Kanalestimering och optisk övervakning i fiberlänkar

Forskningsprojekt, 2012 – 2015

Nya elektroniska tjänster som exempelvis videokonferenser och television över internet gör att behovet av att överföra stora datamängder på kort tid har ökat dramatiskt under de senaste åren. Dessutom finns stora (och publikt mindre kända) krav på snabb och billig datakommunikation mellan och inom datacenter. Optiska fibersystem spelar en avgörande roll för att uppfylla detta globala kommunikationsbehov, och de utgör själva ryggraden i, och kanske till och med förutsättningen för, Internet. Tittar man historiskt. så sammanfaller faktiskt uppkomsten av Internet med den snabba utveckling av våglängdsmultiplexad fiberkommunikation under slutet av 1990-talet. En enda fiber kan idag överföra en informationsmängd motsvarande 10000 CD-skivor per sekund, eller 2.50 miljarder samtidiga telefonsamtal - och detta klarar den utan att tära på den globala resurs som eterbandbredden utgör, dvs det frekvensutrymme som begränsar utvecklingen av satellitkommunikation och andra radiobaserade system, och som auktioneras ut för miljadbelopp till telekomoperatörer. Kommunikationen i en optisk fiber sker med hjälp av ljus som sänds genom fibern. Genom att ändra egenskaper för ljuset (dess styrka eller dess fasläge eller dess polarisation) kan man överföra information, digitalt representerad i form av bitar (nollor och ettor). I fibern skickar man ofta ljuset på flera olika våglängder (färger) samtidigt, något som kallas våglängdsmultiplxning. På en våglängd kan man överföra ca 100 000 000 000 bitar per sekund, eller i kortform 100 Gigabit/s. Så höga datatakter kan man inte utan svårighet ta hand om elektroniskt, och därför utvecklar man optiska teknologier för att styra ljust inom större fibernätverk. På så sätt slipper man den ofta dyra och energislukande konverteringen mellan optiska och elektriska signaler. För att säkerställa signalkvalitén i sådana heloptiska nätverk måste man utveckla nya teknologier och sätt att mäta olika signalparametrar, som t ex signalen effektnivå, och effektnivån för det omgivande bruset. Detta brukar kalls optisk övervakning, och det möjliggör helt nya typer av optiska nätverk med många fördelar som t ex bättre optimering och resursallokering, samt möjligheter att snabbt hitta fel och omkonfigurera sina nät. Morgondagens fiberlänkar kommer att vara koherenta, vilket innebär att man skickar data inte bara på ljusvågens intensitet (som man traditionellt gjort) utan även på dess fasläge. För att detektera detta fasläge krävs relativt komplicerade och dyra koherenta mottagare, men i gengäld får man flera fördelar, som t ex högre överföringskapacitet och möjligheter att elektroniskt utjämna signaldistortioner. Att utföra optisk övervakning på denna typ av länkar är en utmaning av flera skäl, och därför behöver man utveckla nya mätmetoder och signaleringssätt. Till exempel kan man lägga på extra signaler (sk pilottoner) som kan användas för den optiska övervakningen, och man kan dessutom använda dem för att underlätta den koherenta mottagaren. I det föreslagna projektet skall vi utveckla nya optiska övervakningssystem för koherenta länkar baserade på pilottonsmetoder, vilket inte tidigare gjorts. Dessutom skall vi kika på hur kända datasekvenser, sk träningssekvenser, kan användas för att uppskatta länkparametrar som ytterligare kan underlätta den koherenta detektionen. Vi kommer att undersöka både grundläggande frågeställningar som t ex hur träningssekvenserna skall se ut eller hur god noggrannhet man kan få i sin länkuppskattning. Vi kommer dessutom att betona att övervakningen eller kanalestimeringen inte får störa den transmitterade datan, och vi kommer därför att undersöka nya teknlologier t ex genom att kopiera datasignalen från en våglängd till en annan. Målsättningen i slutet av projektet är att kunna göra kostnadeffektiv, noggrann, och samtidig estimering och övervakning, och gärna demonstrera detta i fältförsök på kommersiella fiberlänkar. Projektet kommer är anpassat för en heltidsdoktorand, inklusive handledning, med en studietid på 4 år (5 år inklusive institutionstjänstgöring).

Deltagare

Finansiering

Mer information

Senast uppdaterat