Les réseaux d'opérateurs sont actuellement confrontés à multiples défis dont les coûts de réseaux, la disponibility, l'éco-durabilité et la qualité de service. Dans les réseaux "opaques", le signal optique est soumis à une régénération systématique à chaque passage par un noeud. Les réseaux "transparents" (ou tout-optiques) présentent une détérioration de la qualité du signal, due aux effets de dégradation par la couche physique s'accumulant depuis la source jusqu'à la destination. Les réseaux "translucides" offrent un compromis entre les deux types précédents. Dans de tels réseaux, une fraction des noeuds du réseau sont équipés de régénérateurs électriques, tandis que les autres sont complètement transparents aux signaux optiques. Dans un premier temps, nous avons proposé une technique d'optimisation pour la planification de réseaux translucides reposant sur une optimisation croisée entre les coûts CapEx et OpEx du réseau. L'algorithme développé fournit une solution pour le problème de routage et d'affectation de longueur d'onde tout en plaçant stratégiquement les régénérateurs. Dans un deuxième temps, nous avons étudié la planification de réseaux WDM tenant compte de la consommation énergétique, dans un contexte de trafic pré-planifié. Les cartes client servant d'interface entre le routeur IP et le switch optique présentent une opportunité pour réduire la consommation énergétique. Dans ce cadre, nous avons proposé une approche pour optimiser le nombre et l'utilisation de ces équipements en profitant de la corrélation spatio-temporelle entre les requêtes.

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The demand for faster data transmission has been increasing since the wide acceptance of the Internet. To meet this ever increasing demand, optical communication systems use Wavelength Division Multiplexing (WDM) to transport more information per fiber by utilizing multiple wavelength channels. Multi-wavelength laser sources are one of the most important components of such WDM systems. In this thesis a multi-wavelength laser source is proposed. A fiber Sagnac loop filter is used to produce a grid pattern with peaks at a certain set of wavelengths. Then any desired channel is chosen from the grid by using an adjustable Fiber Bragg Grating.

The world is becoming urbanised. Between 1995 and 2025, it is estimated that the cities and towns of the developing world will have absorbed another two billion people. A majority of these people will be poor and settle down in the unregulated areas. It is therefore fair to say that the management and use of water in urban areas is a very complex and dynamic issue. The fact that cities in the South are composed of two systems, the regulated and the unregulated areas, and that considerable diversity exists between them, highlights the need for a context driven policy design in urban water management. For attaining urban water security in these cities, controlling water demand in the regulated areas while improving access to water of good quality in the unregulated areas must be a priority. This thesis is based on a case study of Windhoek, a city characterized by conditions of aridity, rapid urbanisation and primate city dominance. Since 1994, a thorough water demand management (WDM) strategy has been implemented in Windhoek, aiming at improving water use efficiency and to reduce water consumption through economic and non-economical measures. It has been the purpose to examine the development of urban water management along with urban growth, the response to WDM by the domestic and private business sectors, as well as challenges and benefits of allowing urban branch-lines along water transfer schemes. WDM can be an efficient tool in the struggle against luxury and non-efficient water use, to postpone bulk water investments and for cost-recovery. However, it is crucial that the incentives are based on and flexible according to socio-economic conditions, and that water managers acknowledge motives and attitudes that shape water use behaviour. One dilemma of WDM lies in the fact that if the supply capacity is increased, it is likely that demand will be adjusted accordingly. It is a tricky task to motivate water savings through demand management alongside with an improved water supply. Moreover, it is essential that savings are not only temporary, but also part of a long-term adjustment. Another predicament of WDM is that a high trust in water authorities actually lowered the efficiency of the strategy to meet the anticipated goal.

