Optische Kommunikation ist eine Art von Kommunikation, bei der Glasfaser wird hauptsächlich verwendet, um das Lichtsignal anstelle von elektrischem Strom zum entfernten Ende zu übertragen. Die Grundbausteine dieses Systems umfassen hauptsächlich einen Modulator oder Demodulator, einen Sender oder Empfänger, ein Lichtsignal und einen transparenten Kanal. Optisches Kommunikationssystem überträgt Daten optisch unter Verwendung von Glasfasern. Dieser Prozess kann also durch einfaches Umwandeln der elektronischen Signale in Lichtimpulse mit Laser- oder LED-Lichtquellen durchgeführt werden. Im Vergleich zur elektrischen Übertragung haben Glasfasern die Kupferdrahtkommunikation innerhalb von Kernnetzen aufgrund vieler Vorteile wie hoher Bandbreite, enormer Übertragungsreichweite, sehr geringer Verluste und keiner elektromagnetischen Interferenz größtenteils ersetzt. Dieser Artikel listet auf Seminarthemen zu optischen Kommunikationssystemen für Studenten der Ingenieurwissenschaften.
Seminarthemen zu optischen Kommunikationssystemen
Die Liste der optischen Kommunikationssystem Seminarthemen für Studierende der Ingenieurwissenschaften werden im Folgenden besprochen.
Optische Kohärenztomographie
Die optische Kohärenztomographie ist ein nicht-invasiver bildgebender Test, der Lichtsignale verwendet, um Seitenansichten Ihrer Netzhaut aufzunehmen. Durch die Verwendung dieses OCT kann ein Augenarzt unterschiedliche Schichten der Netzhaut erkennen, sodass er ihre Breite für die Diagnose abbilden und messen kann. Netzhauterkrankungen umfassen hauptsächlich altersbedingte Makuladegeneration und diabetische Augenerkrankungen. OCT wird häufig zur Einschätzung von Sehnervenerkrankungen eingesetzt.
Die optische Kohärenztomographie hängt hauptsächlich von Lichtwellen ab und kann nicht unter Bedingungen verwendet werden, die den Lichtdurchgang durch das Auge stören. Die OCT ist sehr hilfreich bei der Diagnose verschiedener Augenerkrankungen wie Makulaforamen, Makulaödem, Makulafalten, Glaukom, Glaskörpertraktion, diabetische Retinopathie, zentrale seröse Retinopathie usw.
Optische Burst-Umschaltung
Optical Burst Switching oder OBS ist eine optische Netzwerktechnologie, die verwendet wird, um die Nutzung optischer Netzwerkressourcen im Vergleich zu OCS oder Optical Circuit Switching zu verbessern. Diese Art der Umschaltung wird durch WDM (Wavelength Division Multiplexing) und eine Datenübertragungstechnologie implementiert, bei der Daten durch eine optische Faser übertragen werden, indem zahlreiche Kanäle eingerichtet werden, wobei jeder Kanal einer bestimmten Lichtwellenlänge entspricht. OBS ist innerhalb von Kernnetzen anwendbar. Diese Vermittlungstechnik kombiniert hauptsächlich die Vorteile der optischen Leitungsvermittlung und der optischen Paketvermittlung, während deren besondere Fehler vermieden werden.
Kommunikation mit sichtbarem Licht
Visible Light Communication (VLC) ist ein Kommunikationsverfahren, bei dem sichtbares Licht mit einem bestimmten Frequenzbereich als Kommunikationsmedium genutzt wird. Der Frequenzbereich des sichtbaren Lichts reicht also von 400 – 800 THz. Diese Kommunikation funktioniert nach der Theorie der Datenübertragung mittels Lichtstrahlen, um Nachrichten innerhalb einer bestimmten Entfernung zu senden und zu empfangen. Zu den Merkmalen der Kommunikation mit sichtbarem Licht gehören hauptsächlich Signalbegrenzung, Nicht-Sichtverbindung und Sicherheit in gefährlichen Situationen.
Optische Kommunikation im freien Raum
Die optische Freiraumkommunikation ist eine optische Kommunikationstechnologie, die Licht nutzt, das sich im freien Raum ausbreitet, um Daten drahtlos für Computernetzwerke oder Telekommunikation zu übertragen. Diese Kommunikationstechnologie ist überall dort sehr hilfreich, wo physikalische Verbindungen aufgrund hoher Kosten nicht praktikabel sind. Die optische Freiraumkommunikation verwendet unsichtbare Lichtstrahlen, um drahtlose Hochgeschwindigkeitsverbindungen bereitzustellen, die Video, Sprache usw. übertragen und empfangen können.
