Teme seminara o optičkim komunikacijskim sustavima za studente inženjerstva

Optička komunikacija je jedna vrsta komunikacije gdje optičko vlakno uglavnom se koristi za prijenos svjetlosnog signala do udaljenog kraja umjesto električne struje. Osnovni građevni blokovi ovog sustava uglavnom uključuju modulator ili demodulator, odašiljač ili prijamnik, svjetlosni signal i transparentni kanal. Optički komunikacijski sustav optički prenosi podatke pomoću optičkih vlakana. Stoga se ovaj proces može izvesti jednostavnom promjenom elektroničkih signala u svjetlosne impulse pomoću laserskih ili LED izvora svjetlosti. U usporedbi s električnim prijenosom, optička vlakna uglavnom su zamijenila komunikaciju bakrenom žicom unutar jezgrenih mreža zbog mnogih prednosti poput velike propusnosti, ogromnog dometa prijenosa, vrlo niskih gubitaka i bez elektromagnetskih smetnji. Ovaj članak navodi optički komunikacijski sustavi teme seminara za studente strojarstva.

Teme seminara o optičkim komunikacijskim sustavima

Popis optičkih komunikacijski sustav teme seminara za studente strojarstva razmatraju se u nastavku.

Optička koherentna tomografija

Optička koherentna tomografija je neinvazivni slikovni test koji koristi svjetlosne signale za snimanje bočnih slika vaše mrežnice. Korištenjem ovog OCT-a, oftalmolog može primijetiti karakteristične slojeve mrežnice tako da može mapirati i izmjeriti njihovu širinu za dijagnozu. Bolesti retine uglavnom uključuju degeneraciju makule povezanu sa starenjem i dijabetičku bolest oka. OCT se često koristi za procjenu poremećaja vidnog živca.

Optička koherentna tomografija uglavnom ovisi o svjetlosnim valovima i ne može se koristiti u uvjetima koji ometaju prolazak svjetlosti kroz oko. OCT je od velike pomoći u dijagnosticiranju različitih stanja oka poput makularne rupe, makularnog edema, makularnog nabiranja, glaukoma, trakcije staklastog tijela, dijabetičke retinopatije, središnje serozne retinopatije itd.

Prebacivanje optičkog praska

Optical Burst Switching ili OBS tehnologija je optičke mreže koja se koristi za poboljšanje korištenja resursa optičke mreže u usporedbi s OCS-om ili optičkim sklopom. Ova vrsta komutacije implementirana je kroz WDM (Wavelength Division Multiplexing) i tehnologiju prijenosa podataka gdje se podaci prenose putem optičkog vlakna uspostavljanjem brojnih kanala gdje svaki kanal odgovara određenoj valnoj duljini svjetlosti. OBS je primjenjiv unutar jezgrenih mreža. Ova tehnika komutacije uglavnom kombinira prednosti komutacije optičkih krugova i komutacije optičkih paketa dok izbjegava njihove posebne nedostatke.

Komunikacija vidljivim svjetlom

Komunikacija vidljivim svjetlom (VLC) je komunikacijska tehnika gdje se kao komunikacijski medij koristi vidljiva svjetlost određenog raspona frekvencija. Dakle, frekvencijski raspon vidljive svjetlosti kreće se od 400 – 800 THz. Ova komunikacija funkcionira prema teoriji prijenosa podataka pomoću svjetlosnih zraka za prijenos i primanje poruka unutar određene udaljenosti. Karakteristike komunikacije vidljivim svjetlom uglavnom uključuju ograničenje signala, nevidljivost i sigurnost u opasnim situacijama.

Optička komunikacija slobodnog prostora

Optička komunikacija u slobodnom prostoru je optička komunikacijska tehnologija koja koristi svjetlost koja se širi u slobodnom prostoru za bežični prijenos podataka za računalno umrežavanje ili telekomunikacije. Ova komunikacijska tehnologija je od velike pomoći gdje god fizičke veze nisu praktične zbog visokih troškova. Optička komunikacija slobodnog prostora koristi nevidljive svjetlosne zrake za pružanje brzih bežičnih veza koje mogu slati i primati video, glas itd.

