A methodology for scalable and concurrent real-time implementation of highly recurrent algorithms is presented and experimentally validated using the AWS-FPGA. This paper presents a parallel implementation of a KNN algorithm focused on the m-QAM demodulators using high-level synthesis for fast prototyping, parameterization, and scalability of the design. The proposed design shows the successful implementation of the KNN algorithm for interchannel interference mitigation in a 3 × 16 Gbaud 16-QAM Nyquist WDM system. Additionally, we present a modified version of the KNN algorithm in which comparisons among data symbols are reduced by identifying the closest neighbor using the rule of the 8-connected clusters used for image processing. Real-time implementation of the modified KNN on a Xilinx Virtex UltraScale+ VU9P AWS-FPGA board was compared with the results obtained in previous work using the same data from the same experimental setup but offline DSP using Matlab. The results show that the difference is negligible below FEC limit. Additionally, the modified KNN shows a reduction of operations from 43 percent to 75 percent, depending on the symbol’s position in the constellation, achieving a reduction 47.25% reduction in total computational time for 100 K input symbols processed on 20 parallel cores compared to the KNN algorithm.
Este artículo aborda el diseño e implementación de una red de telecomunicaciones de retorno (backhaul) en la región de Sucre (Colombia) como una solución disruptiva para extender la conectividad desde la red central ubicada en el municipio de Chalán a las comunidades rurales de Chalán y Ovejas. La conectividad a Internet se entregará a través de una tecnología de telecomunicaciones inalámbrica autogestionable conocida como WiBACK, que admitirá la tecnología futura de comunicación5G. Los resultados de la investigación diseñarán la hoja de ruta y la evaluación comparativa de los escenarios de expansión de la red de acceso colombiana de banda ancha en escenarios de postconflicto
ResumenEl tráfico en las redes de datos por fibra óptica ha tenido un crecimiento exponencial debido a la creciente demanda de información por parte de los usuarios finales, llevando a una saturación en la capacidad de las redes actuales. Proyectando los sistemas de transmisiones ópticos a tasas superiores a los 400 Gbps para redes de largo alcance, no será posible mantener la tecnología WDM de rejilla espectral fija de 50 GHz, la cual permite transmitir en la actualidad tasas hasta los 100 Gbps. Teniendo como limitación además del ancho espectral que ocuparía la información, la conmutación de los dispositivos para trabajar a altas frecuencias. En este contexto, surge el concepto de las redes ópticas elásticas, donde se emplea una rejilla de espectro flexible (flexi-grid) o sin rejilla (grid-less), con ancho espectral variable por canal según la demanda de ancho de banda, permitiendo una separación espectral flexible entre canales con el propósito de optimizar la eficiencia en el uso del espectro. Este artículo hace una revisión de los nuevos conceptos tecnológicos que conllevan el escenario de redes elásticas, y los posibles retos y limitaciones para el desarrollo de estas tecnologías. Recientes pruebas experimentales incorporan nuevos conceptos tecnológicos con relación a los ya comerciales sistemas de 100-G como: el diseño de transmisores multicanales, el uso de tecnologías como Nyquist-WDM y OFDM óptico flexible, receptores digitales coherentes reconfigurables, formatos de modulación m-arios e híbridos y asignación dinámica del espectro. No obstante, grandes limitantes como los efectos no lineales de la fibra óptica deben ser foco de investigación en este nuevo escenario, debido a sus efectos en la degradación de la señal. Finalmente, se muestra como las técnicas de procesamiento digital de señales desempeñarán un papel importante para lograr la reconfigurabilidad y elasticidad de las redes de alta capacidad.AbstractIn the last years, traffic on data optical networks has had an exponential growth due to the increasing demand of information by end users. This had lead to saturation of the current deployed networks in terms of capacity. Planning the optical transmission systems of long-reach to work with capacities above 400 Gbps, it will not be possible to keep the spectral fixed-grid of the WDM technology, which currently allows transmitting up to 100 Gbps. The principal limitation is due to the greater spectral bandwidth occupied by the data information and also due to the switching of electronics devices at high frequencies. In this context a new concept known as elastic optical network emerges, which proposes a flexible-grid or gridless, where the spectral width changes according to the bandwidth demand and allows optimizing the spectral efficiency with a minimum separation between adjacent channels. In this paper, we present a comprehensive survey of elastic optical networks, introducing new concepts and describing the challenges and the limitations in these networks. Recent experimental reports show new technological concepts related to the commercials 100-G systems such as: design of multichannels transmitters, gridless Nyquist-WDM and Optical-OFDM, reconfigurable digital coherent receivers, optical dynamic spectrum allocation and advanced modulation formats. Nevertheless, the nonlinearity effects of the optical fiber are a significant limitation that must be researched in detail in this new elastic scenario. Hence, it is shown how the digital signal processing techniques are going to play an important role in order to get high capacity in elastic and reconfigurable networksPalabras clave: Comunicaciones por Fibra Óptica, Enrutamiento, Interferencia Intercanal (ICI), Multiplexación por División de Longitud de Onda, Óptica No-Lineal, Procesamiento Digital de Señales (DSP), Redes Ópticas.
En este trabajo se presenta el diseño e implementación de una red de fibra óptica en el laboratorio de fibras ópticas del Instituto Tecnológico Metropolitano que se configura en diferentes topologías y constituye un escenario con condiciones similares a las reales para realizar pruebas de dispositivos en enlaces de hasta 45 km. Se presentan los resultados experimentales del análisis de pérdidas en diferentes tramos de la red, y de la transmisión de las señales provenientes de un multiplexor de fibra óptica de cuatro canales sobre 12 km y 32 km en un escenario de una red óptica pasiva multiplexada por longitud de onda. Finalmente se implementa una topología en estrella y se analizan los resultados de potencia, pérdidas, y transmisión de pulsos de luz provenientes de un Reflectómetro Óptico en el dominio del tiempo. Este es el primer reporte en Colombia del desarrollo tecnológico de un ambiente en laboratorio con condiciones similares a las reales, con potenciales aplicaciones en las comunicaciones ópticas como desarrollos de sensores y enrutamiento óptico.
El continuo crecimiento de la demanda de datos está dirigiendo la investigación para dar luz a una red eficiente en el uso de la fibra óptica y el espectro radioeléctrico. La próxima generación de redes será el resultado de una convergencia entre el dominio óptico e inalámbrico para reunir cada una de sus virtudes en una vasta red de telecomunicaciones más resiliente y más simplificada. Colombia no estará marginada de estos avances ya que actualmente despliega fibra óptica por gran parte del territorio nacional y por tal motivo debe estar informada de los progresos actuales en lo referente a redes de telecomunicaciones de nueva generación y orientar de mejor forma los lineamientos legales del ministerio de TIC (Tecnologías de la Información y las Comunicaciones) para traer en consecuencia grandes beneficios a la regulación de la red interna de telecomunicaciones en cuanto a lo decretado acerca de los inmuebles de propiedad horizontal. En este trabajo se plasman los avances en investigación concernientes a transmisiones por fibra óptica, incluyendo el nuevo paradigma de redes híbridas de fibra óptica con redes inalámbricas que permitirán simplificar la red global de telecomunicaciones. Las redes elásticas del futuro sugieren que las redes internas de telecomunicaciones serán más reducidas, simples y versátiles, lo cual facilitará la libre competencia entre los proveedores de servicios de comunicaciones, evitando el monopolio de espacios dentro de edificios de propiedad horizontal.
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