Roadmap of optical communications

© 2016 IOP Publishing Ltd. Lightwave communications is a necessity for the information age. Optical links provide enormous bandwidth, and the optical fiber is the only medium that can meet the modern society's needs for transporting massive amounts of data over long distances. Applications range from global high-capacity networks, which constitute the backbone of the internet, to the massively parallel interconnects that provide data connectivity inside datacenters and supercomputers. Optical communications is a diverse and rapidly changing field, where experts in photonics, communications, electronics, and signal processing work side by side to meet the ever-increasing demands for higher capacity, lower cost, and lower energy consumption, while adapting the system design to novel services and technologies. Due to the interdisciplinary nature of this rich research field, Journal of Optics has invited 16 researchers, each a world-leading expert in their respective subfields, to contribute a section to this invited review article, summarizing their views on state-of-the-art and future developments in optical communications

Optimization of flexible spectrum in optical transport networks

The ever-increasing demand for broadband services by end-user devices utilising 3G/4G/LTE and the projected 5G in the last mile will require sustaining broadband supply from fibre-linked terminals. The eventual outcome of the high demand for broadband is strained optical and electronic devices. The backbone optical fibre transport systems and techniques such as dense wavelength division multiplexing (DWDM), higher modulation formats, coherent detection and signal amplification have increased both fibre capacity and spectrum efficiency. A major challenge to fibre capacity and spectrum efficiency is fibre-faults and optical impairments, network management, routing and wavelength assignment (RWA). In this study, DWDM and flexible spectrum techniques such as wavelength assignment and adjustment, wavelength conversion and switching, optical add and drop multiplexing (OADM) and bitrate variable transmission have been experimentally optimized in a laboratory testbed for short- and long-haul optical fibre networks. This work starts by experimentally optimising different transmitters, fibre-types and receivers suitable for implementing cost effective and energy efficient flexible spectrum networks. Vertical cavity surface-emitting lasers (VCSELs) and distributed feedback (DFB) lasers have been studied to provide up to 10 Gb/s per channel in 1310 nm and 1550 nm transmission windows. VCSELs provide wavelength assignment and adjustment. This work utilises the non-return-to-zero (NRZ) on-off keying (OOK) modulation technique and direct detection due to their cost and simplicity. By using positive intrinsic negative (PIN) photo-receivers with error-free BER sensitivity of -18±1 dBm at the acceptable 10-9-bit error rate (BER) threshold level, unamplified transmission distances between 6 km and 76 km have been demonstrated using G.652 and G.655 single mode fibres (SMFs). For the first time, an all optical VCSEL to VCSEL wavelength conversion, switching, transmission at the 1550 nm window and BER evaluation of a NRZ data signal is experimentally demonstrated. With VCSEL wavelength conversion and switching, wavelength adjustments to a spectrum width of 4.8 nm (600 GHz) can be achieved to provide alternative routes to signals when fibre-cuts and wavelength collision occurs therefore enhancing signal continuity. This work also demonstrates a technique of removing and adding a wavelength in a bundle of DWDM and flexible channels using an OADM. This has been implemented using a VCSEL and a fibre Bragg grating (FBG) providing a wavelength isolation ratio of 31.4 dB and ~0.3 add/drop penalty of 8.5 Gb/s signal. As a result, an OADM improves spectrum efficiency by offering wavelength re-use. Optical impairments such as crosstalk, chromatic dispersion (CD) and effects of polarization mode dispersion (PMD) have been experimentally investigated and mitigated. This work showed that crosstalk penalty increased with fibre-length, bitrate, interfering signal power and reduced channel spacing and as a result, a crosstalk-penalty trade-off is required. Effects of CD on a transmitted 10 Gb/s signal were also investigated and its mitigation techniques used to increase the fibre-reach. This work uses the negative dispersion fibres to mitigate the accumulated dispersion over the distance of transmission. A 5 dB sensitivity improvement is reported for an unamplified 76 km using DFB transmitters and combination of NZDSF true-wave reduced slope (TW-RS) and submarine reduced slope (TW-SRS) with + and – dispersion coefficients respectively. We have also demonstrated up to 52 km 10 Gb/s per channel VCSEL-based transmission and reduced net dispersion. Experimental demonstration of forward Raman amplification has achieved a 4.7 dB on-off gain distributed over a 4.8 nm spectral width and a 1.7 dB improvement of receiver sensitivity in Raman-aided 10 Gb/s per wavelength VCSEL transmission. Finally, 4.25-10 Gb/s PON-based point to point (P2P) and point to multipoint (P2MP) broadcast transmission have been experimentally demonstrated. A 10 Gb/s with a 1:8 passive splitter incurred a 3.7 dB penalty for a 24.7 km fibre-link. In summary, this work has demonstrated cost effective and energy efficient potential flexible spectrum techniques for high speed signal transmission. With the optimized network parameters, flexible spectrum is therefore relevant in short-reach, metro-access and long-haul applications for national broadband networks and the Square Kilometre Array (SKA) fibre-based signal and data transmission

