécanismes permettant de réduire la probabilité d’erreur et d’atteindre les niveaux d’intégrité de sécurité (SIL) par l’utilisation d’un système électronique déterministe. Avec un seul canal de communication, notre système doit être capable d’intégrer des fonctions critiques et non critiques sans remettre en cause la certification du système.Lors de cet engagement nous proposons un système de communication industrielle basé sur l’Ethernet temps réel. Les interfaces de communication proposées répondent aux exigences de réactivité, de déterminisme pour garantir les contraintes temporelles imposées par le processus et la norme. Pour assurer la sécurité fonctionnelle des interfaces, nous avons proposé une surcouche de type "safety" qui implémente des fonctions de sécurité selon le concept du canal noir défini dans l’IEC 61508. En nous basant sur ces propriétés, nous avons réussi à classifier les solutions temps réel à base d’Ethernet en trois classes en fonction du temps de cycle. La surcouche "safety", basée sur la redondance de données, a permis de renoncer à la solution de redondance physique. Cette redondance de données duplique le temps de cycle initial du réseau qui satisfait néanmoins aux conditions de sécurité et temporelles de la norme. / The design of a communication network with a real-time Ethernet-based security that meets the requirements of the PESSRAL standard, derived from IEC 61508, is the basis of our work. In order to achieve this goal, we implement mechanisms reducing the residual error probability and achieving Safety Integrity Levels (SIL) via a deterministic electronic system. Through a single communication channel, our system must be able to integrate critical and non-critical functions without compromising the system certification.According to this commitment, we suggest an industrial communication system based on real-time Ethernet. The proposed communication interfaces meet the requirements of responsiveness and determinism in order to guarantee the temporal constraints imposed by the process and the standard. To ensure the functional safety of the interfaces, we have proposed a "safety" overlay that implements security functions according to the concept of the black channel defined in IEC 61508. Based on these properties, we have managed to classify the Ethernet-based real-time solutions into three classes in terms of cycle time. The overlay "safety", based on the redundancy of data, made it possible to give up the solution of physical redundancy. This data redundancy duplicates the initial cycle time of the network, which nonetheless satisfies the security and time conditions of the standard.

Este trabalho propõe investigar, desenvolver e validar uma metodologia de projeto para sistemas de diagnóstico para detecção de falhas e anomalias em aplicações de acionamento de motores elétricos, comumente utilizados na indústria de manufatura. A metodologia proposta é baseada na coleta e interpretação de dados de processo de redes PROFINET, perfil PROFIdrive, e ferramentas de aprendizagem de máquinas. Técnicas de extração e redução de atributos são aplicadas nos dados de processo coletados. Estes atributos são utilizados em algoritmos para reconhecimento de padrões, os algoritmos investigados são o k-Nearest Neighbor, Redes Neurais Artificiais, Support Vector Machines, e adicionalmente uma adaptação da metodologia é feita utilizando um algoritmo para detecção de novidades. A avaliação da metodologia considerou quatro cenários para estudos de caso, para falhas comuns em aplicações de máquinas rotativas. Os resultados alcançados demonstram a eficácia da metodologia, que foi capaz de detectar as falhas e anomalias investigadas de maneira satisfatória, similares a trabalhos correlatos, com o diferencial de não exigirem sensores adicionais dedicados na coleta de dados. Desta maneira, o trabalho contribui para área de redes de comunicação industrial, mais especificamente o protocolo PROFINET, diagnósticos de anomalias em máquinas acionadas por motores elétricos, e ferramentas de aprendizagem de máquinas. / This work proposes to investigate, develop and validate a methodology to design diagnostic systems to detect faults and anomalies in motion control applications, commonly used in manufacturing industry. The proposed methodology is based on collection and interpretation of process data from PROFINET networks, PROFIdrive profile, and machine learning tools. Feature extraction and selection techniques are applied to the collected process data. These features are used in algorithms for pattern recognition problems. Investigated algorithms are k-Nearest Neighbor, Artificial Neural Networks, Support Vector Machines and in addition, an adaptation of the methodology is held for novelty detection. Four scenarios were considered as case of studies for methodology evaluation, based on common faults in rotating machine applications. The results proved the methodology effectiveness for diagnostic system design, which were able to detect satisfactorily the investigated faults and anomalies, similar to related work, with the differential of not requiring additional dedicated sensors for data collection. In this way, the work contributes to the area of industrial communication networks, more specifically in PROFINET protocol, diagnostic systems for fault detection in motion control applications, and machine learning tools.

