Transparent heterogeneous terrestrial optical communication networks with phase modulated signals

This thesis presents a large scale numerical investigation of heterogeneous terrestrial optical communications systems and the upgrade of fourth generation terrestrial core to metro legacy interconnects to fifth generation transmission system technologies. Retrofitting (without changing infrastructure) is considered for commercial applications. ROADM are crucial enabling components for future core network developments however their re-routing ability means signals can be switched mid-link onto sub-optimally configured paths which raises new challenges in network management. System performance is determined by a trade-off between nonlinear impairments and noise, where the nonlinear signal distortions depend critically on deployed dispersion maps. This thesis presents a comprehensive numerical investigation into the implementation of phase modulated signals in transparent reconfigurable wavelength division multiplexed fibre optic communication terrestrial heterogeneous networks. A key issue during system upgrades is whether differential phase encoded modulation formats are compatible with the cost optimised dispersion schemes employed in current 10 Gb/s systems. We explore how robust transmission is to inevitable variations in the dispersion mapping and how large the margins are when suboptimal dispersion management is applied. We show that a DPSK transmission system is not drastically affected by reconfiguration from periodic dispersion management to lumped dispersion mapping. A novel DPSK dispersion map optimisation methodology which reduces drastically the optimisation parameter space and the many ways to deploy dispersion maps is also presented. This alleviates strenuous computing requirements in optimisation calculations. This thesis provides a very efficient and robust way to identify high performing lumped dispersion compensating schemes for use in heterogeneous RZ-DPSK terrestrial meshed networks with ROADMs. A modified search algorithm which further reduces this number of configuration combinations is also presented. The results of an investigation of the feasibility of detouring signals locally in multi-path heterogeneous ring networks is also presented.

Experimental characterisation of the impact of neighbouring modulation-formats on 43Gb/s P-DPSK over SSMF and LEAF

We report an experimental characterisation examining the impact of differing 50GHz neighbouring modulation formats and bit rates on the performance of 43Gb/s P-DPSK over 1300km of SSMF and LEAF types. Performance is shown to be robust for hybrid P-DPSK and OOK systems. © VDE VERLAG GMBH.

Shannon capacity of nonlinear communication channels

The exponentially increasing demand on operational data rate has been met with technological advances in telecommunication systems such as advanced multilevel and multidimensional modulation formats, fast signal processing, and research into new different media for signal transmission. Since the current communication channels are essentially nonlinear, estimation of the Shannon capacity for modern nonlinear communication channels is required. This PhD research project has targeted the study of the capacity limits of different nonlinear communication channels with a view to enable a significant enhancement in the data rate of the currently deployed fiber networks. In the current study, a theoretical framework for calculating the Shannon capacity of nonlinear regenerative channels has been developed and illustrated on the example of the proposed here regenerative Fourier transform (RFT). Moreover, the maximum gain in Shannon capacity due to regeneration (that is, the Shannon capacity of a system with ideal regenerators – the upper bound on capacity for all regenerative schemes) is calculated analytically. Thus, we derived a regenerative limit to which the capacity of any regenerative system can be compared, as analogue of the seminal linear Shannon limit. A general optimization scheme (regenerative mapping) has been introduced and demonstrated on systems with different regenerative elements: phase sensitive amplifiers and the proposed here multilevel regenerative schemes: the regenerative Fourier transform and the coupled nonlinear loop mirror.

High spectral efficiency transmission emulation for non-linear transmission performance estimation for high order modulation formats

We demonstrate a simple method to experimentally evaluate nonlinear transmission performance of high order modulation formats using a low number of channels and channel-like ASE. We verify it's behaviour is consistent with the AWGN model of transmission.

Non-conventional advertising formats in television versus spots: An analysis based on the generated recall

Advertising investment and audience figures indicate that television continues to lead as a mass advertising medium. However, its effectiveness is questioned due to problems such as zapping, saturation and audience fragmentation. This has favoured the development of non-conventional advertising formats. This study provides empirical evidence for the theoretical development. This investigation analyzes the recall generated by four non-conventional advertising formats in a real environment: short programme (branded content), television sponsorship, internal and external telepromotion versus the more conventional spot. The methodology employed has integrated secondary data with primary data from computer assisted telephone interviewing (CATI) were performed ad-hoc on a sample of 2000 individuals, aged 16 to 65, representative of the total television audience. Our findings show that non-conventional advertising formats are more effective at a cognitive level, as they generate higher levels of both unaided and aided recall, in all analyzed formats when compared to the spot.