Directly Phase Modulated Transmitters and Coherent Recivers for Future Passive Optical Networks (PON)

En los últimos años, el tráfico de dato transmitido en las redes ópticas de acceso ha crecido exponencialmente debido a nuevos servicios como pueden ser la computación en la nube, el video online, la realidad virtual y aumentada, el internet de las cosas (IoT) y la convergencia entre las redes ópticas y redes inalámbricas en el paradigma del 5G. Estos nuevos servicios endurecen los requerimientos de las redes ópticas de acceso, como pueden ser unas tasas de datos más altas, un mayor alcance y un mayor número de usuarios. Para abordar estos requerimientos, esta tesis ha investigado, desarrollado y analizado nuevas tecnologías para transmisores y receptores orientadas a los dos tipos de redes ópticas de acceso que la comunidad científica ha identificado como posibles candidatas. Estos dos tipos de redes ópticas son las redes uDWDM y las redes TWDM como las redes NG-PON2 y sus evoluciones.Las redes uDWDM están basadas en la transmisión de tasas de datos relativamente bajas, por debajo de 2.5 Gbps, que son dedicadas en su totalidad a los usuarios finales. Estas tasas de datos relativamente bajas son multiplexadas en longitud de onda usando intervalos frecuenciales estrechos, del orden de 12.5 GHz o 6.25 GHz. En esta tesis, los transmisores modulados directamente en fase se han propuesto como posibles candidatos para estas redes uDWDM. En concreto, se han propuesto un DFB modulado directamente en fase con una tasa de datos de 1 Gbps; un RSOA bombeado por un VCSEL y modulado directamente en fase con una tasa de datos de 1 Gbps; y un VCSEL modulado directamente en fase con una tasa de datos de 1.25 Gbps y 2.5 Gbps. Estas señales moduladas directamente en fase son recibidas con un receptor heterodino con un único fotodiodo (PD) para mantener el coste tan bajo como sea posible. La combinación de estos transmisores modulados directamente en fase con el receptor heterodino con un único PD ha sido probada como unos candidatos muy prometedores para las redes ópticas de acceso basadas en redes uDWDM. Estas combinaciones proveen sensibilidades que varían entre -39.5 dBm y -52 dBm, que se traducen en balances de potencia que van desde 38.5 dB a 51 dB y por lo tanto en ratios de división o número de usuarios de entre 128 y 1024 después de una transmisión de 50 km a través de fibra monomodo estándar (SSMF).Además, los links de 1 Gbps formados por la modulación directa de DFBs o de RSOAs bombeados por VCSELs y el receptor heterodino con un único PD son usados como enlace de subida en canales bidireccionales. Estos enlaces de subida son combinados con enlaces de bajada basados en Nyquist-DPSK generada con un MZM y recibidos con un receptor heterodino de un único PD. Como parte de análisis de los canales bidireccionales, se ha analizado el estudio de la viabilidad del uso de LOs de bajo coste, como DFBs o VCSELs, en los receptores heterodinos con un único PD. Estos canales bidireccionales son también unos candidatos prometedores para las futuras redes uDWDM, ya que en esta tesis se ha probado que pueden proveer enlaces full-duplex de 1 Gbps usando intervalos frecuenciales tan pequeños como 6.25 GHz o 5 GHz. Estos canales bidireccionales tienen balances de potencia que van desde 37 dB a 42 dB y tienen posibles ratios de división de 128 o 256 después de una transmisión de 50 km a través de SSMF.Esta tesis también ha investigado y desarrollado receptores quasicoherentes para redes NG-PON2 y sus evoluciones. Este tipo de redes están basadas en altas tasas de datos, como 10 Gbps para redes NG-PON2 y 25 Gbps para las futuras evoluciones de NG-PON2, en entornos multi longitud de onda donde los usuarios son multiplexados en tiempo y longitud de onda (TWDM). El receptor quasicoherente usa la amplificación coherente gracias a la recepción heterodina y por tanto la sensibilidad del receptor es mejorada en comparación con los esquemas de detección directa. El receptor quasicoherente es independiente a la polarización, lo cual es una característica importante para los receptores coherentes. Además, el receptor quasicoherente permite seleccionar el canal de trabajo sin la necesidad de filtros ópticos y es un receptor independiente de la longitud de onda debido a que el canal de trabajo se puede elegir ajustando la longitud de onda del LO. El receptor quasicoherente de 10 Gbps muestra una sensibilidad -35.2 dBm y por tanto permite un balance de potencias de 35.64 dB y un ratio de división de 128 después de una transmisión de 40 km a través de SSMF.La combinación del receptor quasicoherente con un ecualizador FFE/DFE permite combatir la dispersión cromática de la banda C y conseguir un link de 25 Gbps con un alcance de 20 km a través de SSMF. El receptor quasicoherente a 25 Gbps con ecualización FFE/DFE muestra una mejor sensibilidad de -30.5 dBm con el llamado ecualizador de altas prestaciones, lo que lleva a un balance de potencias de25 dB. Si se utilizada el llamado ecualizador de baja complejidad, la sensibilidad cae a -27 dBm y el balance de potencias cae a 23 dBm. En ambos casos, el receptor quasicoherente a 25 Gbps con ecualización FFE/DFE permite un ratio de división de 32 después de una transmisión de 20 km a través de SSMF.En conclusión, esta tesis ha presentado transmisores (DFB, RSOA y VCSEL) modulados directamente en fase combinados con un receptor heterodino con un único PD como potenciales candidatos para las redes uDWDM. Esta tesis también ha presentados los receptores quasicoherentes como unos candidatos muy prometedores para las redes NG-PON2 y sus futuras evoluciones.<br /

