1.55-μm VCSEL transmission performance up to 20 Gb/s for access networks

We experimentally demonstrate for the first time 1.55μm vertical-cavity surface-emitting laser (VCSEL) transmission over 6.5 km single mode fiber (SMF) at 20 Gb/s for optical access networks. Characterization of the device is also investigated. © 2009 IEEE.

Transmission performance of adaptively modulated optical OFDM modems using subcarrier modulation over SMF IMDD links for access and metropolitan area networks.

Detailed investigations are undertaken, for the first time, of the transmission performance of recently proposed novel Adaptively Modulated Optical OFDM (AMOOFDM) modems using Subcarrier Modulation (AMOOFDM-SCM) in single-channel, SMF-based IMDD links without optical amplification and chromatic dispersion compensation. The cross-talk effect induced by beatings among subcarriers of various types is a crucial factor limiting the maximum achievable AMOOFDM-SCM performance. By applying single sideband modulation and/or spectral gapping to AMOOFDM-SCM, three AMOOFDM-SCM designs of varying complexity are proposed, which achieve >60Gb/s signal transmission over 20 km, 40 km and 60 km. Such performances are >1.5 times higher than those supported by conventional AMOOFDM modems.

Coherent wavelength division multiplexing: a novel transmission format for high spectral density optical communication networks

In this thesis a novel transmission format, named Coherent Wavelength Division Multiplexing (CoWDM) for use in high information spectral density optical communication networks is proposed and studied. In chapter I a historical view of fibre optic communication systems as well as an overview of state of the art technology is presented to provide an introduction to the subject area. We see that, in general the aim of modern optical communication system designers is to provide high bandwidth services while reducing the overall cost per transmitted bit of information. In the remainder of the thesis a range of investigations, both of a theoretical and experimental nature are carried out using the CoWDM transmission format. These investigations are designed to consider features of CoWDM such as its dispersion tolerance, compatibility with forward error correction and suitability for use in currently installed long haul networks amongst others. A high bit rate optical test bed constructed at the Tyndall National Institute facilitated most of the experimental work outlined in this thesis and a collaboration with France Telecom enabled long haul transmission experiments using the CoWDM format to be carried out. An amount of research was also carried out on ancillary topics such as optical comb generation, forward error correction and phase stabilisation techniques. The aim of these investigations is to verify the suitability of CoWDM as a cost effective solution for use in both current and future high bit rate optical communication networks

Platform-Independent IP Transmission over Wireless Networks: The WINE Approach

First demonstration of a working dynamically configurable architecture for wireless IP networks. The programmable architecture was as result of a European collaboration between Industry and University and was applied to a range of IP wireless networks. The work laid the foundations for subsequent research initiatives (including the UK) into programmable wireless networks as well as influencing future wireless standards (e.g. ITU-T).EU project WINE (Wireless Internet NEtworking), -1999-10028.

Secure Transmission with Optimal Power Allocation in Untrusted Relay Networks

We consider the problem of secure transmission in two-hop amplify-and-forward untrusted relay networks. We analyze the ergodic secrecy capacity (ESC) and present compact expressions for the ESC in the high signal-to-noise ratio regime. We also examine the impact of large scale antenna arrays at either the source or the destination. For large antenna arrays at the source, we confirm that the ESC is solely determined by the channel between the relay and the destination. For very large antenna arrays at the destination, we confirm that the ESC is solely determined by the channel between the source and the relay.

Multilayer optimization in radio resource allocation for the packet transmission in wireless networks

Na última década tem-se assistido a um crescimento exponencial das redes de comunicações sem fios, nomeadamente no que se refere a taxa de penetração do serviço prestado e na implementação de novas infra-estruturas em todo o globo. É ponto assente neste momento que esta tendência irá não só continuar como se fortalecer devido à convergência que é esperada entre as redes móveis sem fio e a disponibilização de serviços de banda larga para a rede Internet fixa, numa evolução para um paradigma de uma arquitectura integrada e baseada em serviços e aplicações IP. Por este motivo, as comunicações móveis sem fios irão ter um papel fundamental no desenvolvimento da sociedade de informação a médio e longo prazos. A estratégia seguida no projecto e implementação das redes móveis celulares da actual geração (2G e 3G) foi a da estratificação da sua arquitectura protocolar numa estrutura modular em camadas estanques, onde cada camada do modelo é responsável pela implementação de um conjunto de funcionalidades. Neste modelo a comunicação dá-se apenas entre camadas adjacentes através de primitivas de comunicação pré-estabelecidas. Este modelo de arquitectura resulta numa mais fácil implementação e introdução de novas funcionalidades na rede. Entretanto, o facto das camadas inferiores do modelo protocolar não utilizarem informação disponibilizada pelas camadas superiores, e vice-versa acarreta uma degradação no desempenho do sistema. Este paradigma é particularmente importante quando sistemas de antenas múltiplas são implementados (sistemas MIMO). Sistemas de antenas múltiplas introduzem um grau adicional de liberdade no que respeita a atribuição de recursos rádio: o domínio espacial. Contrariamente a atribuição de recursos no domínio do tempo e da frequência, no domínio espacial os recursos rádio mapeados no domínio espacial não podem ser assumidos como sendo completamente ortogonais, devido a interferência resultante do facto de vários terminais transmitirem no mesmo canal e/ou slots temporais mas em feixes espaciais diferentes. Sendo assim, a disponibilidade de informação relativa ao estado dos recursos rádio às camadas superiores do modelo protocolar é de fundamental importância na satisfação dos critérios de qualidade de serviço exigidos. Uma forma eficiente de gestão dos recursos rádio exige a implementação de algoritmos de agendamento de pacotes de baixo grau de complexidade, que definem os níveis de prioridade no acesso a esses recursos por base dos utilizadores com base na informação disponibilizada quer pelas camadas inferiores quer pelas camadas superiores do modelo. Este novo paradigma de comunicação, designado por cross-layer resulta na maximização da capacidade de transporte de dados por parte do canal rádio móvel, bem como a satisfação dos requisitos de qualidade de serviço derivados a partir da camada de aplicação do modelo. Na sua elaboração, procurou-se que o standard IEEE 802.16e, conhecido por Mobile WiMAX respeitasse as especificações associadas aos sistemas móveis celulares de quarta geração. A arquitectura escalonável, o baixo custo de implementação e as elevadas taxas de transmissão de dados resultam num processo de multiplexagem de dados e valores baixos no atraso decorrente da transmissão de pacotes, os quais são atributos fundamentais para a disponibilização de serviços de banda larga. Da mesma forma a comunicação orientada à comutação de pacotes, inenente na camada de acesso ao meio, é totalmente compatível com as exigências em termos da qualidade de serviço dessas aplicações. Sendo assim, o Mobile WiMAX parece satisfazer os requisitos exigentes das redes móveis de quarta geração. Nesta tese procede-se à investigação, projecto e implementação de algoritmos de encaminhamento de pacotes tendo em vista a eficiente gestão do conjunto de recursos rádio nos domínios do tempo, frequência e espacial das redes móveis celulares, tendo como caso prático as redes móveis celulares suportadas no standard IEEE802.16e. Os algoritmos propostos combinam métricas provenientes da camada física bem como os requisitos de qualidade de serviço das camadas superiores, de acordo com a arquitectura de redes baseadas no paradigma do cross-layer. O desempenho desses algoritmos é analisado a partir de simulações efectuadas por um simulador de sistema, numa plataforma que implementa as camadas física e de acesso ao meio do standard IEEE802.16e.