נושאי סמינר מערכות תקשורת אופטיות לסטודנטים להנדסה

תקשורת אופטית היא סוג אחד של תקשורת שבו סיב אופטי משמש בעיקר להעברת אות האור לקצה המרוחק במקום זרם חשמלי. אבני הבניין הבסיסיות של מערכת זו כוללים בעיקר אפנן או דמודולטור, משדר או מקלט, אות אור וערוץ שקוף. מערכת תקשורת אופטית מעבירה נתונים באופן אופטי באמצעות סיבים אופטיים. אז תהליך זה יכול להיעשות על ידי שינוי האותות האלקטרוניים לפולסי אור באמצעות מקורות אור לייזר או LED. בהשוואה לשידור חשמלי, סיבים אופטיים החליפו בעיקר תקשורת חוטי נחושת בתוך רשתות ליבה בשל יתרונות רבים כמו רוחב פס גבוה, טווח השידור עצום, אובדן נמוך מאוד וללא הפרעות אלקטרומגנטיות. מאמר זה מפרט נושאי סמינר מערכות תקשורת אופטיות לסטודנטים להנדסה.

נושאי סמינר מערכות תקשורת אופטיות

הרשימה של אופטיקה מערכת תקשורתית נושאי סמינריון לסטודנטים להנדסה נדונים להלן.

טומוגרפיה קוהרנטיות אופטית

טומוגרפיית קוהרנטיות אופטית היא בדיקת הדמיה לא פולשנית המשתמשת באותות אור כדי ללכוד תמונות מבט צד של הרשתית שלך. על ידי שימוש ב-OCT זה, רופא עיניים יכול להבחין בשכבות ייחודיות של הרשתית כך שהוא יכול למפות ולמדוד את רוחבן לצורך אבחון. מחלות רשתית כוללות בעיקר ניוון מקולרי הקשור לגיל ומחלת עיניים סוכרתית. OCT משמש לעתים קרובות להערכת הפרעות בעצב הראייה.

טומוגרפיה של קוהרנטיות אופטית תלויה בעיקר בגלי אור ולא ניתן לנצל אותה בתנאים המפריעים לאור העובר בכל העין. ה-OCT עוזר מאוד באבחון מצבי עין שונים כמו חור מקולרי, בצקת מקולרית, כיווץ מקולרי, גלאוקומה, מתיחת זגוגית, רטינופתיה סוכרתית, רטינופתיה סרוסית מרכזית וכו'.

מיתוג פרץ אופטי

מיתוג פרץ אופטי או OBS היא טכנולוגיית רשת אופטית המשמשת לשיפור הניצול של משאבי רשת אופטיים בהשוואה ל-OCS או מיתוג מעגל אופטי. סוג זה של מיתוג מיושם באמצעות WDM (Wavelength Division Multiplexing) וטכנולוגיית העברת נתונים שבה הוא מעביר נתונים דרך סיב אופטי על ידי הקמת ערוצים רבים שבהם כל ערוץ מתאים לאורך גל אור מסוים. OBS ישים בתוך רשתות ליבה. טכניקת מיתוג זו משלבת בעיקר את היתרונות של מיתוג מעגלים אופטי ומיתוג מנות אופטי תוך הימנעות מהתקלות המסוימות שלהם.

תקשורת אור גלוי

תקשורת אור נראית (VLC) היא טכניקת תקשורת בכל מקום שבו אור נראה עם טווח תדר מסוים משמש כמדיום התקשורת. אז, טווח התדרים של האור הנראה נע בין 400 - 800 THz. תקשורת זו פועלת תחת התיאוריה של העברת נתונים באמצעות קרני אור כדי לשדר ולקבל הודעות במרחק מוגדר. המאפיינים של תקשורת אור נראה כוללים בעיקר כליאת אותות, חוסר קו ראייה ואבטחה במצבים מסוכנים.

תקשורת אופטית בחלל פנוי

תקשורת אופטית בחלל פנוי היא טכנולוגיית תקשורת אופטית המשתמשת באור המתפשט בשטח פנוי כדי להעביר נתונים באופן אלחוטי עבור רשתות מחשבים או טלקומוניקציה. טכנולוגיית תקשורת זו מועילה מאוד בכל מקום שבו חיבורים פיזיים אינם מעשיים בגלל עלויות גבוהות. תקשורת אופטית בחלל פנוי משתמשת באלומות אור בלתי נראות כדי לספק חיבורים אלחוטיים במהירות גבוהה שיכולים לשדר ולקבל וידאו, קול וכו'.

