Αντικείμενο αυτής της διπλωματικής εργασίας είναι η ανάλυση των εξελίξεων και των μελλοντικών προοπτικών με βάση ερευνητικά δεδομένα στη χρήση των δικτύων υψηλής τάσης για τηλεπικοινωνιακούς σκοπούς. / Purpose of this paper is the analysis of the development and the future perspectives based on research information and papers on the use of high voltage network for telecommunication reasons.

Αυτή η εργασία ασχολείται με το σχεδιασμό των μητροπολιτικών ευρυζωνικών δικτύων οπτικών ινών και ειδικότερα αυτών που δημιουργούνται στην Ελλάδα. Γίνεται η ανάλυση των τεχνολογιών και τεχνικών υλοποίησης τους. Στη συνέχεια παρουσιάζονται τα γεωγραφικά συστήματα πληροφοριών (GIS) που αποτελούν ένα ισχυρό εργαλείο στη σχεδίαση, μελέτη και επέκταση των δικτύων. Επιλύεται το πρόβλημα υπολογισμού αποστάσεων από σημείο σε σημεί ο μιας οπτικής ίνας στο GIS που θα διευκολύνει τη μελέτη και το σχεδιασμό του δικτύου. Με τη χρήση του GIS συστήματος arcgis γίνεται η ψηφιακή χαρτογράφηση του μητροπολιτικού δικτύου οπτικών ινών της Πάτρας όπως αυτό πρόκειται να υλοποιηθεί στα επόμενα χρονιά. Παρουσιάζεται μια μελέτη που θα κάνει αυτόματη τη διαδικασία σχεδίασης των υποδομών του δικτύου και τη συνεχή επέκταση του με το μικρότερο δυνατό κόστος με τη βοήθεια των γεωγραφικών συστημάτων πληροφορίας. Στη συνέχεια υλοποιείται ξανά η ψηφιακή χαρτογράφηση του μητροπολιτικού δικτύου οπτικών ινών της Πάτρας αυτή τη φορά με το μοντέλο αυτόματης σχεδίασης δικτύου που παρουσιάστηκε και γίνεται η σύγκριση του με το πραγματικό δίκτυο που υλοποιείται στην Πάτρα. / -

Η χρήση των οπτικών ινών στην κατασκευή μητροπολιτικών δικτύων είναι βασικός παράγοντας για την ποιότητα των υπηρεσιών που προσφέρονται στους τελικούς χρήστες, αφού οι οπτικές ίνες είναι η μόνη μακροπρόθεσμη λύση που μπορεί να παρέχει το απαιτούμενο εύρος ζώνης για πολυμεσικές και αλληλεπιδραστικές εφαρμογές σε παγκόσμιο και διεθνές επίπεδο. Η διπλωματική εργασία αυτή απευθύνεται σε άτομα που κατέχουν βασικές γνώσεις πάνω στην τεχνολογία επικοινωνιών και θέλουν να πληροφορηθούν περαιτέρω πάνω σε ζητήματα οπτικής ενίσχυσης σήματος και χρήσης νέων τεχνολογικών μέσων για τον χαρακτηρισμό και την πιστοποίηση long-haul ζεύξεων SMF οπτικών ινών. Στην διπλωματική αυτή αναλύονται θέματα όπως τα είδη εξασθένησης που συναντούμε στις μονότροπες οπτικές ίνες, η χρησιμότητα και η λειτουργικότητα της συσκευής OTDR (Optical time-domain reflectometer) στον χαρακτηρισμό δικτύων οπτικών ινών μεγάλου μήκους, όπως και η δυνατότητα οπτικής ενίσχυσης Raman, μιας μεθόδου με πολλά συγκριτικά πλεονεκτήματα σε σχέση με τις παρούσες τεχνολογίες ενίσχυσης οπτικού σήματος με ενισχυτές ίνας ερβίου. / -

