Στόχοι του μαθήματος Μάθημα ΗΜΥ 455 Συστήματα και Δίκτυα Επικοινωνιών με Οπτικές Ίνες Επ Καθηγητής Γ Ελληνας E-mail: gellinas@ucyaccy Γ Έλληνας, Διάλεξη, σελ Κατανόηση της μετάδοσης του φωτός μέσα από τις οπτικές ίνες Κατανόηση των φαινομένων μετάδοσης (απώλεια, διασπορά, κτλ) Κατανόηση της λειτουργίας των οπτικών πομπών, δεκτών και ενισχυτών Σχεδιασμός οπτικών τηλεπικοινωνιακών συστημάτων Κατανόηση βασικών εννοιών των οπτικών δικτύων (αρχιτεκτονικές κόμβων και δικτύων), δρομολόγηση, κτλ Γ Έλληνας, Διάλεξη, σελ 3 Οπτικό Σύστημα Εισαγωγή στις Τηλεπικοινωνίες με Οπτικές Ίνες Γ Έλληνας, Διάλεξη, σελ 2 Γ Έλληνας, Διάλεξη, σελ 4 Page Page 2
Απλό οπτικό τηλεπικοινωνιακό σύστημα Laser/LED Δεδομένα Εξωτερικός Διαμορφωτής Οπτικός πομπός Ενισχυτής Ισχύος Ίνα Ενισχυτής Γραμμής Ίνα Προενισχυτής Φωτοδίοδος Οπτικό φίλτρο Αποδιαμορ φωτής Οπτικός δέκτης Ταπρώταβήματατωνοπτικώντηλεπικοινωνιών (Κενή διαφάνεια: βλ κείμενο) Γ Έλληνας, Διάλεξη, σελ 5 Γ Έλληνας, Διάλεξη, σελ 7 Εξέλιξη των τηλεπικοινωνιών Τηλέγραφος (837) Σύγχρονη τηλεγραφική συσκευή Samuel Morse (79-892) Γ Έλληνας, Διάλεξη, σελ 6 Γ Έλληνας, Διάλεξη, σελ 8 Page 3 Page 4
Φωτόφωνο (880) Ανατομία μιας οπτικής ίνας Ο Alexander Graham Bell μιλά στο τηλέφωνο (892) Οι δύο πρώτες συσκευές φωτοφώνου από τους A G Bell και S Tainter (Smithsonian Institution, Washington, ΗΠΑ) Γ Έλληνας, Διάλεξη, σελ 9 Διάμετρος: Μονότροπη οπτική ίνα: 8 μm πυρήνας, 25 μm μανδύας Πολύτροπη οπτική ίνα : 50, 625, 00 μm πυρήνας, 25 μm μανδύας Γ Έλληνας, Διάλεξη, σελ Σημαντικές στιγμές στην ιστορία των Oπτικών Τηλεπικοινωνιών (*) 870 Ανακάλυψη κυματοδήγησης του φωτός 955 Ανακάλυψη οπτικής ίνας 962 Ανακάλυψη laser ημιαγωγού 966 Πρώτη χρήση οπτικής ίνας στις οπτικές τηλεπικοινωνίες 970 Ανακάλυψη οπτικής ίνας χαμηλής εξασθένισης (< 02 db/km) Πρώτα lasers ημιαγωγού σε θερμοκρασία δωματίου 977 Πρώτο σύστημα οπτικών τηλεπικοινωνιών (Σικάγο, ΗΠΑ) 988 Πρώτο οπτικό υπερατλαντικό καλώδιο (ΤΑΤ-8) 996 Μετάδοση Tb/s σε οπτική ίνα (*) απότοβιβλίοτουj Hecht, City of Light: The Story of Fiber Optics, Oxford University Press, 999 Πλεονεκτήματα οπτικών ινών Μεγάλο εύρος ζώνης (~25 THz/παράθυρο στο υπέρυθρο 08,3 και 55 μm) Χαμηλή εξασθένιση (~025 db/km στο 55 μm) Χαμηλό κόστος παραγωγής Μικρoσκοπικό πάχος (~μm) Αναισθησία σε ΗΜΜ παρεμβολές Προστασία από πιθανές υποκλοπές (;) Απλουστευμένη εξήγηση λειτουργίας οπτικών ινών http://wwwcorningcom/opticalfiber/discovery_center/tutorials/fiber_0/ Γ Έλληνας, Διάλεξη, σελ 0 Γ Έλληνας, Διάλεξη, σελ 2 Page 5 Page 6
