Αμιγώς Οπτική Επεξεργασία Δεδομένων Σε Ψηφιακά Τηλεπικοινωνιακά Δίκτυα

Abstract

Το αντικείμενο της διδακτορικής διατριβής αφορά το σχεδιασμό και τη μελέτη πρωτότυπων οπτικών υποσυστημάτων όπως είναι πομποί για τη μετάδοση, δέκτες για τη λήψη, αλλά και μεταγωγέων για τη δρομολόγηση υψίρυθμων ροών δεδομένων στους κόμβους ενός αμιγώς οπτικού ψηφιακού τηλεπικοινωνιακού δικτύου. Αναλυτικότερα, τα υποσυστήματα αυτά είναι ένα συμβολόμετρο ΝOLM (Non Linear Optical Loop Mirror) πολλαπλών λειτουργιών που επιδεικνύεται ως μη γραμμικός συμπιεστής σολιτονίων, ένας 2x2 Διακόπτη που βασίζεται σε μια οπτική πύλη Mach Zehnder και ένα Κύκλωμα Ανάκτησης Ρολογιού και Δεδομένων που αποτελείται από δύο οπτικές πύλες Mach Zehnder σειριακά συνδεδεμένες μεταξύ τους.Το ιδιαίτερο χαρακτηριστικό του συμβολομέτρου NOLM που παρουσιάζεται στη διατριβή αυτή αφορά το σχεδιασμό του καθώς επιτυγχάνει σταθερή ισχύ στις δύο θύρες εξόδου του, ανεξάρτητα από τις περιβαλλοντικές συνθήκες που μεταβάλλουν την πολωτική κατάσταση των δύο αντιδιαδιδόμενων σημάτων. Η πολωτική αναισθησία οφείλεται στην εισαγωγή ενός στροφέα πόλωσης Faraday (Faraday Rotator Mirror) μέσα στο βρόγχο του συμβολόμετρο. Έτσι στην αρχή παρουσιάζεται η αρχή λειτουργίας της τροποποιημένης έκδοσης του NOLM, έπειτα αναφέρονται οι προσομοιώσεις που έλαβαν χώρα ώστε να ληφθούν κάποια πρώτα αποτελέσματα και να βελτιστοποιηθεί ο σχεδιασμός του. Στην συνέχεια παρουσιάζονται τα αποτελέσματα από την υλοποίηση και πειραματική εξέταση της διάταξης και συγκρίνονται με αυτά των προσομοιώσεων. Η πολωτική αναισθησία επιβεβαιώνεται με περαιτέρω πειραματικά αποτελέσματα τα οποία και αντιπαρατίθενται με αυτά ενός συμβατικού NOLM. Τα πειραματικά αποτελέσματα της λειτουργίας της πύλης ως 2x2 διακόπτη σε ρυθμό μετάδοσης δεδομένων 10Gbps παρουσιάζονται έπειτα. Αυτά συγκρίνονται με τα αποτελέσματα των προσομοιώσεων, με τα οποία ταυτίζονται. Παίρνοντας αυτό ως βάση προσομοιώνεται η απόδοση του κυκλώματος για ρυθμό μετάδοσης δεδομένων 40 Gbps. Τα αποτελέσματα αυτά αποτελούν το έναυσμα για συμπεράσματα ως προς τον τρόπο βελτιστοποίησης της λειτουργίας μιας πύλης ΜΖΙ ως 2x2 Διακόπτη για οποιοδήποτε ρυθμό δεδομένων. Με το ίδιο πρόγραμμα γίνεται αναπαραγωγή των πειραματικών αποτελεσμάτων του κυκλώματος Ανάκτησης Ρολογιού και Δεδομένων σε ρυθμό μετάδοσης δεδομένων 10 Gbps. Με τη βοήθεια του μοντέλου γίνεται μια πρόβλεψη για τη λειτουργία της διάταξης στα 40Gbps. Στο τέλος παρουσιάζεται μια μελέτη η οποία εξετάζει την ικανότητα του κυκλώματος να αφαιρεί το jitter του σήματος εισόδου, παρέχοντας την έξοδο σήμα βελτιωμένης ποιότητας, υποδηλώνοντας χαρακτηριστικά 3R αναγέννησης (reamplification, reshaping, retiming).Όλα τα κυκλώματα που παρουσιάζονται στη διατριβή έχουν την ικανότητα να επεξεργάζονται την πληροφορία σε επίπεδο δυφίου και επομένως και σε επίπεδο πακέτου, σύγχρονης ή ασύγχρονης μορφής, ανεξαρτήτως μεγέθους και πρωτοκόλλου. Επίσης επειδή εκμεταλλεύονται την οπτική τεχνολογία είναι ικανά να λειτουργούν όπως φαίνεται από τις προσομοιώσεις σε ρυθμό μετάδοσης δεδομένων τουλάχιστον 40Gbps.