H ευρυζωνικότητα δεν είναι μια στενή έννοια αλλά ένα δυναμικό πλαίσιο που αγγίζει ένα ευρύ φάσμα τεχνολογιών, υπηρεσιών και πολιτικοοικονομικών θεμάτων. Συνοπτικά θα λέγαμε ότι η ευρυζωνικότητα χαρακτηρίζει ένα περιβάλλον το οποίο συνίσταται: • Μια δικτυακή υποδομή που έχει τη δυνατότητα να αναβαθμίζεται συνεχώς με μικρό κόστος για να υποστηρίζει τις εκάστοτε ανάγκες των εφαρμογών σε εύρος ζώνης και διαθεσιμότητα • Γρήγορες, συνεχείς και με χαμηλό κόστος συνδέσεις χρηστών στην υποδομή αυτή για τις οποίες δεν τίθενται εγγενείς περιορισμοί που αφορούν τον τύπο τερματικού εξοπλισμού και συστημάτων μετάδοσης • Την ελευθερία επιλογής από το χρήστη της τεχνολογίας και του είδους της σύνδεσης, των υπηρεσιών και εφαρμογών και την δυνατότητα συμμετοχής στην παραγωγή περιεχομένου • Το κατάλληλο θεσμικό και νομικό πλαίσιο για την ενίσχυση της καινοτομίας και του ανταγωνισμού. Όσο αναφορά τις υποδομές και τις τεχνολογίες που χρησιμοποιούνται ευρέως στην σύγχρονη εποχή αυτές διαφοροποιούνται σε ενσύρματες και ασύρματες, και από εκεί και πέρα ποικίλουν. Χαρακτηριστικά αναφέρουμε την χρήση των καναλιών της καλωδιακής τηλεόρασης, των καλωδίων του ρεύματος, της οπτικής ίνας καθώς και την χρήση του wi-fi, του WiMAX και των δικτύων κινητής τηλεφωνίας. Θα κάνουμε μια πιο εκτενής ανάλυση της τεχνολογίας της οπτικής ίνας, οποία αποτελεί την βασικότερη υποδομή ενσύρματης δικτύωσης πλέον, περιγράφοντας τα χαρακτηριστικά της καθώς και τους διάφορους τρόπους δικτύωσης που συναντάμε σήμερα, κάνοντας ιδιαίτερη αναφορά στις τεχνολογίες FTTx. Η ανταγωνιστικότητα ενός κράτους στο νέο αυτό περιβάλλον υψηλής τεχνολογίας και ψηφιακής σύγκλισης, συσχετίζεται έντονα με την ύπαρξη προηγμένων δικτυακών υποδομών υψηλής ποιότητας, χωρητικότητας και απόδοσης, ορθολογικά ανεπτυγμένων και κοστολογημένων, οι οποίες προσφέρουν εύκολη, ασφαλή και αδιάλειπτη πρόσβαση στο διεθνές «ηλεκτρονικό πλέγμα» της γνώσης και του εμπορίου, με προσιτά τιμολόγια χωρίς τεχνητούς αποκλεισμούς. Παρά όμως την σχετικά γρήγορη διάχυση της ευρυζωνικότητας, προς το παρόν όλα τα κράτη είναι στα αρχικά βήματα στην εξάπλωση της. Ο ανταγωνισμός στην αγορά έχει παίξει μεγάλο ρόλο στην ανάπτυξη της ευρυζωνικότητας, δεν φαίνεται όμως να είναι αρκετός για την διασφάλιση της γρήγορης εφαρμογής της. Για το λόγο αυτό παγκοσμίως οι κυβερνήσεις διερευνούν και εφαρμόζουν τρόπους για την προώθηση των ευρυζωνικών υποδομών και των υπηρεσιών, την δημιουργία περιεχομένου και την διασφάλιση της δυνατότητας συμμετοχής στο περιβάλλον αυτό όλων των περιοχών και πολιτών. Καθώς όμως η ευρυζωνικότητα είναι ένα πολυσύνθετο θέμα, δεν φαίνεται να έχουν βρεθεί ευρέως αποδεκτές και ακολουθούμενες βέλτιστες πρακτικές. Αντίθετα κάθε κράτος ακολουθεί τις δικές του πρωτοβουλίες με βάση το θεσμικό του πλαίσιο, την πολιτική και την κουλτούρα του, τις οικονομικές και κοινωνικές συνθήκες που επικρατούν. Στα πλαίσια αυτής της εργασίας θα αναλύσουμε τους στόχους, τα σχέδια, τις πολιτικές και τις στρατηγικές των Ηνωμένων Πολιτειών της Αμερικής για όλα αυτά που μόλις αναφέρθηκαν. Θα φανούν οι τρόποι με τους ποίους οι Η.Π.