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METODI E STRUMENTAZIONE OTTICA PER LA CARATTERIZZAZIONE DI MATERALI BIOLOGICI

Nel corso dell'ultimo decennio la OCT (Optical Coherence Tomography) è emersa  come una delle più potenti tecniche non invasive per lo studio e la diagnosi di patologie a carico dei tessuti biologici e, in particolare, dell'occhio umano. Essa consente di ricostruire l'immagine in sezione di strati biologici non superficiali a partire dalle proprietà ottiche (ampiezza, fase) della luce retrodiffusa dagli stessi.

L'attività di ricerca proposta intende affrontare le problematiche ancora aperte nel campo della OCT, quali l'ottimizzazione della struttura ottica del sistema di misura, l'introduzione di sorgenti ottiche e fotorivelatori di ultima generazione e lo sviluppo di nuove metodologie di elaborazione dei dati misurati.

Gli obiettivi raggiunti alla fine del percorso formativo saranno:

- un livello di conoscenza allo "stato dell'arte" sulla tecnica OCT e più in generale l'ampliamento delle conoscenze relative ai campi dell'Ottica, dell'Elettronica e della Biofotonica;

- la capacità di modellizzare un sistema elettro-ottico e di formulare nuove strategie per la elaborazione dei dati misurati;

- il sapere affrontare le problematiche di progetto di un sistema reale, da sviluppare tramite la realizzazione di uno strumento diagnostico perfettamente funzionante e testato sul campo;

- l'esperienza derivante dalla partecipazione a convegni internazionali e da periodi di permanenza presso centri di ricerca esteri.    

 

GENERAZIONE DI TERAHERTZ CON INTERAZIONI PARAMETRICHE OTTICHE

La ricerca proposta ai dottorandi ha l’obiettivo di elaborare modelli e strumenti per analizzare il comportamento di sorgenti innovative di radiazione elettromagnetica nella banda spettrale dei Terahertz, sfruttando le interazioni in ottica non lineare guidata.

Il fenomeno fisico di base nel modello d’interazione è quello della risposta ottica non lineare quadratica, responsabile tanto dei processi di generazione di seconda armonica o di generazione parametrica sfruttati nelle sorgenti ultraviolette e nel vicino infrarosso, quanto del processo di generazione della frequenza differenza che permette la generazione di terahertz a partire da coppie di sorgenti laser di lunghezza d’onda molto vicine.
A questo vanno poi associate le problematiche legate alla struttura che consente il confinamento della radiazione ottica su lunghezze molto superiori rispetto alla sua lunghezze d’onda, rendendo così possibili delle elevate efficienze di conversione.
Per finire, con simili configurazioni è spesso necessario sovrapporre delle modulazioni spaziali periodiche o aperiodiche per compensare gli effetti legati alla diversa velocità di fase delle onde interagenti, ovvero considerare l’effetto di sorgenti ad impulsi ultracorti.

Ne deriva quindi una notevole complessità dell’analisi, e diventa indispensabile il ricorso a sofisticati strumenti di calcolo numerico e sorgenti laser pulsate che verranno messe a punto e adoperate per questa ricerca.

L’attività sperimentale viene attualmente condotta nell’ambito di collaborazioni internazionali.

 

SVILUPPO DI CODIFICHE PER LA MITIGAZIONE DEGLI ERRORI NEI COLLEGAMENTI IN FREE SPACE OPTICS

Le comunicazioni ottiche in spazio libero (Free Space Optics) sono una valida alternativa alle fibre ottiche in termini di prestazioni in larghezza di banda e velocità di trasmissione. Tali sistemi presentano purtroppo alcuni fattori limitativi tra cui problemi di burst errors durante le comunicazioni causati dalla turbolenza ottica del mezzo. Nei nostri laboratori abbiamo sviluppato dei modelli teorici capaci di simulare collegamenti  ottici turbolenti di diversa tipologia (terrestri e satellitari) ed, inoltre, implementato delle codifiche rateless (LT, Raptor e RaptorQ) adatte per la mitigazione dei detti burst errors studiandone le loro prestazioni per mezzo dei modelli di canale da noi sviluppati. Il lavoro di ricerca descritto è stato interamente finanziato dalla European Space Agency (ESA) impegnata da diversi anni nel progresso dei sistemi FSO particolarmente importanti per l’evoluzione delle comunicazioni in ambito satellitare.

