Passive optical network (PON) monitoring using optical coding technology

Les réseaux optiques passifs (PON) semblent être la technologie gagnante et ultime du futur pour les "fibres jusqu'au domicile" ayant une haute capacité. L'écoute de contrôle de ce genre de système est nécessaire pour s'assurer un niveau de qualité de service prédéterminé pour chaque client. En outre, l'écoute de contrôle réduit considérablement les dépenses en capital et de fonctionnement (CAPEX et OPEX), tant pour le fournisseur du réseau que les clients. Alors que la capacité des PON est croissante, les gestionnaires de réseau ne disposent pas encore d'une technologie efficace et appropriée pour l'écoute de contrôle des réseaux de capacité aussi élevée. Une variété de solutions a été proposée. Toutes ces dernières solutions ne sont pas pratiques à cause de leur faible capacité (nombre de clients), d'une faible évolutivité, d'une grande complexité et des défis technologiques. Plus important encore, la technologie souhaitable pour l'écoute de contrôle devrait être rentable car le marché des PON est très sensible aux coûts. Dans cette thèse, nous considérons l'application de la technologie du codage optique passif (OC) comme une solution prometteuse pour l'écoute de contrôle centralisée d'un réseau optique ramifié tels que les réseaux PON. Dans la première étape, nous développons une expression pour le signal détecté par l'écoute de contrôle et étudions ses statistiques. Nous trouvons une nouvelle expression explicite pour le rapport signal utile/signal brouillé (SIR) comme outil de mesure métrique de performance. Nous considérons cinq distributions PON géographiques différentes et étudions leurs effets sur l'SIR pour l'écoute de contrôle d'OC. Dans la prochaine étape, nous généralisons notre modèle mathématique et ses expressions pour le contrôle des signaux détectés par un détecteur quadratique et des paramètres réalistes. Nous évaluons ensuite les performances théoriques de la technologie basée sur l'écoute de contrôle selon le rapport signal/bruit (SNR), le rapport signal/bruit plus coefficient d'interférence (SNIR), et la probabilité de fausse alarme. Nous élaborons l'effet de la puissance d'impulsion transmise, la taille du réseau et la cohérence de la source lumineuse sur le rendement des codes unidimensionnels (ID) et bidimensionnels (2D) de l'écoute de contrôle d'OC. Une conception optimale est également abordée. Enfin, nous appliquons les tests de Neyman-Pearson pour le récepteur de notre système d'écoute de contrôle et enquêtons sur la façon dont le codage et la taille du réseau affectent les dépenses de fonctionnement (OPEX) de notre système d'écoute de contrôle. Malgré le fait que les codes ID et 2D fournissent des performances acceptables, elles exigent des encodeurs avec un nombre élevé de composants optiques : ils sont encombrants, causent des pertes, et ils sont coûteux. Par conséquent, nous proposons un nouveau schéma de codage simple et plus approprié pour notre application de l'écoute de contrôle que nous appelons le codage périodique. Par simulation, nous évaluons l'efficacité de l'écoute de contrôle en terme de SNR pour un PON employant cette technologie. Ce système de codage est utilisé dans notre vérification expérimentale de l'écoute de contrôle d'OC. Nous étudions expérimentalement et par simulation, l'écoute de contrôle d'un PON utilisant la technologie de codage périodique. Nous discutons des problèmes de conception pour le codage périodique et les critères de détection optimale. Nous développons également un algorithme séquentiel pour le maximum de vraisemblance avec une complexité réduite. Nous menons des expériences pour valider notre algorithme de détection à l'aide de quatre encodeurs périodiques que nous avons conçus et fabriqués. Nous menons également des simulations de Monte-Carlo pour des distributions géographiques de PON réalistes, avec des clients situés au hasard. Nous étudions l'effet de la zone de couverture et la taille du réseau (nombre d'abonnés) sur l'efficacité de calcul de notre algorithme. Nous offrons une borne sur la probabilité pour un réseau donné d'entraîner l'algorithme vers un temps exorbitant de surveillance du réseau, c'est à dire le délai d'attente de probabilité. Enfin, nous soulignons l'importance du moyennage pour remédier aux restrictions budgétaires en puissance/perte dans notre système de surveillance afin de supporter de plus grandes tailles de réseaux et plus grandes portées de fibres. Ensuite, nous mettrons à niveau notre dispositif expérimental pour démontrer un m PON avec 16 clients. Nous utilisons un laser à modulation d'exploitation directement à 1 GHz pour générer les impulsions sonde. Les données mesurées par le dispositif expérimental est exploité par l'algorithme de MLSE à détecter et à localiser les clients. Trois déploiements PON différents sont réalisés. Nous démontrons une surveillance plus rigoureuse pour les réseaux ayant une répartition géographique à plusieurs niveaux. Nous étudions aussi le budget de la perte de notre dispositif de soutien plus élevés de capacités du réseau. Enfin, nous étudions le budget total admissible de la perte d'exploitation du système de surveillance dans la bande de fréquences à 1650 nm en fonction des spécifications de l'émetteur/récepteur. En particulier, la limite totale de la perte de budget est représentée en fonction du gain de l'amplicateure de transimpédance (TIA) et le résolution de la conversion analogique-numérique (ADC). Par ailleurs, nous enquêtons sur le compromis entre la distance portée et la capacité (taille de fractionnement au niveau du noeud distant) dans notre système de suivi