Α. σκοπεύουν να αναπτύξουν και να κάνουν προσβάσιμες τις ευρυζωνικές υπηρεσίες στους Αμερικανούς πολίτες, καθώς και τα οφέλη που οι ίδιοι αναμένουν να έχουν από τις υπηρεσίες αυτές σε πολλούς τομείς της καθημερινότητας όπως η εκπαίδευση, η υγεία, η ασφάλεια, η εργασία, η συμμετοχή στα κοινά. / Broadband is not a limited sense, but a dynamic framework that touches a broad range of technologies, services and political and economical issues. Synoptically the broadband features an environment that consists of the following: • A Web-based infrastructure which can be upgraded continuously with low cost due to support the needs of applications to bandwidth and the availability. • Fast, continuous and low cost of user connections to this infrastructure for which there are inherent limitations to the type of terminal equipment and transmission systems. • The user has the option of the technology and type of connection, services and applications and the ability to participate in content production. • The appropriate institutional and legal frame for fostering innovation and competition. The infrastructure and technologies which widely used in modern times are various, and they are divided into wired and wireless. In this point it should be mentioned the use of channels of cable television, cable current, the optical fiber and the use of Wi-Fi, the WiMAX and cellular networks. An extensive analysis of the optical fiber technology, which is the most basic infrastructure, where is now known as wired networking, with description of its characteristics and the various ways of networking in the modern world , with particular reference to technologies FTTx will be followed. The competitiveness of a country in this new environment of high technology and digital convergence correlates strongly with the presence of advanced network infrastructure quality, capacity and performance, rationally developed and costed, which offer easy, secure and uninterrupted access to the international "electronic network" of knowledge and commerce, with affordable rates without artificial exclusions. Despite the relatively rapid diffusion of broadband, currently all States are in the early steps in the spread. The market competition has strongly affected the development of broadband, but it is not sufficient to ensure the rapid implementation. For this reason, governments worldwide are investigating and implementing ways to promote broadband infrastructure and services, content creation and ensuring the participation of all regions and citizens in this environment. Due to the broadband is a complex issue, it seems that practises, which will be widely accepted and followed, are not established yet. Contrary each state follows its own initiatives under the institutional frames, policy and culture, economic and social conditions. As part of this thesis, it will analyze the targets, plans, policies and strategies of the United States of America for all those which were just mentioned. Providing the means that U.S. intend to develop in order to make accessible broadband services to all American citizens, and the expected benefits applying in many areas of daily life, such as education, health, safety, labor and citizenship, from the use of these services.

