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Offre de thèse : Communication haut-débit par lien optique entre nano satellites

Published on Monday 14 December 2020

Location : Cesson-Sévigné

job in CDD

for a duration of 3 ans

Job opening Dès que possible

About Syrlinks

Created in 2011, Syrlinks is specialized in embedded communication systems in the fields of space, defense, safety and time-frequency. Syrlinks designs and manufactures radio communication equipment that can be deployed in extreme environments and develops associated software solutions. Using classic components and then making them reliable is one of its specificities.

Syrlinks, a new horizon for your career!

Job description

Contexte :

Les satellites de télécommunications existent depuis une cinquantaine d’années. Utilisés d’abord pour réaliser des transmissions intercontinentales de grande capacité au moyen de satellites géostationnaires, ils ont été supplantés dans ce rôle entre 1990 et 2000 par les câbles sous-marins optiques qui acheminent aujourd’hui la quasi-totalité du trafic de données entre les continents.

Le satellite reste toutefois irremplaçable pour de très nombreuses applications : diffusion de télévision ou accès à Internet dans des zones dépourvues d’infrastructures terrestres, établissement rapide de liaisons temporaires, observation de la terre, météorologie, besoins gouvernementaux et militaires…

Le nombre de satellites en orbite autour de la terre a considérablement augmenté ces dernières années et il existe maintenant des projets de constellations de satellites, c’est-à-dire de dizaines ou de centaines de satellites en orbite basse constituant un réseau dans le but d’assurer la couverture Internet de zones terrestres. Les satellites de ces constellations sont beaucoup plus petits que ceux d’autrefois puisque l’on parle maintenant de micro, voire de nano-satellites, ou encore de Cubesat, c’est-à-dire d’objets dont les dimensions peuvent se réduire à celles d’un cube de 10 cm de côté.

Cette évolution vers un grand nombre de petits satellites induit des changements considérables : les contraintes de masse, de dimensions et de puissance des équipements embarqués sont drastiques, les composants utilisés qui étaient autrefois spécifiques et pouvaient être chers, doivent maintenant plutôt être recherchés sur le marché existant afin d’en réduire le coût.

Depuis l’origine, les satellites utilisent les microondes pour la transmission des informations avec la terre ou entre eux et des fréquences porteuses jusqu’à 75 GHz sont aujourd’hui envisagées, afin de couvrir les besoins croissants en capacité. Mais l’optique qui est maintenant hégémonique dans les réseaux terrestres est vue comme une voie d’avenir qui permettrait de répondre à certains besoins dans le domaine spatial.

Toutefois, une différence essentielle existe par rapport aux réseaux terrestres : la transmission se fait en espace libre et non dans un guide (fibre). Il en résulte que le milieu de transmission est comme en radio soumis à des aléas de propagation, varie dans le temps et induit sur le signal des distorsions qui n’existent pas dans une fibre, en particulier dans le cas des liaisons satellite-terre qui exigent la traversée de l’atmosphère. L’alignement du récepteur sur l’émetteur, condition impérative de la transmission, nécessite, comme en radio, un dispositif d’acquisition et de poursuite, d’autant plus délicat dans le cas des satellites en orbite basse que les mouvements relatifs des objets les uns par rapport aux autres sont importants.

Par rapport aux microondes, l’optique permet, en raison de sa plus faible longueur d’onde, à dimensions égales des antennes, une meilleure directivité et donc en gain sur le bilan de liaison, mais le dispositif de pointage devient aussi plus critique. L’optique permet également de s’affranchir des contraintes d’utilisation de la ressource spectrale qui sont bien connues en radio où l’accès en est réglementé.

Objet de la thèse :

Le travail de recherche proposé dans cette thèse porte sur l’application de l’optique à la transmission de données entre Cubesats au sein d’une constellation de satellites. L’objectif final est de transmettre des données depuis un satellite vers une station terrestre : pour ce faire, le satellite en vue de celle-ci est relié aux autres par voie optique et retransmet vers la terre par voie radio les données reçues.

La recherche portera donc sur le lien optique entre nano-satellites. L’objectif est de comparer l’optique et les microondes en termes de capacité atteignable en prenant en compte les contraintes d’encombrement, de masse, de consommation propres aux nano-satellites, et donc d’en déduire s’il existe une application potentielle intéressante.

Il existe déjà une bibliographie sur les liaisons optiques entre satellites et terre ou, dans une moindre mesure, entre satellites en orbite basse et satellite géostationnaires, mais très peu de choses sur les liaisons inter-satellites et particulièrement entre nano-satellites. Ce dernier cas est plus simple en termes de milieu de propagation puisque le signal ne traverse pas l’atmosphère et donc n’est pas soumis aux défauts qu’elle induit. Mais il est aussi plus compliqué parce que l’émetteur et le récepteur sont tous les deux en mouvement et que, dans le cas d’une liaison terre-satellite, la station terrienne n’est pas soumise aux contraintes des équipements à bord d’un nano-satellite.

Required Profile

Le candidat devra justifier d’un diplôme de master, d’ingénieur dans le domaine de la photonique, justifiant si possible des bases en communications optiques, en électronique et asservissement.

Le postulant devra avoir un intérêt pour les travaux expérimentaux et en second lieu pour le travail de modélisation.

La maitrise de l’anglais est demandée.

Partenaires : 

L’Institut Foton est une unité mixte de recherche associant le CNRS, l’Université de Rennes 1 (l’Enssat et l’IUT de Lannion), et l’INSA de Rennes.

L’unité est structurée en six axes thématiques et trois équipes, réparties sur deux sites : deux équipes à Rennes, Opto-électronique, Hétéro-épitaxie et Matériaux (OHM, (INSA-Rennes) et (DOP, UR1) ; une équipe Systèmes Photoniques à Lannion (Enssat-Lannion). Dans cette dernière équipe, le groupe Physique des Lasers et Applications est impliqué dans l’étude de différents lasers (lasers à semi-conducteurs, lasers à fibre …) pour des applications capteurs optiques ou/et Télécom.

La spécificité de Foton est de rassembler autour de programmes communs trois équipes et trois plates-formes couvrant des domaines ciblés de la photonique : la couche physique des télécommunications, des technologies liées aux applications industrielles et de défense (capteurs optiques, lasers, instrumentation pour la photonique) et le photovoltaïque. Les thématiques de Foton sont ancrées à celles de la technologie clef générique Photonique (KET : Key Enabling Technology), priorité européenne et de la région Bretagne.

Début de thèse : entre le 1er novembre 2020 et le 1er novembre 2021

Directeur de thèse : Pascal Besnard co-directeur de thèse : Michel Joindot co-encadrant de thèse : Jean-Marie Danet

Financement : Acquis, contrat de collaboration Syrlinks-Foton

Équipe : Systèmes Photoniques, localisée à l’ENSSAT-Lannion. Le doctorant sera basé pendant 80% du temps sur le site de Syrlinks, Cesson-Sévigné.


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