Lehrstuhl für Nachrichtenübertragungstechnik

Abschlußarbeiten

im Angebot

Für weitere Master- / Bachelor Theses Themen sprechen Sie bitte Prof. Dr.-Ing. Stephan Pachnicke oder direkt die Wissenschaftlichen Assistenten an.

  1. Stokes Vektor Empfänger
    Motivation: Während kohärente Empfänger in der Lage sind, das gesamte optische Feld zu detektieren, können klassische Direktdetektionssysteme lediglich die Intensität des eintreffenden Signals bestimmen. Dieser Vorteil der kohärenten Detektion steht einer höheren Komplexität der verwendeten Hardware gegenüber. Der Stokes Vektor Empfänger ist ein Direktdetektionsverfahren, das in der Lage ist, Polarisationsänderungen zu erkennen und Informationen in mehreren Dimensionen zu decodieren. Dies führt zu dem Vorteil, dass die Datenraten gegenüber Direktdetektionssystemen, die nur eine einzelne Photodiode nutzen, bei gleichbleibender Symbolrate erhöht werden können. Der Stokes Empfänger benötigt umfangreichere Hardware als klassische Direktdektektionssysteme und stellt somit eine Zwischenstufe zwischen diesen und kohärenten Systemen dar.

    Im Rahmen einer Masterarbeit soll der Stokes Vektor Empfänger simulativ untersucht werden.
    Stichworte: Stokes Vektor Empfänger, Direktdetektion, Digitale Signalverarbeitung, Optische Kommunikation
     Betreuer: Tom Wettlin, Room C-015, Telefon: 880-6312,
    tomw@tf.uni-kiel.de

     

  2. Untersuchung von Sender Störungen auf NFT-basierte Solitonübertragung
    Motivation: Solitone sind Pulse, die sich linear durch die optische Glasfaser ausbreiten. Durch ihre spezielle Form gleichen sich nichtlineare Kerr-Effekte (Selbstphasenmodulation) und die Dispersion gegenseitig aus, weshalb die Faser im Optimalfall als AWGN-Kanal betrachtet werden kann. Mit Hilfe der nichtlinearen Fourier-Transformation (NFT) wurde in den letzten Jahren ein mathematisches Werkzeug entwickelt, dass es ermöglicht hochstufige Modulationsformate bei der Solitonkommunikation zu verwenden. Diese Entwicklungen haben ein neues Interesse an Solitonen geweckt. Ein Nachteil der NFT ist jedoch, dass diese ausschließlich den Optischen Kanal beschreibt und nicht auf andere Störeinflüsse reagiert. Besonders Sendeseitig ist es wichtig, Solitone möglichst genau zu erzeugen, um eine lineare Entwicklung im Kanal zu ermöglichen.

    Ziel dieser Arbeit ist es Sendeseite Störungen wie z.B. Modulatornichtlinearitäten und –imbalanzen, Tiefpassverhalten oder Quantisierung zu untersuchen. Mögliche Konzepte zur Entzerrung dieser Störungen sollen entwickelt und getestet werden.
    Stichworte: Nichttlineare Fourier Transformation (NFT), Numerische Berechnung, Modellierung, Komplexe Modulationsformate, Nichtlineare Kompensation, Optische Kommunikation
     Betreuer: Jonas Koch, Room C-031, Telefon: 880-6305,
    jonas.koch@tf.uni-kiel.de

     

  3. Nichtlineare Fourier Transformation
    Motivation: Die nichtlineare Fourier Transformation (engl.: Nonlinear Fourier Transform, NFT) hat das Potential, die Kapazität durch das Vergrößern des Signal-Rausch-Abstands (engl.: Signal-to-Noise-Ratio, SNR) trotz der vorhanden Nichtlinearitäten in einer optischen Faser zu erhöhen. Hierbei wird das zeitliche Signal in zwei nichtlineare Spektren ähnlich dem Fourier Spektrum unterteilt. Dadurch wird das Signal durch eine Zusammensetzung von harmonischen (kontinuierliches Spektrum) und nichlinearen Wellen (diskretes Spektrum) beschrieben. Sie sind orthogonal zu einander und können separat moduliert werden. Im nichtlinearen Spektrum entspricht die Entwicklung des Signals entlang einer optischen Faser einer linearen Phasendrehung. So kann dadurch eine Linearisierung einer nichtlinearen Entwicklung erreicht werden. Entsprechend einfach ist die Demodulation im nichtlinearen Spektrum.