Cette thèse s’inscrit dans le cadre de la montée en débit des réseaux d’accès optiques passifs. Les travaux menés durant cette thèse s’appuient sur le constat que les technologies actuelles basées sur le multiplexage temporel, arriveront à leurs limites dans les années à venir et ne pourront plus répondre à l’évolution des besoins en débit. L’étude des problèmes rencontrés lors les déploiements actuels conduit à proposer une autre forme de multiplexage plus adaptée aux débits demandés par les utilisateurs : le multiplexage fréquentiel (ou FDM/FDMA). Les travaux réalisés dans cette thèse ont pour but de montrer la faisabilité d’une telle architecture en laboratoire. Les objectifs sont de déterminer les débits atteignables, que ce soit pour le lien descendant (du central vers l’abonné) ou pour le lien montant (abonnée vers central), mais également de réaliser une étude théorique afin de mettre en lumière les limites de cette solution. Des algorithmes d’allocation dynamique de ressources ont été élaborés et validés expérimentalement afin de déterminer la capacité totale de chaque lien. L’architecture utilisant deux longueurs d’ondes distinctes (une pour le lien descendant et l’autre pour le lien montant) permet d’atteindre un débit de 40 Gbps et 20 Gbps respectivement pour le lien descendant et montant en utilisant le format de multiplexage FDM/FDMA. Enfin, une architecture hybride n’employant qu’une seule longueur d’onde pour le transport à la fois les données montantes et descendantes a été explorée et permet d’atteindre un débit symétrique de 25Gbps. / This thesis is part of the growing capacity of passive optical access networks. The works done during this thesis are based on the fact that current technologies, employing time division multiplexing, will reach their limits in the coming years and will no longer respond to changes in high bitrates requirements. The study of problems encountered during the current deployments led us to propose another form of multiplexing more suitable for bitrates requested by users: the FDM/FDMA PON, frequency division multiplexing. The work done in this thesis aim to demonstrate the feasibility of a such architecture in the laboratory. The objectives are to determine the achievable capacity, whether for the downlink (from central office to user) or the uplink (subscriber to central), but also to achieve a theoretical study to highlight the limitations of this solution. Algorithms for dynamic allocation of resources have been developed and validated experimentally to determine the total capacity of each link. The architecture using two distinct wavelengths (one for the downlink and one for the uplink) achieves a capacity of 40Gbps for the downlink and 20Gbps for the uplink by using FDM/FDMA PON. Finally, a hybrid architecture using a single wavelength to transport both uplink and downlink data has been explored and achieves a symmetrical capacity of 25Gbps

Ce mémoire de thèse est consacré à l’étude d’une liaison tout-optique longue de 10 km dédiée à l’extension d’un observatoire câblé de fond de mer existant afin d’atteindre de nouvelles zones d’exploration. Les travaux de recherche qui y sont rapportés démontrent la faisabilité de cette liaison tout-optique entre un instrument déporté et une station terrestre avec une seule fibre optique longue de 10 km, qui transmet simultanément la puissance, nécessaire à l’alimentation de l’instrument (quelques centaines de milliwatts), et des données bidirectionnelles en temps réel.Le contexte de cette thèse est présenté au travers d’un état de l’art sur les observatoires câblés et sur la puissance sur fibre. Le choix de la fibre unique et la présence de fortes puissances optiques complexifient la mise en oeuvre de cette extension tout-optique, et sont à l’origine de l’apparition d'interactions entre l’énergie optique dédiée à l'alimentation (@1480 nm) et les données échangées (@1550 nm). Tout au long de ce document, les choix technologiques retenus sont argumentés et les effets optiques non linéaires tels que les diffusions Raman, Brillouin, Rayleigh, l’Émission Spontanée Amplifiée (ASE) sont décrits, modélisés et analysés expérimentalement. L’extension tout-optique proposée a été caractérisée à la fois en régimes statique et dynamique par des mesures du bilan de liaison, du rapport signal à bruit (SNR) et du taux d’erreur binaire (BER). Les résultats obtenus montrent la possibilité de fournir 160 mW électrique à l’instrument déporté en utilisant une source optique continue de 33 dBm sans dégrader excessivement les données bidirectionnelles transmises simultanément (BER<10-7). / This thesis is devoted to the study of a 10 km long all-optical network dedicated to extend a current cabled seafloor observatory, in order to reach new exploration areas. The research work described in this thesis demonstrates the feasibility of this all-optical link between a remote instrument and a shore station with a single 10 km long optical fiber, which simultaneously transmits the energy required to supply the instrument (several hundred milliwatts) and bidirectional data in real time.The thesis context is presented trough an analysis of the cabled seafloor observatories and of the power-over-fiber. The choice of a single optical fiber and the presence of high optical power complicate the implementation of this all-optical extension, and they cause the appearance of interactions between the optical energy dedicated to the power supply (@1480 nm) and the exchanged data (@1550 nm). Throughout this document, the technological choices are explained and the optical nonlinear effects are described, simulated and analyzed experimentally, such as Raman, Brillouin, and Rayleigh scattering and Amplified Spontaneous Emission (ASE). The proposed all-optical extension has been characterized in static and dynamic regimes with measures of the optical link budget, the Signal-to-Noise Ratio (SNR), and the Bit Error Ratio (BER). The results show the possibility to power the remote instrument with 160 mW, when using a continuous high optical laser source of 33 dBm without huge degradation of the bidirectional data transmitted simultaneously (BER<10-7).

