Τίτλος Διπλωματικής Εργασίας: “Μελέτη και προσομοίωση οπτικού πομπού και δέκτη με ενεργό έλεγχο φάσης και πόλωσης, για χρήση σε οπτικά μητροπολιτικά δίκτυα”
Τα σύγχρονα τηλεπικοινωνιακά δίκτυα επιβαρύνονται σημαντικά στην προσπάθεια να ικανοποιήσουν τις απαιτήσεις που επιβάλλουν μια σειρά από νέες υπηρεσίες και εφαρμογές όπως οι εφαρμογές νέφους (cloud), τα δίκτυα 5ης γενιάς (5G) και το Διαδίκτυο των Πραγμάτων (Internet of Things). Σημαντικό κομμάτι του βάρους αυτού πέφτει στη διασύνδεση των κέντρων δεδομένων (data centers) τα οποία καλούνται να αποθηκεύσουν, να επεξεργαστούν και να διακινήσουν ένα μεγάλο κομμάτι της τηλεπικοινωνιακής κίνησης. Επιπλέον, σημαντική είναι και η αύξηση που παρατηρείται στην κίνηση και επομένως στο όγκο δεδομένων που φτάνουν στον τελικό χρήστη καθιστώντας αναγκαία την αναζήτηση νέων τεχνολογιών που θα μπορούν να καλύπτουν τις αυξανόμενες απαιτήσεις σε διαθέσιμο εύρος ζώνης, υψηλές ταχύτητες μετάδοσης και μικρούς χρόνους καθυστέρησης (γρήγορη απόκριση) στην εκάστοτε υπηρεσία νέας γενιάς. Η αξιολόγηση και χρήση νέων τεχνολογιών οπτικών πομποδεκτών αποσκοπεί στην μεταρρύθμιση των μητροπολιτικών οπτικών δικτύων μέσω των οποίων πραγματοποιείται η διασύνδεση των κέντρων δεδομένων καθώς επίσης και των δικτύων πρόσβασης που αποτελούν το «τελευταίο μίλι» για τη μεταφορά των δεδομένων στον χρήστη.
Η ανάγκη για την ανάπτυξη οπτικών διασυνδέσεων που θα απαντάνε στις προκλήσεις αυτές είναι παραπάνω από προφανής. Στην κατεύθυνση αυτή, η φωτονική τεχνολογία ολοκλήρωσης κυκλωμάτων (Photonic Integrated Circuit (PIC) technology) αποτελεί μια τεχνολογία-κλειδί που επιτρέπει την ανάπτυξη οπτικών στοιχείων και ολοκληρωμένων οπτικών διατάξεων πομποδεκτών οι οποίοι επιτρέπουν την αδιάλειπτη κίνηση της πληροφορίας με τρόπο οικονομικό σε ότι αφορά την κατανάλωση ισχύος, το αποτύπωμα και το συνολικό τους κόστος.
Στα πλαίσια της παρούσας διπλωματικής, θα μελετηθεί η δομή ενός καινοτόμου οπτικού δέκτη κατάλληλου για την λήψη σημάτων προηγμένων τύπων διαμόρφωσης με συμφωνία φάσης (QPSK, 16QAM) και πολυπλεξία πόλωσης (dual polarization) που χρησιμοποιούνται σύμφωνα με το πρότυπο τυποποίησης για τα οπτικά μητροπολιτικά δίκτυα. Ο οπτικός αυτός δέκτης θα φέρει ένα οπτικό κύκλωμα με δυνατότητα ενεργού ελέγχου της φάσης και της πόλωσης του σήματος, αφαιρώντας σημαντικό μέρος της αλυσίδας ψηφιακής επεξεργασίας του σήματος που πραγματοποιείται για την λήψη και αποκωδικοποίηση των δεδομένων παρέχοντας σημαντικά οφέλη στην μείωση του κόστους κατανάλωσης. Στη συνέχεια, θα μελετηθεί ένας καινοτόμος οπτικός πομπός για την δημιουργία σύμφωνων σημάτων QPSK βασισμένος στη χρήση στοιχείων διαμορφωτών ηλεκτρο-απορρόφησης (electroabsorption modulators) οποίος καταλαμβάνει πολύ μικρότερο αποτύπωμα και έχει μικρότερη κατανάλωση ενέργειας σε σχέση με τους κλασσικούς εμπορικά διαθέσιμους οπτικούς πομπούς σύμφωνων σημάτων που βασίζονται στο ηλεκτρο-οπτικό φαινόμενο διαμόρφωσης. Τέλος, η απόδοση του συστήματος πομπού-δέκτη θα μελετηθεί για ρυθμό μετάδοσης δεδομένων 100 Gb/s και παραπάνω.
Όλες οι δομές θα μελετηθούν ως προς την απόδοση του συνολικού συστήματος μετάδοσης πληροφορίας πομπού-δέκτη χρησιμοποιώντας το πακέτο προσομοίωσης VPI TransmissionMaker. Το πρώτο μέρος της διπλωματικής εργασίας περιλαμβάνει ανασκόπηση της βιβλιογραφίας και κατανόηση της αρχής λειτουργίας των δομών, το δεύτερο μέρος την δημιουργία πειραματικής διάταξης στο περιβάλλον VPI και το τρίτο μέρος τη λήψη και την αξιολόγηση των αποτελεσμάτων.
Χρήσιμες γνώσεις:
- Γενικές αρχές Φωτονικής τεχνολογίας
- Γενικές αρχές ηλεκτρομαγνητισμού
- Ψηφιακή επεξεργασία σήματος
- Προγραμματιστικό περιβάλλον Matlab
Ελάχιστος χρόνος εκπόνησης: 5 μήνες
Επικοινωνία:
- Γιάννης Κανάκης – giankan@mail.ntua.gr
- Μαρία Σπυροπούλου – mspy@mail.ntua.gr