Ce travail de thèse porte sur l'étude des lasers à verrouillage de modes à bâtonnets quantiques (MLL QD) sur le système de matériau InAs/InP en vue de leur utilisation pour les applications télécoms. Contrairement aux lasers à deux sections, nous exploitons, tout au long de cette thèse, le phénomène du mélange à quatre-ondes qui est à l'origine du verrouillage de modes dans ces structures. Une analyse du " chirp " des impulsions générées par ce type de lasers, ainsi qu'une étude théorique et expérimentale pour le compenser, ont été décrites. En particulier, nous démontrons la compensation du " chirp " linéaire par un filtrage et par une fibre présentant une dispersion adéquate. D'autre part, une compensation du " chirp " d'ordre supérieur est possible en utilisant une fibre à dispersion spécifique. Une étude a été consacrée à la gigue temporelle, un autre paramètre crucial pour la plupart des applications utilisant les MLLs QD. Dans une première étape, nous avons mis en œuvre une technique de mesure par cross-corrélation optique pour caractériser la gigue temporelle des MLLs à haute fréquence de répétition. Contrairement à la technique de mesure par analyse spectrale, celle-ci permet d'effectuer des mesures à des fréquences de répétitions supérieures à 50 GHz et sur une plage de fréquence allant de presque 0 Hz à quelques centaines de MHz. Ensuite, nous avons caractérisé des diodes lasers présentant une largeur de raie RF record d'une valeur de 850 Hz. Une valeur de gigue de 500 fs a été mesurée sur la bande de fréquence [150 kHz-320 MHz]. Cette valeur correspond à une amélioration d'un facteur 25 par rapport à la valeur mesurée sur une structure à base de puits quantiques pour les mêmes bornes d'intégration. Nous avons également présenté une étude de la réduction du bruit de phase des MLLs basée sur l'effet de la réinjection optique. Nous avons ainsi obtenu une amélioration du niveau de bruit de phase d'un facteur supérieur à 15 dB par rapport à la technique optoélectronique standard. Ces résultats mettent en évidence le potentiel des MLL QD pour la génération des impulsions à très faibles gigue temporelle et ouvrent la voie pour la conception des oscillateurs tout-optiques à faible bruit de phase. Enfin, nous présentons la génération d'un peigne de fréquences WDM en utilisant un MLL QD. En utilisant une telle source, nous avons démontré une transmission canal par canal sur une distance de 50 km de fibre SMF à un débit de 10 Gbit/s. Ce résultat de toute première importance permet d'envisager l'utilisation des MLLs QD pour la transmission WDM

Des méthodes de modulation et de détection de la lumière originales ont été étudiées afin d'améliorer la performance des systèmes de transmission optique longue distance. Des formats de modulation multiplexés en polarisation, utilisant plusieurs niveaux de phase ont été étudiés en particulier. La détection cohérente associée à un traitement numérique du signal a également été choisie au niveau de la réception afin d'optimiser la performance du système. Cela permet notamment de compenser de façon très efficace les distorsions linéaires introduites par la propagation dans le fibre optique, telles que la dispersion chromatique et la dispersion modales de polarisation. Après propagation sur grande distance, le rapport signal à bruit devient une limitation importante. L'autre limitation provient des interactions non linéaire entre la lumière et la fibre optique qui limitent la puissance maximale que l'on peut injecter dans la fibre optique.La première transmission multiplexée en longueur d'onde sur grandes distances (>1000km) utilisant la détection cohérente a notamment été démontrée.Afin de minimiser l'impact de ces effets non linéaires, différentes stratégies ont été proposées et investiguées. L'impact du multiplexage de polarisation a notamment été quantifié dans des configuration où la dispersion chromatique de la fibre est compensée régulièrement dans la liaison et dans le cas où elle n'est compensée qu'en fin de liaison de façon numérique.La proposition d'utiliser un format de modulation à 2 niveaux de phase ainsi que les algorithmes permettant de le détecter ont été fait. Le gain de performance obtenu par rapport à la solution conventionnelle à 4 niveaux de phase a été montré.Au débit de 100Gb/s, la démonstration de la première transmission sur des distances transocéanique a également été faite.Ces travaux de recherche ont été notamment utilisés pour définir puis développer des produits Alcatel-Lucent qui sont maintenant commercialisés, à 40Gb/s en utilisant un format de modulation multiplexé en polarisation à deux niveaux de phase, et à 100Gb/s en utilisant un format multiplexé en polarisation à quatre niveaux de phase.