Η ραγδαία αύξηση της κίνησης στο διαδίκτυο έχει δημιουργήσει ολοένα και μεγαλύτερη ζήτηση για ευρυζωνικά δίκτυα. Τα δίκτυα οπτικών ινών είναι μια κατηγορία ευρυζωνικών δικτύων που υπόσχονται ευέλικτες και ικανές να υποστηρίξουν πληθώρα υπηρεσιών, δικτυακές επικοινωνίες με θεωρητικά απεριόριστη χωρητικότητα. Πλέον, τα οπτικά δίκτυα δεν καλύπτουν μόνο το βασικό δίκτυο κορμού, αλλά εκτείνονται μέχρι τον τοπικό βρόχο αλλά και την κατοικία των τελικών χρηστών. Έτσι, τα οπτικά δίκτυα πρόσβασης FTTx και οι διάφορες τεχνολογίες τους όπως PON, AON και Home Run εφαρμόζονται στις δικτυακές υποδομές που αναπτύσσονται από το κεντρικό γραφείο του δικτύου της περιοχής κάλυψης μέχρι το συνδρομητή. Η παρούσα εργασία μελετά τεχνικά θέματα που αφορούν κυρίως το εξωτερικό τμήμα των FTTH δικτύων, δηλαδή των FTTx μέχρι το σπίτι, όπως η υποδομή σωληνώσεων, καλωδίων, τάφρων, φρεατίων, κ.λπ. Τα στοιχεία αυτά προκαλούν τα υψηλότερα κόστη στο δίκτυο πρόσβασης (κόστη CAPEX) και για αυτό το λόγο δίνεται ιδιαίτερη έμφαση σε αυτά. Εκτός από αυτά, υπάρχουν και τα OPEX κόστη, που δεν ασχολούμαστε εκτενώς στα πλαίσια της εργασίας. Επίσης, στην εργασία παρουσιάζεται μια μεθοδολογία για την επιχειρησιακή μελέτη σε δίκτυα FTTH, στην οποία παρουσιάζονται τα στάδια για την οικονομική μελέτη ανάπτυξης των δικτύων. Ο βασικός στόχος της εργασίας είναι η υλοποίηση ενός μοντέλου που αυτοματοποιεί τη διαδικασία σχεδιασμού των υπόγειων FTTH δικτύων πρόσβασης, που χρησιμοποιούν την τεχνολογία Home Run. Το μοντέλο χρησιμοποιεί στοιχεία από γεωγραφικό σύστημα πληροφοριών GIS για το σχεδιασμό του δικτύου, κάνει τους κατάλληλους υπολογισμούς στοιχείων υποδομών με βάση αλγορίθμους και προδιαγραφές και στο τέλος με είσοδο τους πίνακες κόστους των στοιχείων δίνει τις δαπάνες για την ανάπτυξη των υποδομών. Πριν από την ανάπτυξη του μοντέλου, περιγράφονται απλά θεωρητικά γεωμετρικά μοντέλα που μπορούν να απεικονίσουν ένα υπόγειο και εναέριο FTTH δίκτυο. Το μοντέλο εκτελείται σε τρεις περιοχές της Αττικής, που έχουν διαφορετικές πυκνότητες κτιρίων και νοικοκυριών με σκοπό τον ακριβή προσδιορισμό των τελικών κοστών ανά περιοχή. Επιπλέον, μπορούν να υπολογιστούν τα κόστη ανά νοικοκυριό, κτίριο, μονάδα μήκους των τάφρων και γενικά υπόγειων υποδομών. Η αποτύπωση του εξωτερικού δικτύου των περιοχών, των στοιχείων υποδομών, των εξοπλισμών και των τελικών δαπανών τους γίνεται με πλήρως αυτοματοποιημένο τρόπο. / The rapid growth of Internet traffic has created increasing demand for broadband networks. Fiber optic networks are a category of broadband networks that promise flexible and capable for supporting various services, network communications with limitless capacity. Plus, the optical networks do not only cover the core backbone network, but extend to the local loop and the households of end users. Thus, FTTx optical access networks and their various technologies such as PON, AON, and Home Run are implemented in the network infrastructure, which is developed from the central office of the coverage area network to the subscriber. This diploma thesis examines the technical issues related mainly to the outside plant of FTTH networks (FTTx up to the household), such as infrastructure ducts, cables, trenches, holes, etc. These elements rise to higher costs in the access network (CAPEX costs) and for this reason, special emphasis is placed on them. Apart from these, there are OPEX costs. Also, the thesis presents a methodology