Μειονεκτήματα οπτικών ινών Τα φασματικά παράθυρα των οπτικών ινών προσφέρουν μεγάλο εύρος συχνοτήτων Μικρές διαστάσεις των ινών, πχ μονότροπη ίνα έχει τυπική διάμετρο πυρήνα 8 μm - ένωση ινών είναι δύσκολη - σύζευξη φωτός από lasers στις ίνες είναι δύσκολο (οδηγεί σε ψηλά κόστη για pigtailed lasers) Μπορεί να μην είναι πάντα η λύση χαμηλότερου κόστους για μικρές αποστάσεις (πχ fiber to the home), αλλά συνήθως οι εφαρμογές είναι αυτές που καθορίζουν την τεχνολογία! Γ Έλληνας, Διάλεξη, σελ 3 Γ Έλληνας, Διάλεξη, σελ 5 Εξέλιξη της εξασθένισης της οπτικής ίνας Η αγορά των οπτικών ινών D B Keck, R D Maurer, P C Schultz Corning, Inc Εθνικό Μετάλλιο Τεχνολογίας ΗΠΑ 2000 Εφευρέτες της πρώτης οπτικής ίνας χαμηλής εξασθένισης (970) Γ Έλληνας, Διάλεξη, σελ 4 ~600 εκατομμύρια km οπτικών ινών έχουν εγκατασταθεί παγκοσμίως Η ετήσια κατανάλωση οπτικών ινών μόνο το 200 ήταν 0 εκατομμύρια km (έναντι 230 εκατομμύρια km χάλκινων καλωδίων) Λόγω της παγκόσμιας οικονομικής κρίσης στον τομέα των τηλεπικοινωνιών, οι πωλήσεις οπτικών ινών το 2002 έπεσαν κατά 50% αλλά αναμένεται να ανακάμψουν μακροπρόθεσμα Πηγή http://opticsorg/articles/news/9/3/9/ Γ Έλληνας, Διάλεξη, σελ 6 Page 7 Page 8
Το διαδίκτυο κι η ανάγκη των οπτικών τηλεπικοινωνιών (Κενή διαφάνεια: βλ κείμενο) Οπτικά συστήματα Γ Έλληνας, Διάλεξη, σελ 7 Γ Έλληνας, Διάλεξη, σελ 9 Υποθαλάσσιο δίκτυο οπτικών ινών Γ Έλληνας, Διάλεξη, σελ 8 Γ Έλληνας, Διάλεξη, σελ 20 Page 9 Page 0
Υποθαλάσσιο δίκτυο οπτικών ινών Υπερατλαντικό καλώδιο FLAG Atlantic- Undersea cable laying ship, Cagayan de Oro beach landing Ρυθμός σηματοδοσίας (Tb/s):24/κατεύθυνση Μήκος (km):6250/κατεύθυνση Κόστος κατασκευής (δις Δολάρια): Χώρες που συνδέονται:ηπα, Γαλλία, Αγγλία Βάση δεδομένων υποβρυχίων καλωδίων International Cable Protection Committee http://iscpcorg Πώς ποντίζεται ένα οπτικό καλώδιο; http://wwwalcatelcom/submarine Tycom Reliance, Nick Rotondo Γ Έλληνας, Διάλεξη, σελ 2 Γ Έλληνας, Διάλεξη, σελ 23 FLAG Atlantic 997: Το πρώτο υπερατλαντικό τηλεφωνικό καλώδιο χαλκού το 956 μπορούσε να μεταφέρει 36 συνομιλίες; Το πρώτο καλώδιο οπτικών ινών που εγκαταστάθηκε το 988 στον Ατλαντικό μπορούσε να μεταφέρει 8,000 κανάλια (64 kb/s) σε δύο ζεύγη οπτικών ινών Το Fiber-optic Link Around the Globe (FLAG) μπορεί να μεταφέρει 20,000 κανάλια (64-kb/s) σε δύο ζεύγη οπτικών ινών Το αρχικό πρόγραμμα FLAG όταν τελείωσε τον Σεπτέμβρη