FSO tehnologija koristi svjetlo slično optičkim prijenosima s optičkim kabelom, ali glavna razlika je medij. Ovdje svjetlost putuje brže kroz zrak u usporedbi s kroz staklo, stoga je pošteno kategorizirati FSO tehnologiju kao optičku komunikaciju brzinom svjetlosti.

3D optička mreža na čipu

Optička mreža na čipu pruža visoku propusnost i nisku latenciju uz znatno manju disipaciju energije. 3D optička mreža na čipu uglavnom je razvijena s arhitekturom optičkog usmjerivača poput osnovne jedinice. Ovaj usmjerivač u potpunosti koristi svojstva usmjeravanja redoslijeda dimenzija unutar 3D mesh mreža i smanjuje broj mikrorezonatora potrebnih za optičku mrežu na čipovima.

Procijenili smo svojstvo gubitka usmjerivača s četiri druge sheme. Dakle, rezultati će pokazati da usmjerivač ima niske gubitke za najveći put unutar mreže slične veličine. 3D optička mreža na čipu uspoređuje se sa svojim 2D dvojnikom u tri aspekta kao što su latencija, energija i propusnost. Usporedba iskorištenja energije putem elektroničkih i 2D parnjaka dokazuje da 3D ONoC može uštedjeti oko 79,9% energije u usporedbi s elektroničkim i 24,3% energije u usporedbi s 2D ONoC-om koji uključuje 512 IP jezgri. Simulacija performansi 3D mesh ONoC mreže može se provesti kroz OPNET u različitim konfiguracijama. Dakle, rezultati će pokazati poboljšanu izvedbu u odnosu na 2D ONoC.

Mikrostrukturirana optička vlakna

Mikrostrukturna optička vlakna su nove vrste optičkih vlakana koja imaju unutarnju strukturu kao i svojstva vođenja svjetlosti koja se značajno razlikuju u usporedbi s konvencionalnim optičkim vlaknima. Mikrostrukturirana optička vlakna obično su optička vlakna od silicijevog dioksida gdje su otvori za zrak postavljeni unutar područja obloge i šire se u aksijalnom putu vlakna. Ova su vlakna dostupna u različitim veličinama, oblicima i raspodjelama zračnih otvora. Nedavni interes za ova vlakna je generiran kroz potencijalne primjene unutar optičkih komunikacija; očitavanje temeljeno na optičkim vlaknima, frekvencijsko mjeriteljstvo i optička koherentna tomografija.

Podvodna bežična optička komunikacija

Podvodna bežična optička komunikacija (UWOC) je prijenos podataka bežičnim kanalima koji koriste optičke valove kao prijenosni medij pod vodom. Ova optička komunikacija ima višu komunikacijsku frekvenciju i mnogo veće brzine prijenosa podataka uz niže razine latencije u usporedbi s RF kao i akustičnim analogama. Zbog ovog prijenosa podataka s velikom brzinom, ova vrsta komunikacije bila je izuzetno atraktivna. U UWOC sustavima predložene su različite primjene za čuvanje okoliša, hitna upozorenja, vojne operacije, podvodna istraživanja itd. No, podvodni kanali također doživljavaju ozbiljnu apsorpciju i disperziju.

Optički CDMA

Višestruki pristup optičke kodne podjele kombinira veliku propusnost optičkog medija kroz fleksibilnost CDMA metoda za postizanje povezivanja velike brzine. OCDMA je bežična mreža za više korisnika koja uključuje odašiljač i prijamnik. U ovoj mreži, OOC ili optički ortogonalni kod dodijeljen je svakom odašiljaču i prijemniku za povezivanje s njegovim ekvivalentnim OOC korisnikom i nakon sinkronizacije između dva ekvivalentna OOC korisnika, oni mogu slati ili primati podatke jedan od drugoga. Glavna prednost OCDMA-a je da upravlja ograničenom propusnošću između velikog broja korisnika. Djeluje asinkrono bez sudara paketa.