טכנולוגיית FSO משתמשת באור הדומה לשידורים אופטיים עם כבל הסיבים האופטיים אך ההבדל העיקרי הוא המדיום. כאן, האור נע מהר יותר ברחבי האוויר בהשוואה לזכוכית, ולכן הוגן לסווג את טכנולוגיית FSO כמו תקשורת אופטית במהירות האור.

רשת אופטית תלת מימדית-על-שבב

רשת אופטית על שבב מספקת רוחב פס גבוה והשהייה נמוכה עם פיזור הספק נמוך יותר באופן משמעותי. רשת אופטית תלת מימדית על השבב פותחה בעיקר עם ארכיטקטורת נתב אופטי כמו היחידה הבסיסית. נתב זה משתמש לחלוטין במאפייני ניתוב סדר הממדים בתוך רשתות רשת תלת-ממדיות ומפחית את מספר המיקרו-תהודה הדרושים לרשת אופטית על שבבים.

הערכנו את רכוש ההפסד של הנתב עם ארבע תוכניות אחרות. אז, התוצאות יראו שהנתב מקבל את ההפסד הנמוך עבור הנתיב הגבוה ביותר ברשת עם גודל דומה. הרשת האופטית התלת-ממדית בשבב מושווה למקבילתה הדו-ממדית בשלושה היבטים כמו חביון, אנרגיה ותפוקה. ההשוואה של ניצול חשמל באמצעות מקבילים אלקטרוניים ודו-ממדיים מוכיחה ש- 3D ONoC יכול לחסוך כ-79.9% אנרגיה בהשוואה לאלקטרוני ו-24.3% אנרגיה בהשוואה ל- 2D ONoC שכולו 512 ליבות IP. הדמיית ביצועי רשת 3D mesh ONoC יכולה להתבצע באמצעות OPNET בתצורות שונות. אז התוצאות יציגו את הביצועים המשופרים מעל ה- 2D ONoC.

סיבים אופטיים בעלי מיקרו-מבנה

סיבים אופטיים מיקרו-מבנה הם סוגים חדשים של סיבים אופטיים בעלי מבנה פנימי כמו גם תכונות מנחות אור השונות באופן משמעותי בהשוואה לסיבים אופטיים רגילים. סיבים אופטיים בעלי מבנה מיקרו הם בדרך כלל סיבים אופטיים מסיליקה שבהם חורי אוויר ממוקמים בתוך אזור החיפוי ומתרחבים בנתיב הצירי של הסיב. סיבים אלו זמינים בגדלים שונים, בצורות ובחלוקות שונות של חורי אוויר. העניין האחרון בסיבים אלו נוצר באמצעות יישומים פוטנציאליים בתקשורת אופטית; חישה מבוססת סיבים אופטיים, מטרולוגיה של תדרים וטומוגרפיה של קוהרנטיות אופטית.

תקשורת אופטית אלחוטית מתחת למים

תקשורת אופטית אלחוטית מתחת למים (UWOC) היא העברת נתונים עם ערוצים אלחוטיים באמצעות גלים אופטיים כאמצעי שידור מתחת למים. לתקשורת אופטית זו יש תדר תקשורת גבוה יותר וקצבי נתונים גבוהים בהרבה ברמות השהיה פחותות בהשוואה ל-RF כמו גם למקבילים אקוסטיים. בגלל העברת נתונים זו עם תועלת במהירות גבוהה, סוג זה של תקשורת היה אטרקטיבי ביותר. במערכות UWOC, הוצעו יישומים שונים לשמירה על הסביבה, התראות חירום, פעולות צבאיות, חקר תת-מימי וכו'. אבל, גם תעלות תת-מימיות חוות ספיגה ופיזור חמורים.