Die FSO-Technologie verwendet Licht ähnlich der optischen Übertragung mit dem Glasfaserkabel, aber der Hauptunterschied ist das Medium. Hier bewegt sich Licht schneller durch die Luft als durch Glas, daher ist es fair, die FSO-Technologie als optische Kommunikation mit Lichtgeschwindigkeit zu kategorisieren.
Optisches 3D-Network-on-Chip
Das optische Netzwerk auf dem Chip bietet eine hohe Bandbreite und geringe Latenz bei deutlich geringerer Verlustleistung. Ein optisches 3D-Netzwerk auf dem Chip wird hauptsächlich mit optischer Router-Architektur wie der Basiseinheit entwickelt. Dieser Router nutzt vollständig die Dimensionsreihenfolge-Routing-Eigenschaften innerhalb von 3D-Mesh-Netzwerken und verringert die Anzahl der Mikroresonatoren, die für optische Netzwerke auf Chips erforderlich sind.
Wir haben die Verlusteigenschaften des Routers mit vier anderen Schemata bewertet. Die Ergebnisse zeigen also, dass der Router den niedrigsten Verlust für den höchsten Pfad innerhalb des Netzwerks mit einer ähnlichen Größe erhält. Das optische 3D-Netzwerk auf dem Chip wird in drei Aspekten wie Latenz, Energie und Durchsatz mit seinem 2D-Pendant verglichen. Der Vergleich der Leistungsnutzung durch elektronische und 2D-Gegenstücke beweist, dass 3D-ONoC etwa 79,9 % Energie im Vergleich zu elektronischen und 24,3 % Energie im Vergleich zu 2D-ONoC einsparen kann, die alle 512 IP-Kerne umfassen. Die 3D-Mesh-ONoC-Netzwerkleistungssimulation kann über OPNET in verschiedenen Konfigurationen ausgeführt werden. Die Ergebnisse zeigen also die verbesserte Leistung über dem 2D-ONoC.
Mikrostrukturierte optische Fasern
Mikrostruktur-Lichtwellenleiter sind neue Arten von Lichtwellenleitern, die eine innere Struktur sowie lichtleitende Eigenschaften aufweisen, die sich im Vergleich zu herkömmlichen Lichtwellenleitern erheblich unterscheiden. Mikrostrukturierte optische Fasern sind normalerweise optische Quarzfasern, bei denen Luftlöcher innerhalb des Mantelbereichs eingerichtet sind und sich im axialen Pfad der Faser ausdehnen. Diese Fasern sind in verschiedenen Größen, Formen und Luftlochverteilungen erhältlich. Das jüngste Interesse an diesen Fasern wurde durch potenzielle Anwendungen in der optischen Kommunikation geweckt; faserbasierte Sensorik, Frequenzmetrologie und optische Kohärenztomographie.
Drahtlose optische Unterwasserkommunikation
Underwater Wireless Optical Communication (UWOC) ist die Übertragung von Daten mit drahtlosen Kanälen unter Verwendung optischer Wellen als Übertragungsmedium unter Wasser. Diese optische Kommunikation hat eine höhere Kommunikationsfrequenz und viel höhere Datenraten bei geringeren Latenzzeiten im Vergleich zu HF- sowie akustischen Gegenstücken. Aufgrund dieser Datenübertragung mit Hochgeschwindigkeitsvorteil war diese Art der Kommunikation äußerst attraktiv. In UWOC-Systemen wurden verschiedene Anwendungen zum Schutz der Umwelt, Notfallwarnungen, Militäroperationen, Unterwassererkundung usw. vorgeschlagen. Aber auch Unterwasserkanäle erfahren eine starke Absorption und Streuung.