    Allerdings sind die numerischen Berechnungen für die Generierung (Inverse NFT) und Demodulation (NFT) von Signalen sehr rechenaufwändig. Diese und noch nicht angepasste Modulationsformate verhindern bisher den kommerziellen Einsatz in optischen Kernnetzwerken.
    Stichworte: Nichttlineare Fourier Transformation (NFT), Numerische Berechnung, Modellierung, Komplexe Modulationsformate, Nichtlineare Kompensation, Optische Kommunikation
     Betreuer: Jonas Koch, Room C-031, Telefon: 880-6305,
    jonas.koch@tf.uni-kiel.de

     

  4. Maschinelles Lernen in der optischen Kommunikationstechnik
     Motivation: Next Generation Digital Signal Processing - Der Kerr-Effekt in der optischen Faser führt zu nichtlinearen Störungen in der optischen Kommunikation. Diese führen zu einem zusätzlichen Limit der Datenrate bei steigendem Signal-Rausch-Verhältnis (engl.: Signal-to-Noise-Ratio, SNR). Bisherige Versuche, mithilfe moderner kohärenter Empfänger und digitaler Signalverarbeitung (engl.: Digital Signal Processing, DSP) diese Nichtlinearitäten zu kompensieren, sind nur wenig effizient. Hinzu kommt die hohe Komplexität aktueller Methoden, so dass eine Echtzeitkompensation häufig nicht praktikabel ist. Auch werden nur deterministische Nichtlinearitäten betrachtet. In einem optischen Kernnetzwerk sind jedoch weitere nichtlineare Störungen vorhanden. Diese Störungen werden durch die Interaktionen zwischen dem Kerr-Effekt und dem stochastischen Rauschen (z.B. durch die Verkettung von mehreren Erbium dotierter Verstärkern, engl.: Erbium-doped Amplifier, EDFA) verursacht. Insbesondere die stochastischen Nichtlinearitäten können durch Algorithmen im Bereich des maschinellen Lernens charakterisiert und dadurch ebenfalls entzerrt werden. Mithilfe der Charakterisierung solcher Störungen lassen sich probabilistische Modelle erstellen, mit der die Demodulations-Algorithmen optimiert werden können.

    Im Rahmen einer Masterarbeit soll ein Teilbereich in diesem Forschungsgebiet behandelt werden. Dies kann die Untersuchung von möglichen Anwendungsbereichen sowie Entwicklung bzw. Evaluation von unterschiedlichen Modulationsformaten beinhalten.
     Stichworte: Maschinelles Lernen, Digitale Signalverarbeitung, Nichtlineare Kompensation, Charakterisierung von stochastischen nichtlinearen Effekten
     Betreuer: Rebekka Weixer, Room C-015, Telefon: 880-6312,
    rebekka.weixer@tf.uni-kiel.de

     

  5. Analyse der Energieeffizienz in hybriden optisch-elektrischen Rechenzentren
     Motivation:

    In next generation data centers thousands of servers need to be interconnected with very high bit rates. Current architectures mainly rely on so called “fat-tree” approaches using a multi-layer electrical switching matrix. For further increasing data rates such architectures become more and more inefficient and consume a tremendous amount of electrical energy. A potential solution is to use additional optical connects between blades or racks purely in the optical layer without any electrical components in between. The optical switching of data connects will allow a significant reduction of the energy consumption because no optical-electrical conversion is required along the path. As an example an electrical 10 Gb/s Ethernet connection requires approx. 10 W of power whereas a pure photonic solution can be realized with only a fraction of the energy consumption.

     Stichworte: Modelling, Optimization, Data Center
     Betreuer: Mihail Balanici, Raum C-014, Telefon: 880-6311,
    mba@tf.uni-kiel.de