Les travaux présentés dans ce mémoire s'intéressent aux mécanismes de redondance spécifiés par un protocole de réseau de terrain sur Ethernet. L'objectif est de valider la spécification par rapport à des exigences de disponibilité. Le contexte industriel des travaux nous a amenés à : 1) privilégier une validation par vérification formelle. Le model-checking temporel a été retenu. En effet, le caractère critique des applications industrielles pour lesquelles doit être intégré le protocole impose une vérification exhaustive des propriétés. Les nombreux paramètres temporels permettant de décrire le fonctionnement du protocole nous ont amenés à favoriser une technique prenant en compte le temps. 2) proposer une modélisation par automates temporisés modulaire ainsi qu'une méthode d'instanciation. Celles-ci permettent d'adapter facilement le modèle à vérifier à une architecture de réseau de terrain envisagée lors de la phase d'étude d'une affaire. 3) proposer des abstractions qui favorisent la vérification du modèle par le moteur de model-checking temporel. Les propriétés vérifiées traduisent l'aptitude des mécanismes de redondance à compenser une défaillance du médium ou de l'animation des échanges. Afin d'illustrer la pertinence de ces propositions, la méthode d'instanciation est appliquée à deux architectures et une campagne de vérifications est menée et analysée.

The objective of this dissertation is to improve the service quality of broadband optical access networks by developing advanced link- and transport- layer protocols. Current access technologies represent a significant bottleneck in bandwidth and service quality between a high-speed residential/enterprise network and a largely overbuilt core network. Although it is believed that passive optical network (PON) will be the most promising solution to provide truly broadband connections to end users, a suit of protocols are required to provide quality of service (QoS). In this dissertation, we design a new reservation MAC scheme that arbitrates upstream transmission, prevents collisions, and varies bandwidth according to demand and priority. The new access scheme exploits both WDM and TDM to cater for both light and heavy bandwidth requirements. Next, we introduce delta compression as an efficient method for fast content download. In the third part of this dissertation, we enhance the transport performance of Ethernet services by addressing the throughput optimization issue at the edge of the network. A novel SLA-aware transport control scheme is proposed to utilize reserved bandwidth more efficiently using a shifted additive increase multiplicative decrease (AIMD) algorithm, and to detect congestion more accurately based on hypothesis test. The performance of the proposed scheme is compared with traditional TCP through theoretical analyses and simulations.

Nous évaluons dans cette thèse deux performances temporelles des architectures d automatisation distribuées sur Ethernet commuté et utilisant un modèle de coopération client/serveur : Le temps de réponse entre une occurrence d un événement d entrée et l occurrence de l événement de sortie correspondant ; Le temps de cycle réeseau pour la scrutation par un contrôleur de l ensemble de ses modules d entrées / sorties déportées. La conjonction de trois mécanismes de consommation de temps rend ces deux performances variables et difficiles à déterminer de manière analytique. Par conséquent, la méthode proposée se base sur la simulation d un modèle en réseau de Petri temporisé et coloré du comportement dynamique de l architecture complète. Les résultats obtenus sur six architectures test permettent de : Montrer que les architectures multi-contrôleurs utilisant le modèle de coopération client / serveur donnent des temps de cycle réseau plus rapide que celles basées sur les modèles maître / esclave et producteur / consommateur ; Quantifier l influence du réseau et des mécanismes de consommation du temps.