Wavelength converters based on four-wave mixing in semiconductor optical amplifiers for advanced modulation formats

Les convertisseurs de longueur d’onde sont essentiels pour la réalisation de réseaux de communications optiques à routage en longueur d’onde. Dans la littérature, les convertisseurs de longueur d’onde basés sur le mélange à quatre ondes dans les amplificateurs optiques à semi-conducteur constituent une solution extrêmement intéressante, et ce, en raison de leurs nombreuses caractéristiques nécessaires à l’implémentation de tels réseaux de communications. Avec l’émergence des systèmes commerciaux de détection cohérente, ainsi qu’avec les récentes avancées dans le domaine du traitement de signal numérique, il est impératif d’évaluer la performance des convertisseurs de longueur d’onde, et ce, dans le contexte des formats de modulation avancés. Les objectifs de cette thèse sont : 1) d’étudier la faisabilité des convertisseurs de longueur d’onde basés sur le mélange à quatre ondes dans les amplificateurs optiques à semi-conducteur pour les formats de modulation avancés et 2) de proposer une technique basée sur le traitement de signal numérique afin d’améliorer leur performance. En premier lieu, une étude expérimentale de la conversion de longueur d’onde de formats de modulation d’amplitude en quadrature (quadrature amplitude modulation - QAM) est réalisée. En particulier, la conversion de longueur d’onde de signaux 16-QAM à 16 Gbaud et 64-QAM à 5 Gbaud dans un amplificateur optique à semi-conducteur commercial est réalisée sur toute la bande C. Les résultats démontrent qu’en raison des distorsions non-linéaires induites sur le signal converti, le point d’opération optimal du convertisseur de longueur d’onde est différent de celui obtenu lors de la conversion de longueur d’onde de formats de modulation en intensité. En effet, dans le contexte des formats de modulation avancés, c’est le compromis entre la puissance du signal converti et les non-linéarités induites qui détermine le point d’opération optimal du convertisseur de longueur d’onde. Les récepteurs cohérents permettent l’utilisation de techniques de traitement de signal numérique afin de compenser la détérioration du signal transmis suite à sa détection. Afin de mettre à profit les nouvelles possibilités offertes par le traitement de signal numérique, une technique numérique de post-compensation des distorsions induites sur le signal converti, basée sur une analyse petit-signal des équations gouvernant la dynamique du gain à l’intérieur des amplificateurs optiques à semi-conducteur, est développée. L’efficacité de cette technique est démontrée à l’aide de simulations numériques et de mesures expérimentales de conversion de longueur d’onde de signaux 16-QAM à 10 Gbaud et 64-QAM à 5 Gbaud. Cette méthode permet d’améliorer de façon significative les performances du convertisseur de longueur d’onde, et ce, principalement pour les formats de modulation avancés d’ordre supérieur tel que 64-QAM. Finalement, une étude expérimentale exhaustive de la technique de post-compensation des distorsions induites sur le signal converti est effectuée pour des signaux 64-QAM. Les résultats démontrent que, même en présence d’un signal à bruité à l’entrée du convertisseur de longueur d’onde, la technique proposée améliore toujours la qualité du signal reçu. De plus, une étude du point d’opération optimal du convertisseur de longueur d’onde est effectuée et démontre que celui-ci varie en fonction des pertes optiques suivant la conversion de longueur d’onde. Dans un réseau de communication optique à routage en longueur d’onde, le signal est susceptible de passer par plusieurs étages de conversion de longueur d’onde. Pour cette raison, l’efficacité de la technique de post-compensation est démontrée, et ce pour la première fois dans la littérature, pour deux étages successifs de conversion de longueur d’onde de signaux 64-QAM à 5 Gbaud. Les résultats de cette thèse montrent que les convertisseurs de longueur d’ondes basés sur le mélange à quatre ondes dans les amplificateurs optiques à semi-conducteur, utilisés en conjonction avec des techniques de traitement de signal numérique, constituent une technologie extrêmement prometteuse pour les réseaux de communications optiques modernes à routage en longueur d’onde.

