Φωτονικά Συστήματα Μεταγωγής Και Αποθήκευσης Δεδομένων Για Ευρυζωνικά Δίκτυα Μεταγωγής Πακέτων

Abstract

Ο κύριος σκοπός της διατριβής είναι η ανάπτυξη αμιγώς οπτικών κυκλωμάτων, βασισμένων σε ολοκληρωμένα στοιχεία, για την επεξεργασία, τη μεταγωγή και την αποθήκευση δεδομένων. Το βασικό δομικό στοιχείο όλων των κυκλωμάτων που υλοποιήθηκαν ήταν το συμβολόμετρο Μach-Zehnder (MΖΙ). Οι διατάξεις που υλοποιήθηκαν εκμεταλλεύονται πλήρως τα ιδιαίτερα χαρακτηριστικά των φωτονικών στοιχείων από τα οποία αποτελούνται, προφέροντας διαφάνεια στο ρυθμό και την μορφή του εισερχόμενου σήματος δεδομένων. Το πρώτο σημαντικό πρόβλημα, που αντιμετωπίστηκε στα πλαίσια της διατριβής ήταν η αμιγώς οπτική αναγέννηση του σήματος δεδομένων κατά την μετάδοση του. Η υποβάθμιση της ποιότητας του σήματος αποτελεί σημαντικό περιοριστικό παράγοντα για την μέγιστη απόσταση διάδοσής του και περιορίζει ταυτόχρονα και τον μέγιστο ρυθμό λειτουργίας του δικτύου. Στα πλαίσια της παρούσας διατριβής αναπτύξαμε ένα 2R κύκλωμα αναγέννησης το οποίο δοκιμάστηκε επιτυχώς σε ρυθμό λειτουργίας 10 Gb/s, παρουσιάζοντας αξιοσημείωτα καλύτερες επιδόσεις από τις προϋπάρχουσες συνδεσμολογίες. Το δεύτερο σημαντικό πρόβλημα στο οποίο εστιάσαμε ήταν η εξαγωγή της επικεφαλίδας και ο διαχωρισμός της από το φορτίο του πακέτου καθώς και η 3R αναγέννησή του τελευταίου κατά την είσοδό του στον κόμβο δρομολόγησης, έτσι ώστε το περιεχόμενό της επικεφαλίδας να μπορεί να επεξεργαστεί από το επόμενο υποσύστημα του κόμβου και να αναγνωριστεί ο τελικός προορισμού του πακέτου. Το κύκλωμα που υλοποιήθηκε, το οποίο βασίστηκε στην πρώτη ολοκληρωμένη τετραπλή συστοιχία διακοπτών ΜΖΙ, λειτούργησε χωρίς λάθη στα 40 Gb/s. Τέλος, στα πλαίσια της παρούσας διατριβής παρουσιάσαμε την πρώτη αμιγώς οπτική μονάδα μνήμης άμεσης προσπέλασης με δυνατότητες ‘Ανάγνωσης’ και ‘Εγγραφής’. Το προτεινόμενο κύκλωμα δοκιμάστηκε επιτυχώς σε ρυθμό λειτουργίας 5 Gb/s.