Récemment, la convergence des techniques radio à 60 GHz sur fibre optique (radio over fiber - RoF) et des réseaux d'accès optiques passifs à multiplexage en longueurs d'ondes (wavelength division multiplexing-WDM) a suscité un très grand intérêt dans la communauté scientifique. L'objectif de cette thèse est d'étudier les solutions pour faire converger les systèmes RoF à 60 GHZ et les réseaux passifs optiques (passive optical network - PON) utilisant le WDM, appelés dans la suite PON-WDM. Les résultats principaux de cette thèse axée sur la technologie des systèmes RoF et l'intégration des systèmes RoF avec les réseaux d'accès PON-WDM sont les suivants : Un système RoF utilisant un démultiplexeur WDM, compatible avec les réseaux d'accès PON-WDM, est proposé dans cette thèse. Nous avons mené une étude théorique complète du bruit de phase. Elle inclut la contribution des bruits de phase des générateurs de signaux électriques et celle de la conversion de bruit de phase optique en bruit d'intensité. Cette dernière conversion est due à la détection de deux signaux cohérents, retardés l'un par rapport à l'autre si les longueurs optiques entre les deux canaux optiques se recombinant sont différentes. La densité spectrale de puissance du signal millimétrique généré optiquement est analysée théoriquement et démontrée expérimentalement. Son étude donne une méthode pour compenser un éventuel délai optique │τd│. L'amplitude du vecteur d'erreur (error vector magnitude -EVM) est théoriquement calculée et expérimentalement démontrée, en fonction du rapport │τd│/τcOP où τcOP est la durée de cohérence de la source optique utilisée. Cela donne une règle de conception pour insérer le démultiplexeur optique dans le système d'hétérodynage optique.  Nous avons validé expérimentalement la technique d'hétérodynage optique qui utilise un démultiplexeur pour générer un signal millimétrique respectant le standard ECMA 387. Nous avons proposé un système combinant une partie RoF et un réseau PON-WDM, permettant la génération simultanée d'un signal millimétrique respectant le standard ECMA 387 et la transmission d'un signal en bande de base à plusieurs gigabits par seconde. Nous avons réalisé expérimentalement avec succès la transmission simultanée d'un signal à 60 GHZ, modulé avec une modulation BPSK par un signal à 1588 Mbit/s et celle d'un signal en bande de base à 10 Gbit/s.  Nous avons proposé une nouvelle technique de modulation multi-bandes : la modulation de phase parallèle utilisant un unique modulateur de Mach-Zehnder. Cette technique présente des avantages significatifs comparée à n'importe quelle autre technique de modulation multi-bandes. Il n'y a aucun impact de la modulation en bande de base sur la génération millimétrique. L'impact de la modulation RF sur la transmission en bande de base (impact dû à la non-linéarité de la modulation de phase) est limité. Le taux d'erreurs binaires du signal en bande de base intégrant l'effet du signal RF a été théoriquement calculé et expérimentalement validé. Cela donne des règles de conception pour la technique de modulation de phase parallèle avec un unique modulateur de Mach-Zehnder. Nous avons proposé une architecture et réalisé un démonstrateur d'un système bas-coût bidirectionnel pour la transmission RoF. Ce système utilise le mélange optoélectronique et la technique d'hétérodynage optique. Nous avons prouvé que :  Des signaux à 60 GHz modulés à 397 Mbit/s et 794 Mbit/s avec une modulation BPSK sont convertis vers la bande basse de fréquence en utilisant la technique de mélange optoélectronique : les contraintes du standard ECMA 387 sont respectées.  Pour la liaison descendante utilisant la technique d'hétérodynage optique, aucune pénalité sur l'EVM n'est causée par le choix du régime non linéaire de la photodiode.