του 997 ήταν η μακρύτερη κατασκευή στον κόσμο Με την ολοκλήρωση του συνδέει την Αγγλία με την Ιαπωνία με ένα σύστημα υποθαλασσίων οπτικών ινών που καλύπτουν μια έκταση μεγαλύτερη από 28,000 km (περισσότερη από 2/3 της περιφέρειας της γης) Υπερατλαντικό καλώδιο FLAG Atlantic- Ισοδύναμο με όλες τις εφημερίδες του κόσμου για τα τελευταία 300 χρόνια να μεταδίδονται στην άλλη πλευρά του Ατλαντικού ή περίπου ισοδύναμο με 30 εκατομμύρια ταυτόχρονα τηλεφωνήματα σε δευτερόλεπτο (wwwflagatlanticcom) Συστήματα που δουλεύουν με 8 Tb/s σε αποστάσεις μεγαλύτερες των 6,500 km διατίθενται τώρα από διάφορες εταιρείες Γ Έλληνας, Διάλεξη, σελ 22 Γ Έλληνας, Διάλεξη, σελ 24 Page Page 2
What s next? Sea-Me-We3 39,000 km 20 Gb/s (8 25 Gb/s) http://smw3fcrfr/ Γ Έλληνας, Διάλεξη, σελ 25 Τάσεις: Αυξανόμενη κίνηση δεδομένων Relative Load 30 20 e-commerce $3 τρισεκατομμύρια μέχρι το 2003 0 POTS δεν δημιουργούν 990 995 2000 2005 πλέον σημαντικά κέρδη Οι Τηλεπικοινωνίες είναι τώρα ο τρίτος μεγαλύτερος τομέας της παγκόσμιας οικονομίας Γ Έλληνας, Διάλεξη, σελ 27 Σήμερα: Νόμος του Gilder 3x εύρος ζώνης/χρόνο για 25 χρόνια 0 Gb/s ανά κανάλι 4-28 κανάλια ανά ίνα: > 40 Gb/s 32-96 ίνες/καλώδιο: > 2 Tb/s/καλώδιο Θεωρητικά 25 Tb/s ανά ίνα Tb/s = USA 996 WAN bisection bandwidth Ολικό εύρος ζώνης διπλασιάζεται κάθε 8 μήνες! Τάσεις: Αυξανόμενη κίνηση δεδομένων fiber = 25 Tbps Γ Έλληνας, Διάλεξη, σελ 26 Source: http://researchmicrosoftcom/~gray/ Γ Έλληνας, Διάλεξη, σελ 28 Source: Corning International Network Traffic Model Page 3 Page 4
Τάσεις: Εξέλιξη σε πιο ψηλούς ρυθμούς δεδομένων Οπτικές Ίνες ανά το παγκόσμιο Studio Quality Digital HDTV Medical Imaging Quality Digital Video Studio Quality Digital Video Compressed Digital Video (MPEG) Professional Quality Stereo Audio CD Quality Stereo Audio Data rate (Mb/s): Voice 0064 8 23 4 26 650 080 00 0 0 00 000 0,000 Γ Έλληνας, Διάλεξη, σελ 29 000 00 0 Cumulative length (millions km) 0 00 000 975 980 985 990 995 2000 Source: Corning Year Γ Έλληνας, Διάλεξη, σελ 3 Τάσεις: Εξέλιξη σε πιο ψηλούς ρυθμούς δεδομένων Γιατί χρειαζόμαστε όλο αυτό το εύρος ζώνης? 0,000,000 Ethernet 00 0 Telecoms 0 00 000 990 998 2006 204 Year Ethernet: Χ 0 φορές αύξηση ρυθμού δεδομένων κάθε δύο χρόνια B T, Bit rate Gb/s Γ Έλληνας, Διάλεξη, σελ 30 Γ Έλληνας, Διάλεξη, σελ 32 New Line Cinema Page 5 Page 6