CDMA אופטי

גישה מרובה לחלוקת קוד אופטית משלבת את רוחב הפס הגדול של מדיום הסיבים באמצעות הגמישות של CDMA שיטה להשגת קישוריות במהירות גבוהה. OCDMA היא רשת אלחוטית מרובת משתמשים הכוללת משדר ומקלט. ברשת זו, קוד OOC או אורתוגונלי אופטי מוקצה לכל משדר ומקלט לחיבור למשתמש ה-OOC המקביל לו ולאחר סנכרון בין שני משתמשי OOC שווים, הם יכולים לשדר או לקבל את הנתונים זה מזה. היתרון העיקרי של OCDMA הוא שהוא מטפל ברוחב פס סופי בין מספר רב של משתמשים. הוא פועל באופן אסינכרוני ללא התנגשויות של מנות.

מערכת EDFA עם WDM

ריבוי חלוקת אורך גל היא טכנולוגיה שבאמצעותה ניתן להעביר ערוצים אופטיים שונים בו זמנית באורכי גל שונים על גבי סיב אופטי מסוים. רשת אופטית עם WDM נמצאת בשימוש נרחב בתשתיות טלקומוניקציה קיימות. אז זה ממלא תפקיד משמעותי ברשתות הדור העתידי. טכניקות ריבוי חלוקת אורך גל שהתמזגו עם EDFA משפרות את קיבולת העברת גלי האור המספקת קיבולת גבוהה ומשפרת את גמישות טכנולוגיית הרשת האופטית. אז במערכת תקשורת אופטית, EDFA משחק תפקיד משמעותי.

מערכות ריבוי חלוקה מרחבית

ריבוי חלוקה מרחבית/חלוקת מרחב רִבּוּב הוא קיצור של SDM או SM או SMX. זוהי מערכת ריבוי בטכנולוגיות תקשורת שונות כמו תקשורת סיבים אופטיים, ו למרות תקשורת אלחוטית המשמשת להעברת ערוצים עצמאיים המחולקים בתוך החלל.

ריבוי חלוקה מרחבית לתקשורת סיבים אופטיים שימושי מאוד כדי להתגבר על מגבלת הקיבולת של WDM. טכניקת ריבוי זו מגדילה את היעילות הספקטרלית עבור כל סיב על ידי ריבוי האותות במצבי LP אורתוגונליים בתוך FMG (סיבים מועטים וסיבים מרובים ליבות. במערכת ריבוי ליבות זו, המצב MUX (מרבה)/DEMUX (מרבב) הוא ראשי. רכיב שכן הוא פשוט משווה את האובדן תלוי מצב, מפצה על עיכובים במצב דיפרנציאלי ומשמש לבניית מקלטי משדר.

SONET

SONET מייצג Synchronous Optical Network הוא פרוטוקול תקשורת, שפותח על ידי Bellcore. SONET משמש בעיקר להעברת כמות עצומה של נתונים מעל מרחקים גדולים יחסית דרך סיב אופטי. באמצעות SONET, זרמי נתונים דיגיטליים שונים מועברים על גבי הסיב האופטי בו זמנית. SONET מורכבת בעיקר מארבע שכבות פונקציונליות; שכבת נתיב, קו, חתך ושכבה פוטונית.

שכבת הנתיב אחראית בעיקר על תנועת האות ממקורו האופטי ליעדו. שכבת הקו אחראית לתנועת האות על פני קו פיזי. שכבת המקטע אחראית על תנועת האות על פני מקטע פיזי והשכבה הפוטונית מתקשרת עם השכבה הפיזית במודל OSI. היתרונות של SONET הם; קצבי הנתונים גבוהים, רוחב הפס גדול, הפרעות אלקטרומגנטיות נמוכות והעברת נתונים למרחקים גדולים.

טכנולוגיית פוטוניקה

ענף האופטיקה ידוע כפוטוניקה הכולל יישום של הנחייה, יצירה, הגברה זיהוי ותמרון אור בצורת פוטון באמצעות שידור, פליטה, עיבוד אותות, אפנון, מיתוג, חישה והגברה. כמה דוגמאות לפוטוניקה הן סיבים אופטיים, לייזרים, מצלמות ומסכי טלפון, מסכי מחשב, פינצטה אופטית, תאורה בתוך מכוניות, טלוויזיות וכו'.

פוטוניקה ממלאת תפקיד משמעותי בתחומים שונים, החל מתאורה ותצוגות ועד למגזר הייצור, תקשורת נתונים אופטית ועד הדמיה, שירותי בריאות, מדעי החיים, אבטחה וכו'. פוטוניקס מספקת פתרונות חדשים וייחודיים בכל מקום בו הטכנולוגיות הקונבנציונליות מתקרבות לגבולותיהן. של דיוק, מהירות וקיבולת.

