Σχεδίαση, Μελέτη Και Προσομοίωση Αμιγώς Οπτικού Μετατροπέα Μήκους Κύματος Για Δρομολόγηση Δεδομένων Σε Ρυθμούς Μετάδοσης Έως 160 Gb/s.

Abstract

Τα τελευταία χρόνια, η ολοένα και μεγαλύτερη αύξηση τηλεπικοινωνιακής κίνησης, καθιστά επιτακτική την αμιγώς οπτική επεξεργασία δεδομένων. Μια από τις βασικότερες διεργασίες ενός δρομολογητή δικτύου είναι η μετατροπή μήκους κύματος για την αποφυγή σύγκρουσης πακέτων πληροφορίας.Οι αμιγώς οπτικοί μετατροπείς μήκους κύματος, που βασίζονται στα μη γραμμικά φαινόμενα που λαμβάνουν χώρα στους ημιαγώγιμους οπτικούς ενισχυτές, έχουν λάβει σημαντική προσοχή λόγω του μικρού μεγέθους τους ,της χαμηλής κατανάλωσης και της δυνατότητας ολοκλήρωσης. Στα πλαίσια της παρούσας διπλωματικής εργασίας μελετάται και σχεδιάζεται ένα κύκλωμα μετατροπής μήκους κύματος σε υψηλούς ρυθμούς μετάδοσης.Πιο συγκεκριμένα γίνεται σχεδίαση και προσομοίωση της λειτουργίας του μετατροπέα μήκους κύματος με χρήση ενός ημιαγώγιμου οπτικού ενισχυτή (SOA),ενός οπτικού ζωνοπερατού φίλτρου (OBF) και μιας συμβολομετρικής διάταξης Mach Zehnder Interferometer (MZI). Μελετούνται δύο διαφορετικές τεχνικές φιλτραρίσματος που στόχο έχουν την αλλαγή πολικότητας του τελικού σήματος. Στο πρώτο κεφάλαιο της εργασίας, γίνεται μια εισαγωγή στην τεχνολογία των οπτικών ινών και γενικότερα των οπτικών δικτύων.Αναφέρονται επίσης βασικές έννοιες όπως η πολυπλεξία μήκους κύματος (WDM) ,η μεταγωγή κυκλώματος και πακέτων και πως αυτά συνδυάζονται για να μας δώσουν τις διάφορες γενιές οπτικών δικτύων.Το δεύτερο μέρος της εργασίας αναφέρεται στη χρησιμότητα της μετατροπής του μήκους κύματος στα οπτικά δίκτυα νέας γενιάς με σκοπό την υλοποίηση φωτονικών δρομολογητών που επιτελούν συγχρόνως σύνθετες διεργασίες όπως επίλυση σύγκρουσης πακέτων. Επίσης, αναλύεται το θεωρητικό μοντέλο του ημιαγώγιμου οπτικού ενισχυτή που αποτελεί τα βασικό στοιχείο του οπτικού μετατροπέα. Δίvεται έμφαση στα φαινόμενα τα οποία λαμβάνουν χώρα στον ενισχυτή λόγω της μη γραμμικότητας του μέσου αυτού, καθώς επίσης και στο θεωρητικό υπόβαθρο γύρω από την ενίσχυση και επεξεργασία των σημάτων.Τέλος, το ενδιαφέρον εστιάζεται στις διαφορετικές τεχνικές μετατροπής μήκους κύματος με σκοπό την καλύτερη ποιότητα και αξιοποιησιμότητα των οπτικών σημάτων. Αξίζει να αναφερθεί ότι τα παραπάνω στοιχεία προκύπτουν από πειραματικές μελέτες, των οποίων τα αποτελέσματα απεικονίζονται και σχολιάζονται εκτενώς.Στο τρίτο μέρος περιγράφεται αναλυτικά το μοντέλο προσομοίωσης που χρησιμοποιήθηκε καθώς επίσης και τα επιμέρους κυκλωματικά στοιχεία της συγκεκριμένης εφαρμογής.Στο τέταρτο μέρος γίνεται ο σχολιασμός των προσομοιωτικών αποτελεσμάτων για ρυθμοδότηση 40 Gb/s και 160 Gb/s αντίστοιχα, με εφαρμογή διαφορετικών τεχνικών φιλτραρίσματος.Στο πέμπτο και τελευταίο μέρος καταλήγουμε στα τελικά συμπεράσματα όπως αυτά προέκυψαν από τις προσομοιώσεις. Αναφέρονται πιθανές βελτιώσεις ενώ παράλληλα παραθέτονται διάφορες μελλοντικές εφαρμογές.