Ci prefiggiamo di verificare le prestazioni delle codifiche rateless, ottenute tramite sessioni simulative, con un link ottico terrestre tra il DIEETCAM e l’Osservatorio Regionale, di applicare le dette codifiche ad un sistema FSO satellitare (Satellite-to-Ground ed Inter-Satellite) tramite l’esistente collaborazione con l’ESA, di estendere il modello teorico a tutte le tipologie di collegamenti ottici, di sviluppare un sistema hardware FSO completamente trasparente che tramite l’ausilio delle codifiche rateless possa essere impiegato anche in abito urbano al fine di rendere disponibili collegamenti ad alta velocità  senza la necessità di realizzare opere civili (si pensi ai centri storici delle città).   

 

NUOVE TECNOLOGIE FOTOVOLTAICHE PER SISTEMI INTELLIGENTI INTEGRATI IN EDIFICI

Il progetto si inserisce nel settore ENERGIA E RISPARMIO ENERGETICO “Sviluppo di tecnologie, prodotti e processi per le energie rinnovabili e per l’utilizzo razionale dell’energia e per l’efficienza- energetica” nell’ambito del PON “Ricerca e Competitività 2007-2013” Regioni Convergenza, coerentemente con gli APQ sottoscritti tra Ministero dell’Istruzione dell’Università e della Ricerca, il Ministero dello Sviluppo Economico e le Regioni della Convergenza.

La nostra attività affronta le problematiche del fotovoltaico con un approccio ampio, partendo dalla tecnologia delle celle fotovoltaiche e proponendo metodi per ottimizzare la produzione di energia dei moduli utilizzando una opportuna elettronica di supporto e controllo della energia prodotta.

Per la tecnologia delle celle fotovoltaiche verranno studiate le celle a film sottile orientata verso soluzioni che non inquinano del tutto (il silicio) o che inquinano debolmente (nel CIGS il Cd è presente solo in uno strato molto sottile ed esistono approcci per eliminarlo del tutto). L’attività sperimentale riguarderà la preparazione per via elettrochimica di diversi materiali semiconduttori sotto forma di thin films e di nanowires e la fabbricazione delle giunzioni al fine di pervenire alla realizzazione di una cella fotovoltaica a film sottile di CIGS. L’attività sarà rivolta a chiarire il meccanismo di crescita elettrochimica di film sottili e arrangiamenti regolari di materiali semiconduttori (CIGS, ZnO, ZnS, GaSO) e delle giunzioni p-n per una conversione efficiente dell'energia solare. La tecnica elettrochimica risulta interessante perché si tratta di un processo facile da gestire, prevede l’uso di apparecchiature molto semplici ed inoltre, rispetto agli altri processi di fabbricazione, è possibile operare a temperature anche uguali o vicine a quella ambiente.

L’intera sperimentazione verrà supportata da attività di modellizzazione e caratterizzazione delle celle e dalla messa a punto di metodi teorici e sperimentali necessari per la caratterizzazione macroscopica delle giunzioni fotovoltaiche a film sottile e nano-strutturati dal punto di vista elettrico.

Per la gestione intelligente dell’energia erogata dai sistemi fotovoltaici si propone una nuova architettura di campo fotovoltaico con l’impiego di pannelli innovativi e intelligenti. In particolare, il concetto di MPPT (“Maximum Power Point Tracking”) verrà esteso a livello di pannello diversamente dall’approccio standard dove l’algoritmo di ricerca del punto di massima potenza viene eseguito a livello centralizzato  da un unico convertitore. 

 

 

CARATTERIZZAZIONE ELETTRO-OTTICA DI SILICON PHOTOMULTIPLIER E LORO APPLICAZIONI

L’attività di ricerca consiste nello studio di una nuova classe di fotorivelatori  sensibili al singolo fotone, i Silicon Photomultiplier (SiPM). Questi risultano fortemente vantaggiosi in termini di rapporto segnale-rumore, consumi, costi e robustezza, rappresentando, quindi, una valida alternativa ai PMT (PhotoMultiplier Tube), nonché ad altri rivelatori a stato solido, quali gli APD (Avalanche PhotoDiode).