for the business study of FTTH networks, which shows the stages to study for the economic development of networks. The main aim of this work is to implement a model that automates the design of underground FTTH access networks, that use Home Run technology. The model uses data from Geographical Information System (GIS) for network design, makes the appropriate calculations, based on data infrastructure algorithms and specifications and in the end returns the total costs for infrastructure development based on material cost tables. Before the development of the model, there are descriptions of simple geometric models that can represent an underground and aerial FTTH network. The model runs on three areas of Attica, that have different densities of buildings and households in order to accurately determine the final cost per area. Moreover, they can calculate the cost per household, building, length unit of trenches and other underground infrastructure. The representation of the external network, elements, data infrastructure, equipment and final expenditure is fully automated.

Διανύουμε μια εποχή, όπου οι ανάγκες για μετάδοση πληροφορίας αυξάνονται ταχύτατα, με αποτέλεσμα τα χάλκινα καλώδια να μην αρκούν για να μεταδώσουν το πλήθος αυτό της πληροφορίας. Έτσι, περάσαμε στις Οπτικές Τηλεπικοινωνίες, όπου τα χάλκινα καλώδια αντικαταστάθηκαν από οπτικές ίνες και φορείς μετάδοσης της πληροφορίας δεν είναι πλέον τα ηλεκτρόνια αλλά τα φωτόνια. Κατά τη μετάδοση της πληροφορίας υπάρχουν όμως, φαινόμενα εξασθένησης και παραμόρφωσης του σήματος. Τη λύση σε αυτά τα προβλήματα καλείται να δώσει η χρήση σολιτονίων. Στην παρούσα διπλωματική εργασία, θα μελετήσουμε τον τρόπο με τον οποίον επηρεάζουν τα φαινόμενα ανώτερης τάξης την αλληλεπίδραση δύο γειτονικών σολιτονιακών παλμών που διαδίδονται μέσα σε μία οπτική ίνα. Πιο συγκεκριμένα, με τη χρήση αλγόριθμου της Fortran θεωρήσαμε δύο θεμελιώδεις σολιτονιακούς παλμούς και μελετήσαμε πως επηρεάζεται η διάδοσή τους κατά μήκος μιας οπτικής ίνας, αλλά και η μεταξύ τους αλληλεπίδρασή, από τη μεταξύ τους απόσταση, το σχετικό τους πλάτος καθώς και από τη διαφορά φάσης. Επιπλέον περιορίζοντας τη μεταξύ τους αλληλεπίδραση μελετήσαμε το πώς επηρεάζουν τη διάδοσή τους φαινόμενα ανώτερης τάξης όπως η σκέδαση Raman, η αυτό-διαμόρφωση απότομων άκρων (self-steepening) και η διασπορά τρίτης τάξης. / We are in an era where the need to transmit information rapidly increases, making the copper wires not enough to convey the multitude of this information. Thus, we moved on Optical Communications, where the copper cables were replaced by optical fibers and broadcasters of information are no longer electrons but photons. During the transmission of information we come across with problems such as attenuation and signal distortion. The use of solitons has come to give the solution to these problems. In this paper, we studied how the higher order phenomena, affects the interaction of two neighboring soliton pulses propagating through an optical fiber. More specifically, using a Fortran algorithm considering two fundamental soliton pulses we have studied how the propagation and their interaction is affected by their relative amplitude and phase difference. Also limiting the interaction between them, we have studied how the propagation is affected by higher order phenomena such as Stimulated Raman Scattering, Self Steepening and third order dispersion.