Avec l’apparition des nouvelles technologies de communication, le nombre des systèmes embarqués avionique et automobile est en constante augmentation. La gestion des communications entre ces systèmes devient alors de plus en plus complexe à mettre en oeuvre dans un contexte où les contraintes temporelles et environnementales sont très fortes et où le taux d’échanges de messages en augmentation continuelle. L’utilisation optimale des réseaux pour acheminer les données tout en respectant les contraintes temporelles imposées est essentielle du point de vue de la sûreté de fonctionnement. Historiquement, pour répondre aux problématiques d’efficacité et de sûreté, les industriels ont développé une palette de réseaux embarqués dédiés à leurs applications cibles (CAN, LIN, . . . ). Ces réseaux présentaient des débits relativement faibles à un moment où un besoin croissant en bande passante se faisait ressentir. le choix d’utiliser le concept de composants dit ‘sur étagères’ (off the shelf COTS) permettait alors de pallier à ce nouveau besoin. Dans un souci de conservation des capacités des réseaux à garantir les contraintes temporelles imposées par les systèmes embarqués temps réel, les industriels ont dû adapter ce concept de composants sur étagères aux systèmes embarqués. L’intérêt de l’utilisation de ces composants est un gain non négligeable en bande passante et en poids pour des coûts de développements relativement faibles. L’introduction de ces composants nouveaux s’est faite de telle sorte que leur impact sur les standards préexistants et les systèmes connectés soit minimal. C’est ainsi que les réseaux dit ‘hétérogènes’ ont vu leur apparition. Ces réseaux constituent une hybridation entre les technologies embarquées historiques et les composants sur étagère. Ils consistent en des réseaux d’extrémité utilisant des technologies éprouvées (telles que le CAN) interconnectés via des passerelles à un réseau fédérateur (backbone) utilisant des composants sur étagères. Dès lors, le défi majeur à relever lors de l’utilisation d’un réseau fédérateur est de respecter les contraintes temporelles des applications sollicitant les différents réseaux. L’objectif est mis à mal sur les points d’interconnexion des réseaux hétérogènes (Passerelles). Ainsi l’approche principale utilisée pour le passage d’un réseau à un autre est l’encapsulation de trames. Pour atteindre l’optimalité de performance de cette technique plusieurs paramètres sont à prendre en compte tels que le nombre de trames à encapsuler, les ordonnancements utilisés, le coût en bande passante ainsi que l’impact sur les distributions de délais (gigue). Dans l’optique de préservation des performances des réseaux, l’objet de nos travaux porte sur l’étude, la comparaison et la proposition de techniques permettant l’interconnexion de réseaux hétérogènes temps réels à la fois pour des applications à faibles et à fortes contraintes temporelles. Après un état de l’art sur les réseaux temps réel, nous spécifions différentes techniques d’interconnexion de réseaux hétérogènes, puis, nous présentons une étude de cas basée sur une architecture réseau interconnectant différents bus CAN via un réseau fédérateur sans fil Wi-Fi. L’étude que nous avons menée montre, par le biais de différentes simulations, que cette architecture réseau est une bonne candidate pour la transmission de flux à contraintes temporelles faibles. Une architecture réseau interconnectant différents bus CAN via un réseau fédérateur Ethernet commuté est ensuite considérée dans une seconde étude de cas ciblant les applications à fortes contraintes temporelles. Dans un premier temps, nous prenons en compte le cas d’un réseau fédérateur Ethernet-PQSE et, dans un second temps, le cas d’Ethernet-AVB. Cette étude nous permet de montrer l’impact des différentes techniques d’interconnexion sur les délais des flux du réseau. / With the emergence of new communication technologies, the number of avionics and automotive embedded systems is constantly increasing. The management of communications between these systems becomes increasingly complex to implement in a context where temporal and environmental constraints are very strong and where messages exchange rate is continuously increasing. The optimal use of networks to transmit data while fulfilling the imposed temporal constraints is essential from a safety point of view. Historically, in order to address safety and efficiency issues, manufacturers have developed a range of embedded networks dedicated to their target applications (CAN, LIN, . . . ). These networks have relatively low bit rates at a point of time where a growing need for bandwidth was felt. To overcome this new need, the choice of using the concept of so-called ’off-theshelf’ components (COTS) has been made. In order to preserve the networks abilities to guarantee the temporal constraints imposed by the real time embedded systems, manufacturers had to adapt the concept of off-the-shelf components to embedded systems. The benefits of using these components is a non-negligible gain in bandwidth and weight for relatively low development costs. The introduction of these new components has been made in such a way that their impact on pre-existing standards and connected systems is minimal. thereby, so-called ’heterogeneous’ networks have emerged. These networks are a hybridization of historical embedded technologies and off-the-shelf components. They consist of stub networks using proven technologies (such as CAN) interconnected via gateways to a backbone network using off-the-shelf components. Thus, the major challenge while using a heterogeneous network is to respect the temporal constraints of the applications requesting the different parts of the networks. This objective can be damaged at the interconnection points of the heterogeneous networks (Gateways). The main used approach to pass frames from one network to another is the encapsulation. To achieve the optimum performances of this technique, several parameters have to be considered such as the number of frames encapsulated, the used scheduling policy, the bandwidth cost as well as the impact on delay distributions (jitter). In order to preserve networks performances, the aim of our work is to study, compare and propose techniques ennabling the interconnection of real-time heterogeneous networks for application with both soft and hard temporal constraints. After a state of the art on real-time networks, we have specified different techniques for the interconnection of heterogeneous networks, then we have presented a case study based on a network architecture interconnecting different CAN buses via a wireless backbone network (Wi-Fi ). The study we conducted shows, through various simulations, that this network architecture is a good contender for the transmission of flows with soft temporal constraints. A network architecture interconnecting different CAN busses via a switched Ethernet backbone is considered in a second case study targeting applications with hard temporal constraints. Two different Ethernet backbone networks are taken into account. We studied first, the case of a switched Ethernet-PQSE backbone network. Then the case of a switched Ethernet-AVB backbone is considered. This study enabled us to highlight the impact of the different used interconnection techniques on network flows delays.