L’obiettivo dell’attività di ricerca consiste nella caratterizzazione elettrica ed ottica di SiPM,  differenti per dimensioni, numero di celle, drogaggi e fill factor. Le campagne sperimentali sono volte alla determinazione dell’efficienza di rivelazione, del guadagno e dei fenomeni di rumore. La caratterizzazione spettrale, dall’UV sino al vicino infrarosso, è stata svolta anche con potenze ottiche sino al centinaio di femtowatt. Tutto ciò consente di individuare nuovi campi di applicazione del dispositivo.

E’ in fase di realizzazione un sistema portatile NIRS (Near Infrared Spectroscopy), basato su tecnologia SiPM, per il controllo in tempo reale delle funzioni cerebrali attraverso la misurazione dei livelli di emoglobina presenti nel sangue. Altra applicazione consiste nell’utilizzare il SiPM come sensore  biologico, in particolare per i test allergici e tiroidei. Entrambe le applicazioni comportano la progettazione e realizzazione del sistema embedded.

L’attività di ricerca si svolge in collaborazione con STMicroelectronics e Telecom Italia.

 

RETI COGNITIVE E RETI PROGRAMMABILI

Nel corso degli ultimi anni le reti wireless sono divenute uno dei più importanti campi di ricerca, infatti questi sistemi possono potenzialmente beneficiare di una molteplicità di applicazioni scientifiche, militari e commerciali. Il vasto potenziale di questa area di ricerca è stato dimostrato da numerose applicazioni scientifiche e commerciali che sono emerse negli ultimi anni, nonché dal numero di istituti di ricerca e industriali che operano in questo settore. In questo scenario si colloca il “TTILAB” laboratorio del gruppo di telecomunicazioni del corso di ingegneria delle telecomunicazioni dell'Università di Palermo. 

Il TTILAB si prefigge come scopo quello di fornire ai dottorandi competenze specifiche nell’ambito della definizione, progettazione e sviluppo di tecniche per l’acquisizione e la trasmissione delle informazione a tutti i livelli e in tutti gli scenari di riferimento, nonché di fornire allo studente solide basi che permettano di affrontare qualsiasi tipo di ricerca nel campo delle telecomunicazioni. Il TTILAB è attualmente attivo su diversi filoni di ricerca, che ricadono nelle tematiche di tipo cognitive network, reti programmabili, e sistemi di localizzazione. 

Uno dei temi fondamentali di ricerca affrontato parte dalla considerazione che le reti wireless di oggi non sono in grado di adattarsi rapidamente all'evoluzione dei contesti e alle necessità di servizio a causa della loro struttura rigida. In quest'ottica la ricerca punta a scoprire e sviluppare sistemi flessibili dotati di interfacce programmabili che consentano la personalizzazione dei servizi e l'ottimizzazione delle prestazioni attraverso l'utilizzo di software in grado di eseguire operazioni di basso livello, attue a garantire una migliore gestione dei tempi di trasmissione, della elaborazione dello spettro, della gestione dei canali, e del controllo di potenza.

Proprio per la ricerca di soluzioni di questo tipo il laboratorio partecipa insieme ad altri partner al progetto europeo FLAVIA (flexible architecture for virtualizable future wireless internet access), il progetto FLAVIA si pone come obbiettivo di abbassare il livello delle interfacce dipendenti dall'hardware, e di fare in modo che tali interfacce siano programmabili, il progetto quindi si prefigge la realizzazione di due prototipi, ciascuno basato su una delle due tecnologie wireless attualmente disponibili, 802.11 e 802.16, che rappresentano oggi le due principali filosofie di allocazione delle risorse. http://www.ict-flavia.eu/

Per il progetto FLAVIA il TTILAB ha sviluppato la piattaforma WMP (Wireless MAC Processor).

Il WMP è una piattaforma con un architettura ideata per eseguire un MAC (Medium access control) definito in termini di una macchina a stati. Piuttosto che l'esecuzione di uno specifico protocollo MAC, il WMP è in grado di eseguire una generica macchina a stati. Partendo da uno stato iniziale il WMP attende gli eventi che innescano le transizioni di stato, la transizione può essere abilitata o disabilitata dalla verifica di una condizione booleana, mentre un'azione sul sistema hardware (cioè sul ricetrasmettitore) viene eseguita prima di completare la transizione verso un nuovo stato. Grazie ad un set di azioni, eventi e condizioni(dipendenti dall'hardware), è possibile realizzare diversi MAC che possono essere eseguiti dal WMP.

