Maģistra noslēguma darbu tēmas

Profesors Sandis Spolītis

Evaluation of Minimum Channel Interval for NRZ-OOK, RZ-OOK, and Duobinary Transmission Systems

Īss apraksts: Šis darbs ir orientēts uz minimāla starpkanālu intervāla novērtēšana šķiedru optiskajā pārraides sistēmās ar viļņgarumdales blīvēšanu (WDM). Minimālais starpkanālu intervāls (100, 50, 25, 12.5, 6.25 GHz, u.c.) fiksētam pārraides attālumam parasti tiek izvēlēts balstoties uz ITU-T G.694.1 rekomendāciju. Maģistra darbā var pētīt sakaru sistēmas veiktspēju pie dažādiem pārraides ātrumiem (2.5, 10 vai 40 Gbit/s kanālā) ar dažādu kanālu skaitu (piem., 8, 16, 32). Papildus minimālajam starpkanālu intervālam, var tikt pielietotas tādas dispersijas kompensācijas metodes kā DCF, FBG, lai minimizētu hromatiskās dispersijas (CD) izraisītu signāla pasliktināšanos (piem., starpsimbolu interference (ISI)) un palielināt darbības attālumu/signāla kvalitāti.

Izmantotie rīki: Synopsys OptSim (šķiedru optisko pārraides sistēmu modelēšana un simulācijas), MATLAB (datu attēlošanai, analīzei)

 Literatūra: 

  • ITU-T Recommendation G.694.1, “Transmission media and optical systems characteristics – characteristics of optical system. Spectral grids for WDM applications: DWDM frequency grid,” November 2020. 
  • Salgals, T., Supe, A., Bobrovs, V., Porins, J., Spolitis, S. “Comparison of dispersion compensation techniques for real-time up to 160 Gbit/s DWDM C-band transmission”, (2020) Elektronika ir Elektrotechnika, 26 (2), pp. 85-93. 
  • Spolitis, I. Kurbatska and V. Bobrovs, “Considering of PAM-4, DB, NRZ and RZ for Implementation in Next-Generation PONs,” 2018 26th International Conference on Software, Telecommunications and Computer Networks (SoftCOM), 2018, pp. 1-6, doi: 10.23919/SOFTCOM.2018.8555736. 
  • Udalcovs and V. Bobrovs, “Investigation of spectrally efficient transmission for differently modulated optical signals in mixed data rates WDM systems,” 2011 IEEE Swedish Communication Technologies Workshop (Swe-CTW), 2011, pp. 7-12, doi: 10.1109/Swe-CTW.2011.6082493. 
  • Aleksejeva and S. Spolitis, “Performance investigation of dispersion compensation methods for WDM-PON transmission systems,” 2017 Progress In Electromagnetics Research Symposium – Spring (PIERS), 2017, pp. 2437-2442, doi: 10.1109/PIERS.2017.8262160. 

Four-Wave-Mixing Based Optical Frequency Comb Source for Optical Communications

Īss apraksts: Četru viļņu mijiedarbība (FWM) ir viens no vispazīstamākajiem nelineāriem optiskajiem efektiem (NOE), kas ietekmē šķiedru optiskās sakaru līnijas darbības kvalitāti. Tomēr ir zināms, ka šo nelineāro optisko efektu var izmantot produktīvā veidā dažādiem šķiedru optisko sakaru sistēmu risinājumiem, piem., optiskās frekvenču ķemmes (OFC) gaismas avota realizācijai, kas ir spējīgs aizvietot vairākus individuālus lāzera avotus. Šajā noslēguma darbā students izveidos viļņgarumdales blīvētu (WDM) šķiedru optisko pārraides sistēmu (iespējamie modulācijas formāti: NRZ-OOK, RZ-OOK, Duobinary; datu pārraides ātrumi 2.5, 10 Gbit/s) un demonstrēs kā uz FWM balstīts OFC avots var tikt pielietots datu pārraidei. Tiks izpētīta šāda gaismas avota veiktspēja pēc kopējās datu pārraides sistēmas uzrādītajiem rezultātiem (darbības attālums, BER, Q-faktors, u.c.). Papildus tam var tikt izvēlēti dažādi kanālu skaiti (8, 16, 32).  

Izmantotie rīki: Synopsys OptSim (šķiedru optisko pārraides sistēmu modelēšana un simulācijas), MATLAB (datu attēlošanai, analīzei).