Polarization mode dispersion (PMD) arises as a result of the birefringence in optical fibers, due to inherent asymmetries and deformities from external stresses. The spectral components of the input optical pulse propagate with different group velocities. Consequently, pulse duration increases leading to intersymbol interference between consequent symbols, leading to performance reduction of the coherent systems. In order to compensate for the PMD, we use adaptive linear PMD equalizers. Due to the dynamic and random nature of PMD, it is crucial for a system designer to efficiently simulate the PMD-induced outage probabilities of 10-5. Because of this stringent requirement, it is computationally costly to use the conventional Monte Carlo methods. To overcome this hurdle, Importance Sampling methods, such as the multicanonical Monte Carlo method have been applied in the past in order to efficiently reduce the simulation time required to estimate the statistics of these rare events. The multicanonical Monte Carlo method does not require any prior knowledge of which rare events contribute significantly to the PMD-induced outages. In essence, multicanonical Monte Carlo simulations adaptively bias the input random variables with a priori unknown weights. The PMD emulation model consists of a concatenation of birefringent sections, simulated based on MMC. The objective of this dissertation is to apply, for the first time, the multicanonical Monte Carlo method to accurately and efficiently evaluate the performance of adaptive, blind, feed-forward PMD equalizers employed in coherent polarization division multiplexed (PDM) quadrature phase-shift keying (QPSK) systems in all order PMD emulation model. In the exclusive presence of PMD, we demonstrated that the half-symbol-period-spaced adaptive electronic equalizers, based on the constant modulus algorithm (CMA) equalizers perform slightly better than the decision directed least mean square (DD-LMS) counterparts at links with larger PMD values, whereas the opposite holds true for the low PMD regime. Due to their distinguishable performance in different regimes of the PMD, they provided an even better performance when running DD-LMS after a first round of CMA-based equalization than using either one of the equalization algorithms stand alone. Finally, the joint presence of PMD and intermediate frequency offset or PMD and random differential phase carrier shifts slightly worsened the performance of the coherent PDM QPSK systems, independently of the equalizer. Although these random differential carrier phase shifts are typically omitted in similar PMD studies in intensity modulated/direct detection (IM/DD) systems, they should be taken into account in due to the phase sensitivity of the PDM QPSK coherent systems. / Οι οπτικές ίνες παρουσιάζουν διπλοθλαστικότητα, η οποία οφείλεται σε κατασκευαστικές