L'implementazione del prototipo di WMP è stato realizzato su una scheda wireless commerciale (Airforce One 54g, della Broadcom), sostituendo il firmware originale con uno che implementa un esecutore generico di macchina a stati, che utilizza le API che il dispositivo mette a disposizione, per eseguire i MAC definiti attraverso la macchina a stati.

 

CRESCITA MEDIANTE LASER DI MATERIALI PER APPLICAZIONI FOTONICHE ED OPTOELETTRONICHE

Da parecchi anni la radiazione emessa dalle sorgenti laser è utilizzata con successo nella deposizione di materiali dielettrici e semiconduttori di elevata qualità. Di particolare interesse sono i processi di fotodeposizione che utilizzano impulsi di breve durata (Pulsed Laser Deposition). La ricerca sarà indirizzata alla realizzazione mediante radiazione laser di strati sottili di ZnO drogati in modo tale da potere realizzare giunzioni p-n elettroluminescenti in grado di emettere nel blu e nel vicino UV.
 

Si prevede che i dottorandi che hanno scelto l'indirizzo proposto conseguano competenze specifiche ed approfondite nei settori della fotoablazione dei materiali, dell'analisi ottica, elettrica e spettroscopica dei film sottili, nonché nella progettazione e realizzazione di dispositivi elettroluminescenti. Questo è un settore della fotonica applicata di particolare interesse e attualità da parte dell'industria elettronica ed optoelettronica, nonché di enti di ricerca il cui obiettivo è sviluppare processi di interesse industriale.

 

DISPOSITIVI OPTOELETTRONICI BASATI SU SEMICONDUTTORI ORGANICI

Le attività di ricerca dei dottorandi si inseriscono nel quadro dell’attività di ricerca pluriennale maturata presso il gruppo di “Tecnologie Fotoniche” del DIEET e riguardante i materiali organici, la fabbricazione e caratterizzazione di dispositivi optoelettronici organici ed il loro impiego per applicazioni innovative, come i biosensori di fluorescenza ed i microarray per DNA “sequencing”. In particolare, su quest’ultima tematica di ricerca c’è, attualmente, un fortissimo interesse, dovuto al fatto che la tecnologia dei materiali organici è a bassissimo costo rispetto ad altre tecnologie concorrenti.

 

Preparazione e addestramento orientati alla conoscenza pratica delle microtecnologie di fabbricazione dei dispositivi optoelettronici organici e delle metodologie di misura per la loro caratterizzazione. Sviluppo delle capacità di analisi per la soluzione di problematiche reali sui dispositivi organici e per il loro impiego in applicazioni pratiche innovative. Maturazione di un buon livello di capacità critica e di autonomia di pensiero scientifico.

 

Le tematiche specifiche proposte sono le seguenti:

- Sviluppo di tecniche di incapsulamento per dispositivi optoelettronici organici;

- Microarray di OLED per DNA “sequencing” e biosensori di fluorescenza;

- Realizzazione e caratterizzazione di celle solari organiche ad oligomeri o a polimeri ad alta efficienza;

- Drogaggio di conducibilità e con coloranti nei materiali organici e suo impiego in dispositivi optoelettronici.

Come completamento dell’attività di ricerca, verranno programmati periodi di permanenza all’e stero dei dottorandi, presso centri di ricerca accademici o industriali al fine di consolidare le proprie competenze ed espanderle. I dottorandi verranno incoraggiati a presentare i risultati della propria attività di ricerca a conferenze e simposi nazionali ed internazionali ed a pubblicarli su riviste internazionali. Essi, inoltre, seguiranno seminari e scuole sulle tematiche inerenti i materiali ed i dispositivi organici.

 

SVILUPPO DI SISTEMI DI ALIMENTAZIONE PER APPLICAZIONI VRM CON CONTROLLO DIGITALE

I moderni sistemi di alimentazione per applicazioni VRM (Voltage Regulator Module) richiedono basse tensioni di uscita, elevate correnti e un'elevata velocità di risposta alle variazioni di carico. Inoltre, poiché la tensione di uscita deve essere stabilizzata, vengono imposte alcune limitazioni sulla massima tensione ammissibile sul carico. Apparentemente le specifiche imposte in termini di velocità di risposta e di massima variazione della tensione sul carico sembrano incorrelate ma sono in realtà fortemente contrastanti poiché nella maggior parte dei casi ogni tentativo di minimizzare la durata del transitorio provoca un aumento della massima variazione di tensione durante il transitorio.