EDFA sustav s WDM

Multipleksiranje valne duljine je tehnologija putem koje se različiti optički kanali mogu istovremeno prenositi na različitim valnim duljinama preko određenog optičkog vlakna. Optička mreža s WDM-om intenzivno se koristi u sadašnjim telekomunikacijskim infrastrukturama. Stoga igra značajnu ulogu u mrežama buduće generacije. Tehnike multipleksiranja valne duljine spojene s EDFA povećavaju kapacitet prijenosa svjetlosnih valova koji osigurava veliki kapacitet i povećava fleksibilnost tehnologije optičke mreže. Dakle, u optičkom komunikacijskom sustavu, EDFA igra značajnu ulogu.

Multipleksni sustavi s prostornom podjelom

Prostorna podjela multipleksiranja/prostorna podjela multipleksiranje skraćeno je SDM ili SM ili SMX. Ovo je sustav multipleksiranja u različitim komunikacijskim tehnologijama kao što su komunikacija optičkim vlaknima i BEZ OBZIRA NA bežična komunikacija koja se koristi za prijenos nezavisnih kanala podijeljenih unutar prostora.

Multipleksiranje s prostornom podjelom za komunikaciju optičkim vlaknima vrlo je korisno za prevladavanje ograničenja kapaciteta WDM-a. Ova tehnika multipleksiranja povećava spektralnu učinkovitost za svako vlakno multipleksiranjem signala u ortogonalnim LP modovima unutar FMG-a (vlakna s nekoliko modova i vlakna s više jezgri. U ovom sustavu multipleksiranja, način rada MUX (multipleksor)/DEMUX (demultiplekser) primarni je komponentu jer jednostavno izjednačava gubitak ovisan o načinu rada, kompenzira kašnjenja diferencijalnog načina rada i koristi se za izradu primopredajnika.

SONET

SONET je kratica za Synchronous Optical Network je komunikacijski protokol koji je razvio Bellcore. SONET se uglavnom koristi za prijenos velike količine podataka na relativno velike udaljenosti kroz optičko vlakno. Korištenjem SONET-a, različiti tokovi digitalnih podataka prenose se optičkim vlaknom istovremeno. SONET se uglavnom sastoji od četiri funkcionalna sloja; sloj staze, linija, presjek i fotonski sloj.

Sloj staze uglavnom je odgovoran za kretanje signala od njegovog optičkog izvora do odredišta. Linijski sloj odgovoran je za kretanje signala preko fizičke linije. Sloj sekcije odgovoran je za kretanje signala preko fizičke sekcije, a fotonski sloj komunicira s fizičkim slojem u OSI modelu. Prednosti SONET-a su; brzine prijenosa podataka su visoke, propusnost velika, elektromagnetske smetnje niske i prijenos podataka na velike udaljenosti.

Tehnologija fotonike

Grana optike poznata je kao fotonika koja uključuje primjenu vođenja, generiranja, pojačavanja, otkrivanja i manipuliranja svjetlom u obliku fotona putem prijenosa, emisije, obrade signala, modulacije, prebacivanja, očitavanja i pojačanja. Nekoliko primjera fotonike su optička vlakna, laseri, telefonske kamere i zasloni, zasloni računala, optičke pincete, rasvjeta u automobilima, TV-ima itd.

Photonics igra značajnu ulogu u različitim područjima od rasvjete i zaslona do proizvodnog sektora, optičkih podatkovnih komunikacija do slikanja, zdravstvene zaštite, znanosti o životu, sigurnosti itd. Photonics pruža nova i jedinstvena rješenja gdje god se konvencionalne tehnologije trenutno približavaju svojim granicama u smislu točnosti, brzine i kapaciteta.

