Tóm tắt Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật máy tính: Nghiên cứu kỹ thuật xử lý tín hiệu quang ứng dụng trong các hệ thống kết nối máy tính quang

Tóm tắt Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật máy tính "Nghiên cứu kỹ thuật xử lý tín hiệu quang ứng dụng trong các hệ thống kết nối máy tính quang" được nghiên cứu với mục tiêu: Nghiên cứu, thiết kế được một số cấu trúc xử lý thông tin, truyền dẫn tốc độ cao trong miền quang ứng dụng trong các node trên chip/board, truyền dẫn dữ liệu giữa các trung tâm dữ liệu và trong hệ thống tính toán hiệu năng cao.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Tóm tắt Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật máy tính: Nghiên cứu kỹ thuật xử lý tín hiệu quang ứng dụng trong các hệ thống kết nối máy tính quang BỘ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG TÓM TẮT LUẬN ÁN NGHIÊN CỨU KỸ THUẬT XỬ LÝ TÍN HIỆU QUANG ỨNG DỤNG TRONG CÁC HỆ THỐNG KẾT NỐI MÁY TÍNH QUANG NCS: LÊ DUY TIẾN CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT MÁY TÍNH Người hướng dẫn khoa học: 1. PGS.TS. Lê Trung Thành 2. TS. Nguyễn Ngọc Minh Hà Nội-2023 Công trình hoàn thành tại: HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS. Lê Trung Thành PGS. TS. Nguyễn Ngọc Minh Phản biện 1: Phản biện 2: Phản biện 3: Luận án được bảo vệ trước Hội đồng cấp Học viện tại Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông, 96A Trần Phú, P. Mộ Lao, Hà Đông, Hà Nội. Vào hổi: Có thể tìm hiểu luận án tại: Thư viện Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn Thông 1 MỞ ĐẦU Hiện nay, yêu cầu về lưu lượng dữ liệu đang tăng lên do các ứng dụng ngày càng đòi hỏi lượng dữ liệu lớn như các ứng dụng video chất lượng cao, các dịch vụ lưu trữ dữ liệu trực tuyến mở rộng, sự gia tăng của mạng xã hội và điện toán đám mây. Trong các hệ thống tính toán hiệu năng cao và các trung tâm dữ liệu, các kết nối giữa board-to-board, rack-to-rack và on-chip cần xử lý và truyền dẫn dữ liệu tốc độ cao mà đến nay giới hạn điện tử không đáp ứng được. Đặc biệt với sự phát triển của công nghệ quang tử, các kết nối quang trực tiếp đến nhà thuê bao, nhu cầu về tính toán, xử lý dữ liệu trong miền quang là hết sức cần thiết. Các giải pháp tập trung vào truyền dẫn quang giữa các kết nối trên chip và giữa các server, board- to-board và rack-to-rack sử dụng điều chế bậc cao phù hợp để cân bằng giữa công suất tiêu thụ và băng thông; xử lý dữ liệu tốc độ cao trên chip sử dụng các cổng logic, các bộ đệm và trễ trong miền quang. Nghiên cứu của luận án tập trung giải quyết một số các bài toán nêu trên trong một kiến trúc tổng thể của hệ thống kết nối, xử lý dữ liệu quang trong các hệ thống trung tâm dữ liệu và tính toán quang. Trong nghiên cứu này, luận án tập trung thiết kế một số chức năng xử lý thông tin trong miền quang để dần thay thế các hệ thống máy tính và tính toán trong miền điện. Các thiết kế hướng đến sử dụng công nghệ mạch tích hợp CMOS, có thể tích hợp tất cả trên một chip để tạo thành một hệ thống máy tính trong tương lai. Mục tiêu nghiên cứu Mục tiêu của luận án là nghiên cứu, thiết kế được một số cấu trúc xử lý thông tin, truyền dẫn tốc độ cao trong miền quang ứng dụng trong các node trên chip/board, truyền dẫn dữ liệu giữa các trung tâm dữ liệu và trong hệ thống tính toán hiệu năng cao. Luận án đề xuất thiết kế cổng logic toàn quang sử dụng hiệu ứng giao thoa đa mode thay vì dùng hiệu ứng phi tuyến, thiết kế cấu trúc tạo được tín hiệu bậc cao PAM-4 truyền dẫn hiệu quả giữa các hệ thống board-to-board, rack-to-rack và on-chip và kỹ thuật làm chậm tín hiệu trong miền quang ứng dụng để làm bộ nhớ quang. Nội dung nghiên cứu của luận án Luận án nghiên cứu về vấn đề xử lý dữ liệu và truyền dẫn kết nối trong và giữa các hệ thống trung tâm dữ liệu, hệ thống tính toán hiệu năng cao tích hợp lai ghép quang, điện và toàn quang. Từ đó nghiên cứu các module thành phần để chuyển dần sang miền quang như các cấu trúc vi cộng hưởng, giao thoa đa mode, đường dẫn tín hiệu quang, kỹ thuật làm nhanh và làm chậm ánh sáng, kỹ thuật điều chế PAM-4. Luận án cũng nghiên cứu về kỹ thuật mô 2 hình và mô phỏng các module mới đề xuất theo công nghệ quang tử silic, phù hợp với công nghệ chế tạo vi mạch CMOS và các hệ thống toàn quang trong tương lai. Đối tượng, phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu của luận án là xử lý và truyền dẫn dữ liệu quang trong mạng kết nối quang, nghiên cứu về cổng logic toàn quang, kỹ thuật làm nhanh và làm chậm ánh sáng, hiệu ứng Fano và EIT toàn quang ứng dụng trong làm chậm ánh sáng, tạo tín hiệu PAM-4 ứng dụng trong các trung tâm dữ liệu, hệ thống tính toán hiệu năng cao và trong các hệ thống máy tính cỡ lớn. Phương pháp nghiên cứu Luận án sử dụng các mô hình toán học, giải thích thiết kế các cấu trúc và dùng các kỹ thuật mô phỏng số chuyên dụng để thiết kế, tối ưu hóa các cấu trúc thành phần, cụ thể: - Phương pháp ma trận truyền dẫn: Mô hình các linh kiện trong miền quang như ống dẫn sóng, bộ ghép có hướng, bộ ghép giao thoa đa mode MMI, bộ vi cộng hưởng, cấu trúc giao thoa Mach-Zehnder qua ma trận. - Phương pháp mô phỏng số: sử dụng các phương pháp mô phỏng cho linh kiện quang được sử dụng trong công nghiệp như phương pháp EME ( ...