Change 998-2000 60% 40% 20% Τάσεις για E-commerce Buy airline tickets 00% 80% Banking Shopping Source: Yankelovich Monitor & Corning 60% Check weather 40% Gamble Share Travel information 20% prices Download Sports scores software Email 0% Internet - 20% Chat rooms searches 0% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% Online users frequently/occasionally engaging in activity (200) Γ Έλληνας, Διάλεξη, σελ 33 Κατηγορίες οπτικών τηλεπικοινωνιακών συστημάτων Free Space eg intersatellite links Οπτικές Ίνες - Άριστο μέσο μετάδοσης - Υπερισχύει στις ενσύρματες τηλεπικοινωνίες μεγάλων αποστάσεων Κατευθυνόμενες Ολοκληρωμένα οπτικά (Integrated Optics) -Χρησιμοποιούνται για λειτουργικότητα, πχ μεταγωγή, διαίρεση και συνδυασμό σήματος, πολυπλεξία, κτλ Γ Έλληνας, Διάλεξη, σελ 35 Μελλοντικές ανάγκες εύρους ζώνης Τεχνικές Πολυπλεξίας Required bit rate (Tb/s),000,000 00,000,000 ( Pb/s) 000 0 Today = Tb/s -Voice 990 2000 200 2020 Source: Corning Year Future -Web agents -Metacomputing -3-D multimedia -Telemedicine Mainstream -Graphics -Text Frontier -HDTV -Webcasting, streaming video -Multimedia Γ Έλληνας, Διάλεξη, σελ 34 Το διαθέσιμο εύρος ζώνης είναι μερικά Tbps Όμως δεν υπάρχουν ηλεκτρονικές συσκευές πιο γρήγορες από μερικές δεκάδες Gbps Πως μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε όλο αυτό το εύρος ζώνης?? Για να χρησιμοποιήσουμε αποτελεσματικά το εύρος ζώνης σε μονότροπες οπτικές ίνες χρειαζόμαστε κάποια τεχνική πολυπλεξίας => χρησιμοποιούμε πολυπλεξία κατά μήκος κύματος (WDM) TDM : Διαφορετικές ροές δεδομένων χαμηλότερων ρυθμών (data rates) πολυπλέκονται σε μια ροή δεδομένων ψηλότερου ρυθμού χρησιμοποιώντας πολυπλεξία με διαίρεση χρόνου (Time Division Multiplexing (TDM)) WDM : Ταυτόχρονη μετάδοση δεδομένων σε διαφορετικά μήκη κύματος (όπως το FDM στα ραδιοφωνικά συστήματα) Γ Έλληνας, Διάλεξη, σελ 36 Page 7 Page 8
Τεχνικές Πολυπλεξίας TDM : N WDM : N B bps B bps NB bps λ, λ 2,, λ N B bps B bps Πολυπλεξία κατά μήκος κύματος (Wavelength Division Multiplexing (WDM)) Πολυπλεξία καναλιών από διαφορετικούς χρήστες στην ίδια οπτική ίνα Το οπτικό φάσμα μετάδοσης διαμοιράζεται σε ένα αριθμό (μη επικαλυπτόμενων) ζωνών μήκων κύματος, με το κάθε μήκος κύματος να χρησιμοποιείται για ένα κανάλι επικοινωνίας Η διαφορά μεταξύ ηλεκτρονικής και οπτικής είναι η κοκκιότητα/ευκρίνεια (granularity) (Electronics provide finer granularity and rich connectivity whereas optics provide coarser granularity and large throughput) Γ Έλληνας, Διάλεξη, σελ 37 Γ Έλληνας, Διάλεξη, σελ 39 Πολυπλεξία κατά μήκος κύματος Πομποί Ενισχυτές γραμμής Δέκτες Πολυπλεξία κατά μήκος κύματος (Wavelength Division Multiplexing (WDM)) Μήκη κύματος τυπική απόσταση 02-nm Πολυπλέκτης Ενισχυτές γραμμής Αποπολυπλέκτης καλώδιο ίνα λ λ 2 λ 3 Δέκτες Πομποί Γ Έλληνας, Διάλεξη, σελ 38 Γ Έλληνας, Διάλεξη, σελ 40 Page 9 Page 20