As redes de telecomunicações se dividem em redes de longa distância, redes metropolitanas e redes de acesso. As redes de longa distância e metropolitana usufruem a alta capacidade de largura de banda da fibra óptica, enquanto nas redes de acesso há um gargalo de largura de banda por causa do uso de pares de fios e cabo coaxial. Para solucionar este problema e oferecer aos usuários acesso banda larga de baixo custo foram propostas as redes ópticas passivas (passive optical network - PON). A PON é formada por dois elementos básicos, a unidade de rede óptica (optical network unit - ONU), localizada perto dos assinantes, e o terminal de linha óptica (optical line terminal - OLT), localizado próximo ao provedor de serviços. Dentre os padrões disponíveis para redes PON, o Ethernet (EPON), padronizado pelo grupo IEEE 802.3ah, é opção atraente porque ele é bastante difundido nas redes locais. O protocolo de controle multiponto (multipoint control protocol - MPCP), já especificado, é responsável pelo controle de acesso ao meio, fornecendo infra-estrutura de sinalização para transmissão entre OLT e ONUs. Entretanto, o algoritmo de alocação de largura de banda, que realiza o controle de acesso ao meio com base no MPCP, foi considerado fora do escopo de trabalho do grupo de trabalho, permitindo que seja desenvolvido pelos fornecedores de equipamentos. Neste trabalho, arquiteturas de rede EPON e o protocolo MPCP são descritos e algoritmos de alocação de largura de banda são avaliados mediante simulação computacional. São abordados os algoritmos de alocação de largura de banda que integram multiplexação estatística e técnicas para o suporte a classes de serviços diferenciados, com base no esquema de multiplexação por divisão no tempo (time division multiplexing - TDM). Algoritmos que integram a multiplexação por divisão em comprimento de onda (wavelength division multiplexing - WDM) à arquitetura EPON TDM são também investigados. Os algoritmos WDM-TDM permitem a atualização progressiva da EPON que emprega o esquema TDM para WDM. / Telecommunication networks are divided into core, metropolitan and access networks. The core and metropolitan networks use high capacity bandwidth optical fibers, while the access networks have bandwidth bottlenecks because of the use of twisted-pair wires and coaxial cable. To solve this problem and to offers the users broadband access at low cost the use of passive optical networks (PON) is proposed. A PON is formed by two basic elements, the optical network unit (ONU), positioned close to the customers and the optical line terminal (OLT), located close to the service provider. Within the available standards for PON networks, the Ethernet (EPON), standardised by the IEEE group 802.3ah, is an attractive option because it is already widely used in local networks. The multipoint control protocol (MPCP), already specified, is responsible for the media access control, providing signaling infrastructure for transmission between OLT and ONUs. However, the bandwidth allocation algorithm, that controls access based on MPCP, was considered outside the scope of the work group, permitting that this be developed by equipment providers. In this work, EPON architectures and the MPCP protocol are described and bandwidth allocation algorithms are evaluated with computational simulation. Bandwidth allocation algorithms which integrate statistical multiplexing and techniques to support for differentiated classes of service, based on time division multiplexing (TDM) scheme are investigated. Algorithms that integrate wavelength division multiplexing (WDM) to the EPON TDM architecture are also investigated. The WDM-TDM algorithms permit the progressive upgrade of EPON based TDM to WDM schemes.