GLATTY Roman

LES ARCHITECTURES FLEXIBLES TDMA/WDMA DANS LES RESEAUX
D’ACCES
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Roman Glatty, Philippe Guignard 1, Jean-Claude Simon 2
France Télécom Division Recherche et Développement, 2 Avenue Pierre Marzin, 22307 Lannion,
France
2
CNRS FOTON – ENSSAT, 6 rue de Kerampont BP 80518, 22305 Lannion Cedex – France
e.mail: [email protected]
L'architecture PON (PON : passive optical network, réseau optique passif) a été choisie par de nombreux
opérateurs pour le déploiement de leurs réseaux d'accès optiques. Solution prometteuse pour fournir les services très
haut débit aux clients, elle permet de mutualiser une partie des équipements et de l'infrastructure, d'où une réduction des
coûts. Néanmoins, le volume énorme d'équipements que représente le réseau, ajouté au contexte concurrentiel des
télécommunications impose aux opérateurs de poursuivre cette démarche de réduction des coûts d'investissement et de
fonctionnement. Cela implique d'une part une nécessité d'optimisation permanente des ressources disponibles vis-à-vis
des évolutions instantanées des besoins des clients, et d'autre part la recherche de solutions permettant de répondre aux
évolutions à plus long terme de ces besoins. Jusqu'à présent deux principales solutions ont été envisagées, basées sur le
multiplexage dans le domaine temporel et dans le domaine fréquentiel. La solution PON TDMA (pour Time Division
Multiple Access) est définie par l'ITU (International Telecommunication Union) dans la norme G 984.3. Cette solution,
considérée comme "cost effective", permet de fournir jusqu'à 2.5 Gbit/s à 128 clients.
Pour répondre aux besoins instantanés des clients, l'ITU a publié une recommandation 984.3 – DBA (pour
Dynamic Bandwidth Allocation), concernant l'allocation dynamique des créneaux temporels. On estime malgré tout que
cette technique ne pourra répondre complètement à la demande future en débit de l'ensemble des clients. L'approche
PON WDMA (pour Wavelength Division Multiple Access) permet d'augmenter considérablement la capacité, en
affectant par exemple une longueur d'onde dédiée, modulée à 1 Gbit/s, à chaque client. Le coût ce cette solution reste
néanmoins élevé, alors que la ressource est souvent sous utilisée, les périodes d'inactivité du client se traduisant par un
gaspillage de la capacité.
C'est dans ce contexte qu'intervient la flexibilité dans le réseau d'accès optique, sujet de cette thèse. Sous le
terme "flexibilité" on comprend la possibilité de réallocation de ressources et l'évolutivité de réseau. Dans le cadre de
cette thèse, la flexibilité est abordée sous deux dimensions : temps et longueur d'onde (fréquence optique). On associe
de manière dynamique les créneaux temporels et les longueurs d'onde aux différents clients. Combiner les deux
approches permet une réutilisation efficace des ressources qui ne sont pas utilisées à un instant donné. De plus, la
flexibilité garantit une bonne évolutivité pour satisfaire les demandes futures des clients (arrivée de nouveaux clients,
changement du contrat en termes de débit, …). Pour atteindre ce but, nous avons mené des études sur la couche
physique pour prouver la faisabilité de la solution proposée, et des études de trafic pour évaluer le gain que l'on peut
atteindre.
Dans le cadre de cette thèse, nous nous focalisons sur trois architectures qui correspondent aux différents
compromis entre performances et coût du réseau. Ces trois architectures ont pour point commun de reposer sur des
infrastructures passives en étoile entre le central et les clients. Elles se différencient par les fonctions ou composants
qu'elles mettent en œuvre, impactant le budget optique et notamment le taux de partage de l'infrastructure. Toutes les
trois offrent un large spectre de possibilités pour la réaffectation des ressources non utilisées dans le réseau.
Les travaux ont porté tout d'abord sur l'évaluation de la couche physique des solutions proposées, au travers
d'expérimentations de laboratoire et de simulations avec le logiciel VPI (Virtual Photonic Inc.). Après avoir montré la
faisabilité de ces solutions, nous avons simulé leur comportement "réseau" pour différentes hypothèses de trafic que
nous avons établies. Les simulations ont été effectuées avec le logiciel NS (Network Simulator). Du fait des spécificités
des scénarios proposés, nous avons dû intervenir sur le code de la version de base du logiciel pour adapter différents
modules à nos besoins.
Les résultats des nos études démontrent la faisabilité des architectures flexibles que nous proposons, et leur
aptitude à bien mieux gérer le trafic en mode "burst" (rafale), prédominant dans le réseau d'accès. De plus, dans des
conditions de charge importante du réseau, la flexibilité démontre sa nette supériorité sur un réseau statique. L'intérêt de
ces solutions est encore renforcé par la simplification qu'elles apportent pour l'évolution vers des débits plus élevés. Les
dernières annonces des industriels, prévoyant une baisse importante du prix des composants utilisés dans ces
architectures, nous laissent penser que ces solutions seront très intéressantes pour les operateurs dans un futur proche.