Οπτικά δίκτυα Γ Έλληνας, Διάλεξη, σελ 4 Γ Έλληνας, Διάλεξη, σελ 43 Ερευνητικό πρόγραμμα MONET Multiwavelength Optical Networking (*) Το φυσικό στρώμα σήμερα Υπεραστική τηλεφωνία Αστική Τηλεφωνία OC92 OC48 OC3/OC2 DCS CO (*) R E Wagner et al, MONET: Multiwavelength Optical Networking, IEEE/OSA J Lightwave Tech, pp349-355, Jun 996 Γ Έλληνας, Διάλεξη, σελ 42 Αστική Τηλεφωνία Τοπικά Δίκτυα HUB Super HUB N Ghani et al, Optical Fiber Telecommunications IVB, Ch8 Γ Έλληνας, Διάλεξη, σελ 44 Page 2 Page 22
Υπεραστική τηλεφωνία Το φυσικό στρώμα αύριο Αστική Τηλεφωνία Αστική Τηλεφωνία Τοπικά Δίκτυα WDM OC2/92 DCS/OXC WDM CO DWDM HUB DWDM Super HUB Γ Έλληνας, Διάλεξη, σελ 45 Τερματικός κόμβος DFB Lasers και διαμορφωτές λ λ2 λ3 λ4 λ5 λ6 λ7 λ 8 λ λ 2 Receiver Array DMUX Combiner 8 x 8 EDFA λ 8 EDFA From the network WTM To the network Γ Έλληνας, Διάλεξη, σελ 47 Οπτικοί κόμβοι Κόμβος προσθήκης/απαγωγής μκ WADM Τερματικός κόμβος Wavelength Terminal Multiplexer (WTM) WTM λ ΣΥΜΒΟΛΑ Κόμβος προσθήκης/απαγωγής μηκών κύματος Wavelength Add/Drop Multiplexer (WADM) WADM EDFA DMUX λ 2 λ N MUX EDFA 2x2 διακόπτης Εξασθενητής με βρόχο αυτομάτου ελέγχου Κόμβος δρομολόγησης μηκών κύματος Wavelength Selective Crossconnect (WSXC) WSXC Γ Έλληνας, Διάλεξη, σελ 46 Γ Έλληνας, Διάλεξη, σελ 48 Page 23 Page 24
Κόμβος δρομολόγησης μκ Input Input 2 λ λ 8 Input 4 EDFA λ λ 8 λ λ 8 DMUX λ λ 8 λ λ 8 λ λ 8 4x4 space switch λ λ2 λ3 λ4 λ5 λ6 λ7 λ8 MUX EDFA Servocontrolled attenuators λ λ 8 λ λ 8 λ λ 8 WSXC Output Output 2 Output 4 Γ Έλληνας, Διάλεξη, σελ 49 Κόμβος δρομολόγησης μηκών κύματος Δυναμικοί δρομολογητές 2 n DMUX λ,λ2, λm DMUX λ,λ2, λm λ,λ2, λm λ sw λ2 sw λ3 sw λ sw λ2 sw λm sw λ,λ2, λm λ,λ2, λm 2 λ,λ2, λm n Ένας nxn μεταγωγός με m μήκη κύματος (n ζεύξεις, m μήκη κύματος) Χρειάζεται m nxn μεταγωγούς Γ Έλληνας, Διάλεξη, σελ 5 Κόμβος δρομολόγησης μηκών κύματος Παθητικοί δρομολογητές : WDM Αρχιτεκτονικές Δικτύου Συστήματα επικοινωνίας μεταξύ δύο σημείων (Point-to-point) n 2 συνδέσεις χρησιμοποιώντας n μήκη κύματος Δίκτυα τοπολογίας δακτυλίου (ring) grading Δίκτυα τοπολογίας βρόγχου (mesh) Γ Έλληνας, Διάλεξη, σελ 50 Γ Έλληνας, Διάλεξη, σελ 52 Page 25 Page 26