Silicon Photonics: All-Optical Devices for Linear and Nonlinear Applications

Silicon photonics has grown rapidly since the first Si electro-optic switch was demonstrated in 1987, and the field has never grown more quickly than it has over the past decade, fueled by milestone achievements in semiconductor processing technologies for low loss waveguides, high-speed Si modulators, Si lasers, Si detectors, and an enormous toolbox of passive and active integrated devices. Silicon photonics is now on the verge of major commercialization breakthroughs, and optical communication links remain the force driving integrated and Si photonics towards the first commercial telecom and datacom transceivers; however other potential and future applications are becoming uncovered and refined as researchers reveal the benefits of manipulating photons on the nanoscale. This thesis documents an exploration into the unique guided-wave and nonlinear properties of deeply-scaled high-index-contrast sub-wavelength Si waveguides. It is found that the tight confinement inherent to single-mode channel waveguides on the silicon-on-insulator platform lead to a rich physics, which can be leveraged for new devices extending well beyond simple passive interconnects and electro-optic devices. The following chapters will concentrate, in detail, on a number of unique physical features of Si waveguides and extend these attributes towards new and interesting devices. Linear optical properties and nonlinear optical properties are investigated, both of which are strongly affected by tight optical confinement of the guided waveguide modes. As will be shown, tight optical confinement directly results in strongly vectoral modal components, where the electric and magnetic fields of the guided modes extend into all spatial dimensions, even along the axis of propagation. In fact, the longitudinal electric and magnetic field components can be just as strong as the transverse fields, directly affecting the modal group velocity and energy transport properties since the longitudinal fields are shown to contribute no time-averaged momentum. Furthermore, the vectoral modal components, in conjunction with the tensoral nature of the third-order susceptibility of Si, lead to nonlinear properties which are dependent on waveguide orientation with respect to the Si parent crystal and the construction of the modal electric field components. This consideration is used to maximize effective nonlinearity and realize nonlinear Kerr gratings along specific waveguide trajectories. Tight optical confinement leads to a natural enhancement of the intrinsically large effective nonlinearty of Si waveguides, and in fact, the effective nonlinearty can be made to be almost 10^6 times greater in Si waveguides than that of standard single-mode fiber. Such a large nonlinearity motivates chip-scale all-optical signal processing techniques. Wavelength conversion by both four-wave-mixing (FWM) and cross-phase-modulation (XPM) will be discussed, including a technique that allows for enhanced broadband discrete FWM over arbitrary spectral spans by modulating both the linear and nonlinear waveguide properties through periodic changes in waveguide geometry. This quasi-phase-matching approach has very real applications towards connecting mature telecom sources detectors and components to other spectral regimes, including the mid-IR. Other signal processing techniques such as all-optical modulation format conversion via XPM will also be discussed. This thesis will conclude by looking at ways to extend the bandwidth capacity of Si waveguide interconnects on chip. As the number of processing cores continues to scale as a means for computational performance gains, on-chip link capacity will become an increasingly important issue. Metallic traces have severe limitations and are envisioned to eventually bow to integrated photonic links. The aggregate bandwidth supported by a single waveguide link will therefore become a crucial consideration as integrated photonics approaches the CPU. One way to increase aggregate bandwidth is to utilize different eigen-modes of a multimode waveguide, and integrated waveguide mode-muxes and demuxes for achieving simultaneous mode-division-multiplexing and wavelength-division-multiplexing will be demonstrated

Enabling Technology in Optical Fiber Communications: From Device, System to Networking

This book explores the enabling technology in optical fiber communications. It focuses on the state-of-the-art advances from fundamental theories, devices, and subsystems to networking applications as well as future perspectives of optical fiber communications. The topics cover include integrated photonics, fiber optics, fiber and free-space optical communications, and optical networking

Characterization and design of coherent optical OFDM transmission systems based on Hartley Transform

