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. Untersuchung von Algorithmen für die Kompensation von Störungen bei Übertragung mit Intensitätsmodulation und Direktdetektion.
     Motivation:

    Internetprovider und Anbieter von Internetdiensten sind durch stetig steigende Datenverkehr gezwungen, ihre Netzwerke innerhalb und zwischen Rechenzentren auszubauen. Ein Schwerpunkt sind optische Übertragungssysteme mit Intensitätsmodulation und Direktdetektion (IM/DD), da diese eine kostengünstige Lösung bieten und gleichzeitig Reichweiten von 100 km ermöglichen. Die Bandbreite der elektrischen Bauteile ist allerdings begrenzt und bei der Detektion mit einer Photodiode entsteht das sog. Power Fading und Signal-Signal Beating Interference. Diese Störungen lassen sich jedoch vermeiden oder in der digitalen Signalverarbeitung kompensieren.

     Stichworte: Direct Detection, Signal-Signal Beating Interference, Modelling, Data Center
     Betreuer: Simon Ohlendorf, Room C-014, Telefon: 880-6311,
    simon.ohlendorf@tf.uni-kiel.de

     

  2. GPU unterstützte Berechung im nichtlinearen Frequenzspektrum
    Motivation:

    Die nichtlineare Fourier Transformation (NFT) hat das Potential, das nichtlineare Limit der spektralen Effizienz bei Erhöhung der Signalleistung zu durchbrechen. Aktuelle Veröffentlichungen zeigen deutliche Fortschritte in der Modulation von Datensignalen im nichtlinearen Spektrum. Ein Flaschenhals betrifft aber noch immer die Generierung (Inverse NFT) und auch die Demodulation (NFT). Dieser wird durch die komplexe numerische Berechnung verursacht. Dabei gibt es zwei Ansätze für eine mögliche Lösung. Der erste Ansatz ist die Reduzierung der Komplexität. Der zweite ist die Erhöhung der Effizienz. Um die Effizienz zu erhöhen, kann eine Parallelisierung erfolgen, durch die Nutzung der hohen Rechenkapazität der GPU in einer Grafikkarte. Eine Parallelisierung der Berechnung der Ausbreitung in Glasfasern konnte bereits bei der numerischen Lösung mittels der Split-Step Fourier Methode die Simulationszeit deutlich reduzieren.
    Ziel dieser Masterarbeit ist es, den bereits vorhandenen NFT Matlab Algorithmus in die CUDA Programmiersprache für NVidia Grafikkarten umzuwandeln und anschließend in einem Laboraufbau zu verifizieren.

    Stichworte: Nichtlineare Fourier Transformation, GPU Parallelisierung, CUDA Programmierung
     Betreuer: Shi Li, Room C-031, Telefon: 880-6305,
    shi.li@tf.uni-kiel.de

     

  3. Datenverarbeitung mit Hilfe eines Halbleiterlasers
     Motivation:

    Die Anforderung für die Verarbeitung zeitabhängiger Daten (Spracherkennung, -verarbeitung, Wetter, generelle dynamische Systeme) erfordert neue und effizientere Methoden, um die steigende Datenmengen zu bewältigen. Eine Möglichkeit ist die von der Natur inspirierter Ansatz der neuronalen Netze. Das maschinelles Lernen eines solchen künstlichen neuronalen Netzes ist aber für zeitabhängige dynamische Datenverarbeitung nur mit sehr hohem Aufwand möglich. Um auch solche „reale“ Aufgaben zu bewältigen, wurden die bisherigen rekurrenten Vorwärtsverarbeitungskonzepte (engl.: recurrent feed-forward architectures – Recurrent Neural Networks, [RNN]) mit nichtlinearen dynamischen Knoten in einem virtuellen Framework (engl.: reservoir) erweitert. Es hat sich dabei herausgestellt, dass die nichtlineare Dynamik eines Halbleiter-LASERs mit einer verzögerten optischen Rückkopplung für ein solches Konzept (Reservoir Computing) gut geeignet ist. Im Rahmen einer Masterarbeit soll dieses Konzept modelliert und ggf. im Labor realisiert werden.

     Stichworte: Datenverarbeitung, Halbleiter-LASER, maschinelles Lernen, Reservoir Computing, Modellierung
     Betreuer: Shi Li, Room C-031, Telefon: 880-6305,
    shi.li@tf.uni-kiel.de

     

  4. Kompensation der Fasernichtlinearitäten im nichtlinearen Fourier Spektrum
     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. Hierzu müssen neue Systemkomponenten entwickelt werden. Aber auch bestehende Systeme können von der NFT als eine Alternative zu der digitalen Backpropagation (engl. Digital Back-Propagation, DBP) profitieren, da das optische Signal im nichtlinearem Spektrum einer linearen Phasendrehung entspricht. Es soll im Rahmen einer Masterarbeit die Möglichkeiten einer solchen Anwendung im Vergleich zu der DBP untersucht und ein Model entwickelt werden, welches in späteren Labor-Experimenten eingesetzt werden kann.

     Stichworte: Nichtlineare Fourier Transformation (NFT), Digitale Backpropagation (DBP), Modellierung
     Betreuer: Shi Li, Room C-031, Telefon: 880-6305,
    shi.li@tf.uni-kiel.de

     

  5. Die Entwicklung der digitalen Backpropagation Methode
     Motivation:

    Die Entzerrung der nichtlinearen Einflüsse in faser-optischen Systeme ist für den zukünftigen Systementwurf sehr wichtig geworden. Digitale Backpropagation (engl.: digital back-propagation, DBP) ist eine Methode, die linearen und nichtlinearen Verzerrungen einer Faser mittels digitalen Spiegelung der optischen Strecke gleichzeitig kompensieren kann. Die Spiegelung ist durch eine nummerische Lösung der nichtlinearen Schrödinger Gleichung (nonlinear Schrödinger equation, NLSE) möglich. Neben ihrer vielen Vorteile, wie Kompensierungspotential und Tranparenz, besitzt DBP eine sehr große Berechnungskomplexität, und lässt sich daher nicht auf Hochgeschwindigkeitsübertragungsysteme anwenden. Seit 2008 haben verschiedene Forschungsgruppen DBP untersucht, um die Komplexität zu verringern.

     Stichworte: nichtlineare Kompensation, digitale Backpropagation, Kohärente Detektion
     Betreuer: Dennis Clausen, Room C-029C, Telefon: 880-6304,
    dec@tf.uni-kiel.de

     

  6. 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