Mreža za usmjeravanje valne duljine

Mreža za usmjeravanje valne duljine je skalabilna optička mreža koja omogućuje ponovnu obradu valnih duljina u različitim elementima transparentnih optičkih mreža kako bi se prevladala neka ograničenja ograničenog broja postojećih valnih duljina. Mreža za usmjeravanje valne duljine može se konstruirati korištenjem različitih WDM veza njihovim povezivanjem u čvoru kroz komutacijski podsustav. Koristeći takve čvorove međusobno povezane vlaknima, mogu se razviti različite mreže s velikim i složenim topologijama. Ove mreže pružaju velike kapacitete kroz transparentne optičke trake koje ne doživljavaju optičku u elektroničku konverziju.

Prilagodljivi sustav za praćenje pogleda očima

Uređaj koji se koristi za praćenje pogleda analizom pokreta oka poznat je kao uređaj za praćenje pogleda. Sustav za praćenje pogleda koristi se za procjenu, kao i za praćenje 3D linije vida osobe, kao i gdje osoba gleda. Ovaj sustav radi jednostavno odašiljanjem bliskog IR svjetla i svjetlo se reflektira unutar vaših očiju. Ove refleksije primaju kamere uređaja za praćenje oka kako bi sustav za praćenje očiju znao gdje gledate. Ovaj sustav je od velike pomoći u promatranju i također mjerenju pokreta oka, točke pogleda, širenja zjenica i treptanja oka za promatranje.

Modulacija intenziteta u optičkoj komunikaciji

Modulacija intenziteta u optičkoj komunikaciji vrsta je modulacije gdje se optička snaga o/p izvora mijenja u skladu s nekim karakteristikama moduliranog signala kao što je signal koji nosi informaciju ili signal osnovnog pojasa. U ovoj vrsti modulacije nema donjih i diskretnih gornjih bočnih pojaseva. No, izlaz optičkog izvora ima spektralnu širinu. Envelopa moduliranog optičkog signala je analogna modulirajućem signalu utoliko što je trenutna snaga ovojnice analogna karakteristici od interesa unutar modulirajućeg signala.

Optička bežična komunikacija

Optička bežična komunikacija vrsta je optičke komunikacije gdje se za prijenos signala koristi infracrveno, nevođeno vidljivo ili ultraljubičasto svjetlo. Općenito se koristi u komunikaciji kratkog dometa. Kada optički bežični komunikacijski sustav radi u rasponu vidljivog pojasa od 390 do 750 nm, to je poznato kao komunikacija vidljivim svjetlom. Ovi se sustavi koriste u širokom rasponu aplikacija poput WLAN-ova, WPAN-ova i mreža za vozila. Alternativno, zemaljski OWC sustavi od točke do točke nazivaju se optički sustavi slobodnog prostora koji rade na frekvencijama bliskim infracrvenom poput 750 do 1600 nm.

Vizualni MIMO

Optički komunikacijski sustav poput Visual MIMO izveden je iz MIMO-a, gdje god je model s više odašiljača i više prijamnika usvojen za svjetlost unutar vidljivog i nevidljivog spektra. Dakle, u Visual MIMO, elektronički vizualni prikaz ili LED služi kao odašiljač, dok kamera služi kao prijemnik.

Multipleksiranje s podjelom guste valne duljine

Tehnologija multipleksiranja optičkih vlakana kao što je multipleksiranje guste valne duljine (DWDM) koristi se za povećanje propusnosti optičke mreže. Spaja podatkovne signale iz različitih izvora iznad jednog para kabela s optičkim vlaknima dok održava potpunu odvojenost tokova podataka. DWDM rukuje protokolima većih brzina jednakih 100 Gbps za svaki kanal. Svaki kanal udaljen je jednostavno 0,8 nm. Ovo multipleksiranje jednostavno radi isto kao i CWDM, ali osim poboljšanja kapaciteta kanala, također se može pojačati na vrlo velike udaljenosti.