Techniques en appui des formats de modulation avancés pour les futurs réseaux optiques

Les systèmes de communication optique avec des formats de modulation avancés sont actuellement l’un des sujets de recherche les plus importants dans le domaine de communication optique. Cette recherche est stimulée par les exigences pour des débits de transmission de donnée plus élevés. Dans cette thèse, on examinera les techniques efficaces pour la modulation avancée avec une détection cohérente, et multiplexage par répartition en fréquence orthogonale (OFDM) et multiples tonalités discrètes (DMT) pour la détection directe et la détection cohérente afin d’améliorer la performance de réseaux optiques. Dans la première partie, nous examinons la rétropropagation avec filtre numérique (DFBP) comme une simple technique d’atténuation de nonlinéarité d’amplificateur optique semiconducteur (SOA) dans le système de détection cohérente. Pour la première fois, nous démontrons expérimentalement l’efficacité de DFBP pour compenser les nonlinéarités générées par SOA dans un système de détection cohérente porteur unique 16-QAM. Nous comparons la performance de DFBP avec la méthode de Runge-Kutta quatrième ordre. Nous examinons la sensibilité de performance de DFBP par rapport à ses paramètres. Par la suite, nous proposons une nouvelle méthode d’estimation de paramètre pour DFBP. Finalement, nous démontrons la transmission de signaux de 16-QAM aux taux de 22 Gbaud sur 80km de fibre optique avec la technique d’estimation de paramètre proposée pour DFBP. Dans la deuxième partie, nous nous concentrons sur les techniques afin d’améliorer la performance des systèmes OFDM optiques en examinent OFDM optiques cohérente (CO-OFDM) ainsi que OFDM optiques détection directe (DDO-OFDM). Premièrement, nous proposons une combinaison de coupure et prédistorsion pour compenser les distorsions nonlinéaires d’émetteur de CO-OFDM. Nous utilisons une interpolation linéaire par morceaux (PLI) pour charactériser la nonlinéarité d’émetteur. Dans l’émetteur nous utilisons l’inverse de l’estimation de PLI pour compenser les nonlinéarités induites à l’émetteur de CO-OFDM. Deuxièmement, nous concevons des constellations irrégulières optimisées pour les systèmes DDO-OFDM courte distance en considérant deux modèles de bruit de canal. Nous démontrons expérimentalement 100Gb/s+ OFDM/DMT avec la détection directe en utilisant les constellations QAM optimisées. Dans la troisième partie, nous proposons une architecture réseaux optiques passifs (PON) avec DDO-OFDM pour la liaison descendante et CO-OFDM pour la liaison montante. Nous examinons deux scénarios pour l’allocations de fréquence et le format de modulation des signaux. Nous identifions la détérioration limitante principale du PON bidirectionnelle et offrons des solutions pour minimiser ses effets.

Communication: Transient Anion States Of Phenol…(h₂o)n (n = 1, 2) Complexes: Search For Microsolvation Signatures.

We report on the shape resonance spectra of phenol-water clusters, as obtained from elastic electron scattering calculations. Our results, along with virtual orbital analysis, indicate that the well-known indirect mechanism for hydrogen elimination in the gas phase is significantly impacted on by microsolvation, due to the competition between vibronic couplings on the solute and solvent molecules. This fact suggests how relevant the solvation effects could be for the electron-driven damage of biomolecules and the biomass delignification [E. M. de Oliveira et al., Phys. Rev. A 86, 020701(R) (2012)]. We also discuss microsolvation signatures in the differential cross sections that could help to identify the solvated complexes and access the composition of gaseous admixtures of these species.

[temporomandibular Disorders In Fibromyalgia Syndrome: A Short-communication.]

Fibromyalgia syndrome (FMS) is a chronic painful syndrome and the coexistence of a painful condition caused by Temporomandibular Disorders (TMD) and FMS has been frequently raised for several studies, however, more likely hypothesis is that a set of FMS characteristics may lead to the onset of TMD symptoms and they are not merely coexisting conditions. Therefore, our aim is presenting a review of literature about the relation between fibromyalgia and the signs and symptoms of temporomandibular disorders. For this purpose, a bibliographic search was performed of the period of 1990-2013, in the Medline, Pubmed, Lilacs and Scielo databases, using the keywords fibromyalgia, temporomandibular disorders and facial pain. Here we present a set of findings in the literature showing that fibromyalgia can lead to TMD symptoms. These studies demonstrated greater involvement of the stomatognathic system in FMS and myogenic disorders of masticatory system are the most commonly found in those patients. FMS appears to have a series of characteristics that constitute predisposing and triggering factors for TMD.