Optisches CDMA
Optischer Codemultiplex-Vielfachzugriff kombiniert die große Bandbreite des Glasfasermediums mit der Flexibilität des CDMA Methode, um eine Hochgeschwindigkeitsverbindung zu erreichen. OCDMA ist ein drahtloses Mehrbenutzernetzwerk, das einen Sender und einen Empfänger enthält. In diesem Netzwerk wird jedem Sender und Empfänger ein OOC oder optischer orthogonaler Code zugewiesen, um sich mit seinem äquivalenten OOC-Benutzer zu verbinden, und nach der Synchronisation zwischen zwei äquivalenten OOC-Benutzern können sie die Daten voneinander senden oder empfangen. Der Hauptvorteil von OCDMA besteht darin, dass es eine begrenzte Bandbreite zwischen einer großen Anzahl von Benutzern handhabt. Es arbeitet asynchron ohne Kollisionen von Paketen.
EDFA-System mit WDM
Wellenlängen-Multiplexing ist eine Technologie, mit der verschiedene optische Kanäle gleichzeitig mit unterschiedlichen Wellenlängen über eine bestimmte Glasfaser übertragen werden können. Optische Netze mit WDM werden in aktuellen Telekommunikationsinfrastrukturen umfassend verwendet. Es spielt also eine bedeutende Rolle in Netzwerken der zukünftigen Generation. Mit EDFA kombinierte Wellenlängenmultiplexverfahren verbessern die Lichtwellenübertragungskapazität, die eine hohe Kapazität bietet und die Flexibilität der optischen Netzwerktechnologie verbessert. In einem optischen Kommunikationssystem spielt EDFA also eine bedeutende Rolle.
Spatial Division Multiplexing Systems
Spatial Division Multiplexing/Raumteilung Multiplexen wird als SDM oder SM oder SMX abgekürzt. Dies ist ein Multiplexing-System in verschiedenen Kommunikationstechnologien wie Glasfaserkommunikation und TROTZ Drahtlose Kommunikation, die zum Übertragen unabhängiger, räumlich verteilter Kanäle verwendet wird.
Spatial Division Multiplexing für Glasfaserkommunikation ist sehr nützlich, um die Kapazitätsgrenze von WDM zu überwinden. Diese Multiplextechnik erhöht die spektrale Effizienz für jede Faser, indem die Signale in orthogonalen LP-Modi innerhalb von FMG (Fasern mit wenigen Moden und Mehrkernfasern) gemultiplext werden. In diesem Multiplexsystem ist der Modus MUX (Multiplexer)/DEMUX (Demultiplexer) ein Primärmodus Komponente, da sie einfach den modusabhängigen Verlust ausgleicht, Differenzialmodusverzögerungen kompensiert und zum Bau von Transceivern verwendet wird.
SONET
SONET steht für Synchronous Optical Network und ist ein von Bellcore entwickeltes Kommunikationsprotokoll. SONET wird hauptsächlich zum Übertragen einer großen Datenmenge über relativ große Entfernungen durch eine optische Faser verwendet. Durch die Verwendung von SONET werden verschiedene digitale Datenströme gleichzeitig über die Glasfaser übertragen. SONET umfasst hauptsächlich vier funktionale Schichten; Pfadschicht, Linie, Abschnitt und photonische Schicht.
Die Pfadschicht ist hauptsächlich für die Bewegung des Signals von seiner optischen Quelle zu seinem Ziel verantwortlich. Die Leitungsschicht ist für die Signalbewegung über eine physikalische Leitung verantwortlich. Die Abschnittsschicht ist für die Signalbewegung über einen physischen Abschnitt verantwortlich, und die photonische Schicht kommuniziert mit der physischen Schicht im OSI-Modell. Die Vorteile von SONET sind: Datenraten sind hoch, Bandbreite ist groß, geringe elektromagnetische Interferenz und Datenübertragung über große Entfernungen.
Photonik-Technologie
Der Zweig der Optik ist als Photonik bekannt, die die Anwendung des Leitens, Erzeugens, Verstärkens, Erkennens und Manipulierens von Licht in Photonenform durch Übertragung, Emission, Signalverarbeitung, Modulation, Schaltung, Erfassung und Verstärkung umfasst. Einige Beispiele für Photonik sind Glasfasern, Laser, Telefonkameras und -bildschirme, Computerbildschirme, optische Pinzetten, Beleuchtung in Autos, Fernseher usw.
Photonik spielt eine bedeutende Rolle in verschiedenen Bereichen von Beleuchtung & Displays über den Fertigungssektor, optische Datenkommunikation bis hin zu Bildgebung, Gesundheitswesen, Life Sciences, Sicherheit usw. Photonik bietet neue & einzigartige Lösungen überall dort, wo herkömmliche Technologien derzeit an ihre Grenzen stoßen von Genauigkeit, Geschwindigkeit und Kapazität.