Coherence Multiplex System Topologies

Coherence multiplexing is a potentially inexpensive form of optical code-division multiple access, which is particularly suitable for short-range applications with moderate bandwidth requirements, such as access networks, LANs, or interconnects. Various topologies are known for constructing an optical transmission system in which several channels are coherence-multiplexed in one optical fiber. In this paper, the parallel array, the intrinsic reference ladder (IRL), and the discontinuous series system topologies will be further considered and compared with respect to code orthogonality requirements, theoretical performance, and some practical implementation aspects. A modification to the IRL system is proposed, resulting in a significant improvement in the theoretical performance

Low total harmonic distortion (THD) resonant converter for cooker magnetron power supply

The traditional cooker magnetron power supply consists industrial frequency transformer, whichis bulky, inefficient and with high harmonics distortion. There are numerous researchers whoinvestigates magnetron power supply design with soft switching converter, in order to reduceweight and improve efficiency [7–10]. However, no investigation currently exists on harmonicdistortion of traditionalmagnetron power supply, and very little research or analysis is done onharmonic distortion of new type of magnetron power supply. This project aims to investigateharmonic distortion of traditional magnetron power supply in the first phase. In the secondphase, a novel design of high frequency and low harmonic distortion magnetron power supply istargeted

Dynamic mechanical analysis and organization/storage of data for polymetric materials

Dynamic mechanical analysis was performed on a variety of temperature resistant polymers and composite resin matrices. Data on glass transition temperatures and degree of cure attained were derived. In addition a laboratory based computer system was installed and data base set up to allow entry of composite data. The laboratory CPU termed TYCHO is based on a DEC PDP 11/44 CPU with a Datatrieve relational data base. The function of TYCHO is integration of chemical laboratory analytical instrumentation and storage of chemical structures for modeling of new polymeric structures and compound

Hybrid Multilevel Converters with Internal Cascaded/Paralleled Structures for MV Electric Aircraft Applications

Using on-board medium voltage (MV) dc distribution system has been a megatrend for next-generation electric aircraft systems due to its ability to enable a significant system mass reduction. In addition, it makes electric propulsion more feasible using MV power electronic converters. To develop high-performance high-density MV power converters, the emerging silicon carbide (SiC) devices are more attractive than their silicon (Si) counterparts, since the fast switch frequency brought by the SiC can effectively reduce the volume and weight of the filter components and thus increase the converter power density. From the converter topology perspective, with the MV dc distribution, the state-of-the-art two-level converters are no longer suitable for next-generation electric aircraft system due to the excessive dv/dt and high voltage stress across the power devices.To address these issues while still maintaining cost-effectiveness, this work demonstrates a megawatt-scale MV seven-level (7-L) Si/SiC hybrid converter prototype implemented by active-neutral-point-clamped (ANPC) converter and H-bridges which is called ANPC-H converter in this work, and a MV five-level (5-L) Si/SiC hybrid ANPC converter prototype, which are hybrid multilevel converters with internal cascaded and paralleled structures, respectively. Using multilevel circuit topology, the voltage stress across the devices and converter output voltage dv/dt are reduced. The tradeoff between the system cost and efficiency was addressed by the adoption of the Si/SiC hybrid configuration with optimized modulation strategies. Comprehensive design and evaluation of the full-scale prototypes are elaborated, including the low-inductance busbar designs, power converter architecture optimization and system integration. To control the 7-L Si/SiC hybrid ANPC-H converter prototype, a low computational burden space-vector-modulation (SVM) with common-mode voltage reduction feature is proposed to fully exploit the benefits of 7-L Si/SiC hybrid ANPC-H converter. To further reduce the converter losses and simplify control algorithm, an active hybrid modulation is proposed in this work by applying low frequency modulation in Si cells and high frequency modulation in SiC cells, thus the control framework is simplified from the 7-L SVM to a three-level SVM. To control the 5-L Si/SiC hybrid ANPC converter prototype to overall loss minimization, the low frequency modulation and high frequency modulation are also adopted for Si cells and SiC cells respectively in 5-L Si/SiC hybrid ANPC converter prototype. Compared to the SVM-based hybrid modulation in 7-L ANPC-H converter, the hybrid modulation for 5-L hybrid ANPC adopts a simpler carrier-phase-shifted pulse width modulation for its inner-paralleled high frequency SiC cells, which extensively suppresses harmonics caused by high frequency switching. With the proposed modulation strategies, extensive simulation and experimental results are provided to evaluate the performance of each power stage and the full converter assembly in both the steady-state operation and variable frequency operations of the demonstrated hybrid converters