Literatūra: 

  • Vilcane, K., S. Matsenko, M. Parfjonovs, R. Murnieks, M. Aleksejeva, and S. Spolitis, “Implementation of multi-wavelength source for DWDM-PON fiber optical transmission systems,” Latvian Journal of Physics and Technical Sciences, Vol. 57, No. 4, 24-33, 2020. 
  • Lyashuk, I., A. Shchemelev, and G. Ivanov, “A hybrid TDM/WDM-pon system with FWM-generated source of multiwavelength optical signals,” Latvian Journal of Physics and Technical Sciences, Vol. 47, No. 5, 3-14, 2011. 
  • Cerqueira, Jr., A. S., J. M. C. Boggio, A. A. Rieznik, H. E. Hernandez-Figueroa, H. L. Fragnito, and J. C. Knight, “Highly efficient generation of broadband cascaded four-wave mixing products,” Express, Vol. 16, 2816-2828 2008. 

Vadošais pētnieks Elans Grabs

SDN Testbed Setup for Network Traffic Classification with Deep Learning Models

Īss apraksts: Galvenais darba mērķis ir programmatūras definēta tīkla (SDN) modeļa izveide, kas ir spējīgs veikt iekšēja tīkla trafika klasifikāciju reālā laikā. Tas ietver gan tīkla aprīkojuma konfigurāciju, kas ir pieejams Telekomunikāciju Institūtā, gan simulāciju veikšana Python vidē pielietojot Keras ietvaru, lai sagatavotu klasifikatoru. Pēc tam sagatavotais klasifikators var tikt realizēts Python programmēšanas valodā ar SDN kontrolieri.

SDN konfigurācijai un klasifikatoru izveidošanai, kas nepieciešami praktiskās/eksperimentālās maģistra darba daļas izstrādei, studenti varēs pielietot Kartagenas Politehniskās Universitātes (Universidad Politecnica de Cartagena) aprīkojumu vai izmantot RTU nodrošinātu attālinātu pieeju.  

The Study on Features Selection for Multi-Class Network Traffic Classification with Deep Learning

Īss apraksts: Šis darbs ir orientēts uz vairāku (10-15) tīkla trafika tipu klasifikāciju, piemēram, balss, video, failu pārsūtīšana, spēles u.c.). Lai izveidotu tāda veida klasifikatoru, ir nepieciešams izvēlēties pareizu tīkla trafika parametru. Otrs uzdevums ir atrast piemērotu modeļa konfigurāciju. Visiem šiem uzdevumiem ir nepieciešamas simulācijas, pielietojot Python Keras ietvaru, lai atrastu optimālo konfigurāciju. Tas arī ietver rezultātu statistisko analīzi. Aprakstītos uzdevumus ir iespējams veikt jebkurā datorā, tomēr, ja nepieciešams, RTU Telekomunikāciju Institūts var nodrošinātu attālinātu pieeju iepriekš sakonfigurētam datoram ar CUDA iespējotu GPU.

Vadošais pētnieks Svitlana Matsenko

Evaluation of Forward Error Correction (FEC) codes with Optical Modulation Formats

Īss apraksts: darbs ir orientēts uz kļūdu labojošu kodu izvērtēšanu, pielietojot dažādus modulācijas formātus. Turpvērstā kļūdu labošana (FEC) ir viena no izmaksu ziņā izdevīgākajām metodēm, kas ir neatņemam katras ciparu sakaru sistēmas sastāvdaļa. Mūsdienās gandrīz jebkura sistēma izmanto FEC kodus, lai sasniegtu zemu bitu kļūdas varbūtības (BER) vērtību ar vismazākajām izmaksām. FEC izmanto, lai detektētu kļūdas pārraides laikā un šo kļūdu potenciālu labošanu. Šim pētījumam tiks izmantoti cikliski blokkodi ar augstākas kārtas modulācijas formātiem.

Izmantotie rīki: MATLAB, Python

Literatūra:

  • Digital Video Broadcasting (DVB); Second Generation Framing Structure, Channel Coding and Modulation Systems for Broad-casting, Interactive Services, Newsgathering and Other Broadband Satellite Applications (DVB-S2); ETSI: Valbonne, France, 2009.
  • FEC IP Cores; ECC66100 Series; Viasat: Cuyahoga Heights, OH, USA.
  • Borysenko, O.; Matsenko, S.; Novhorodtsev, A.; Kobyakov, O.; Spolitis, S.; Bobrovs, V. Estimating the indivisible error detecting codes based on an average probability method. East. -Eur. J. Enterp. Technol. 2020, 6, 25–33. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2020.218076.
  • Li, B.; Larsen, K.J.; Zibar, D.; Monroy, I.T. Over 10 dB net coding gain based on 20% overhead hard decision forward error correction in 100 G optical communication systems. In Proceedings of the 2011 37th European Conference and Exhibition on Optical Communication, Geneva, Switzerland, 18–22 September 2011; p. Tu.6. A.3.
  • ITU-T, “Forward Error Correction for High Bit-Rate DWDM Submarine Systems”. 2013. Available online: https://www.itu.int/rec/T-REC-G.975.1/en