רשת ניתוב אורכי גל

רשת ניתוב אורכי גל היא רשת אופטית ניתנת להרחבה המאפשרת עיבוד מחדש של אורכי גל באלמנטים שונים של רשתות אופטיות שקופות כדי לכבוש חלק מהגבולות של מספר מוגבל של אורכי גל קיימים. ניתן לבנות את רשת ניתוב אורך הגל על ​​ידי שימוש בקישורי WDM שונים על ידי חיבורם בצומת דרך תת-מערכת מיתוג. באמצעות צמתים כאלה המחוברים ביניהם באמצעות סיבים, ניתן לפתח רשתות שונות עם טופולוגיות גדולות ומורכבות. רשתות אלו מספקות קיבולות גדולות באמצעות נתיבים אופטיים שקופים שאינם מתנסים בהמרה אופטית לאלקטרונית.

מערכת מעקב עיניים אדפטיבית

המכשיר המשמש למעקב אחר מבט על ידי ניתוח תנועות העין ידוע כ-gaze tracker. מערכת מעקב מבט עיניים משמשת לאמוד כמו גם לעקוב אחר קו הראייה התלת-ממדי של האדם וגם לאן אדם מסתכל. מערכת זו פועלת פשוט על ידי העברת אור IR קרוב ואור מוחזר בתוך העיניים שלך. אז ההשתקפויות הללו מתקבלות במצלמות של עוקב העין כדי שמערכת המעקב אחר העיניים תדע לאן אתה מסתכל. מערכת זו עוזרת מאוד בהתבוננות וגם במדידת תנועות העין, נקודת מבט, הרחבת אישונים וממצמוץ עיניים לצפייה.

אפנון אינטנסיביות בתקשורת אופטית

אפנון העוצמה בתקשורת אופטית הוא סוג של אפנון שבו הספק האופטי o/p של מקור משתנה בהתאם למאפייני אות מאפננים כמו האות הנושא מידע או אות פס הבסיס. בסוג זה של אפנון, אין פסי צד עליונים תחתונים ובדידים. אבל, לפלט מקור אופטי יש רוחב ספקטרלי. המעטפת של האות האופטי המאופנן היא אנלוגית של האות המאפנן בכך שהספק המעטפת המיידי הוא אנלוגי למאפיין העניין בתוך האות המאפנן.

תקשורת אלחוטית אופטית

תקשורת אלחוטית אופטית היא סוג של תקשורת אופטית שבה אינפרא אדום, אור גלוי לא מונחה או אולטרה סגול משמש לשאת אות. בדרך כלל, הוא מנוצל בתקשורת לטווח קצר. כאשר מערכת תקשורת אלחוטית אופטית פועלת בטווח הרצועה הנראית של 390 עד 750 ננומטר, היא ידועה כתקשורת אור נראה. מערכות אלו משמשות במגוון רחב של יישומים כמו WLANS, WPANs ורשתות כלי רכב. לחלופין, מערכות OWC מנקודה לנקודה יבשתית הנקראות מערכות אופטיות במרחב פנוי הפועלות בתדרים קרובים לאינפרא אדום כמו 750 עד 1600 ננומטר.

MIMO חזותי

מערכת תקשורת אופטית כמו Visual MIMO נגזרת מ-MIMO, בכל מקום שבו אומץ דגם המקלט מרובה משדרים עבור האור בספקטרום הנראה והלא נראה. אז ב-Visual MIMO, תצוגה חזותית אלקטרונית או לד משמש כמשדר ואילו מצלמה משמשת כמקלט.

ריבוי חלוקת אורך גל צפוף

טכנולוגיית ריבוי סיבים אופטיים כמו ריבוי חלוקת אורך גל צפוף (DWDM) משמשת לשיפור רוחב הפס של רשת הסיבים. הוא ממזג אותות נתונים ממקורות שונים מעל זוג יחיד של כבלי סיבים אופטיים תוך שמירה על הפרדה מוחלטת של זרמי נתונים. DWDM מטפל בפרוטוקולים במהירות גבוהה יותר השווים ל-100 Gbps עבור כל ערוץ. כל ערוץ הוא פשוט במרחק של 0.8 ננומטר זה מזה. ריבוי זה פשוט עובד כמו CWDM אך בנוסף לשיפור קיבולת הערוץ, ניתן להגביר אותו גם למרחקים ארוכים מאוד.