Σύστημα επικοινωνίας μεταξύ δύο σημείων (point-to-point) Αρχιτεκτονική Βρόγχου (Mesh Network Architecture) Wavelength Cross-connect λ Ν λ Mux/Demux 20km Mux/Demux λ λ Ν Wavelength Cross-connect Wavelength Cross-connect Wavelength Cross-connect 600km Element Management System Γ Έλληνας, Διάλεξη, σελ 53 Γ Έλληνας, Διάλεξη, σελ 55 Αρχιτεκτονική Δακτυλίου (Ring Network Architecture) Αρχιτεκτονικές Δικτύων Electronic Equipment SONET or Other NE 2 Fiber WDM Ring Central Office ADM WDM link SONET Ring Σενάριο Εξέλιξης WDM Ring WADM OXC Inter-office -25 Gbps/wavelength 8-32 wavelengths Star 2 Fiber WADM (Wavelength Add-Drop Mux) Γ Έλληνας, Διάλεξη, σελ 54 Ring WDM backbone Γ Έλληνας, Διάλεξη, σελ 56 Page 27 Page 28
Αρχιτεκτονικές Δικτύων Κόστος Δικτύων (point-to-point) WDM Backbone Network 32 λ Metro WDM Network ATM Switch Access Network ATM/IP/SONET SONET Ring 64 λ 64 λ IP Router WDM Terminal WDM Terminal H H 2 4 Capacity/Cable Exhaust Relief 6 fold increase in capacity 2 eg 6 μήκη κύματος και ένας οπτικός ενισχυτής => οικονομία 6 ινών και 6 O/E/O αναγεννητές ($80K για κάθε σήμα Gbps) 3 Γ Έλληνας, Διάλεξη, σελ 57 Γ Έλληνας, Διάλεξη, σελ 59 Κόστος Δικτύων (point-to-point) Κόστος Δικτύων (δακτύλιοι) Capacity/Cable Exhaust H large spare capacity 00 miles large spare capacity H 2 4 large spare 2 capacity large spare capacity 3 large spare capacity Γ Έλληνας, Διάλεξη, σελ 58 H H 2 2 3 4 Traffic: One between each CO and the two hubs Capacity/Cable Exhaust Capacity/Cable Exhaust large spare capacity H H 2 00 miles 2 3 Capacity/Cable Exhaust Capacity/Cable Exhaust 4 large spare capacity Γ Έλληνας, Διάλεξη, σελ 60 Page 29 Page 30
Κόστος Δικτύων (δακτύλιοι) 4x 4x H H 2 Backhoe Solution: Ψηλό κόστος -$6M 2 OC-92 TDM solution: 0 % spare capacity in network 0 Add/Drop Muxes Cost = 0 x $300K = $3M 2 3 H H 2 4 Διασύνδεση Η/Υ 3 WDM 6 λ Solution: 50 % spare capacity in network 6 Wavelength Add/Drop Muxes Cost = 6 x $375K = $225M 2 3 4 Γ Έλληνας, Διάλεξη, σελ 6 Γ Έλληνας, Διάλεξη, σελ 63 Μείωση κόστους χρησιμοποιώντας οπτικούς δρομολογητές (μειώνοντας το μέγεθος των ηλεκτρονικών δρομολογητών) 50% Through Traffic 50% Through Traffic Οπτικές συνδέσεις σε Η/Υ Ι Σήμερα Σε 5-0 χρόνια Number of Bays 20 5 0 5 0 2 4 6 8 0 5 Number OC48s DCS Only OXC + DCS Cost in $ Thousands $6,000 $5,000 $4,000 $3,000 $2,000 $,000 $0 2 4 6 8 0 5 Number of OC48 DCS Only OXC + DCS Γ Έλληνας, Διάλεξη, σελ 62 Γ Έλληνας, Διάλεξη, σελ 64 Page 3 Page 32
