Μελέτη νέας μεθόδου σηματοδοσίας φυσικού επιπέδου για δίκτυο οπτικής μεταγωγής πακέτου

Abstract

In this thesis, an orthogonal modulation scheme, for the label encoding onto the intensity modulated payload is studied for the first time as well as the all optical label swapping (AOLS) technique, via extensive simulation of a network system where the abovementioned functions are taken place. The first part of the thesis includes references to all existing data switching technologies (circuit, packet and burst switching) and a description of MPLS protocol and all of its succeeded versions (GMPLS, MPλS), up to all optical label swapping (AOLS). Moreover an extensive description of all current label modulation and encoding schemes onto payload of the IP packet is included in this part as well. In the second part of the thesis the IM/FSK orthogonal modulation scheme is analyzed for the first time including all the models required for the implementation of the AOLS network system. The all optical orthogonal label encoding onto packet and the all optical label swapping functions are based on the four wave mixing technique (FWM) and the cross phase modulation technique (XPM) respectively, both implemented via semiconductor optical amplifier devices (SOA). In the last chapter a numerical analysis by extensive simulation measurements is carried out, seeking for the optimization of a wide range of critical parameters as well as the limits of the AOLS network system.

Η διατριβή βασίζεται στη θεωρητική μελέτη της ορθογώνιας μεθόδου κωδικοποίησης και της διαδικασίας αμιγούς οπτικής ανταλλαγής ετικέτας των πακέτων, και την προσομοίωση ενός συστήματος οπτικής δικτυακής διάταξης κόμβων, όπου λαμβάνουν χώρα οι προαναφερθέντες λειτουργίες. Στο πρώτο μέρος γίνεται μία αναφορά στις επικρατέστερες τεχνολογίες μεταγωγής δεδομένων (μεταγωγή κυκλώματος πακέτων, και ριπής), και παρουσιάζεται το πολυπρωτόκολλο MPLS και όλες οι εξελικτικές εκδοχές αυτού (GMPLS, ΜΡλS), για να καταλήξουμε στην αμιγώς οπτική ανταλλαγή ετικέτας πακέτου (AOLS). Επίσης παρατίθενται όλα τα σχήματα κωδικοποίησης και ενσωμάτωσης της οπτικής ετικέτας στο IP πακέτο, και εξετάζονται όλες τις τεχνικές υλοποίησης σε επίπεδο κόμβων και διατάξεων. Στο δεύτερο μέρος αναλύεται για πρώτη φορά στη βιβλιογραφία το IM/FSK ορθογώνιο σχήμα και παρουσιάζονται όλα τα θεωρητικά μοντέλα που υποστηρίζουν και υλοποιούν το σύστημα οπτικής δικτυακής διάταξης κόμβων, όπου λαμβάνουν χώρα η ορθογώνια κωδικοποίηση και η διαδικασία αμιγούς οπτικής ανταλλαγής ετικέτας των πακέτων. Οι παραπάνω λειτουργίες γίνονται αμιγώς οπτικά και βασίζονται στην τεχνική μίξης τεσσάρων κυμάτων (FWM) και στην τεχνική ετεροδιαμόρφωσης φάσης (ΧΡΜ) αντίστοιχα, υλοποιημένων σε διάταξη ημιαγωγού (SOA). Στο τελευταίο κεφάλαιο παραθέτονται τα αποτελέσματα μίας λεπτομερούς αριθμητικής ανάλυσης που πραγματοποιήθηκε με την προσομοίωση της δικτυακής AOLS διάταξης, και γίνεται μία διερεύνηση για τη βελτιστοποίηση των τιμών των κρίσιμων παραμέτρων της μεθόδου, ενώ παράλληλα εξετάζονται και τα όρια επίδοσης αυτής.