Simulation de systèmes de télécommunications par fibre optique à

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N° d’ordre : 49/2003
UNIVERSITE DE LIMOGES
THESE
Pour obtenir le grade de
DOCTEUR DE L’UNIVERSITE DE LIMOGES
Discipline : Télécommunications Hautes Fréquences et Optiques
Simulation de systèmes de
télécommunications par fibre optique
à 40 Gbits/s
Présentée et soutenue publiquement par
Jean-Louis VERNEUIL
Le vendredi 21 novembre 2003
Président : VERDEYME S. Professeur à l’Université de Limoges
Rapporteurs : BOISROBERT C. Professeur à l’Université de Nantes
LABAT N. Professeure à l’Université de Bordeaux I
Examinateurs : AUPETIT-BERTHELEMOT C. Maître de Conférences à l’ENSIL, Université de Limoges
BECHOU L. Maître de conférences à l’Université de Bordeaux I
DUMAS J.M. Professeur à l’ENSIL, Université de Limoges
GOSSELIN S. Ingénieur de Recherche à France Télécom R&D, Lannion
RODRIGUES V. Ingénieur de Développement à AVANEX, Nozay

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REMERCIEMENTS

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Ce mémoire de thèse est le résultat de trois années d’un travail effectué au sein du
Groupe d’Etude des Systèmes de Télécommunications de l’ENSIL (G.E.S.T.E.). Pour cela, je
remercie Monsieur Claude FRAY, directeur de l’E.N.S.I.L., de m’avoir accueilli dans ses
locaux afin de me permettre de mener à bien cette thèse.
Je souhaite tout particulièrement exprimer ma reconnaissance à mon directeur de
thèse, Monsieur Jean-Michel DUMAS, Professeur à l'ENSIL, pour la confiance qu’il m’a
témoigné en m’accueillant au sein de son équipe et accordé tout au long de ces trois années
de recherche.
Je remercie également très sincèrement Madame Christelle AUPETIT-
BERTHELEMOT, Maître de Conférences à l'ENSIL, qui a co-encadré cette étude, pour son
soutien amical et professionnel, sa grande disponibilité et son aide permanente au cours de ce
travail.
Je suis également reconnaissant à Monsieur Serge VERDEYME, Professeur à
l’Université de Limoges, pour l’intérêt qu’il a accordé à ce travail en acceptant de le juger et
de présider le jury.
Je remercie Madame Nathalie LABAT, Professeur à l’Université de Bordeaux I et
Monsieur Christian BOISROBERT, Professeur à l’Université de Nantes, d’avoir accepté le
rôle de rapporteurs. L’intérêt qu’ils ont manifesté a permis d’apporter un regard extérieur
critique et intéressant sur le sujet.
Je tiens à témoigner toute ma reconnaissance à Monsieur Laurent BECHOU, Maître
de Conférences à l’Université de Bordeaux I, Monsieur Stéphane GOSSELIN, Ingénieur à
France Telecom R&D, et Monsieur Victor RODRIGUES, Ingénieur à AVANEX, qui m’ont
apporté de judicieux conseils lors de mes travaux de recherche, et qui ont accepté les rôles
d’examinateurs.
Mes remerciements s’adressent aussi à tous les partenaires du Projet RNRT
ERMIONE, pour toutes leurs remarques objectives qui m’ont permis d’avancer dans cette
étude, et leur gentillesse permanente.
Un grand merci également à tous mes collègues de l’ENSIL, enseignants, chercheurs,
doctorants, … pour leur sympathie et convivialité au sein du laboratoire. Je n’oublie pas non
plus Madame Anne MIGAN-DUBOIS, qui m’a apporté son aide précieuse lors de ma
première année et permis de débuter avec de bonnes bases mes trois années de thèse.
Pour finir, je tiens à remercier ma famille et mes parents en particulier pour m’avoir
permis de poursuivre mes études et pour leurs soutiens.

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Résumé
Simulations de systèmes de télécommunications par fibre optique à 40 Gbits/s
Une solution, pour l'optimisation d'un système, est de procéder à des caractérisations
et des mesures itératives sur un démonstrateur. Cependant, cette méthode est coûteuse en
temps et en argent. Les outils de simulation peuvent donc constituer une aide précieuse à la
décision pour obtenir rapidement des solutions aussi bien au niveau de l'architecture du
système, de sa pérennité que de l'intégration des composants dans celui-ci.
Dans cette étude, la simulation système a été utilisée pour (i), optimiser une liaison
optique à 40 Gbits/s en multiplexage électronique temporel (ETDM) et (ii), évaluer l’impact
des dérives des paramètres des composants sur les performances des systèmes optiques.
Cette procédure a été appliquée dans le cadre du projet RNRT "♦ERMIONE" et d’une
Action Spécifique CNRS, dans les futures liaisons à 40 Gbits/s ETDM destinées au réseau de
transport. Elle repose sur les étapes suivantes :
1- Définition et simulation d’une liaison de base idéale à 40 Gbits/s ETDM.
2- Optimisation des modèles existants des dispositifs micro-optoélectroniques sur la base de
caractérisations réalisées par les partenaires de ERMIONE.
3- Implémentation des modèles dans le simulateur.
4- Simulations itératives sur la base de différentes architectures de la liaison.
5- Simulation de la liaison réelle obtenue et comparaison avec l’expérience.
Les performances intrinsèques de la liaison et les dérives associées au vieillissement
des dispositifs ont été évaluées sur le diagramme de l'œil, le taux d'erreur binaire et le facteur
de qualité de systèmes dédiés à des réseaux de transport.
Il apparaît à l'issue de cette étude que la simulation système, au travers de la procédure
proposée, est un outil d'aide à la conception de ces systèmes, à l'insertion de nouvelles
fonctions optiques dans ceux-ci et à leur fiabilité.
♦ERMIONE : Emetteurs et Récepteurs MIcro-optoélectroniques 40 Gbits/s pour les transmissions
Optiques Numériques ETDM.