ΠΡΟΠΤΥΧΙΑΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ / UNDERGRADUATE COURSES

Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών ΕΜΠ

Φωτονική Τεχνολογία στις Τηλεπικοινωνίες

7ο Εξάμηνο - Ροή Τ

fwtoniki_texnologia_stis_epikoinwniesΠεριγραφή διατάξεων φωτονικών στοιχείων που χρησιμοποιούνται σε συστήματα τηλεπικοινωνιών με έμφαση στην τεχνολογία. Θεωρία και ιδιότητες λειτουργίας των επιμέρους στοιχείων και επίδρασή τους στη μετάδοση και παραμόρφωση οπτικού σήματος: φαινόμενα διασποράς και μη-γραμμικοτήτων και τεχνικές αντιστάθμισής τους. Ολοκλήρωση φωτονικών στοιχείων σε γραμμές οπτικής μετάδοσης. Παθητικά στοιχεία: μονορυθμικές, πολυρυθμικές ίνες και ίνες που διατηρούν την πόλωση, οπτικοί συζεύκτες, οπτικοί απομονωτές και οπτικά φίλτρα. Ενεργά στοιχεία: laser ημιαγωγών, οπτικοί ενισχυτές, οπτικοί διαμορφωτές και φωρατές. Εισαγωγή σε βασικά θέματα μετάδοσης σε οπτικές ίνες , πολυπλεξίας στο χρόνο (TDM) και στο μήκος κύματος (WDM), οπτικής λογικής και επεξεργασίας σήματος σε υπέρ-υψηλές ταχύτητες.

Photonic Technology in Telecommunications
Photonic devices used in telecommunication systems. The wave propagation equation and the fundamentals of optical wave guiding: single-mode, multi-mode optical fibers and introduction to the design and modeling of Photonic Integrated Circuits (PICs) using software tools based on numerical solution of the wave equation. Propagation of optical signals in single-mode fibers and signal quality degradation. Loss: origin of optical loss in fibers and loss management. Dispersion: Group Velocity Dispersion (GVD), third order dispersion, waveguide dispersion, dispersion-induced degradation of optical systems, dispersion compensation and management approaches. Nonlinear effects: Self Phase Modulation (SPM), Cross Phase Modulation (XPM), Four Wave Mixing (FWM), Stimulated Brillouin Scattering (SBS), and Stimulated Raman Scattering (SRS). Passive photonic devices: directional couplers, optical filters, optical isolators, optical circulators. Fiber interferometers: Mach-Zehnder Interferometer, Fabry-Perot Interferometer and Sagnac Interferometer. Polarization of optical signals and polarization control. Active photonic devices: semiconductor lasers, optical amplifiers, optical modulators and optical receivers. Introduction to all-optical data processing: Ultrafast optical logic using Sagnac fiber logic gates. Introduction to multiplexing schemes in optical communication systems: Optical Time Division Multiplexing (OTDM) and Wavelength Division Multiplexing (WDM).

Συστήματα Μετάδοσης Οπτικών Ινών

8ο Εξάμηνο - Ροή Τ

metadosis_optikwn_inwnΒασικές αρχές μετάδοσης και περιγραφή υποσυστημάτων οπτικών ζεύξεων. Επιβάρυνση σήματος στις οπτικές ίνες λόγω γραμμικών και μη γραμμικών φαινομένων. Περιγραφή επίγειων ενισχυόμενων συστημάτων μετάδοσης για δίκτυα κορμού, μητροπολιτικά δίκτυα και δίκτυα πρόσβασης. Σχεδιασμός ενισχυόμενων WDM ζεύξεων και τεχνικές βελτιστοποίησης της μετάδοσης: σηματοθορυβικός λόγος από αλυσίδες οπτικών ενισχυτών και χάρτες διασποράς. Συστήματα μετάδοσης επόμενης γενιάς: βέλτιστη χρήση φάσματος με πολυσταθμικές τεχνικές διαμόρφωσης και υλοποίηση υποσυστημάτων μετάδοσης με μονολιθικές και υβριδικές τεχνικές ολοκλήρωσης σε InP και πυρίτιο. Ασκήσεις σε θέματα ανάλυσης χαρτών διασποράς για συστήματα μετάδοσης, επιβάρυνσης οπτικού σηματοθορυβικού λόγου σε αλυσίδες οπτικών ενισχυτών και πειραματικές τεχνικές πολυπλεξίας/από-πολυπλεξίας οπτικού σήματος.

