Based on current data, interfaces within data centers use 10 and 40 Gb/s interfaces with on-off-keying (OOK) format and wavelength division multiplexing (WDM), while Ethernet switches will adopt 100 Gb/s, making it necessary to use high-speed optical technology. In this context, the objective should be to focus on the development of integrated optical solutions that will allow a simple and direct transition from data rates of 10 Gb/s to 40 Gb/s and eventually to 100 Gb/s or even higher speeds. high 400 Gb/s), reducing the physical size of devices and power consumption to fully meet current requirements. Consequently, current applications based on 100 Gb/s Dual Polarization Quadrature Phase Shift Keying (DP-QPSK) seem already obsolete. Factors currently hindering the development of ultra-high-speed transmitters of the order of 100 Gb/s and multi-stream transmitters with terabit capacity is the lack of a flexible combination of integration platforms that can make high-performance photonic and electronic circuits available. for ultra-high speed with gigabit and terabit capacity.
Accordingly, the first part of this thesis focuses on the use and properties of the polymeric electro-optical platform for the development of interferometric transmitters capable of modulating input signals with TM mode of up to 100 Gb/s as well as in the study of modulation technology using NRZ-OOK format. Based on the hybrid integration of a distributed feedback laser structure inverted 90 degrees with the EO polymer Mach-Zehnder modulator, an integrated transmitter is implemented in combination with the use of a 100 Gb/s electrical data multiplexing and driving circuit on the InP-DHBT platform . This integrated optical transmitter was designed and built within the framework of the European research project POLYSYS, which aims to upgrade and increase data communication system capacity by providing integration technology for simple 100 Gb/s rack-to-rack and chip-to-chip connectivity.
Its evaluation was achieved through laboratory experiments at the National Technical University of Athens with NRZ-OOK modulation format demonstrating error-free operation for transmission rates of 80, 90 and 100 Gb/s. Optical interfaces for intra-data center connection, optical modulation, integrated optical transmitters 100 Gb/s, advanced modulation formats, multi-flow optical transmitters, polymer technology, software-defined optical platform (SDO), flexible optical node, quadrature amplitude modulation (QAM), Electro-optical Mach Zehnder Modulator, Quadrature Mach-Zehnder Modulator (IQ-MZM), Wavelength Selective Switches (WSS).
Επιτεύγματα και Προκλήσεις της Τεχνολογίας των Οπτικών Τηλεπικοινωνιών
Κατηγοριοποίηση Δικτύων
Προδιαγραφές Ιδανικών Δικτύων
Τεχνολογία Σχημάτων Απευθείας Διαμόρφωσης κατά Πλάτος
- Πηγή Laser
- Οπτικός Διαμορφωτής
- Διαμορφωτής Mach-Zehnder (MZM)
- Διαγράμματα Αστερισμού Ανωτέρων Σχημάτων Διαμόρφωσης
- Διαμόρφωση κατά QPSK
- Διαμόρφωση με Τετραγωνικούς Σχηματισμούς QAM
- Οπτικός Δέκτης (Optical Receiver)
- Εμπρόσθιο τμήμα ανίχνευσης (Receiver Front-end)
Επομένως, ένα MZM μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την παραγωγή σχημάτων διαμόρφωσης που κωδικοποιούν bit μετάδοσης σε πλάτος (π.χ., πληκτρολόγηση on-off (OK) και πληκτρολόγηση μετατόπισης πλάτους (ASK)) ή φάση (π.χ., δυαδική μετατόπιση φάσης, BPSK), όπως απεικονίζεται στο Σχήμα 1.9, λαμβάνοντας υπόψη ένα τυχαία επιλεγμένο τμήμα ενός προτύπου ψευδοτυχαίας δυαδικής ακολουθίας (PRBS).
Τεχνολογία Υλικών-Πολυμερικά Υλικά
- Συμβατικές Οπτικές Τεχνολογίες Ολοκλήρωσης για την Ανάπτυξη Υψίρρυθμων Διεπαφών
- Χρήση EO Πολυμερικών Υλικών για τη Σχεδίαση και Ανάπτυξη Διαμορφωτών
- Ανάπτυξη Ηλεκτρο-οπτικής Πολυμερικής Πλατφόρμας μέσω Μονολιθικής και Υβριδικής
Παθητική Πολυμερική Πλατφόρμα για τη Σχεδίαση και Ανάπτυξη Ευέλικτων Οπτικών
- Παθητικός Πολυμερικός Κυματοδηγός και Σχεδίαση Θερμικού Ηλεκτροδίου
- Οπτικά Ρυθμιζόμενα Φίλτρα στην Παθητική Πολυμερική Πλατφόρμα
- Οπτικά Ρυθμιζόμενα Φίλτρα-Ανακλαστήρες Πλέγματος Bragg
- Μεταβλητές Οπτικοί Εξασθενητές
- Μεταβλητές Οπτικοί Εξασθενητές Βασισμένοι σε 1x1 MMI
- Μεταβλητές Οπτικοί Εξασθενητές Βασισμένοι σε MZI
- Θερμο-οπτικοί Μεταγωγείς Φωτός
Inagaki, “Development of low-loss single-mode fiber and coupling research in Japan,” IEEE Journal of Quantum Electronics, vol. Taylor, “Coherent detection method using dsp for signal demodulation and subsequent equalization of propagation impairments,” IEEE Photon. Sasaki, "Multilevel Signaling for High-Speed Optical Transmission", in 2006 European Conference on Optical Communications, September 2006, p.
