Tóm tắt Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật điện tử: Nghiên cứu hệ thống thông tin quang sử dụng điều chế đa mức dựa trên hỗn loạn

Mục đích nghiên cứu của tóm tắt luận án "Nghiên cứu hệ thống thông tin quang sử dụng điều chế đa mức dựa trên hỗn loạn" là đề xuất hệ thống thông tin vô tuyến số qua sợi quang đa kênh được điều chế số tiên tiến và điều chế hỗn loạn bằng phương pháp tạo mặt nạ rồi ghép kênh để đưa lên kênh truyền cự ly xa; đề xuất các hệ thống thông tin số toàn quang, đa kênh kết hợp với các phương pháp điều chế số đa mức cho chuỗi bit mang thông tin;... Mời các bạn cùng tham khảo!
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Tóm tắt Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật điện tử: Nghiên cứu hệ thống thông tin quang sử dụng điều chế đa mức dựa trên hỗn loạn BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VŨ ANH ĐÀO NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANGSỬ DỤNG ĐIỀU CHẾ ĐA MỨC DỰA TRÊN HỖN LOẠN Nguyễn Hữu Long Ngành: Kỹ thuật điện tử Mã số: 9520203 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ Hà Nội – 2024 Công trình được hoàn thành tại: Đại học Bách khoa Hà Nội Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS. Nguyễn Xuân Quyền Phản biện 1: ……………………………………….. Phản biện 2: ……………………………………….. Phản biện 3: ……………………………………….. Luận án được bảo vệ trước Hội đồng đánh giá luận án tiến sĩ cấp Đại học Bách khoa Hà Nội họp tại Đại học Bách khoa Hà Nội Vào hồi …….. giờ, ngày ….. tháng ….. năm ………Có thể tìm hiểu luận án tại thư viện: 1. Thư viện Tạ Quang Bửu - Đại học Bách khoa Hà Nội 2. Thư viện Quốc gia Việt NamMỞ ĐẦUTruyền thông sử dụng hỗn loạn Các phương pháp bảo mật thông tin vô tuyến, hữu tuyến và cáp sợi quangđã phát triển qua nhiều giai đoạn, từ các kỹ thuật mã hóa cơ bản đến cácphương pháp phức tạp như chữ ký số, mã hóa đối xứng và không đối xứng,giao thức bảo mật lớp ứng dụng như SSL/TLS. Ưu điểm của các phương phápnày bao gồm: (i) Cung cấp một cơ chế đáng tin cậy để bảo vệ dữ liệu khỏi việctruy nhập trái phép từ bên ngoài; (ii) Linh hoạt để điều chỉnh cấp độ bảo mậttheo nhu cầu cụ thể của từng ứng dụng và môi trường; (iii) Tối ưu hóa để đảmbảo hiệu suất cao mà không làm giảm đi tốc độ xử lý dữ liệu quá nhiều. Tuynhiên, nhược điểm và thách thức khi ứng dụng các phương pháp bảo mật nàylà: (i) đòi hỏi nhiều tài nguyên; (ii) Tốn kém về tài chính và nhân lực; (iii) cóthể bị tấn công bởi thuật toán vét cạn nhờ sự trợ giúp của các siêu máy tính. Các phương pháp bảo mật thông tin vô tuyến, hữu tuyến và cápsợi quang đã phát triển qua nhiều giai đoạn, từ các kỹ thuật mãhóa cơ bản đến các phương pháp phức tạp như chữ ký số, mã hóađối xứng và không đối xứng, giao thức bảo mật lớp ứng dụng nhưSSL/TLS, hệ mật mã RSA hay giao thức trao đổi khóa v.v. Ưuđiểm của các phương pháp này bao gồm: (i) Cung cấp một cơ chếđáng tin cậy để bảo vệ dữ liệu khỏi việc truy nhập trái phép và độtnhập từ bên ngoài; (ii) Linh hoạt để điều chỉnh cấp độ bảo mậttheo nhu cầu cụ thể của từng ứng dụng và môi trường; (iii) Tối ưuhóa để đảm bảo hiệu suất cao mà không làm giảm tốc độ xử lý dữliệu quá nhiều. Tuy nhiên, nhược điểm và thách thức khi ứng dụngcác phương pháp bảo