Candida albicans in patients with oronasal communication and obturator prostheses

Patients using obturator prostheses often present denture-induced stomatitis. In order to detect the presence of oral Candida albicans in patients with oronasal communications and to evaluate the effectiveness of a topical antifungal treatment, cytological smears obtained from the buccal and palatal mucosa of 10 adult patients, and from the nasal acrylic surface of their obturator prostheses were examined. A therapeutic protocol comprising the use of oral nystatin (Mycostatin®) and prosthesis disinfection with sodium hypochlorite was prescribed for all patients. Seven patients were positive for C. albicans in the mucosa, with 1 negative result for the prosthetic surface in this group of patients. Post-treatment evaluation revealed the absence of C. albicans on prosthesis surface and on the oral mucosa of all patients. The severity of the candidal infection was significantly higher in the palatal mucosa than in the buccal mucosa, but similar in the palatal mucosa and prosthesis surface, indicating that the mucosa underlying the prosthesis is more susceptible to infection. The therapeutic protocol was effective in all cases, which emphasizes the need for denture disinfection in order to avoid reinfection of the mucosa.

Communication structure of cortical networks

Large-scale cortical networks exhibit characteristic topological properties that shape communication between brain regions and global cortical dynamics. Analysis of complex networks allows the description of connectedness, distance, clustering, and centrality that reveal different aspects of how the network's nodes communicate. Here, we focus on a novel analysis of complex walks in a series of mammalian cortical networks that model potential dynamics of information flow between individual brain regions. We introduce two new measures called absorption and driftness. Absorption is the average length of random walks between any two nodes, and takes into account all paths that may diffuse activity throughout the network. Driftness is the ratio between absorption and the corresponding shortest path length. For a given node of the network, we also define four related measurements, namely in-and out-absorption as well as in-and out-driftness, as the averages of the corresponding measures from all nodes to that node, and from that node to all nodes, respectively. We find that the cat thalamo-cortical system incorporates features of two classic network topologies, Erdos-Renyi graphs with respect to in-absorption and in-driftness, and configuration models with respect to out-absorption and out-driftness. Moreover, taken together these four measures separate the network nodes based on broad functional roles (visual, auditory, somatomotor, and frontolimbic).

Organized Crime and Terrorism: From the Cells Towards Political Communication, A Case Study

During the first half of 2006 the city of Sao Paulo suffered three series of violent attacks against the security forces, civilians, and the government. The violent campaign also included a massive rebellion in prisons and culminated in the kidnapping of a journalist and the broadcast of a manifesto from the criminal organization PCC threatening the police and the government. Right after, the main device used to contain organized crime in the prisons was declared unconstitutional. This episode represents a prototypical example of the use of media-focused terrorism by organized crime for projection into the political communication arena.

Chaotic communication based on the particle-in-a-box electronic circuit

A secure communication system based on the error-feedback synchronization of the electronic model of the particle-in-a-box system is proposed. This circuit allows a robust and simple electronic emulation of the mechanical behavior of the collisions of a particle inside a box, exhibiting rich chaotic behavior. The required nonlinearity to emulate the box walls is implemented in a simple way when compared with other analog electronic chaotic circuits. A master/slave synchronization of two circuits exhibiting a rich chaotic behavior demonstrates the potentiality of this system to secure communication. In this system, binary data stream information modulates the bifurcation parameter of the particle-in-a-box electronic circuit in the transmitter. In the receiver circuit, this parameter is estimated using Pecora-Carroll synchronization and error-feedback synchronization. The performance of the demodulation process is verified through the eye pattern technique applied on the recovered bit stream. During the demodulation process, the error-feedback synchronization presented better performance compared with the Pecora-Carroll synchronization. The application of the particle-in-a-box electronic circuit in a secure communication system is demonstrated.