Shares, “Terabus: Terabit/Second-Class Card-Level Optical Interconnect Technologies,” IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics, vol. Donegan, “Design of Low-Vπ, High-Speed GaAs Traveling-Wave Electro-Optical Phase Modulators Using an n-i-p-n Structure,” IEEE Photon. Kaiser et al., “Monolithic Flip-Chip Compatible Twin-IQ Mach-Zehnder Modulators for Hybrid Mounting on High-Capacity Optical Transmitter Cards,” in Proc.
Mukaikubo, "40-Gb/s Direct Modulation With High Extinction Ratio Operation of 1.3µm InGaAlAs Multiquantum Well Ridge Waveguide Distributed Feedback Lasers," IEEE Photon. 103] Jae-Wook Kang; Jang-Joo Kim; Jinkyu Kim; Xiangdan Li; Myong-Hoon Lee, “Low loss and thermally stable TE mode selective polymer waveguide using photosensitive fluorinated polyimide,” IEEE Photon. Grote, "Widely tunable polymer waveguide grating laser," in: Proceedings of the 16th European Conference on Integrated Optics (ECIO 2012), paper TuPWGL.
Schell, “40 nm tunable source for colorless ONU based on dual hybrid integrated waveguide grating laser”, in: Proceedings of the 39th European Conference on Optical Communication (ECOC), 2013, p. Molzow, “First complex1 csdfb lasers: high yield, low feedback sensitivity and 10 gb/s uncooled modulation”, in: Proceedings of the 35th European Conference on Optical Communications (ECOC), Paper. Kwong, “Monolithic integration of a VOA thermo-optical multiplexer/demultiplexer on an SOI platform,” IEEE Photon.
Nielsen, “Monolithic InP receiver chip with a variable optical attenuator for colorless WDM detection,” IEEE Photon. Yoo, “Tunable polymeric optical attenuator with an optical monitoring tap for WDM transmission network,” IEEE Photon. Groumas, et al., "Multi-100GbE and 400GbE Interfaces for Intradata Center Networks Based on Clustered Transmitters with 100Gb/s Serial Operation," IEEE J .
Εισαγωγή
Τάσεις στην Εξέλιξη των Υπολογιστικών Κέντρων
Έννοια του ομοσπονδιακού Data Center (Federated Data Center)
Παγκόσμια Υπολογιστικά Κέντρα βασισμένα σε Αρχιτεκτονική WAN
Εξέλιξη Κυκλοφορίας Δεδομένων
Τάσεις των Αναγκών σε Εύρος Ζώνης και Προβλεπόμενη Εξέλιξη του Δικτύου
Ανάπτυξη Δικτυακού οπτικού Εξοπλισμού Για την Ικανοποίηση Μελλοντικών Αναγκών των
Πύλη Υπολογιστικού Κέντρου
Αρχιτεκτονικές και Απαιτήσεις Οπτικών Συστημάτων για Διασυνδέσεις Υπολογιστικών
- Αρχιτεκτονική Μεταγωγής Οπτικού Κυκλώματος (optical circuit switching)
- Αρχιτεκτονική Μεταγωγής Ηλεκτρονικών Πακέτων (electronic packet switching)
- Αρχιτεκτονική Μεταγωγής Οπτικών Πακέτων (optical packet switching)
Lam, "Optical Network Technologies for Data Center Networks (invited paper Conference on Optical Fiber Communications (OFC/NFOEC), San Diego, CA, 2010, p. 144] Overview of Data Center Architecture, [Online]: https://www.cisco.com/c/en/us/td/docs/solutions/Enterprise/Data_Center/DC_Infra2_5/DCInfra_1.html [145] IBM, “What is cloud computing?”, [ Online]: https://www.ibm.com/cloud/learn/what-is-cloud-computing [146] Loukas Paraschis “Advances of spanning tree in data center networking and the importance of optical interconnects”, OFC 2014, Th.2.F.3. Spiers, “The Role of Optical Interconnections in Future Enterprise Data Centers”, OFC 2014 W1F.7 [149] Xin Chen, et al., “Multimode Transmission and a mode over universal fiber for data center applications", Koley, "The Innovations and Future Needs of WDM Transport for Data Center Interconnects", OFC2014, M2E.1. http://www.cisco.com /c/dam/en/us/products/collateral/switches/catalyst-6500- series-switches/white-paper-c11-.