Οπτικές συνδέσεις σε Η/Υ ΙΙ Ενσύρματη μετάδοση Το σχήμα δείχνει μια πρωτότυπη οπτική ζεύξη μεταξύ δύο πλακετών που χρησιμοποιούνται στον υπολογιστή ενός αεροπλάνου Το κύκλωμα υλοποιήθηκε στα εργαστήρια της Daimler-Chrysler στο Ulm της Γερμανίας και λειτουργεί με ρυθμό σηματοδοσίας Gb/s Ηδιαμορφωμένη οπτική δέσμη ενός laser που βρίσκεται στη μια πλακέτα στέλνεται δια μέσου ενός συστήματος φακών, ενός πλαστικού κυματοδηγού και δυο καθρεφτών σε μια φωτοδίοδο στην κάτω πλακέτα Μέρος Γ Οπτικές Τηλεπικοινωνίες Ένα λαμπρό μέλλον Γ Έλληνας, Διάλεξη, σελ 65 Γ Έλληνας, Διάλεξη, σελ 67 Οπτικές συνδέσεις σε Η/Υ ΙΙI Μεσοπρόθεσμη έρευνα Ασύρματη μετάδοση Το σχήμα δείχνει μια πρωτότυπη οπτική ζεύξη 256 καναλιών μεταξύ δύο ολοκληρωμένων κυκλωμάτων CMOS Το κύκλωμα υλοποιήθηκε στο Πανεπιστήμιο του San Diego Χρησιμοποιεί μια συστοιχία από 256 lasers κάθετηςκοιλότηταςεπιφανειακής εκπομπής (VCSELs), που είναι τοποθετημένα πάνω στο ένα ολοκληρωμένο, και που το καθένα εκπέμπει διαμορφωμένο φως με ρυθμό σηματοδοσίας Gb/s σε διαφορετική φέρουσα συχνότητα Το φως κατευθύνεται σε μια συστοιχία φωτοδιόδων που βρίσκεται στο άλλο ολοκληρωμένο δια μέσου ενός συστήματος φακών, φραγμάτων περίθλασης και ενός καθρέφτη Υψίρρυθμη μετάδοση σε μεγάλες αποστάσεις: > 40 Gb/s ανά οπτικό κανάλι ~0 Tb/s ανά οπτική ίνα ~0000 km Αμιγώς οπτικά δίκτυα (μεταγωγής κυκλωμάτων, πακέτων) Οπτικά ολοκληρωμένα κυκλώματα Μονολιθικά (νανοτεχνολογία, φωτονικοί κρύσταλλοι) Υβριδικά (μικρο-ελεκτρο-μηχανικά συστήματα) Νέα υλικά (πχ Οργανικοί ημιαγωγοί, πολυμερή πλαστικά) Γ Έλληνας, Διάλεξη, σελ 66 Γ Έλληνας, Διάλεξη, σελ 68 Page 33 Page 34
Ιδέες για μακροπρόθεσμη έρευνα Ύλη μαθήματος Ι Κβαντικές τηλεπικοινωνίες & κρυπτογραφία (τηλεμεταφορά) Χαοτικές τηλεπικοινωνίες Καινούριες εφαρμογές, απαιτητικές σε εύρος ζώνης και σίγουρα, κάτι εντελώς αναπάντεχο που δεν το έχει σκεφθεί (;) ακόμη κανένας! Μέρος A : Συστατικά Εισαγωγή Οπτικές ίνες Οπτικοί Πομποί Οπτικοί Δέκτες Οπτικοί ενισχυτες Μέρος B : Συστήματα Φαινόμενα διάδοσης και τεχνικές αντιμετώπισής τους Σχεδίαση οπτικών συστημάτων με πολυπλεξία κατά μήκος κύματος Γ Έλληνας, Διάλεξη, σελ 69 Γ Έλληνας, Διάλεξη, σελ 7 Ύλη μαθήματος ΙΙ Μέρος Γ : Δίκτυα Μαθηματικό συμπλήρωμα Πληροφορίες για το μάθημα Οπτική μεταγωγή Δρομολόγηση και ανάθεση μηκών κύματος Έλεγχος και διαχείριση των οπτικών δικτύων Σχεδίαση αμιγώς οπτικών δικτύων με πολυπλεξία μήκους κύματος και μεταγωγή κυκλώματος Μαθηματική αναπαράσταση σημάτων και συστημάτων σε βασική ζώνη Στοχαστικές διαδικασίες Είδη θορύβων Είδη διαμόρφωσης Γ Έλληνας, Διάλεξη, σελ 70 Γ Έλληνας, Διάλεξη, σελ 72 Page 35 Page 36