Wellenlängen-Routing-Netzwerk
Das Wellenlängen-Routing-Netzwerk ist ein skalierbares optisches Netzwerk, das die Wiederverarbeitung von Wellenlängen in verschiedenen Elementen transparenter optischer Netzwerke ermöglicht, um einige der Grenzen einer begrenzten Anzahl bestehender Wellenlängen zu überwinden. Das Wellenlängen-Routing-Netzwerk kann aufgebaut werden, indem verschiedene WDM-Verbindungen verwendet werden, indem sie an einem Knoten durch ein Vermittlungssubsystem verbunden werden. Unter Verwendung solcher Knoten, die durch Fasern miteinander verbunden sind, können verschiedene Netzwerke mit großen und komplexen Topologien entwickelt werden. Diese Netze stellen große Kapazitäten durch transparente optische Bahnen bereit, die keine optisch-elektronische Umwandlung erfahren.
Adaptives Eye Gaze-Tracking-System
Das Gerät, das verwendet wird, um den Blick durch die Analyse der Augenbewegungen zu verfolgen, wird als Blicktracker bezeichnet. Das Blickverfolgungssystem wird verwendet, um die 3D-Sichtlinie der Person zu schätzen und zu verfolgen und auch, wohin eine Person schaut. Dieses System funktioniert einfach, indem es nahes IR-Licht überträgt und das Licht in Ihren Augen reflektiert wird. Diese Reflexionen werden also von den Kameras des Eyetrackers empfangen, sodass das Eyetracker-System weiß, wohin Sie schauen. Dieses System ist sehr hilfreich beim Beobachten und Messen von Augenbewegungen, Blickpunkt, Pupillenerweiterung und Augenblinzeln.
Intensitätsmodulation in der optischen Kommunikation
Die Intensitätsmodulation in der optischen Kommunikation ist eine Modulationsart, bei der die optische Leistung o/p einer Quelle in Übereinstimmung mit einigen modulierenden Signaleigenschaften wie dem informationstragenden Signal oder dem Basisbandsignal geändert wird. Bei dieser Modulationsart gibt es keine unteren und diskreten oberen Seitenbänder. Aber eine optische Quellenausgabe hat eine spektrale Breite. Die Hüllkurve des modulierten optischen Signals ist ein Analogon des Modulationssignals, da die momentane Hüllkurvenleistung ein Analogon der interessierenden Charakteristik innerhalb des Modulationssignals ist.
Optische drahtlose Kommunikation
Optische drahtlose Kommunikation ist eine Art optischer Kommunikation, bei der Infrarotlicht, ungeführtes sichtbares oder ultraviolettes Licht zum Übertragen eines Signals verwendet wird. Im Allgemeinen wird es in der Nahbereichskommunikation verwendet. Wenn ein optisches drahtloses Kommunikationssystem im sichtbaren Bandbereich von 390 bis 750 nm arbeitet, ist dies als Kommunikation mit sichtbarem Licht bekannt. Diese Systeme werden in einer Vielzahl von Anwendungen wie WLANs, WPANs und Fahrzeugnetzwerken eingesetzt. Alternativ werden terrestrische Punkt-zu-Punkt-OWC-Systeme als optische Freiraumsysteme bezeichnet, die bei Frequenzen im nahen Infrarot wie 750 bis 1600 nm arbeiten.
Visuelles MIMO
Optische Kommunikationssysteme wie Visual MIMO werden von MIMO abgeleitet, wo immer das Modell mit mehreren Sendern und mehreren Empfängern für das Licht innerhalb des sichtbaren und nicht sichtbaren Spektrums übernommen wurde. Also in Visual MIMO, einer elektronischen visuellen Anzeige bzw LED dient als Sender, während eine Kamera als Empfänger dient.
Dense Wavelength Division Multiplexing
Eine Glasfaser-Multiplextechnologie wie Dense Wavelength-Division Multiplexing (DWDM) wird verwendet, um die Bandbreite des Glasfasernetzwerks zu erhöhen. Es führt Datensignale aus verschiedenen Quellen über ein einzelnes Glasfaserkabelpaar zusammen, während die vollständige Trennung der Datenströme aufrechterhalten wird. DWDM verarbeitet Protokolle mit höherer Geschwindigkeit von bis zu 100 Gbit/s für jeden Kanal. Jeder Kanal ist einfach 0,8 nm voneinander entfernt. Dieses Multiplexing funktioniert einfach genauso wie CWDM, aber zusätzlich zur Verbesserung der Kanalkapazität kann es auch auf sehr große Entfernungen verstärkt werden.
