Classificação automática de modulações em receptores ópticos coerentes flexíveis

dc.contributor.advisor-co1Costa, André Luiz Aguiar da
dc.contributor.advisor-co1Latteshttp://lattes.cnpq.br/7455660237808982eng
dc.contributor.advisor1Silva Júnior, Waldir Sabino da
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/2925380715531711eng
dc.contributor.referee1Carvalho, Celso Barbosa
dc.contributor.referee1Latteshttp://lattes.cnpq.br/8269546823033896eng
dc.contributor.referee2Mateus, Alexandre Coutinho
dc.contributor.referee2Latteshttp://lattes.cnpq.br/5723816513897339eng
dc.creatorPereira, Antonio Marcos da Costa
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/9941123553292966eng
dc.creator.orcidhttps://orcid.org/0000-0002-9335-0696eng
dc.date.issued2024-03-15
dc.description.abstractTo keep pace with the increasing demand for higher transmission rates and improvements in internet connectivity, research is focusing on effective methods to optimize the use of optical networks. Such studies are crucial for developing systems autonomously gathering the necessary information to adjust transmission parameters. This includes choosing the most suitable modulations for the communication medium, deciding between single-carrier or multi-carrier transmission, and selecting the most efficient algorithms for signal regeneration and error correction. These approaches allow networks to automatically adjust to maximize performance and efficiency without direct human intervention. This dissertation investigates how machine learning techniques can be applied to automate parameter settings in optical communication systems, aiming to improve adaptability and efficiency by enabling autonomous adjustment of settings based on acquired information. Focusing on flexible coherent optical receivers, the study seeks to enhance system efficiency and adaptability by automating the process of modulation classification and OSNR value prediction, key elements for optimizing performance and reliability in optical data transmission. A back-to-back setup between simulated transmitters and receivers was used, generating $76,800$ signals with DP-BPSK, DP-QPSK, DP-8-PSK, DP-16-QAM, DP-32-QAM, and DP-64-QAM modulations across 51 different OSNR levels. Ensemble algorithms AdaBoost, CART Decision Tree, Gradient Boosting, Random Forest, and the Perceptron Multilayer neural network algorithm were employed for modulation classification and OSNR value prediction. The results show accuracies over 99% for modulation classification and OSNR prediction within a ±0.5 dB/0.1 nm error range with the Perceptron Multilayer model, demonstrating the viability and effectiveness of the proposed approach.eng
dc.description.resumoPara acompanhar o aumento na demanda por taxas de transmissão mais altas e melhorias na conectividade de internet, as pesquisas estão se concentrando em métodos eficazes para otimizar o uso de redes ópticas. Tais estudos são fundamentais para desenvolver sistemas que possam, de forma autônoma, coletar informações necessárias para ajustar os parâmetros de transmissão. Isso inclui escolher as modulações adequadas para o meio de comunicação, decidir entre uma transmissão em mono portadora ou múltiplas portadoras, e selecionar os algoritmos mais eficientes para regenerar e corrigir os sinais. Essas abordagens permitem que as redes se ajustem automaticamente para maximizar o desempenho e a eficiência sem intervenção humana direta. Neste contexto, esta dissertação investiga como as técnicas de aprendizado de máquina podem ser aplicadas para automatizar a configuração de parâmetros em sistemas de comunicação óptica. Esse estudo visa melhorar a adaptabilidade e eficiência desses sistemas, permitindo que ajustem suas configurações de forma autônoma com base nas informações adquiridas, otimizando assim a transmissão de dados. Focando em receptores ópticos coerentes flexíveis, o estudo visa aprimorar a eficiência e adaptabilidade destes sistemas ao automatizar o processo de classificação do tipo de modulação e predição do valor de OSNR, elementos cruciais para otimização do desempenho e confiabilidade na transmissão de dados ópticos. Para isso, utiliza-se um setup back-to-back entre um transmissor e receptor simulados, gerando 76.800 sinais com modulações DP-BPSK, DP-QPSK, DP-8PSK, DP-16QAM, DP-32QAM e DP-64QAM em um total de 51 níveis diferentes de OSNR. Os algoritmos ensemble AdaBoost, Árvore de Decisão cart, Gradient Boosting, Random Forest e a rede neural Perceptron Multicamada são empregados para classificar modulações e predição do valor de OSNR. Os resultados mostram acurácias superiores a 99% para classificação de modulação e predição da OSNR com faixa de erro de ±0,5 dB/0,1 nm com o modelo Perceptron Multicamada, demonstrando a viabilidade e eficácia da abordagem proposta.eng
dc.formatapplication/pdf*
dc.identifier.citationPEREIRA, Antonio Marcos da Costa. Classificação automática de modulações em receptores ópticos coerentes flexíveis. 2024. 108 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica) - Universidade Federal do Amazonas, Manaus (AM), 2024.eng
dc.identifier.urihttps://tede.ufam.edu.br/handle/tede/10228
dc.languageporeng
dc.publisherUniversidade Federal do Amazonaseng
dc.publisher.countryBrasileng
dc.publisher.departmentFaculdade de Tecnologiaeng
dc.publisher.initialsUFAMeng
dc.publisher.programPrograma de Pós-graduação em Engenharia Elétricaeng
dc.rightsAcesso Aberto
dc.rights.urihttps://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/por
dc.subject.por
dc.subject.por
dc.subject.por
dc.subject.cnpqENGENHARIAS: ENGENHARIA ELETRICAeng
dc.subject.userAutomatic Modulatoin Classificationeng
dc.subject.userOptical Networkseng
dc.subject.userRandom Foresteng
dc.subject.userMultilayer Perceptroneng
dc.subject.userClassificação Automática de Modulaçãopor
dc.subject.userRedes Ópticaspor
dc.thumbnail.urlhttps://tede.ufam.edu.br/retrieve/76310/DISS_AntonioPereira_PPGEE.jpg*
dc.titleClassificação automática de modulações em receptores ópticos coerentes flexíveiseng
dc.title.alternativeAutomatic classification of modulations in flexible coherent optical receiverseng
dc.typeDissertaçãoeng

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