L'attività di ricerca è incentrata sullo sviluppo di tecniche di regolazione digitale per sistemi di alimentazione di microprocessori di nuova generazione, finalizzata alla realizzazione di un controllore integrato su silicio per convertitori DC/DC multifase.

 

I dottorandi di ricerca che operano nell’ambito di questa tematica di ricerca sviluppano competenze altamente specializzate sulle tecniche di progettazione e sviluppo di sistemi elettronici di potenza e sulle moderne tecniche di integrazione su silicio.

 

SVILUPPO DI ALIMENTAZIONE IBRIDA PER APPLICAZIONI PORTATILI

L'attività di ricerca sui sistemi ibridi prevede l’analisi, lo studio, il progetto e la realizzazione di un sistema di alimentazione per notebook di nuova generazione. L’ascesa delle apparecchiature portatili e l’aumento delle prestazioni delle stesse comportano una riduzione sempre maggiore delle dimensioni, del peso e dei costi delle apparecchiature ed un aumento considerevole dei consumi. Questi fattori concomitanti e discordanti spingono la ricerca alla determinazione di nuove soluzioni tecnologiche che consentano di ridurre considerevolmente le dimensioni ed il peso delle batterie, permettendo così di immagazzinare energia a più alta densità. In particolare, i moderni microprocessori richiedono al sistema di alimentazione tensioni di uscita relativamente ridotte e stabilizzate, correnti elevate e soprattutto rapidamente variabili nel tempo. Pertanto, il sistema di alimentazione deve essere in grado di fornire non solo un’elevata densità di energia ma anche, e soprattutto, un’elevata densità di potenza per unità di volume. Inoltre, il sistema di alimentazione deve garantire una notevole autonomia al sistema da alimentare e pertanto è necessario effettuare una valutazione delle prestazioni delle sorgenti in termini di tempo di vita, cicli di ricarica, facilità di ricarica, corrente di scarica etc. In particolare, le fuel cell destano sempre maggiore interesse nel campo delle applicazioni portatili grazie alla possibilità di fornire i reagenti dall’esterno ed alla maggiore densità di energia garantita rispetto alle batterie convenzionali. Tuttavia, la densità di potenza che le fuel cell possono garantire non è sufficiente per le applicazioni portatili e per ovviare a questo problema si stanno sviluppando sorgenti ibride, ovvero sorgenti di alimentazione costituite dall’accoppiamento di un componente ad elevata densità di energia ma bassa densità di potenza (fuel cell) e di un componente ad elevata densità di potenza e bassa densità di energia (batteria Li-ion o supercapacità).

 

I dottorandi di ricerca che operano nell’ambito di questa tematica di ricerca sviluppano competenze altamente specializzate sulle tecniche di power system di applicazioni portatili basate su fonti di energia alternativa.

 

SISTEMI DIGITALI PROGRAMMABILI

Il Laboratorio di Elettronica Sistemi Digitali Programmabili (ESDP Lab) offre la possibilità di un percorso di approfondimento sia teorico che  pratico nel settore della Progettazione Elettronica con particolare enfasi verso i sistemi elettronici Digitali ed a segnali misti analogico/digitali.

Ciò produce una forte capacità di implementare schede e dispositivi complessi mediante realizzazione di descrizioni hardware e produzione sia di software ad alto livello (C, C++, visual oriented software) sia di firmware a basso livello (assembly, VHDL).

Tale conoscenza offre agli studenti di dottorato ampie possibilità di trovare occupazione presso tutte le industrie del settore elettronico e microelettronico.

 

La formazione nel settore su indicato offre un panorama di competenze di alto profilo usualmente di grande interesse nell’affrontare tematiche sia di Ricerca che di Sviluppo in tutti i settori nei quali sono fondamentali le cosiddette competenze ibride hardware/firmware/software.

Settori precipui d’interesse sono oltre al campo nativo dell’elettronica applicata mixed signal anche i settori adiacenti quali ad esempio lo sviluppo di applicazioni per le telecomunicazioni wired e wireless.