Orientador: Aldario Chrestani Bordonalli / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-08T10:40:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Coelho_ThallesValentePinto_M.pdf: 8999099 bytes, checksum: 6e6e5ddd4494f52ddec2b46c26746e75 (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: Este trabalho realiza um estudo detalhado de diversas topologias de amplificadores a fibra dopada com érbio (EDFA). Tendo como referência a topologia básica do EDFA (bombeio co-propagante), foram implementadas outras topologias através de modificações do circuito óptico, por meio da inserção de diferentes dispositivos passivos, da mudança da localização da aplicação do bombeio e até da possibilidade de dupla passagem do sinal pela fibra dopada. Com este estudo, é possível verificar os fundamentos de operação do EDFA e também realizar análises comparativas entre diferentes topologias que foram contempladas em trabalhos anteriores. Além disso, foram propostas outras montagens de circuitos ópticos. Para tanto, foram utilizados dois comprimentos de onda distintos para o sinal de entrada, diversos segmentos de fibra dopada com érbio e diferentes valores de potência de sinal e de bombeio óptico. Assim, os resultados obtidos puderam ser comparados, com o intuito de identificar as topologias que melhor se adequam a uma determinada aplicação (potência, linha ou pré-amplificação). Além do ganho de sinal, outros parâmetros analisados foram a figura de ruído e o espectro de saída do amplificador, entre outros / Abstract: This work presents a detailed study of different topologies of erbium doped fiber amplifier (EDFA). By using an optical circuit based on the classic topology of the EDFA, others topologies were implemented. In order to modify the optical circuit, it was necessary to insert passive and/or active optical components, change the position where the pump is coupled and to make a double pass of the signal through the doped fiber. In this study it was verified the fundamentals of the functionalities of the EDFA and, beyond that, we carried out comparative analysis among different topologies, so far this has not been referenced in the current literature. For the experimental measurements we used two distinct wavelengths for the optical signal, several lengths of erbium doped fibers and different powers for pumping and signal. For instance, it was possible to observe a performance comparison with the topologies and identify the best characteristics for a specific function in the optical system (line, power or pre-amplification). Other amplifier operational characteristics are also analyzed, such as, amplifier gain, noise figure and amplified spontaneous emission, among others / Mestrado / Telecomunicações e Telemática / Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador: Raul Vinhas Ribeiro / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-04T00:10:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Steiner_RenatoMiranda_M.pdf: 2911331 bytes, checksum: f37192c3e00e737a230072ffd04287be (MD5) Previous issue date: 2004 / Resumo: Esta dissertação trata do dimensionamento inicial de tráfego em redes de caminhos ópticos WDM (Wavelength Division Multiplexing) comutadas por comprimento de onda com proteção de caminhos. Fazemos uma introdução das tecnologias chave e dos principais aspectos de planejamento da rede. Apresentamos algumas opções de provisionamento de transporte para diversas arquiteturas de redes clientes. O problema de roteamento e designação de comprimento de onda (RWA ¿ Routing and Wavelength Assignment) é apresentado, e são comparados modelos de programação inteira mista (MILP ¿ Mixed Integer Linear Program) com formulações nó-arco e arco-caminho. A formulação arco-caminho é expandida para incorporar capacidade para proteção compartilhada e dedicada no RWA, em mais dois MILPs. Um algoritmo gerador de rotas alternativas conveniente ao problema foi elaborado. Comparamos diferentes esquemas de restauração de tráfego: pré-configurado 1+1, pré-configurado 1:1, e pré planejado 1:1 e 1:N. A modelagem de proteção/restauração é aplicada a uma rede de 15 nós. Todos os algoritmos foram implementados na linguagem de modelagem AMPL/CPLEX / Abstract: This dissertation is a study about the initial traffic deployment in wavelength-routed WDM (Wavelength Division Multiplexing) optical networks with path protection. We make an introduction of the key technologies and the major network planning aspects. We introduce some architectures for transport provisioning to various client network architectures. The RWA (Routing and Wavelength Assignment) problem is introduced, and node-link and link-path MILP (Mixed Integer Linear Program) formulations are compared. The link-path formulation is expanded to incorporate dedicated and spare capacity in the RWA, in more two MILPs. An algorithm for generation of alternative routes convenient to the problem was elaborated. Different traffic restoration schemes are compared: 1+1, pre-configured 1:1, and pre-planned 1:1 and 1:N. The protection/restoration framework is applied to a 15 nodes network. All the algorithms were implemented on the AMPL/CPLEX modelling language / Mestrado / Automação / Mestre em Engenharia Elétrica

This thesis presents the effect of dispersion and Multi Access Interference (MAI) of optical fiber on the Bit Error Rate (BER) performance of a Direct Sequence Optical Code Division Multiple Access (DS-OCDMA) network by means of intensity modulation and optical receiver correlators. By using Matlab simulations, Signal-to-Noise Ratio (SNR) versus Received Optical Power (ROP) of an OCDMA transmission system can be evaluated with a so-called 7-chip m-sequence for different numbers of system users. This can be done for the ROP versus BER for various lengths of single mode optical fiber by taking into consideration the dispersion effect in the optical fiber. Matlab simulations can be performed in order to illustrate the reduction of the dispersion index gamma, or to visualize different scenarios, e.g., what amount of transmitted power is required in order to obtain a BER of 10-9 when the length of the optical fiber is increased.