Anwendung von maschinellem Lernen in der optischen Nachrichtenübertragungstechnik

Abstract

Aufgrund des zunehmenden Datenverkehrs wird erwartet, dass die optischen Netze zukünftig mit höheren Systemkapazitäten betrieben werden. Dazu wird bspw. die kohärente Übertragung eingesetzt, bei der das Modulationsformat erhöht werden kann, erforder jedoch ein größeres SNR. Um dies zu erreichen, wird die optische Signalleistung erhöht, wodurch die Datenübertragung durch die nichtlinearen Beeinträchtigungen gestört wird. Der Schwerpunkt dieser Arbeit liegt auf der Entwicklung von Modellen des maschinellen Lernens, die auf diese nichtlineare Signalverschlechterung reagieren. Es wird die Support-Vector-Machine (SVM) implementiert und als klassifizierende Entscheidungsmaschine verwendet. Die Ergebnisse zeigen, dass die SVM eine verbesserte Kompensation sowohl der nichtlinearen Fasereffekte als auch der Verzerrungen der optischen Systemkomponenten ermöglicht. Das Prinzip von EONs bietet eine Technologie zur effizienten Nutzung der verfügbaren Ressourcen, die von der optischen Faser bereitgestellt werden. Ein Schlüsselelement der Technologie ist der bandbreitenvariable Transponder, der bspw. die Anpassung des Modulationsformats oder des Codierungsschemas an die aktuellen Verbindungsbedingungen ermöglicht. Um eine optimale Ressourcenauslastung zu gewährleisten wird der Einsatz von Algorithmen des Reinforcement Learnings untersucht. Die Ergebnisse zeigen, dass der RL-Algorithmus in der Lage ist, sich an unbekannte Link-Bedingungen anzupassen, während vergleichbare heuristische Ansätze wie der genetische Algorithmus für jedes Szenario neu trainiert werden müssen