Hybrid Multilevel Converters with Internal Cascaded/Paralleled Structures for MV Electric Aircraft Applications

Using on-board medium voltage (MV) dc distribution system has been a megatrend for next-generation electric aircraft systems due to its ability to enable a significant system mass reduction. In addition, it makes electric propulsion more feasible using MV power electronic converters. To develop high-performance high-density MV power converters, the emerging silicon carbide (SiC) devices are more attractive than their silicon (Si) counterparts, since the fast switch frequency brought by the SiC can effectively reduce the volume and weight of the filter components and thus increase the converter power density. From the converter topology perspective, with the MV dc distribution, the state-of-the-art two-level converters are no longer suitable for next-generation electric aircraft system due to the excessive dv/dt and high voltage stress across the power devices.To address these issues while still maintaining cost-effectiveness, this work demonstrates a megawatt-scale MV seven-level (7-L) Si/SiC hybrid converter prototype implemented by active-neutral-point-clamped (ANPC) converter and H-bridges which is called ANPC-H converter in this work, and a MV five-level (5-L) Si/SiC hybrid ANPC converter prototype, which are hybrid multilevel converters with internal cascaded and paralleled structures, respectively. Using multilevel circuit topology, the voltage stress across the devices and converter output voltage dv/dt are reduced. The tradeoff between the system cost and efficiency was addressed by the adoption of the Si/SiC hybrid configuration with optimized modulation strategies. Comprehensive design and evaluation of the full-scale prototypes are elaborated, including the low-inductance busbar designs, power converter architecture optimization and system integration. To control the 7-L Si/SiC hybrid ANPC-H converter prototype, a low computational burden space-vector-modulation (SVM) with common-mode voltage reduction feature is proposed to fully exploit the benefits of 7-L Si/SiC hybrid ANPC-H converter. To further reduce the converter losses and simplify control algorithm, an active hybrid modulation is proposed in this work by applying low frequency modulation in Si cells and high frequency modulation in SiC cells, thus the control framework is simplified from the 7-L SVM to a three-level SVM. To control the 5-L Si/SiC hybrid ANPC converter prototype to overall loss minimization, the low frequency modulation and high frequency modulation are also adopted for Si cells and SiC cells respectively in 5-L Si/SiC hybrid ANPC converter prototype. Compared to the SVM-based hybrid modulation in 7-L ANPC-H converter, the hybrid modulation for 5-L hybrid ANPC adopts a simpler carrier-phase-shifted pulse width modulation for its inner-paralleled high frequency SiC cells, which extensively suppresses harmonics caused by high frequency switching. With the proposed modulation strategies, extensive simulation and experimental results are provided to evaluate the performance of each power stage and the full converter assembly in both the steady-state operation and variable frequency operations of the demonstrated hybrid converters

ANALYSIS OF DATA & COMPUTER NETWORKS IN STUDENTS' RESIDENTIAL AREA IN UNIVERSITI TEKNOLOGI PETRONAS

In Universiti Teknologi Petronas (UTP), most of the students depend on the Internet and computer network connection to gain academics information and share educational resources. Even though the Internet connections and computers networks are provided, the service always experience interruption, such as slow Internet access, viruses and worms distribution, and network abuse by irresponsible students. Since UTP organization keeps on expanding, the need for a better service in UTP increases. Several approaches were put into practice to address the problems. Research on data and computer network was performed to understand the network technology applied in UTP. A questionnaire forms were distributed among the students to obtain feedback and statistical data about UTP's network in Students' Residential Area. The studies concentrate only on Students' Residential Area as it is where most of the users reside. From the survey, it can be observed that 99% of the students access the network almost 24 hours a day. In 2005, the 2 Mbps allocated bandwidth was utilized 100% almost continuously but in 2006, the bottleneck of Internet access has reduced significantly since the bandwidth allocated have been increased to 8 Mbps. Server degradation due to irresponsible acts by users also adds burden to the main server. In general, if the proposal to ITMS (Information Technology & Media Services) Department for them to improve their Quality of Service (QoS) and established UTP Computer Emergency Response Team (UCert), most of the issues addressed in this report can be solved