mật này như: (i) Đòi hỏi nhiều tài nguyên;(ii) Tốn kém về mặt tài chính và nhân lực; (iii) Có thể bị tấn công bởithuật toán vét cạn nhờ sự trợ giúp của các siêu máy tính. Công bố đầu tiên của Lorenz năm 1963 về hỗn loạn với “hiệu ứng cánhbướm” đã đặt nền móng cho việc sử dụng hỗn loạn trong các hệ thống truyềntin. Việc sử dụng các hệ thống truyền thông hỗn loạn trong nhiều lĩnh vựckhác nhau thể hiện tính đa dạng và hiệu quả của chúng trong việc giải quyếtcác thách thức. Trong truyền thông không dây, các kỹ thuật điều chế hỗn loạnlà một giải pháp hiệu quả để giảm thiểu các tác động từ kênh truyền và chốnglại các cuộc tấn công trái phép, bảo vệ tính bảo mật và toàn vẹn của dữ liệu. 1Những năm gần đây, lý thuyết hỗn loạn đã được sử dụng trong các hệ thốngtruyền thông qua sợi quang, tận dụng các tính chất đặc biệt của sợi quang đểđạt được việc truyền dữ liệu tốc độ cao và khoảng cách lớn. Tuy là cách tiếp cận rất mới, hiện đại, cho phép thông tin được truyền đivới tốc độ cao và hiệu quả sử dụng băng thông cao nhưng cần cơ cấu điện tử,quang tử và laser rất phức tạp. Đặc biệt là việc xử lý bảo mật ở miền quangyêu cầu chi phí lớn và khó thực hiện. Do đó, luận án này đã đề xuất hướngnghiên cứu bảo mật ở miền điện. Thay vì sử dụng tín hiệu hỗn loạn quangđược phát bởi laser diode, các hệ thống được trình bày trong luận án sử dụngtín hiệu hỗn loạn trong miền điện, đơn giản trong thiết kế mà vẫn đảm bảođược hiệu quả của nó đối với hệ thống Tín hiệu hỗn loạn sẽ được cộng hoặcnhân với tín hiệu cao tần để tạo mặt nạ hỗn loạn, được điều chế đa mức đểtăng tốc độ và chuyển thành tín hiệu quang trước khi truyền qua sợi quangnhưng vẫn đảm bảo BER cho phép.Động lực và mục tiêu nghiên cứu của luận ánĐộng lực nghiên cứu Sự nhạy cảm của động học hỗn loạn đối với các tham số hệ thống và cácyếu tố môi trường đặt ra nhiều thách thức trong việc duy trì sự đồng bộ tronghệ thống thông tin quang khoảng cách lớn. Mặc dù vậy, tính phức tạp và khôngdự đoán được cùng phổ tần rộng của tín hiệu hỗn loạn mang lại những lợi íchđộc đáo về bảo mật và khả năng chống lại các cuộc tấn công mật mã phổ biếnnhư tấn công vét cạn, tấn công phân tích phổ hay tấn công theo kiểu dự đoántham số, khiến cho các hệ thống thông tin quang dựa trên hỗn loạn trở thànhmột lựa chọn hấp dẫn cho các mạng quang học thế hệ tiếp theo. Hướng tiếpcận để giải quyết của luận án là triển khai các bước điều chế hỗn loạn bằngphương pháp tạo mặt nạ trên các các tín hiệu thông tin số đã được điều chếqua các định dạng điều chế đa mức như QPSK, DP-16PSK, 16QAM, 4-PAM. Quá trình này được thực hiện bởi một bộ phát tín hiệu số hỗn loạn kếthợp một mạch điện tử tạo xung giống như bộ tạo xung nhị phân. Cơ chế tạomặt nạ hỗn loạn được thực hiện bằng cách cộng hoặc nhân chuỗi bit mangthông tin với chuỗi hỗn loạn Logistic được tạo ra từ các hàm hỗn loạn. Tínhiệu đã được tạo mặt nạ hỗn loạn được đưa đến các máy phát laser bán dẫn đểchuyển đổi điện-quang theo cơ chế điều chế quang theo biên độ và tách sóngtrực tiếp rồi truyền qua sợi quang. Ở phía thu, sử dụng các bộ tách sóng quangđể chuyển tín hiệu quang thành tín hiệu điện, quá trình được thực hiện theo 2trật tự ngược lại. Phương pháp như vậy sẽ dễ d ...