ατέλειες των οπτικών ινών και σε εξωτερικούς παράγοντες. Η διπλοθλαστικότητα προκαλεί διασπορά μεταξύ των φασματικών συνιστωσών ενός διαμορφωμένου οπτικού σήματος. Κάθε φασματική συνιστώσα, ανάλογα με την πόλωσή της στην είσοδο της οπτικής ίνας, υφίσταται διαφορετική αλλαγή φάσης κατά τη διέλευσή της μέσα από την οπτική ίνα. Το φαινόμενο αυτό ονομάζεται διασπορά τρόπων πόλωσης. Η διασπορά τρόπων πόλωσης στην οπτική ίνα προκαλεί παραμόρφωση του οπτικού σήματος κι αλληλοπαρεμβολή συμβόλων στον οπτικό δέκτη, με αποτέλεσμα τη μείωση της απόδοσης ενός σύμφωνου οπτικού τηλεπικοινωνιακού συστήματος. Για την αντιμετώπιση του φαινομένου, χρησιμοποιούνται οι προσαρμοστικοί γραμμικοί εξισωτές διασποράς τρόπων πόλωσης. Εξαιτίας της στατιστικής φύσης του φαινομένου, πιθανότητες διακοπής της λειτουργίας της τάξεως του 10-5 ενός σύμφωνου συστήματος, τετραδικής διαμόρφωσης φάσης με πολυπλεξία πόλωσης της τάξεως με εξισωτές διασποράς τρόπων πόλωσης, υπολογίστηκαν βάσει της πολυκανονικής Monte Carlo μεθόδου (MMC). Στην MMC μέθοδο. οι παράμετροι στην είσοδο του συστήματος κατευθύνονται, έτσι ώστε στην έξοδο, η (άγνωστη) συνάρτηση πυκνότητας πιθανότητας της παραμέτρου ελέγχου να υπολογίζεται με ακρίβεια ακόμα και στις ουρές της. Το πλεονέκτημα της ΜΜC, σε σχέση με τις μεθόδους δειγματοληψίας σημαντικότητας, είναι ότι δεν απαιτείται καμία γνώση για το ποιες περιοχές στην είσοδο πρέπει να δειγματοληφθούν, ώστε στην έξοδο να προκύψουν τα σπάνια εκείνα γεγονότα που μας ενδιαφέρουν. Με βάση την ΜΜC μέθοδο υλοποιήθηκε και το μοντέλο της ίνας, ως μια αλληλουχία διπλοθλαστικών πλακιδίων. Σκοπός της διδακτορικής διατριβής, είναι η αξιολόγηση της απόδοσης του ενός σύμφωνου συστήματος με χρήση των εξισωτών, συναρτήσει της πιθανότητας διακοπής της λειτουργίας του συστήματος. Για την περίπτωση της αποκλειστικής παρουσίας της διασποράς τρόπων πόλωσης, ο εξισωτής ελαχίστου μέσου τετραγώνου (DD-LMS) έχει αποδοτικότερη λειτουργία, σε σχέση με τον εξισωτή σταθερής περιβάλλουσας (CMA), για χαμηλές τιμές της διασποράς τρόπων πόλωσης, ενώ ο εξισωτής CMA κυριαρχεί στις περιοχές με μεγαλύτερες τιμές της διασποράς τρόπων πόλωσης. Η βέλτιστη λειτουργία του σύμφωνου συστήματος σε μια ευρύτερη περιοχή τιμών της διασποράς τρόπων πόλωσης, επιτυγχάνεται με την χρήση ενός συνδυασμού των δύο εξισωτών CMA και LMS. Η αλληλεπίδραση της διασποράς τρόπων πόλωσης και της ενδιάμεσης συχνότητας επηρεάζει την απόδοση του σύμφωνου συστήματος, όπου ο εξισωτής CMA λειτουργεί αποδοτικότερα σε σχέση με τον εξισωτή DD-LMS, τόσο στις περιοχές χαμηλής όσο και υψηλής τιμής της διασποράς τρόπων πόλωσης. Επίσης, αν στο μοντέλο της ίνας, προσομοιώσουμε και τις τυχαίες διαφορικές ολισθήσεις της φέρουσας συχνότητας μεταξύ των πλακιδίων, λόγω της διπλοθλαστικότητας, τότε η επίδοση των εξισωτών ελαττώνεται. Επομένως, θα πρέπει να λαμβάνονται υπόψιν για την ορθότερη αξιολόγηση της απόδοσης του σύμφωνου συστήματος.