Nowadays, due to huge deployment of optical transport networks, a continuous increase towards higher data rates up to 100 Gb/s and beyond is observed. Furthermore, an evolution of the current optical networks is forecasted, acquiring new functionalities, e.g. elastic spectrum assignment for the optical signals. The target for these new challenges in transmission is to find techniques ready to deal with a growth of demand for bandwidth continuously asked by network operators, for whom the standard systems do not meet the new functionalities while higher rates are being set up. A solution for covering all of those needs is to adapt techniques capable to deal with such enormous data rates, and ensuring the same high efficiency for long distances and mitigate the optical impairments accumulated along the transmission path. Additionally, these transmission techniques are expected to provide some degree of flexibility, in order to enhance the network flexibility. A promising technology that can fully cope with those requires is the coherent optical orthogonal frequency division multiplexing (CO-OFDM). CO-OFDM provides several advantages, namely high sensitivity and spectral efficiency, simple integration and possibility to fully recover a signal in phase, amplitude and polarization. These systems are composed by digital signal processing (DSP) blocks that easily process data and can equalize and compensate the main impairments, providing high tolerance for dispersion effects. However, CO-OFDM systems are not free from drawbacks. Their high peak-to-average power ratio (PAPR) reduce their tolerance to nonlinearities. Furthermore, CO-OFDM systems are sensitive to any frequency shift and phase offset. Hence, a constant envelope optical OFDM (CE-OFDM) is proposed for significantly reducing the PAPR and solving high sensitivity to nonlinear impairments. It consists in a phase modulated discrete multi-tone signal, which is coherently detected at the receiver side. An alternative transform, the discrete Hartley transform, is proposed to speed up calculations in the DSP and eliminate the need to have a Hermitian symmetry. The optical CE-OFDM by its unique flexibility and rate scalability turns out as a great technology applicable to different configurations, ranging from access to core networks. In case of access solutions, several cases are investigated. First, the optical CE-OFDM is applied for radio access network signals delivery by means of a wavelength division multiplexing (WDM) overlay in deployed access architecture. A decomposed radio access network is deployed over an existing standard passive optical network (PON), capable to avoid interference and cross talks with access signals between network clients. The system exhibited narrow channel spacing, while reducing losses fed into the access equipment path. Next, a full duplex 10 Gb/s bidirectional PON transmission over a single wavelength with RSOA based ONU is investigated. The key point of that system is the upstream transmission, which is achieved re-modulating the phase of a downstream intensity modulated signal after proper saturation. The reported sensitivity performances show a power budget matching the PON standards and an OSNR easy to reach on non-amplified PON. Next, a flexible metropolitan area network of up to 100km with traffic add/drop using WDM is investigated. There the narrowing effect of the optical filters is studied. Finally, an elastic upgrade of the existing Telefonica model of the Spanish national core network is proposed. For that, the transceiver architecture is proposed to be operated featuring polarization multiplexing. Respect to the existing fixed grid, the flexible approach (enabled by the CE-OFDM transceiver) results into reduced bandwidth occupancy and low OSNR requirement.Hoy