Pour satisfaire les futures besoins de bande passante, les réseaux d'accès existants de fibre-au-domicile (FTTH) doivent être améliorés pour garantir au moins une connexion dédiée de 100 Mb/s par abonné. Étant donné que la durée de vie de l'infrastructure d'un réseau optique passif (PON) doit dépasser 25 ans, le remplacement des infrastructures existantes n'est pas désiré lors de l'amélioration du 'throughput' du réseau. Dans cette thèse, nous proposons des solutions peu coûteuses pour la prochaine génération des PONs utilisant l'infrastructure existante basée sur les coupleurs passifs. Les mises à jour nécessaires sont effectuées à base d'abonné permettant un déploiement progressif des clients à haut débit, sans affecter les anciens usagers. Dans notre étude, nous considérons deux types de solutions utilisant des sources de lumière incohérente. La première approche que nous proposons est d'utiliser le codage spectral d'amplitude à accès multiple par répartition de codes (SAC-OCDMA) pour la prochaine génération des PONs. La performance des architectures basées sur des sources de lumière locales ou des sources centralisées sont examinées en fonction du taux d'erreur binaire (BER), du budget de puissance, et des exigences d'amplification. Nous avons, avec succès, démontré la liaison montante d'un 7x622 Mb/s SAC-OCDMA PON au-dessus d'un lien de 20 km, avec l'opération en mode rafale (burst-mode). Malgré les pertes supplémentaires dans les architectures avec des sources centralisées, nous avons atteint une transmission sans erreurs pour un système chargé, en utilisant un code correcteur d'erreurs (FEC) ReedSolomon RS(255,239). En utilisant le récepteur 'burst-mode', nous avons atteint un rapport de perte de paquets (PLR) nul, pour un maximum de quatre usagers simultanés et plus de deux ordres de grandeur d'amélioration du PLR pour un PON chargé. La deuxième approche que nous proposons est un chemin de migration du multiplexage par répartition temporel (TDM) vers le multiplexage dense de tranches de spectres (SS) par répartition en longueur d'onde (WDM). Nous utilisons un nouvel amplificateur optique réfléchissant à semi-conducteur (RSOA) auto-injecté, comme un transmetteur, et un récepteur balancé récemment proposé pour atténuer le bruit d'intensité. Nous utilisons un réseau de Bragg (FBG) ayant une réflectivité de p% pour l'auto-injection, et nous optimisons sa réflectivité pour un compromis entre la puissance de sortie et l'effet de nettoyage du bruit. Nous avons découvert qu'en utilisant le FBG optimal (p = 18 ± 2%), on peut transmettre jusqu'à 4.5 dBm de puissance dans un canal de 25 GHz. Nous avons démontré expérimentalement une transmission SS-WDM dense à 1.25 Gb/s, et traité la possibilité d'avoir une unité de réseau optique (ONU) incolore en plaçant le FBG au nœud de distribution (RN). Une transmission sans erreurs a été réalisée sur un lien de 20 km pour l'auto-injection locale, alors qu'un plancher de BER autour de IO"9 â été atteint pour l'auto-injection à distance. Pour un lien de 10 km, une transmission sans erreurs a été atteinte pour les deux cas. Le budget de puissance a permis jusqu'à 32 usagers d'être supportés au-dessus de l'infrastructure existante de PON sans amplification au terminal de ligne optique (OLT). A l'aide des simulations, nous avons estimé que la capacité peut être augmentée à 128 usagers lorsqu'un FEC est utilisé. Nous avons montré que, malgré les pertes élevées au RN, notre solution permet une plus grande efficacité spectrale que celle des SS-WDM PON traditionnels basés sur des rangées de réseaux à guide d'ondes (AWG). / To satisfy future bandwidth demands, existing fiber-to-the-home (FTTH) access networks must be upgraded to guarantee at least a 100 Mb/s dedicated connection per subscriber. Since the lifetime of the outside plant of a passive optical network (PON) is expected to be greater than 25 years, replacing the existing PON infrastructure is not desirable when upgrading the network throughput. In this thesis, we propose inexpensive solutions for next generation PONs using the existing passive splitter-based infrastructure. The necessary upgrades are made on a per subscriber basis allowing a gradual rollout of high bit rate clients without affecting the legacy PON users. In our study, we consider two different solutions using incoherent light sources. The first approach we propose is to use spectral amplitude coded (SAC) optical code division multiple-access (OCDMA) for next generation PONs. Both local sources and centralized light sources architectures are examined in terms of the bit error rate (BER) performance, the power budget, and the amplification requirements. We successfully demonstrated the uplink of a 7x622 Mb/s SAC-OCDMA PON over a 20 km link, with burst-mode operation. Despite the extra losses in centralized light sources architectures, we achieved error free transmission for a fully loaded system using a Reed-Solomon RS(255,239) forward-error correcting (FEC) code. Using the burst-mode receiver, we reported zero packet loss ratio (PLR) for up to four simultaneous users, and more than two orders of magnitude improvement in the PLR for a fully loaded PON. The second approach we propose is a migration path from time-division multiplexing (TDM) to dense spectrum-sliced (SS) wavelength-division multiplexing (WDM). We use a novel self-seeded reflective semiconductor optical amplifier (RSOA) as a transmitter, and a recently proposed balanced receiver to mitigate the intensity noise. We use a p% reflective fiber Bragg grating (FBG) for self-seeding, and we optimize its reflectivity to trade off the output power versus the noise cleaning effect. We found out that using the optimum FBG (p = 18 ± 2%), we can transmit up to 4.5 dBm of power within a 25 GHz channel. We experimentally demonstrated a 1.25 Gb/s dense SS-WDM transmission, and addressed the possibility of colorless optical network unit (ONU) operation by placing the FBG at the remote node (RN). Error free transmission was achieved over a 20 km feeder for local self-seeding, whereas a BER floor around 10"9 was reported for the remote self-seeding. For a 10 km feeder, error free transmission was achieved for both cases. The power budget allowed up to 32 users to be supported over the existing PON infrastructure without optical line terminal (OLT) amplification. Through simulations we estimated that the capacity can be increased to 128 users when a FEC is used. We showed that despite the high splitting losses at the RN, our solution achieves a higher spectral efficiency than that of traditional arrayed waveguide grating (AWG)-based SS-WDM PONs.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:LAVAL/oai:corpus.ulaval.ca:20.500.11794/22330 |
| Date | 17 April 2018 |
| Creators | Elsahn, Ziad A. |
| Contributors | Rusch, Leslie |
| Source Sets | Université Laval |
| Language | English |
| Detected Language | French |
| Type | thèse de doctorat, COAR1_1::Texte::Thèse::Thèse de doctorat |
| Format | xxiii, 124 f., application/pdf |
| Rights | http://purl.org/coar/access_right/c_abf2 |
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