L’évolution rapide des services et applications multimédias (Internet haut débit, 3G, LTE) a entrainé un besoin chez les clients qui contraint les opérateurs à augmenter le débit de tous les segments du réseau, y compris le réseau d’accès. Les solutions utilisant la fibre optique tendent à remplacer progressivement les liaisons câblées (cuivre ou coaxial) afin de garantir des capacités de transfert plus importantes. La fibre optique est un medium très attractif car son atténuation linéique est très faible et sa bande passante importante. Cependant la dispersion chromatique de la fibre associée au chirp des sources optiques limite la montée en débit dans les futurs réseaux d’accès optiques (débits au-delà de 10 Gb/s) NG-PON (Next Generation Passive Optical Network). Dans ce contexte, des formats de modulation à efficacité spectrale meilleure que le NRZ pourraient être retenus. L’OFDM est une solution pour accroître l’efficacité spectrale, tout en garantissant une meilleure performance et une grande robustesse face aux canaux sélectifs en fréquence comme la fibre optique. Dans ce travail de thèse, nous avons proposé de nouvelles techniques d’implémentation de l’OFDM pour le NG-PON et évalué leurs performances dans un canal IM/DD. Nous avons montré par des simulations système dans un canal optique réaliste, que les techniques New DCO, New INC-ACO et DC-ACO sont capables d’augmenter les limitations de distances de transmission imposées par la modulation NRZ-OOK (Non-Return to Zero On-Off Keying) avec l’utilisation de composants bas coût. Ainsi, nous avons montré qu’avec les méthodes «MET (Minimization E-Tight)» et Levin-Campello, les techniques New DCO et DC-ACO permettent de réaliser des débits de 10 Gb/s sur une distance de 70 km en New DCO et 55 km en DC-ACO avec un taux de partage de 1×64. Cela permet d’affirmer que l’approche New AMOFDM serait un bon candidat pour le déploiement de réseaux d’accès optiques dans les métropoles de pays en développement. / The rapid development of multimedia services and applications such as broadband Internet, 3G, LTE, has led customers to force operators to increase throughput of all network segments, including the access network. Solutions using optical fiber tend to gradually replace cable based-copper or coaxial communications to ensure larger transfer capacity. The optical fiber is a very attractive medium because its linear attenuation is very low and its bandwidth very high. However, the chromatic dispersion of the fiber associated with the chirp of the optical sources limit the rise in flowrate in future optical access networks (beyond rates of 10 Gb/s) NG-PON (Next Generation Passive Optical Network). In this context, modulation formats with higher spectral efficiency than NRZ-OOK could be selected. OFDM is a solution to increase the spectral efficiency, while ensuring a better performance and high robustness against frequency selective channel such as fiber optics. In this thesis, we proposed a new OFDM techniques implementation for NG-PON and evaluated their performance in an IM/DD channel. We showed by simulations system of a realistic optical channel, that New DCO, New INC-ACO and DC-ACO OFDM techniques are able to increase the limited transmission distances imposed by the NRZ-OOK modulation with the use of low-cost components. Thus, we showed that using the “Minimization and E-Tight (MET)”or the Levin-Campello algorithm, the New DCO and DC-ACO techniques permit to achieve data rates of 10 Gb/s with a split ratio of 1 × 64 over a distance of 70 km with New DCO and 55 km for DC-ACO. Then we conclude that the New AMOFDM approach is a good choice for the deployment of optical access networks in metropolitan cities of developing countries.

The main object of the master thesis was to familiarize with optical networks, describe the latest current technology of passive optical networks and create a simple simulation of our chosen technology. This thesis was divided into several parts. The first part deals with passive network architecture. I illustrated the basic functional elements which are present in optical networks. I described the active elements and principles of data transmission in the distribution network. To conclude this chapter I described the different standards that are defined for the passive network. In second part I familiarized myself with key parameters and their adverse effect on the transmitted signal. Another part deals with the new technologies that are defined for the next generation of passive network NG-PON. I described the principles of data transmission in these networks and their advantages and disadvantages. The last part deals with creating custom simulations of technology defined by standard NG-PON using OptSim 05.02 Subsequently I have collated all the results of the various technologies and show the advantages and disadvantages of each.

Ces travaux de recherches visent à étudier et à proposer de nouvelles architectures dans le contexte d'une Nouvelle Génération de Réseau d'Accès Optique Passif (NG-PON). Cette nouvelle génération d'équipements se justifie par l'augmentation des besoins en débit (descendant et/ou montant), ou d'éventuelles futures obligations réglementaires. Elle a pour fil conducteur le souci d'optimiser les coûts de déploiement de l'accès FTTH. Depuis 2010, l'organisme de pré-normalisation, le FSAN (associé à l'ITU) a prévu une action sur le thème du NG-PON qui se décline en XG-PON1 pour la première vague (débit 10 Gbit/s descendant et 2.5 Gbit/s montant) puis en un deuxième volet appelé NG-PON2 (pour une offre viable commerciale basée sur un débit de l'ordre de 1 Gbit/s) pour succéder au G-PON et au XGPONl. Des évaluations ont été menées sur la transmission optique, plus exactement au niveau de la couche physique (mesures de taux d'erreur, budget optique, portée) pour en déduire par la suite la faisabilité et la performance des systèmes. Deux thématiques ont structuré le travail de thèse sur la base de ce périmètre d'analyse : i) la recherche de solutions techniques pour optimiser le nombre de centraux " opticalisés ", ii) la recherche de solutions dans le modem client pour permettre de se connecter à des solutions de type une longueur d'onde par client. Un combineur optique sans pertes répondant au meilleur remplissage des cartes OLTs (Optical Line Termination) au Central Optique a été démontré. Ce combineur optique permet la réduction des sites NRO (Noeud de Raccordement Optique). Cette thèse s'intéresse aussi à l'ONU (Optical Network Unit), l'équipement du côté du client qui est un élément fondamental qui impacte le modèle de coût dans les réseaux d'accès. Les ONU achromatiques (dont les émetteurs sont identiques quelque soit la longueur d'onde d'émission) étudiés sont soit à base de source large à découpage spectral (" Spectrum Slicing ") soit à base de lasers accordables. Ils offrent l'avantage de la simplicité dans une architecture dont le multiplexage et l'accès multiples sont basés sur la longueur d'onde. Le format de modulation avancé de type OFDM et l'emploi de la technique de traitement de signal comme l'égaliseur sont également mis en relief dans ces travaux de thèse. Ces deux aspects correspondent à des mises en oeuvre d'outils de l'état de l'art le plus récent pour compenser les pénalités d'une transmission optoélectronique.

This diploma thesis deals with the historical development of passive optical networks, according to the standards that was defined by International Telecommunication Union (APON, BPON, GPON, XG-PON and NG-PON). Further, the thesis describes the security of passive optical networks, but also a security threats which the deployment and use of passive optical technology carry. In the introductory chapters of this thesis the passive optical networks are described. The following is a description of the standards of passive optical networks in terms of their historical development. The next part is dedicated to the security of passive optical networks and possible security threats. In conclusion a description of the practical part of this thesis is given -- rack assembly, which will serve for future testing. The basic configuration of the optical line terminations that are fitted in the rack is also described. The last part of this diploma thesis is dedicated to the testing of selected security risks, which was described in the theoretical part of this thesis.