Title: Study of Optical Signal Processing Circuits for Impairments Compensation in Next-Generation Passive Optical Networks
Passive Optical Networks (PONs) are a key technology in modern broadband access networks, enabling high-speed data transmission over optical fibers between a central office and multiple end users (Point-to-multipoint). Despite their advantages, intensity modulation/direct detection (IM/DD) systems, which are widely used in PONs, face increasing challenges as data rates continue to rise. Although digital signal processing (DSP) techniques are being successfully applied so far, they encounter clear limitations at higher transmission rates. This has led to growing interest in leveraging Photonic Integrated Circuits (PICs) for optical signal processing and real-time distortion compensation. In the first phase of this thesis, various techniques and technologies proposed for next-generation PONs will be studied, with particular emphasis on the methods of digital and optical compensation employed. In the second phase, a PON network will be modeled in a simulation environment to investigate how different transceiver parameters affect the link quality. During this stage, the performance of digital versus optical signal processing will be compared. In the final phase of the thesis, a brief experimental study will be conducted exploiting laboratory equipment that will emulate a PON network.
Τίτλος: Μελέτη κυκλωμάτων Οπτικής Επεξεργασίας Σήματος για την Αντιστάθμιση Παραμορφώσεων σε Παθητικά Οπτικά Δίκτυα επόμενης γενιάς
Τα Παθητικά Οπτικά Δίκτυα (Passive Optical Networks – PONs) αποτελούν μια θεμελιώδη τεχνολογία στα σύγχρονα δίκτυα ευρυζωνικής πρόσβασης, επιτρέποντας τη μετάδοση δεδομένων υψηλής ταχύτητας μέσω οπτικών ινών μεταξύ ενός κεντρικού σημείου και πολλαπλών τελικών χρηστών. Παρά τα πλεονεκτήματά τους, τα συστήματα διαμόρφωσης κατά πλάτος και άμεσης ανίχνευσης (Intensity modulation/Direct detection-IM/DD) που χρησιμοποιούνται ευρέως στα PONs αντιμετωπίζουν αυξανόμενες προκλήσεις καθώς οι ρυθμοί μετάδοσης αυξάνονται. Αν και οι τεχνικές ψηφιακής επεξεργασίας σήματος (DSP) εφαρμόζονται με επιτυχία μέχρι στιγμής, συναντούν σαφή όρια σε υψηλότερους ρυθμούς μετάδοσης. Η εξέλιξη αυτή έχει οδηγήσει στην αναζήτηση λύσεων μέσω της χρήσης φωτονικών ολοκληρωμένων κυκλωμάτων (Photonic Integrated Circuits-PICs) για την οπτική επεξεργασία σήματος και την επακόλουθη αντιστάθμιση των παραμορφώσεων σε πραγματικό χρόνο. Στην πρώτη φάση της εκπόνησης της διπλωματικής εργασίας θα μελετηθούν οι διάφορες τεχνικές και τεχνολογίες που προτείνονται για τα δίκτυα PON επόμενης γενιάς, ενώ ιδιαίτερη βαρύτητα θα δοθεί στα μέσα ψηφιακής και οπτικής αντιστάθμισης που χρησιμοποιούνται. Σε δεύτερη φάση, θα πραγματοποιηθεί μοντελοποίηση ενός PON δικτύου σε προσομοιωτικό περιβάλλον και θα μελετηθεί πως οι διάφορες παράμετροι πομποδεκτών επηρεάζουν την ποιότητα της ζεύξης. Κατά το στάδιο αυτό θα συγκριθεί η χρήση ψηφιακής και οπτικής επεξεργασίας σήματος. Στην τελική φάση θα γίνει μια σύντομη πειραματική μελέτη των φαινομένων αυτών σε εργαστηριακή διάταξη που προσομοιώνει ένα PON δίκτυο.
Ελάχιστος χρόνος εκπόνησης της εργασίας: 4-6 μήνες
Χρήσιμες Γνώσεις:
- Γενικές αρχές φωτονικής τεχνολογίας
Επικοινωνία:
Δρ. Γιάννης Κανάκης giankan@mail.ntua.gr
Γιώργος Μπρέστας giorgosbrestas@mail.ntua.gr