Optička paketna komutacija

Optička paketna komutacija jednostavno omogućuje prijenos paketnih signala unutar optičke domene na temelju paketa po paketa. Svi ulazni optički paketi unutar normalnih elektroničkih usmjerivača mijenjaju se u električne signale koji se naknadno pohranjuju u memoriju. Ova vrsta prebacivanja nudi transparentnost podataka i veliki kapacitet. Ali, nakon toliko istraživanja, ova vrsta tehnologije još nije korištena u stvarnim proizvodima zbog nedostatka brzih, dubokih optičkih memorija i niske razine integracije.

Još nekoliko tema seminara o optičkim komunikacijskim sustavima

Dolje je naveden popis tema seminara optičkih komunikacijskih sustava.

• Optička mrežna rješenja temeljena na kontekstu visoke gustoće.
• Eksperimentiranje i aplikacije temeljeno na optičkom Ethernetu.
• Položaj funkcija C – RAN & pouzdanost u optičkim N/W.
• Upravljanje 5G optičkim mrežama putem SDN-a.
• Metode optičkog umrežavanja za vremenski osjetljive aplikacije.
• Postavljanje i virtualizacija Cloud RAN mreža.
• Rekonfiguracija WDM optičke mreže s podrškom za 5G
• MIMO prijenosi. Brži sustavi prilagodljive optike i elektronike.
• Integracija optičke mreže s radijskom pristupnom mrežom.
• Sigurnost mreže i odabir optimalnog puta.
• Sukob i razlučivost prijelaza u pametni način rada.
• Virtualizacija i rezanje optičke mreže temeljeno na više korisnika.
• Intra ili Inter Data Center veza unutar Edge Computing.
• Energetski svjesna komunikacija unutar optičke mreže.
• Poboljšani dizajn i optimizacija optičke mreže.
• Manipulacija fotonskim integriranim sklopovima unutar optičkih mreža.
• Aplikacije za optičku komunikaciju temeljene na poboljšanom VLC-u.
• Orkestracija i kontrola optičke mreže temeljena na SDN-NFV.
• Interoperabilnost i terenski eksperimenti unutar optičkog umrežavanja.
• Projekti optičkih čvorova za otvorene optičke linijske sustave.
• Analitika podataka i AI prakse optičke komunikacije.
• Iskorištavanje modernih vertikalnih industrija unutar optičke komunikacije.
• Dodjela spektra i usmjeravanje unutar Flex-grid ili statičkih optičkih mreža.
• Pristupačnost, fleksibilnost, sigurnost i mogućnost preživljavanja unutar optičke mreže.
• Optička komunikacija potpomognuta NFC-om za veliku propusnost i malo kašnjenje.
• Višedimenzionalni dizajn arhitekture optičke mreže.
• Skalabilna optička komunikacija.
• Izbjegavanje sudara za bespilotne letjelice s više rotora unutar urbanih okruženja na temelju optičkog protoka.
• Simulacija CDMA sustava temeljena na optičkim ortogonalnim kodovima.
• Optički SDM komunikacijski sustav temeljen na numeričkoj analizi orbitalnog kutnog momenta.
• Primjene kratkog ili srednjeg dometa s optičkim izvorima.

Dakle, ovo je popis optički komunikacijski sustavi teme seminara za studente strojarstva. Gore navedeni popis tema seminara optičkih komunikacijskih sustava vrlo je koristan pri odabiru tema tehničkog seminara o optičkim komunikacijama. Optički komunikacijski sustavi koriste se za optički prijenos podataka pomoću vlakana. Dakle, to se može učiniti jednostavnom promjenom elektroničkih signala u svjetlosne impulse pomoću izvora svjetlosti poput svjetlosnih dioda ili lasera. Evo pitanja za vas, što je optičko vlakno?