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Définition d'un plan de contrôle pour les réseaux optiques sans filtre

Mantelet, Guillaume (2012). Définition d'un plan de contrôle pour les réseaux optiques sans filtre. Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

Les réseaux optiques de prochaine génération sont destinés à faire face au succès croissant des applications Internet. Les architectures optiques doivent ainsi s’adapter au succès de l’Internet et de la donnée face à la voix, ce qui se traduit par des exigences en termes de reconfigurabilité et de simplicité d’opération, et ce pour accommoder des trafics de plus en plus imprédictibles et de types divers.

Les réseaux tout optiques basés sur des commutateurs actifs, comme les « cross-connect » (OXC) ou les commutateurs sélectifs en longueur d’onde (WSS) sont à même de fournir ces aspects dans l’établissement dynamique et automatique des connexions optiques. L’agilité et la reconfigurabilité, dépendantes d’un plan de contrôle robuste et autonome déployant les derniers concepts de découverte du voisinage, de la gestion des connexions, et de routage intelligent en cas de maintenance ou de bris, viennent toutefois de pair avec un coût de déploiement plus élevé.

Dans cette thèse, nous rappelons les principes des réseaux optiques sans filtre illustrés dans les travaux précédents. Un réseau optique sans filtre implémente les dernières avancées dans les lasers accordables, les récepteurs cohérents en fréquence, les formats de modulation avancés ou encore la compensation électronique de la dispersion, pour pouvoir remplacer les composants actifs de commutation par des diviseurs et des combineurs de puissance optiques passifs adaptés. De cette façon, l’agilité est déplacée aux noeuds émetteurs et aux destinataires associés.

Nous présentons aussi les particularités intrinsèques à ces réseaux, comme les canaux non filtrés, les ports émetteurs en amont et en aval, ou encore les concepts de boucle laser et de réutilisation de longueurs d’onde, et nous montrons comment il est possible de développer d’autres façons d’opérer ces réseaux comme les bus de diffusion multipoint à multipoint, à la condition cependant de définir un plan de contrôle spécialisé sans lequel ces concepts pourraient nuire aux performances et aux connexions existantes.

Finalement, un simulateur permet de reproduire ces concepts et de sélectionner les meilleures solutions issues des travaux antérieurs par le biais de métriques, telles le nombre de canaux par lien, incluant les canaux non filtrés, et d’une mesure de la quantité de requêtes bloquées. Nous montrons enfin, avec une étude finale des coûts et de la consommation électrique, comment il est possible de retenir des solutions prometteuses vis-à-vis des réseaux photoniques actifs.

Résumé anglais

Next generation optical networks have to cope with the wide popularity of Broadband applications, including video on demand and (3D) high-definition video streaming. This success of the Internet involves a strain in the physical layer because optical architectures need to be simple and reconfigurable at the same time so as to deal with an increase of the different traffic types and of their unpredictability.

Usually, all optical networks are based on active switching devices such as optical cross connects (OXC) or wavelength selective switches (WSS) in the dynamic and automatic lightpath establishment process. Agility and reconfigurability come however at the expense of a relatively high cost, and require an efficient control plane which supports the last concepts in terms of automated self-discovery, automated connection management, efficient operation and self-healing abilities.

In this thesis, we recall the principles of filterless optical networks as a cost-effective solution for metropolitan and wide area networks. A filterless network exploits recent breakthroughs in tunable lasers, frequency selective coherent receivers, advanced modulation formats, and electronic dispersion compensation, in order to move agility only at the emitters and their corresponding receivers, by the use of passive optical splitters and combiners for link interconnections at intermediate nodes and local-add drop in the place of active switching devices.

We then present the peculiar features of filterless networks, which make them passive broadcast and select networks, such as unfiltered channels, backward and forward ports, closed loops, wavelength reuse, and show how they can enrich the manner one can operate such a network as well as how they can harm established connections if not properly handled by a control plane.

At last, we present a filterless optical control plane simulator and show how the concept of unfiltered channel is important to be mitigated so as to keep network performance at its best; as the unfiltered channels still propagate after reaching their destination, they also participate in wavelength contention and increase the blocking probability for new paths to be established. We also introduce a new metric to validate filterless solutions obtained from previous works based on the ability of these solutions to deal with unfiltered channels, given a traffic matrix, and show how, through cost and power dissipation analysis, it is possible to select the most effective solution.

Type de document: Mémoire ou thèse (Thèse de doctorat électronique)
Renseignements supplémentaires: "Thèse présentée à l'École de technologie supérieure comme exigence partielle à l'obtention du doctorat en génie". Bibliographie : pages 211-216.
Mots-clés libres: Réseaux d'accès FiWi. Protocoles de routage (Protocoles de réseaux d'ordinateurs)Réseaux optiques passifs. Réseaux d'accès FiWi Simulation par ordinateur. Réseaux d'accès FiWi Coût. Réseaux d'accès FiWi Consommation d'énergie. Lasers accordables. plan, contrôle, réseaux optiques, lasers accordables, récepteurs cohérents
Directeur de mémoire/thèse:
Directeur de mémoire/thèse
Tremblay, Christine
Co-directeurs de mémoire/thèse:
Co-directeurs de mémoire/thèse
Plant, David V.
Programme: Doctorat en génie > Génie
Date de dépôt: 25 sept. 2015 14:15
Dernière modification: 30 nov. 2015 19:36
URI: http://espace.etsmtl.ca/id/eprint/1111

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