en día, debido al gran despliegue de las redes de ópticas de transporte, se espera un aumento continuado hacia mayores velocidades de datos, hasta 100 Gb/s y más allá. Por otra parte, la evolución que se prevé para las redes ópticas actuales, incluye la adquisición de nuevas funcionalidades, por ejemplo, la asignación del espectro de forma elástica para las señales ópticas. Por tanto, el claro desafío en cuanto a las tecnologías de transmisión es encontrar técnicas preparadas para hacer frente a un crecimiento de la demanda de ancho de banda; demanda que continuamente se incrementa por parte de los operadores de red, para quienes los sistemas estándar no se acaban de ajustar a las nuevas funcionalidades que esperan para la red. Una solución para cubrir todas estas necesidades es la adaptación de técnicas capaces de hacer frente a estas velocidades de datos enormes, y garantizar el mismo nivel de eficiencia para las largas distancias y mitigar las deficiencias ópticas acumuladas a lo largo de la ruta de transmisión. Además, se espera que estas técnicas de transmisión puedan proporcionar cierto grado de flexibilidad, a fin de mejorar y hacer más eficiente la gestión de la red. Una tecnología prometedora que puede hacer frente a estos requisitos es lo que se llama multiplexación por división de frecuencias ortogonales, combinado con la detección óptica coherente (CO-OFDM). CO-OFDM ofrece varias ventajas, entre otras: alta sensibilidad y eficiencia espectral y, sobre todo, la posibilidad de recuperar por completo de una señal en fase, la amplitud y la polarización. Estos sistemas están compuestos por bloques de procesado de señales digitales (DSP) que permiten detectar los datos fácilmente así como también compensar las principales degradaciones, proporcionando alta tolerancia a los efectos de dispersión. Sin embargo, los sistemas CO-OFDM no están exentos de inconvenientes. Su alta relación de potencia de pico a potencia media (PAPR) reduce sensiblemente la tolerancia no linealidades. Por otra parte, los sistemas CO-OFDM son sensibles a cualquier cambio de frecuencia y desplazamiento de fase. Por tanto, se propone un sistema OFDM de envolvente constante (CE-OFDM) para reducir significativamente la PAPR y solucionar la alta sensibilidad a las degradaciones no lineales. Consiste en una señal OFDM modulada en fase, que se detecta coherentemente en el receptor. Una transformada alternativa, la transformada discreta de Hartley, se propone para acelerar los cálculos en el DSP. El sistema CE-OFDM por su flexibilidad y escalabilidad única, resulta una tecnología aplicable a diferentes escenarios, que van desde las redes de acceso hasta las redes troncales. En el caso de las soluciones de acceso, se investigan varios casos. En primer lugar, el CE-OFDM aplica para el desarrollo y soporte de datos de una red radio, reutilizando una red óptica de acceso ya desplegada. A continuación, se investiga la transmisión bidireccional dúplex a 10 Gb / s sobre una sola longitud de onda empleando un RSOA a las unidades de usuario. El punto clave de este sistema es la transmisión en sentido ascendente, que se consigue re-modulando la fase de una señal de intensidad modulada después de saturar de forma adecuada. A continuación, se estudia una red de área metropolitana flexible de hasta 100 km. Concretamente el efecto de concatenación de filtros ópticos es el objetivo de este estudio. Finalmente, se propone una actualización elástica del modelo de Telefónica I+D para la red troncal española. Por ello, se propone operar el CE-OFDM en multiplexación de polarización. Los resultados muestran que esta combinación reduce sensiblemente el empleo de ancho de banda esto como los requisitos de los enlaces transmisión, reduciendo también los costes tanto de desarrollo como de operación