Lam, Hong Liu, Bikash Koley, Xiaoxue Zhao, Valey Kamalov and Vijay Gill "Fiber Optic Communication Technologies: What's Needed for Data Center Network Operations", Google Inc., IEEE Communications Magazine, July Xiaoxue Zhao, Vijay Vusirikala, Valey, Kamalov, and Tad Hofmeister “The Prospect of Inter-Data- Center Optical Networks”, Google Inc., IEEE Communications Magazine, September 2013. Chowdhury “Evolution of Optical Access Networks: Architectures and Capacity Upgrades”, From Vol. 162] Cisco White paper, Internet of Things How the next evolution of the Internet is changing everything https://www.cisco.com/c/dam/en_us/about/ac79/docs/innov/IoT_IBSG_0411FINAL.pdf. Way, “A system view of metro and regional optical networks,” Photonics West, San Jose, CA, Jan.
Winzer, "Spatial Multiplexing in Fiber Optics: The 10X Scaling of Metro/Core Capacities," i Bell Labs Technical Journal, vol. Yoo, "Elastic optical networking: a new dawn for the optical layer?" i IEEE Communications Magazine, vol. Zervas, et al., "Multi-Granular Optical Cross-Connect: Design, Analysis, and Demonstration," J. Winzer, "High-Spectral-Efficiency Optical Modulation Formats," i Journal of Lightwave Technology, vol.
Chowdhury “Evolution of Optical Access Networks: Architectures and Capacity Upgrades”, Proceedings of the IEEE, Vol. 1999), Optical Cross Connects për rrjetë optike. Love, "Spatial mode-division-multiplexing of disa-mode fiber th European Conference on Optical Communications, Amsterdam, 2012, pp. me menaxhim inteligjent të rrjedhës”, IEEE/OSA Journal of Lightwave Technology, vëll.
Calabretta, "Novel flat datacenter network architecture based on scalable and flow-controlled optical switch system," Optics Express, vol. Weissberger, "Hyper Scale Mega Data Centers: Time is Now for Fiber Optics to the Compute Server," 2016.
- Εισαγωγή
- Πειραματική Διάταξη από την Πλευρά του Πομπού 100 Gb/s
- Προκαταρκτικά Αποτελέσματα από την Πλευρά του Πομπού 100 Gb/s
- Πειραματική Διάταξη Οπτικού Δέκτη 100 Gb/s
- Προκαταρκτικά Αποτελέσματα από την Πλευρά του Δέκτη 100 Gb/s
- Πειραματική Αξιολόγηση του Ολοκληρωμένου Οπτικού Πομπού βασισμένου σε Πολυμερική
- Περιγραφή Ολοκληρωμένης Διάταξης Οπτικού Πολυμερικού Πομπού
- Πειραματική Αξιολόγηση 80-100 Gb/s του Οπτικού Πομπού σε Back-to-Back Λειτουργία
- Πειραματική Αξιολόγηση 80-100 Gb/s σε Back-to-Back λειτουργία: Δεύτερη Οπτική Διάταξη
- Εφαρμογή Οπτικών Πομπών 100 Gb/s σε Αρχιτεκτονική Οπτικής Μεταγωγής Κυκλώματος για
Katopodis, et al., “Integrated Transmitter for 100 Gb/s OOK Connectivity Based on Polymer Photonics and InP-DHBT Electronics,” presented as PDP at EPK 2012, Amsterdam, Netherlands, 16-20 September 2012, document Th.3.B .4. Katopodis, et al., “100 Gb/s Serial Connectivity Based on InP-DHBT Polymer Photonics and Electronics,” Optics Express, vol.