 

TECNICHE AVANZATE DI CARATTERIZZAZIONE SPERIMENTALE E PROGETTO ASSISTITO DA CALCOLATORE DI DISPOSITIVI E CIRCUITI NONLINEARI PER MICROONDE.

Lo sviluppo esplosivo del mercato delle Telecomunicazioni ed il conseguente rapido progresso delle tecnologie dei circuiti HMIC ed MMIC che ne costituiscono la base hardware, unito all’aumento progressivo delle frequenze operative anche dei circuiti digitali (si pensi al “clock” delle CPU, che hanno ormai raggiunto ed oltrepassato i 3GHz) hanno fatto ormai uscire il settore dell’E lettronica delle Microonde dalla nicchia culturale e di mercato originariamente legata al campo delle applicazioni militari e per lo spazio, spostandolo in quello – estremamente più vasto – del mercato “consumer”.

Per tale motivo alle tecniche progettuali odierne si richiede prestazioni un tempo non necessarie, sia in termini di efficienza progettuale che di accuratezza nella predizione delle prestazioni effettive del circuito (integrato, tipicamente), in analogia a quanto avvenuto già da tempo nel caso della progettazione digitale VLSI, ad alta complessità ma ancora a “bassa” frequenza, così da garantire sia tempi di sviluppo e di immissione sul mercato brevi che un’elevata resa produttiva e quindi – complessivamente – un basso costo.

In contrapposizione a tale esigenza va però riconosciuto come ancora molti degli aspetti di modellizzazione e simulazione, e quindi – per conseguenza – di progetto, dei dispositivi e dei circuiti per Microonde, sia per la natura distribuita dei modelli e per la complessità dei fenomeni nonlineari coinvolti, restano ancora non del tutto codificati e quindi tuttora argomento di un’intensa attività di ricerca e sviluppo.

In tale filone di ricerca, agganciandosi all’esperienza ed alle competenze sviluppate nel settore dai richiedenti in decenni di attività scientifica già svolta, si inquadra la proposta formativa e di ricerca in oggetto. Come condensato nel titolo, l’obiettivo è quello di focalizzare le attività dei dottorandi interessati a svolgere il loro tirocinio in tale ambito su due filoni paralleli ma sinergici e con un comune denominatore: la modellistica sperimentale e le tecniche di simulazione ad alta efficienza computazionale, eventualmente basate su un approccio di tipo comportamentale, seguendo una strada assai promettente e già battuta con successo in anni precedenti sia in ambito locale che nazionale ed internazionale, ma che richiede ancora una mole di ricerca e studio non trascurabile prima di poter divenire uno strumento di dominio comune, rimpiazzando i metodi tradizionali che attualmente vengono ancora utilizzati, seppur insoddisfacenti sotto numerosi aspetti.

Più precisamente, una volta raggiunti gli obiettivi formativi essenziali di base, l’attività di ricerca verrà orientata al miglioramento della configurazione hardware e dei software di gestione automatizzata e correzione degli errori sistematici di misura dei banchi di caratterizzazione sperimentale, a piccolo e grande segnale, già operativi presso il Laboratorio di Elettronica delle Microonde (LEM) del DIEET, integrandoli con i software di identificazione dei modelli nonlineari associati ai dispositivi attivi per microonde oggetto dell’indagine e sviluppati ed integrati nei software di simulazione circuitale nonlineare/distribuita i cui algoritmi originali sono anch’essi oggetto di ricerca e sviluppo simultaneo e coordinato rispetto alle risultanze sperimentali acquisite.

  

Coerentemente con gli obiettivi di ricerca sopra esposti si sviluppa il piano formativo da svolgere preliminarmente.

Esso si articola su due piani: uno teorico ed uno sperimentale. Entrambi servono, innanzitutto, allo scopo di incrementare il livello delle conoscenze dei – numerosi – argomenti connessi all’E lettronica delle Microonde, studiati nell’ambito della Laurea di Vecchio Ordinamento o Magistrale in Ingegneria Elettronica.

Più precisamente verranno approfonditi i temi della strumentazione e delle misure su componenti lineari e nonlineari per microonde, della modellistica convenzionale e comportamentale di dispositivi e sottosistemi elettronici, delle tecniche di simulazione assistita da calcolatore di tipo elettromagnetico e circuitale nonlineare nel dominio del tempo, della frequenza e dell’i nviluppo complesso dinamico, della teoria della stabilità nei circuiti nonlineari e delle tecniche numeriche e statistiche utilizzate per la progettazione statistica, l’ottimizzazione circuitale e della resa.