y mantenimiento de la red.Avui dia, a causa del gran desplegament de les xarxes de òptiques de transport, s'espera un augment continuat cap a majors velocitats de dades, fins a 100 Gb/s i més enllà. D'altra banda, l'evolució que es preveu per a les xarxes òptiques actuals, inclou l'adquisició de noves funcionalitats, per exemple, assignació de l'espectre de forma elàstica per als senyals òptics. Per tant, el clar desafiament pel que fa a les tecnologies de transmissió és trobar tècniques preparades per fer front a un creixement de la demanda d'ample de banda; demanda que contínuament es fa per part dels operadors de xarxa, per als qui els sistemes estàndard no s'acaben d'ajustar a les noves funcionalitats que esperen per a la xarxa. Una solució per a cobrir totes aquestes necessitats és l'adaptació de tècniques capaces de fer front a aquestes velocitats de dades enormes, i garantir el mateix nivell d'eficiència per a les llargues distàncies i mitigar les deficiències òptiques acumulades al llarg de la ruta de transmissió. A més, s'espera que aquestes tècniques de transmissió puguin proporcionar cert grau de flexibilitat, per tal de millorar i tornar més eficient la gestió de la xarxa. Una tecnologia prometedora que pot fer front a aquests requisits és el que s'anomena multiplexació per divisió de freqüències ortogonals, combinat amb la detecció òptica coherent (CO-OFDM). CO-OFDM ofereix diversos avantatges, entre altres: alta sensibilitat i eficiència espectral i, sobretot, la possibilitat de recuperar per complet d'una senyal en fase, l'amplitud i la polarització. Aquests sistemes estan compostos per blocs de processament de senyals digitals (DSP) que permeten detectar les dades fàcilment així com també compensar les principals degradacions, proporcionant alta tolerància pels efectes de dispersió. No obstant això, els sistemes CO-OFDM no estan exempts d'inconvenients. La seva alta relació de potència de pic a potència mitjana (PAPR) redueix sensiblement la tolerància a no linealitats. D'altra banda, els sistemes de CO-OFDM són sensibles a qualsevol canvi de freqüència i desplaçament de fase. Per tant, es proposa un sistema OFDM d'envolvent constant (CE-OFDM) per a reduir significativament la PAPR i solucionar l'alta sensibilitat a les degradacions no lineals. Consisteix en un senyal OFDM modulat en fase, que es detecta coherentment en el receptor. Una transformada alternativa, la transformada discreta d'Hartley, es proposa accelerar els càlculs en el DSP. El sistema CE-OFDM per la seva flexibilitat i escalabilitat única, resulta una tecnologia aplicable a diferents escenaris, que van des de les xarxes d'accés fins a les xarxes troncals. En el cas de les solucions d'accés, s'investiguen diversos casos. En primer lloc, el CE-OFDM s'aplica per al desplegament i suport de dades d'una xarxa radio, reutilitzant una xarxa òptica d'accés ja desplegada. A continuació, s'investiga la transmissió bidireccional dúplex a 10 Gb/s sobre una sola longitud d'ona emprant un RSOA a les unitats d'usuari. El punt clau d'aquest sistema és la transmissió en sentit ascendent, que s'aconsegueix re-modulant la fase d'un senyal d'intensitat modulada després de saturar-la de forma adequada. A continuació, s'estudia una xarxa d'àrea metropolitana flexible de fins a 100 km. Concretament l'efecte de concatenació de filtres òptics és l'objectiu d'aquest estudi. Finalment, es proposa una actualització elàstica del model de Telefónica I+D per a la xarxa troncal espanyola. Per això, es proposa operar el CE-OFDM en multiplexació de polarització. Els resultats mostren que aquesta combinació redueix sensiblement l'ocupació d'ample de banda això com també els requisits dels enllaços transmissió, reduint també els costos tant de desplegament com d'operació i manteniment de la xarxa