Data Compression in Telecommunication Systems

Īss apraksts: Datu saspiešanas algoritmi ir specifiskas metodes, kas ļauj samazināt pārraidāmo vai uztverto datu apjomu, tādējādi samazinot datu pārraidei nepieciešamo jaudas patēriņu. Hofmana kodēšana ir avota kodēšanas metode, kuras uzdevums ir simbolu secības aprakstīšana ar visīsāko iespējamo bitu secību. Šeit ir iespējams izveidot bināro koku, izmantojot Hofmana kodēšanu kopā ar avota simbolu varbūtībām. Hofmana kodēšanas algoritms ņem vērā konkrētu simbolu parādīšanās varbūtības. Maģistra darbā tiks salīdzināti un analizēti kompresijas algoritmi, Hofmana algoritms, kā arī tiks veikta telekomunikāciju sistēmas avota entropijas aprēķināšana.

Izmantotie rīki: MATLAB, Python

Literatūra:

  • ISO/IEC 21989:2002.
  • Canterbury corpus descriptions. http://corpus.canterbury.ac.nz/descriptions/, 20100517.
  • Donald E. Knuth. Dynamic huffman coding. Journal of Algorithms, 6:163–180, 1985.
  • David Solomon. Data Compression – The Complete Reference. Springer-Verlag New York, 2000.
  • Ian H. Witten, Radford M. Neal, and John G. Cleary. Arithmetic coding for data compression. Communications of the ACM, 30(6), 1987.
  • Jeffrey S. Vitter. Dynamic huffman coding. ACM Transactions on Mathematics Software, 1989.
  • Khalid Sayood. Lossless Compression Handbook. Academic Press, 2003.
  • David A. Huffman. A method for the construction of minimum-redundancy codes. Proceedings of the I.R.E., 1952.

Pētnieks Jānis Braunfelds

Fiber Bragg Grating Sensors for Structural Health Monitoring of Road Infrastructure

Īss apraksts: eksperimenti laboratorijā un ar reālo infrastruktūru.

Šī darba tēma ir orientēta uz optisko sensoru (balstītu uz šķiedras Brega režģa (FBG) tehnoloģiju) pielietošanu sprieguma un temperatūras mērījumiem ceļu infrastruktūras uzraudzībai. Katru gadu Pasaulē parādās arvien vairāk ceļu. Dažādu ietekmju, piemēram, klimata, gadalaiku un laikapstākļu maiņa, ceļu lietošanas un dabiskas degradācijas dēļ, ir nepieciešama vecāku ceļu rekonstrukcija. Tā kā pieaug Pasaules populācija un strauji attīstās sakaru tehnoloģijas, fizisks savienojums starp apdzīvotām vietām būs nepieciešams arī turpmāk. Ņemot vērā visu iepriekšminēto, ir nepieciešams pētīt un attīstīt infrastruktūras stāvokļa uzraudzības (SHM) risinājumus, lai saglabātu resursus, nodrošinātu cilvēku drošību un veidotu ilgtspējīgāku infrastruktūru. Ceļu būvēšanas industrijā visplašāk pielietotais materiāls ir asfalts. Optisko sensorus ir iespējams samērā viegli integrēt asfalta pārklājumā. Tādējādi ceļu būvēšanas plānošanas stadijā varētu paredzēt optisko sensoru integrēšanu, lai efektīvi veiktu SHM uzdevumus.

FBG ir viena no visplašāk pielietotajām optisko sensoru tehnoloģijām, kurai ir tādas priekšrocības kā pasivitāte, izmērs, multipleksēšanas iespējas, augsta jūtība, attālinātas uzraudzīšanas iespējas un izturība pret elektromagnētisko interferenci.

Eksperimentāla realizāciju un mērījumu rezultāti ir aktuāli gan vietējo, gan starptautisko ceļu plānošanā un uzraudzībā, kas ļauj paredzēt ceļu bojājumus, deformāciju, noteikt auto svaru un riepu skaitu, veikt trafika un ceļa pārklājuma temperatūras uzraudzību.

Development of Fiber Bragg Grating Profile for Sensors Network Solutions

Praktiskā daļa: simulācijas un eksperimenti laboratorijā.

