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SEMINAIRE – LABORATOIRE LRSIA

INSTITUT DE FORMATION ET DE RECHERCHE EN INFORMATIQUE

IMPLEMENTATION DES TECHNIQUES SIM-OFDM (Subcarrier Index Modulation OFDM) POUR LE DEPLOIEMENT DE LIAISONS OPTIQUES EN ESPACE LIBRE (FSO : Free Space Optics) DANS LES PAYS EN DEVELOPPEMENT

Dr Max Fréjus Owolabi SANYA, le 21 Mars 2023

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INTRODUCTION

OBJECTIFS

MATERIEL & METHODES

RESULTATS & DISCUSSION

CONCLUSION

  • Quête d’une bonne qualité de communication/haut débit
  • Saturation de la bande radiofréquence
  • Le coût (élevé) du déploiement de la fibre optique

Pourquoi FSO (Free Space Optics) ?

  • Sécurité des données de transmission

Projet Taara (@Google):

Echange de près de 700 To de données sur une distance de 5 kilomètres entre Brazzaville et Kinshasa séparées par le fleuve Congo.

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INTRODUCTION

OBJECTIFS

MATERIEL & METHODES

RESULTATS & DISCUSSION

CONCLUSION

Les systèmes FSO présentent :

Avantages Limites

Débit élevé Communication LOS

Pas besoin de licence Atténuation géométrique

Coût avantageux Atténuation atmosphérique

Equipements petits, simples

​

Absorption, Diffusion, Scintillation

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INTRODUCTION

OBJECTIFS

MATERIEL & METHODES

RESULTATS & DISCUSSION

CONCLUSION

Pour déployer les FSO, il est nécessaire de trouver des techniques et méthodes capables de faire face aux précédentes limitations.

Pistes possibles (l’état de l’art sur les FSO) suggère :

  1. Techniques de modulation plus robustes ;
  2. Utilisation de techniques WDM pour la montée en débit ;
  3. Implémentation d’IA pour compenser automatiquement les effets du canal ou améliorer les performances.

OFDM + Symétrie Hermitienne Communications optiques

La technique DWDM permet d’augmenter le débit en optique

Orthogonal Frequency Division Multiplexing

Dense Wavelength Division Multiplexing

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INTRODUCTION

OBJECTIFS

MATERIEL & METHODES

RESULTATS & DISCUSSION

CONCLUSION

Pour compenser la perte en débit causée par l’utilisation de la symétrie hermitienne + OFDM en optique, les techniques SIM-OFDM sont des alternatives possibles.

SIM-OFDM : Subcarrier Index Modulation OFDM

ESIM-OFDM : Enhanced SIM-OFDM

Implémentation des techniques SIM-OFDM pour le déploiement de liaisons optiques en espace libre (FSO) dans les pays en développement.

  • Implémentation des techniques SIM-OFDM;
  • Modélisation d’une liaison DWDM-FSO;
  • Evaluation des performances obtenues.

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INTRODUCTION

OBJECTIFS

MATERIEL & METHODES

RESULTATS & DISCUSSION

CONCLUSION

Matériel : Logiciels MATLAB 2016a + Optisystem7

MATLAB 2016a

Optisystem7

SIM-OFDM et ESIM-OFDM

Validation des performances en Canal AWGN

Modélisation de la liaison DWDM-FSO & Simulations Validation des performances

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INTRODUCTION

OBJECTIFS

MATERIEL & METHODES

RESULTATS & DISCUSSION

CONCLUSION

Méthodes :

​

  • Implémentation OFDM et Validation (AWGN) ;

​

  • Modélisation liaisons FSO et DWDM-FSO et Validation.

(a)

(b)

Figure 1: Liaisons étudiées

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INTRODUCTION

OBJECTIFS

MATERIEL & METHODES

RESULTATS & DISCUSSION

CONCLUSION

Figure 2: Principe SIM-OFDM

Méthodes : SIM-OFDM

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INTRODUCTION

OBJECTIFS

MATERIEL & METHODES

RESULTATS & DISCUSSION

CONCLUSION

(b)

Séquence binaire

Module

ESIM

Signal

ESIM-OFDM

IFFT

Répartition des

Symboles QAM

Figure 3: Principe ESIM-OFDM

Méthodes : ESIM-OFDM

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INTRODUCTION

OBJECTIFS

MATERIEL & METHODES

RESULTATS & DISCUSSION

CONCLUSION

Méthodes : Critères de performance et paramètres étudiés

BER cible = 10-3

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INTRODUCTION

OBJECTIFS

MATERIEL & METHODES

RESULTATS & DISCUSSION

CONCLUSION

Méthodes : Paramètres de simulation

Tableau 1 : Paramètres OFDM

Tableau 2 : Paramètres DWDM-FSO

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INTRODUCTION

OBJECTIFS

MATERIEL & METHODES

RESULTATS & DISCUSSION

CONCLUSION

Figure 4: Taux d’erreur binaire (BER) fonction de Eb(elec)/No en canal AWGN

Eb(elec)/No : Rapport signal sur bruit binaire électrique

(a)

(b)

Résultats : Validation des techniques SIM-OFDM en AWGN

3 dB

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INTRODUCTION

OBJECTIFS

MATERIEL & METHODES

RESULTATS & DISCUSSION

CONCLUSION

Figure 5 : Taux d’erreur binaire (BER) fonction de : (a) la distance en FSO non

multiplexée – (b) du débit agrégé en liaison DWDM-FSO

Résultats : Validation des performances en liaisons FSO

(a)

(b)

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INTRODUCTION

OBJECTIFS

MATERIEL & METHODES

RESULTATS & DISCUSSION

CONCLUSION

  • La technique ESIM-OFDM constitue une meilleure approche pour les systèmes FSO en lieu et place du NRZ ;
  • Elle est moins énergivore : idéale pour une solution FSO plus écologique et économique ;
  • Des résultats de nos simulations, nous avons montré qu’en implémentant l’ESIM-OFDM en architecture DWDM-FSO, il est possible de réaliser une transmission sans fil optique (FSO) sur 2 km avec un débit agrégé de 10 Gbit/s.
  • Opportunités intéressantes pour le déploiement de réseaux mobiles dans les zones blanches ou difficiles d’accès – Interconnexions de sites distants, déploiement TNT, etc.
  • Piste de recherche avec intégration de modèles IA pour un déploiement FSO (contextuel).

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