   

PEER-TO-PEER NETWORKING E SIMULAZIONE FLUIDICA IN PARTICOLARE NELL’AMBITO DELLA IPTV

Negli ultimi anni abbiamo assistito ad una crescita impressionante delle applicazioni peer-to-peer, che oggi hanno di gran lunga superato il wep tra le applicazioni in internet. Come spesso e’ accaduto nella storia di internet, le applicazioni e le architetture sono state costruite e rese disponibili, prima che lo studio dei protocolli ne garantisse l’ottimizzazione in funzione delle risorse di rete disponibili.

 

Gli obiettivi formativi per questa attivita’ di ricerca riguardano l’approfondimento delle tecniche di modellistica e analisi dei protocolli di reti e di modelli di traffico fluidici, la capacita’ di analizzare e catturare tracciati di traffico reale, di progettare/riformulare protocolli adatti alla costruzione delle rete “overlay”.

  

RETI MESH ED INTEROPERABILITÀ LAN/MAN

Il successo recente delle tecnologie per le reti locali wireless ha dimostrato che le tecnologie di copertura a corto raggio wireless possono avere scenari applicativi molto più ampi rispetto a quelli inizialmente considerati. Lo sviluppo di nuovi strati fisici ad alti rate di trasmissione con codifica adattativa, di antenne direttive ad alto guadagno, di architetture ibride stella/maglia, ha reso necessario un ripensamento dei protocolli di accesso e di gestione delle risorse wireless.

 

Gli obiettivi formativi per questa attività di ricerca riguardano l’approfondimento delle tecniche di modellistica e analisi dei protocolli di reti, la capacità di progettare/riformulare protocolli adatti ai nuovi scenari applicativi, lo sviluppo di software per l’implementazione e la valutazione sperimentale delle nuove architetture di rete proposte.

 

QUALITÀ DEL SERVIZIO PER APPLICAZIONI MULTIMEDIALI SU RETI IP

La crescente richiesta di connettività a larga banda per servizi multimediali ha reso necessario un profondo ripensamento della struttura di internet, nata con il paradigma del servizio “best effort”, senza garanzie. Il problema della differenziazione della qualità di servizio attraverso domini di rete eterogenei, per utenti che hanno sottoscritto abbonamenti diversi o che sono coinvolti in applicazioni con diversi requisiti di banda e latenza, é un problema ancora aperto per lo sviluppo della nuova internet..
 

Gli obiettivi formativi per questa attività di ricerca riguardano l’approfondimento delle tecniche di modellistica e analisi dei protocolli di reti, la capacità di progettare/riformulare protocolli adatti ai nuovi scenari applicativi, lo sviluppo di software per l’implementazione e la valutazione sperimentale delle architetture DiffServ/IntServ, attualmente in fasi di discussione..

 

Il corso prevede prima un approfondimento teorico (tramite corsi avanzati e seminari, anche in video conferenza, destinati a soli dottorandi) delle tecniche di analisi dei protocolli e di ingegneria del traffico. Verranno inoltre previsti dei corsi di analisi di dati e stima dei processi stocastici, organizzati internamente al nostro dipartimento. Parallelamente si studieranno in dettaglio le proposte DiffServ e IntServ, confrontando i due diversi approcci proposti per la differenziazione dei servizi. Si cercherà quindi di caratterizzare stocasticamente l’effetto di questi approcci su flussi di traffico con requisiti diversi di servizio. Si cercherà anche di proporre delle soluzioni originali per la prenotazione di risorse di rete, che risultino compatibili con i meccanismi in fase di discussione. Si studieranno poi gli effetti delle politiche di controllo di ammissione del traffico (necessarie per supportare servizi con qualità di servizio) sul comportamento del traffico aggregato. L’attività di ricerca sarà stimolata dalla partecipazione a progetti di ricerca nazionali (PRIN FAMOUS) e internazionali (progetti europei), in cui il nostro dipartimento é coinvolto, e dal confronto con altri ricercatori impegnati sugli stessi temi di ricerca tramite partecipazione a congressi ed incontri internazionali.