Dotā darba mērķis ir noteikt optimālo režģa profilu un parametrus sensora tīkla izveidošanai SHM pielietojumiem. Papildus tam ir plānots nodrošināt augstu jūtību, vienkāršu integrāciju, šauru FBG atstarotā signāla spektra joslu -3 dB līmenī, augstu sānjoslu nospiešanu, atstarošanu un pēc iespējas lielāku simetrijas formas un asimetrijas koeficientu, utt. Dotais pētījums tiks veikts pielietojot simulēšanas programmatūru (piem., VPIphotonics, OptiGrating, Matlab, vai citu). FBG sensoru tīkls tiks izveidots balstoties uz noteikto optimālo profilu un parametriem. Izveidotie FBG sensoru režģi tiks testēti un validēti RTU TI laboratorijas vidē.

Pētnieks Toms Salgals

Radio over Fiber technology usage in Fiber Optical Transmission Systems for Communication Implementation 

Īss apraksts: Piektās paaudzes (5G) mobilie sakari ievērojami izmainīs bezvadu piekļuves tehnoloģiju pielietojumu stadionos, slimnīcās, dzelzceļu stacijās, mājās un biznesā. 5G sniegs vairāku desmitu Gbit/s datu pārraides ātrumus, zemu aizturi un augstas uzticamības sakarus. Tas izmainīs un ievērojami uzlabos tādus pakalpojumus kā Lietu Internets (IoT), paplašinātā un virtuālā realitāte (VR) un augstas izšķirtspējas video (4K/8K) straumēšanu. Turklāt 5G tehnoloģijai vēl ir jāsasniedz tādi rādītāji kā lielāks joslas platums un datu pārraides ātrums vienam lietotājam, liels pievienoto ierīču skaits, mazāks enerģijas patēriņš un samazināta aizture. Viens no pamata risinājumiem ir optiskais 5G pamattīkls, kas spētu nodrošināt iepriekšminētās prasības.

Dotā darba mērķis ir milimetru viļņu (mm-wave) hibrīdas fotonikas un bezvadu piekļuves sistēmas realizēšana, un minimālā starpkanālu intervāla izvērtēšana viļņgarumdales blīvētos (WDM) optiskajos sakaru tīklos ar Radio caur šķiedru (RoF) raidītājiem. Parasti minimālais starpkanālu intervāls (GHz) tiek noteikts pēc ITU-T G.694.1 rekomendācijas (100, 50, 25, 12.5, 6.25 GHz, u.c.). Darbā var tikt apskatīti arī dažādi modulācijas formāti (piem., bez atgriešanās pie nulles (NRZ) vai četru līmeņu impulsa amplitūdas (PAM-4) modulācijas formāti) ar dažādu kanālu skaitu (8, 16, 32).

Izmantotie rīki: Synopsys OptSim (šķiedru optisko pārraides sistēmu modelēšana un simulācijas), MATLAB (datu attēlošanai, analīzei)

Literatūra:  

  1. T. Salgals, A. Ostrovskis, A. Ipatovs, V. Bobrovs and S. Spolitis, “Hybrid ARoF-WDM PON Infrastructure for 5G Millimeter-wave Interface and Broadband Internet Service,” 2019 Photonics & Electromagnetics Research Symposium – Fall (PIERS – Fall), 2161-2168, (2019). 
  2. A. Udalcovs, T. Salgals, L. Zhang, X. Pang, A. Djupsjöbacka, S. Spolitis, V. Bobrovs, S. Popov, and O. Ozolins, Optical Power Budget of 25+ Gbps IM/DD PON with Digital Signal Post-Equalization. Appl. Sci. 2020, 10, 6106.  
  3. T. Salgals, I. Kurbatska, V. Bobrovs, and S. Spolitis, “Research of PAM-4 Modulated WDM-PON Architecture for 5G Millimeter-wave Hybrid Photonics-wireless Interface,” 2019 Photonics & Electromagnetics Research Symposium, 728–734 (2019). 

Vadošais pētnieks Guntis Ancāns

Assessment of 5G Base Stations Parameters on Mobile Coverage

Dotā darba mērķis ir mobilā pārklājuma novērtēšana balstoties uz 5G bāzes staciju parametru ietekmi. Tas iekļauj galveno 5G tehnisko un radio parametru apskatu, kā arī 5G tīkla modeļa izveide HTZ Communication simulācijas programmatūrā un šī tīkla mobilā pārklājuma veiktspējas simulācijas.

Estimation of Electromagnetic Compatibility of 5G Networks in 2.1 GHz Band Title:  Radio over Fiber technology usage in Fiber Optical Transmission Systems for Communication Implementation 

Dotā darba mērķis ir elektromagnētiskās saderības (EMC) novērtējums 5G tīklā kopēja kanāla gadījumā 2.1 GHz joslā. Papildus tiks veikts 5G tehnisko un radio parametru apskats, kā arī 5G tīkla modeļa izveide, izmantojot SEAMCAT simulācijas programmatūru un EMC izpēte šajā tīklā.   

Facebook

© 2023 Telekomunikāciju Institūts