מיתוג מנות אופטי

מיתוג מנות אופטי פשוט מאפשר העברת אותות מנות בתוך התחום האופטי על בסיס מנה אחר מנה. כל מנות הקלט האופטיות בתוך נתבים אלקטרוניים רגילים משתנות לאותות חשמליים המאוחסנים לאחר מכן בתוך זיכרון. סוג זה של מיתוג מציע שקיפות נתונים וקיבולת גדולה. אבל, אחרי כל כך הרבה מחקרים, טכנולוגיה מסוג זה עדיין לא הייתה בשימוש במוצרים בפועל בגלל היעדר זיכרונות אופטיים מהירים ועמוקים ורמת האינטגרציה הירודה.

עוד כמה נושאי סמינר מערכות תקשורת אופטיות

רשימת נושאי הסמינר למערכות תקשורת אופטיות מופיעה להלן.

• פתרונות רשת אופטיים המבוססים על הקשר בצפיפות גבוהה.
• ניסויים ויישומים מבוססי Ethernet אופטי.
• מיקום פונקציה של C – RAN ואמינות ב-N/Ws אופטיים.
• שליטה ברשתות אופטיות 5G באמצעות SDN.
• שיטות רשת אופטיות עבור יישומים מבוססי זמן.
• פריסה וירטואליזציה של Cloud RAN Networks.
• הגדרה מחדש של רשת אופטית WDM עם תמיכה ל-5G
• MIMO Transmissions. Faster Adaptive Optics & Electronics Systems.
• שילוב רשת אופטית עם רשת גישה לרדיו.
• אבטחת רשת ובחירת נתיב אופטימלי.
• מחלוקת ורזולוציית מעבר מצב חכם.
• וירטואליזציה מבוססת ריבוי דיירים וחיתוך רשת אופטית.
• חיבור תוך או בין מרכז נתונים בתוך Edge Computing.
• תקשורת מודעת לאנרגיה בתוך רשת אופטית.
• רשת אופטית עיצוב ואופטימיזציה משופרים.
• מניפולציה של ICs פוטוניים בתוך רשתות אופטיות.
• יישומי תקשורת אופטית המבוססים על VLC משופר.
• תזמור ובקרה של רשת אופטית מבוסס על SDN-NFV.
• יכולת פעולה הדדית וניסויי שטח בתוך רשת אופטית.
• עיצובים של צומת אופטי עבור מערכות קו אופטי פתוח.
• ניתוח נתונים ושיטות AI של תקשורת אופטית.
• מינוף תעשיות אנכיות מודרניות בתקשורת אופטית.
• הקצאת ספקטרום וניתוב בתוך Flex-grid או רשתות אופטיות סטטיות.
• נגישות, גמישות, אבטחה ושרידות בתוך רשת אופטית.
• תקשורת אופטית בסיוע NFC עבור רוחב פס גבוה ועיכוב נמוך.
• עיצוב ארכיטקטורת רשת אופטית רב מימדית.
• תקשורת סיב אופטית ניתנת להרחבה.
• הימנעות מהתנגשות עבור מל'טים מרובי רוטורים בתוך סביבות עירוניות המבוססות על זרימה אופטית.
• סימולציית מערכת CDMA המבוססת על קודים אורתוגונליים אופטיים.
• מערכת תקשורת SDM אופטית המבוססת על ניתוח נומרי של מומנטום זוויתי של מסלול.
• יישומים לטווח קצר או בינוני עם מקורות אופטיים.

לפיכך, זוהי רשימה של מערכות תקשורת אופטיות נושאי סמינריון לסטודנטים להנדסה. הרשימה לעיל של נושאי הסמינרים של מערכות תקשורת אופטיות עוזרת מאוד בבחירת נושא הסמינר הטכני שלהם בנושא תקשורת אופטית. מערכות תקשורת אופטית משמשות להעברת נתונים באופן אופטי באמצעות סיבים. לכן, ניתן לעשות זאת על ידי שינוי האותות האלקטרוניים לפולסי אור באמצעות מקורות אור כמו דיודות פולטות אור או לייזרים. הנה שאלה בשבילך, מהו סיב אופטי?