Ελληνική Βιβλιογραφία Ξένη βιβλιογραφία II Σύγγραμμα G P Agrawal, Συστήματα επικοινωνιών με οπτικές Ίνες, 2η έκδοση, Εκδ Τζιόλα, 2000 Βοηθήματα Οπτικές τηλεπικοινωνίες P E Green, Δίκτυα οπτικών ινών, Εκδόσεις Παπασωτηρίου, 994 Ν Ουζούνογλου, Τηλεπικοινωνίες Οπτικών Ινών, Εκδόσεις Συμεών, Αθήνα 990 Χ Ι Γεωργόπουλος, Οπτικές ίνες : Θεωρία κι εφαρμογές, Πάτρα, 993 Α Αλεξανδρής, Οπτικές Ίνες, Εκδ Ίων, 200 Μεταπτυχιακού επιπέδου Govind Agrawal, Nonlinear Fiber Optics, Academic Press, 3 edition, 200, ISBN: 02045433 Govind Agrawal, Applications of Nonlinear Fiber Optics, Academic Press, 200, ISBN: 0204544 Eugenio Iannone, Francesco Matera, Antonio Mecozzi, and Marina Settembre, Nonlinear Optical Communication Networks, Wiley, 998, ISBN: 04752706 Ivan Kaminow and Tingye Li, Optical Fiber Telecommunications IV-B: Systems and Impairments, Academic Press, 4th edition, 2002, ISBN: 02395739 L Kazovsky, S Benedetto, and A Willner, "Optical Fiber Communication Systems", Artech House, 996, ISBN : 0-89006-756-2 Γ Έλληνας, Διάλεξη, σελ 73 Γ Έλληνας, Διάλεξη, σελ 75 Ξένη βιβλιογραφία I Ξένη βιβλιογραφία III Προπτυχιακού επιπέδου Joseph C Palais, Fiber optic communications, Prentice Hall, 4th edition, 998, ISBN: 038954429 John M Senior, "Optical Fiber Communications : Principles and Practice", Prentice Hall, 993, ISBN : 036354262 John Gowar, Optical Communication Systems, Prentice Hall, 2nd edition, 993, ISBN: 036387276 Gerd Keiser, Optical fiber communication, McGraw-Hill, 983, ISBN: 0070334676 Wim Van Etten and Jan Van Der Plaats, Fundamentals of optical fiber communications, Prentice Hall, 2nd edition, 99, ISBN: 0377532 Robert M Gagliardi and Sherman Karp, Optical Communications, Wiley, 2nd edition, 995, ISBN: 047542873 Οπτικά δίκτυα T Stern and K Bala, Multiwavelength Optical Networks, Prentice Hall, 999 Rajiv Ramaswami and Kumar Sivarajan, Optical Networks: A Practical Perspective, Morgan Kaufmann, 2nd edition, 200, ISBN: 558606556 Biswanath Mukherjee, Optical Communication Networks, 2006 Hussein T Mouftah and Pin-Han Ho, Optical Networks: Architecture and Survivability, Kluwer Academic Publishers, 2002, ISBN: 40207965 Γ Έλληνας, Διάλεξη, σελ 74 Γ Έλληνας, Διάλεξη, σελ 76 Page 37 Page 38