A clique-based online algorithm for constructing optical orthogonal codes

An optical orthogonal code (OOC) is a family of binary sequences with good auto- and cross-correlation properties. In the literature, various mathematical tools have been used to construct OOCs with specific parameters. But, to find a complete solution for constructing OOCs with an arbitrary setting of parameters is still difficult at the moment. In this paper, a clique-based online algorithm is proposed to construct OOCs of relatively large sizes. In the proposed algorithm, the construction of OOCs is reduced to the maximum clique problem based on specially generated graphs, where vertices represent the codewords of an OOC and edges represent the cross-correlation relationships between codeword pairs. In order to overcome the limitation of computer memory for storing large graphs, part of the graph vertices are supposed to arrive sequentially to be fed into the proposed algorithm, and a specially designed evolutionary algorithm is used to find the maximum clique of the current graph when new vertices arrive. The proposed algorithm does not use parameter-specific techniques and hence can be used for different code weight and correlation constraints. Experiments show that the proposed algorithm outperforms an offline evolutionary algorithm with guided mutation on constructing OOCs

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

Partial geometric designs and difference families

We examine the designs produced by different types of difference families. Difference families have long been known to produce designs with well behaved automorphism groups. These designs provide the elegant solutions desired for applications. In this work, we explore the following question: Does every (named) design have a difference family analogue? We answer this question in the affirmative for partial geometric designs

A stew of mixed ingredients: Observational omics in the post-GWAS era

The past 20 years have seen extensive profiling of the DNA. Collectively, scientists all across the world have identified many places in the DNA, known as loci, that impact human traits such as disease state or immune function. However, interpreting the results from these studies, known as genome wide association studies (GWAS), has been challenging. This thesis studies several approaches for interpreting GWAS results, with a specific focus on our immune system given its important role in preventing and causing disease. This is done through the use of so called ‘omics’ technologies, that can study the role of thousands of genes, proteins and genetic variants at the same time. By doing this, maps can be constructed of which genes and proteins interact to impact human traits. The ultimate goal of this research is to provide a better understanding of the cascade between the DNA and human traits. The hope is that building a specific understanding of how the variation in the DNA leads to the development of human traits, such as disease, will ultimately aid the development of drugs for these diseases

A Design Study of Turkish Black Sea Fishing Vessels

This thesis presents a design study of Turkish Black Sea fishing vessels, which are mostly built by traditional methods. These vessels provide the highest catch rate of Turkey's total, and their numbers and sizes are increasing year by year. The Black Sea fishing vessels rely heavily upon anchovy stocks for their survival. In this study it has been assumed that the anchovy stocks are reasonably abundant to exploit. Because of the growing importance of the Black Sea fishing vessels in Turkey's fishing structure, it was considered to be worthwhile carrying out such study on this particular type of vessels. This thesis, therefore, contains detailed information on the Black Sea fish and fish stocks and it covers the general aspects of Turkey's fishery structure. This thesis provides a basic understanding of the design of a fishing vessel and outlines the factors that influence the design in general. A number of formulae of practical use are presented to estimate the main dimensions and group masses for preliminary design purposes. The thesis then focuses on the Black Sea fishing vessels which are of major interest to the study. A representative fishing vessel of the Black Sea type, called the parent vessel, was chosen to be analysed on the basis of the data collected from Turkey. The lines plan of the parent vessel has been redrawn to build a model, whose scale was 1/12.5. The towing experiment, on which basis the speed-power curve of the parent vessel has been evaluated, was conducted in the Hydrodynamic Laboratory of Glasgow University. The hydrostatic and stability characteristics of the parent vessel have been determined by using a computer program from the WOLFSON UNIT, which is available in the Department of Naval Architecture and Ocean Engineering. Having analysed the parent vessel it was possible to improve certain features of the traditional design. In accordance with the improvements made within the parent vessel, two sets of general arrangement plans have been produced. On the structural side of the study, a comparison of midship sections between the parent vessel and the proposed vessel based on the Lloyd's Rules has been made. The proposed design has also been checked for longitudinal strength and stability based on IMO criteria. An economic model of the Black Sea fishing for anchovy has been included. In this study, all costs are expressed in US$ and decisions about loans, interest rates and inflation rate reflect Turkish Government's policy as it was at the time of writing of this thesis

Small Engine Component Technology (SECT)

A study of small gas turbine engines was conducted to identify high payoff technologies for year-2000 engines and to define companion technology plans. The study addressed engines in the 186 to 746 KW (250 to 1000 shp) or equivalent thrust range for rotorcraft, commuter (turboprop), cruise missile (turbojet), and APU applications. The results show that aggressive advancement of high payoff technologies can produce significant benefits, including reduced SFC, weight, and cost for year-2000 engines. Mission studies for these engines show potential fuel burn reductions of 22 to 71 percent. These engine benefits translate into reductions in rotorcraft and commuter aircraft direct operating costs (DOC) of 7 to 11 percent, and in APU-related DOCs of 37 to 47 percent. The study further shows that cruise missile range can be increased by as much as 200 percent (320 percent with slurry fuels) for a year-2000 missile-turbojet system compared to a current rocket-powered system. The high payoff technologies were identified and the benefits quantified. Based on this, technology plans were defined for each of the four engine applications as recommended guidelines for further NASA research and technology efforts to establish technological readiness for the year 2000