Optische Paketvermittlung
Die optische Paketvermittlung ermöglicht einfach die paketweise Übertragung von Paketsignalen innerhalb der optischen Domäne. Alle optischen Eingangspakete innerhalb normaler elektronischer Router werden in elektrische Signale umgewandelt, die anschließend in einem Speicher gespeichert werden. Diese Art der Vermittlung bietet Datentransparenz & große Kapazität. Aber nach so viel Forschung wurde diese Art von Technologie aufgrund des Mangels an schnellen, tiefen optischen Speichern und des schlechten Integrationsgrades noch nicht in tatsächlichen Produkten eingesetzt.
Einige weitere Seminarthemen zu optischen Kommunikationssystemen
Die Liste der Seminarthemen zu optischen Kommunikationssystemen ist unten aufgeführt.
- Optische Netzwerklösungen basierend auf High-Density-Kontext.
- Optische Ethernet-basierte Experimente und Anwendungen.
- Funktionsplatzierung von C – RAN & Zuverlässigkeit in optischen N/Ws.
- Steuerung von 5G Optical Networks über SDN.
- Optische Netzwerkverfahren für zeitkritische Anwendungen.
- Bereitstellung und Virtualisierung von Cloud RAN-Netzwerken.
- Neukonfiguration des optischen WDM-Netzwerks mit Unterstützung für 5G
- MIMO-Übertragungen. Schnellere adaptive Optik- und Elektroniksysteme.
- Optische Netzwerkintegration mit Radio Access Network.
- Netzwerksicherheit und Auswahl des optimalen Pfads.
- Auflösung von Konflikten und Smart-Modus-Übergängen.
- Multi-Tenant-basierte Virtualisierung & Slicing von optischen Netzwerken.
- Verbindung innerhalb oder zwischen Rechenzentren innerhalb von Edge Computing.
- Energiebewusste Kommunikation innerhalb eines optischen Netzwerks.
- Optisches Netzwerk Verbessertes Design und Optimierung.
- Manipulation photonischer ICs in optischen Netzwerken.
- Optische Kommunikationsanwendungen basierend auf verbessertem VLC.
- Optische Netzwerk-Orchestrierung und -Steuerung basierend auf SDN-NFV.
- Interoperabilität & Feldexperimente im Bereich Optical Networking.
- Designs von optischen Knoten für offene optische Leitungssysteme.
- Datenanalyse und KI-Praktiken der optischen Kommunikation.
- Nutzung moderner vertikaler Industrien innerhalb der optischen Kommunikation.
- Zuweisung von Spektrum und Routing innerhalb von Flex-Grid- oder statischen optischen Netzwerken.
- Zugänglichkeit, Flexibilität, Sicherheit und Überlebensfähigkeit innerhalb eines optischen Netzwerks.
- Optische Kommunikation unterstützt durch NFC für hohe Bandbreite und geringe Verzögerung.
- Architekturdesign für mehrdimensionale optische Netzwerke.
- Skalierbare faseroptische Kommunikation.
- Kollisionsvermeidung für UAVs mit mehreren Rotoren in städtischen Umgebungen basierend auf optischem Fluss.
- CDMA-Systemsimulation basierend auf optischen orthogonalen Codes.
- Optisches SDM-Kommunikationssystem basierend auf der numerischen Analyse des orbitalen Winkelmomentums.
- Anwendungen mit kurzer oder mittlerer Reichweite mit optischen Quellen.
Daher ist dies eine Liste von optische Kommunikationssysteme Seminarthemen für Ingenieurstudenten. Die obige Liste der Seminarthemen zu optischen Kommunikationssystemen ist sehr hilfreich bei der Auswahl ihres technischen Seminarthemas zur optischen Kommunikation. Optische Kommunikationssysteme werden verwendet, um Daten optisch unter Verwendung von Fasern zu übertragen. Dies kann also durch einfaches Umwandeln der elektronischen Signale in Lichtimpulse unter Verwendung von Lichtquellen wie Leuchtdioden oder Lasern erfolgen. Hier ist eine Frage an Sie, was ist Glasfaser?