Εισαγωγή
Εξέλιξη και Έννοια του Ευέλικτου Οπτικού Δικτύου
Εφαρμογή Ευέλικτων Πομποδεκτών σε Μητροπολιτικά Δίκτυα
Εφαρμογή Ευέλικτων Πομποδεκτών σε Δίκτυα Κορμού
Εφαρμογή Ευέλικτων Πομποδεκτών σε Υπολογιστικά Κέντρα Δεδομένων
Σενάρια Χρήσης των Ευέλικτων Πομποδεκτών
- Σενάρια Χρήσης για Μητροπολιτικό Τμήμα Δικτύου (Metro segment)
- Σενάρια Χρήσης για Δίκτυα Κορμού
- Σενάρια Χρήσης για Υπολογιστικά Κέντρα Δεδομένων
Απαιτήσεις Πομποδεκτών για τα Διαφορετικά Σενάρια Χρήσης
Σχήματα Διαμόρφωσης Πομποδεκτών για Μητροπολιτική Εφαρμογή και Εφαρμογή σε
Σχήματα Διαμόρφωσης Πομποδεκτών για Εφαρμογή σε Δίκτυα Κορμού
Περιγραφή των Προτεινόμενων Ευέλικτων Πομποδεκτών Πολλαπλών Ροών
Εφαρμογή των Προτεινόμενων Πομποδεκτών σε Αρχιτεκτονικές Δικτύων
Εφαρμογή Προτεινόμενων Ευέλικτων Πομποδεκτών σε Συμπλέγματα DC και Μητροπολιτικό
Εφαρμογή Προτεινόμενων Ευέλικτων Πομποδεκτών σε VDCN και Εθνικά Δίκτυα Μεγάλων
Εφαρμογή Προτεινόμενων Ευέλικτων Πομποδεκτών σε Ηπειρωτικά Δίκτυα
Σχεδίαση Οπτικού Φωτονικού Κόμβου για Πομποδέκτες Πολλαπλών Ροών
Προτεινόμενοι Ευέλικτοι Πομποδέκτες σε Συνδυασμό με το OTN
Επίπεδο OTN για Χαρτογράφηση και Εξυπηρέτηση της Κίνησης των Πελατών
Προτεινόμενοι Ευέλικτοι Πομποδέκτες Πολλαπλών Ροών Μέσα στους Ευέλικτους Οπτικούς
Υλοποίηση Λογισμικού Ελέγχου Οπτικών Συσκευών μέσω Πλατφόρμας SDO
Ανάπτυξη Διεπαφής SDO για Ευέλικτους Πομπούς Πολλαπλών Ροών
Επεξεργαστής OTN
Το τελευταίο επιτυγχάνεται με την αντιστοίχιση του αντίστοιχου χαμηλότερου ρυθμού δεδομένων ODU σε μια Οπτική Μονάδα Δεδομένων Tributary (ODTU) και την ενθυλάκωση των δικαιολογημένων overhead bytes (JOH), το οποίο με τη σειρά του τα πολυπλέκει σε μια ομάδα οπτικών μονάδων παραπομπής δεδομένων (ODTUG).
Υλοποιημένος Διανομέας Ροής ΟΤΝ
Λειτουργία Προκωδικοποιητή ΟΤΝ
Αναμεταδότης FPGA
Ανάπτυξη πλατφόρμας FPGA για την Παραγωγή Πολλαπλών Ρυθμών και Πολλαπλού Αριθμού
SEN(OUT), // είναι SEN που ενεργοποιεί το μηχάνημα κατάστασης αναδιαμόρφωσης και ενεργοποιείται εάν αυτή η θύρα // δηλωθεί σε μια ανερχόμενη άκρη SCLK. QPLL_LOCKED(QPLLOCKED), // παρέχεται από το QPLLLOCK (έξοδος) της λειτουργικής μονάδας gthe2_common_i .CPLL_LOCKED(CPLLOCKED), // παρέχεται από το CPLLLOCK (έξοδος) του gt_gth215_i (θύρα CPLLLOCK) .DRP_BUSY_GT). Πιο συγκεκριμένα, η μονάδα UART_IP συντίθεται με βάση τον παρακάτω κώδικα για τη γεννήτρια baud σε μονάδες FPGA (BaudGen baudgen και Baud16Gen baud16gen) και τον ασύγχρονο πομπό (UART_TX uart_tx) και δέκτη (UART_RX uart_rx).
Ανάπτυξη του SDO agent με Χρήση του Προγράμματος LabVIEW
Εισαγωγή
Ευέλικτοι Οπτικοί Πομποδέκτες Πολλαπλών Ροών με Βάση τις Οπτικές Μονάδες 0
Χαρακτηρισμός Πολυμερικών Θερμο-οπτικών Μεταγωγέων στην Παθητική Πολυμερική
Χαρακτηρισμός Πολυμερικών Διατάξεων Δρομολόγησης βασισμένη σε Θερμο-οπτικούς
Δοκιμές Λειτουργίας της Ευελιξίας των Ευέλικτων Οπτικών Πομπών
Προκαταρκτική Πειραματική Διάταξη με FPGA μέχρι 28 Gbaud
Πειραματική Αξιολόγηση Ευέλικτων Οπτικών Πομπών με Σχήματα Διαμόρφωση m-QAM
Εισαγωγή
Πολυμερική Τεχνολογία Διαμορφωτών και Σχεδίαση Οπτικών Κόμβων για Υψίρρυθμες και