Broadband access networks using hybrid radio/fiber systems

Developing broadband access networks is one of the most urgent needs in the telecommunications world. The wireless systems provide an efficient solution to address the requirements for last mile connectivity of data, Internet and voice services Radio systems using millimetre-wave frequencies can supply home users with capacities in the order of 50-200 Mbit/s Such bit rates allow the transmission of broadband applications including digital TV, video-on-demand etc In order to provide the massive capacities that are required for the distribution of such broadband data between Central Station and Base Stations, optical fiber can be employed The enormous transmission bandwidth and low loss of the fiber ensure that high capacity microwave signals can be encoded on an optical carrier and successfully transmitted from a Central to Base Station. The goal of this project was to develop and test a radio over fiber communication system This involved investigating the generation of microwave optical signals for transmission in optical fiber, followed by an examination of the effect of fiber propagation on the microwave optical signals

Network-on-Chip

Addresses the Challenges Associated with System-on-Chip Integration Network-on-Chip: The Next Generation of System-on-Chip Integration examines the current issues restricting chip-on-chip communication efficiency, and explores Network-on-chip (NoC), a promising alternative that equips designers with the capability to produce a scalable, reusable, and high-performance communication backbone by allowing for the integration of a large number of cores on a single system-on-chip (SoC). This book provides a basic overview of topics associated with NoC-based design: communication infrastructure design, communication methodology, evaluation framework, and mapping of applications onto NoC. It details the design and evaluation of different proposed NoC structures, low-power techniques, signal integrity and reliability issues, application mapping, testing, and future trends. Utilizing examples of chips that have been implemented in industry and academia, this text presents the full architectural design of components verified through implementation in industrial CAD tools. It describes NoC research and developments, incorporates theoretical proofs strengthening the analysis procedures, and includes algorithms used in NoC design and synthesis. In addition, it considers other upcoming NoC issues, such as low-power NoC design, signal integrity issues, NoC testing, reconfiguration, synthesis, and 3-D NoC design. This text comprises 12 chapters and covers: The evolution of NoC from SoC—its research and developmental challenges NoC protocols, elaborating flow control, available network topologies, routing mechanisms, fault tolerance, quality-of-service support, and the design of network interfaces The router design strategies followed in NoCs The evaluation mechanism of NoC architectures The application mapping strategies followed in NoCs Low-power design techniques specifically followed in NoCs The signal integrity and reliability issues of NoC The details of NoC testing strategies reported so far The problem of synthesizing application-specific NoCs Reconfigurable NoC design issues Direction of future research and development in the field of NoC Network-on-Chip: The Next Generation of System-on-Chip Integration covers the basic topics, technology, and future trends relevant to NoC-based design, and can be used by engineers, students, and researchers and other industry professionals interested in computer architecture, embedded systems, and parallel/distributed systems

NASA Tech Briefs, February 1991

Topics: New Product Ideas; NASA TU Services; Electronic Components and Circuits; Electronic Systems; Physical Sciences; Materials; Computer Programs; Mechanics; Machinery; Fabrication Technology; Mathematics and Information Sciences; Life Sciences