Optical Fiber Transmission Systems

Overview of optical fiber transmission systems and basic principles of optical fiber transmission. Overview of signal degradation due to linear and nonlinear fiber transmission effects. Signal quality evaluation techniques and metrics for quantitative signal assessment. Description of optical amplifiers: gain and noise. Design and assembly of erbium-doped fiber amplifier (EDFA). Design of optical fiber transmission links with dispersion management and optical signal-to-noise (OSNR) optimization using optical amplifier chains. Optical signal modulation: description of main modulation formats (amplitude/phase) and higher-order modulation formats. Coherent transmission systems: basic principles, transmitter and coherent receiver designs and digital signal processing (DSP) algorithms. Design and realization of digital equalization algorithms in Matlab for carrier recovery in coherent detection systems.

Oπτικά Δίκτυα Επικοινωνιών

9ο Εξάμηνο - Ροή Δ (επιλογής)

Σύγκριση τεχνολογιών διαφορετικών δικτύων (ΙP, τηλεφωνία, ATM). Εισαγωγή στα Οπτικά Δίκτυα, τεχνολογία και δομικά στοιχεία δικτύων οπτικών ινών. Συστήματα οπτικής διαμόρφωσης/αποδιαμόρφωσης και συστήματα μετάδοσης υπερ-υψηλών ταχυτήτων. Σχεδίαση και τεχνολογία οπτικών διακοπτών και οπτικών πολυπλεκτών (add/drop, optical crossconnects). Εισαγωγή στα WDM δίκτυα. Στοιχεία και σχεδιασμός WDM δικτύων. Διατάξεις φωτονικών στοιχείων που χρησιμοποιούνται σε οπτικά WDM συστήματα και μοντελοποίηση. Θέματα βελτιστοποίησης κατά τον σχεδιασμό και την λειτουργία οπτικών δικτύων. Το πρόβλημα δρομολόγησης και ανάθεσης μήκους κύματος. Ο ρόλος των φυσικών εξασθενήσεων. Εργαλεία για το σχεδιασμό και τη λειτουργία οπτικών δικτύων. Δίκτυα ευέλικτου φάσματος (flex-grid) και θέματα σχεδιασμού τους. SDN δίκτυα. Έλεγχος ροής και συμφόρησης σε οπτικά δίκτυα. Προστασία και βιωσιμότητα (survivability) οπτικών δικτύων (επίπεδο ελέγχου – control plane). Οπτικά δίκτυα πρόσβασης. Οπτική και αμιγώς οπτική μεταγωγή/δρομολόγηση οπτικών πακέτων και ριπής οπτικών πακέτων. Εσωτερικά οπτικά δίκτυα για κέντρα δεδομένων.

Διαφάνειες Μαθήματος: Ακ. Έτος 2020-2021

Optical Communication Networks

Optical links and constraints. Wavelength Division Multiplexing (WDM) technology. Fundamental optical network devices and switches. Optical Multiplexers-Demultiplexers, Optical Cross-Connects (OXCs), Passive non-configurable and active reconfigurable OXCs, Wavelength-Convertible Cross Connects Switches (WCS), Wavelength Converters. Broadcast and Select Networks. Passive Star Topology. Wavelength Selective Switches. Planning and Operation of Optical Networks. Routing and Wavelength Assignment (RWA) problem. Integer Linear Programming (ILP) Formulations. Heuristic algorithms. Dynamic Wavelength Assignment (RWA). Physical Layer Impairments and Impairment-Aware RWA. Spectrum-Flexible Networks and Modulation Level Adaptability. The Routing and Spectrum Allocation (RSA) problem. Defragmentation, Re-optimization and Multi-period Planning of Optical Networks. Physical and Virtual Topology. Virtual topology design formulation and optimization problem. Mixed Integer Linear Programming (MILP) formulations. Optical Packet Switched Networks. The Staggering, SLOB, and Scheduling Optical Switch Architectures. Optical Burst Switching (OBS) Network Architecture, burst assembly, classification of signaling schemes. Connection establishment and flow control protocols. Just Enough Time (JET), Just In Time (JIT), Tell and Wait (TAW), Tell and Go (TAG), and Virtual Circuit Deflection (VCD) protocols. Metropolitan Area Networks (MANs). Datacenters, Optical Interconnects and Topologies. Software Defined Networking (SDN).