提高下一代光接入網(wǎng)可靠性的關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、根據(jù)下一代光接入網(wǎng)的發(fā)展方向:更高的接入帶寬、更遠(yuǎn)的傳輸距離、更大的分光比以及帶寬資源的靈活、動(dòng)態(tài)分配，WDM-OFDMA-PON可以很好地滿(mǎn)足這些發(fā)展要求。PON是光纖接入的主要網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，近年來(lái)發(fā)展的LR-PON(LongReach-PON)符合接入網(wǎng)對(duì)更遠(yuǎn)傳輸距離的要求，以及接入網(wǎng)/城域網(wǎng)融合的發(fā)展趨勢(shì)。WDM技術(shù)帶來(lái)了更高的帶寬。OFDM技術(shù)帶來(lái)更靈活的多址方式和資源分配粒度，而靈活頻譜技術(shù)則實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)帶寬資源的動(dòng)態(tài)、彈性分配。隨

2、著接入網(wǎng)與城域網(wǎng)的融合以及基于SDN技術(shù)實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)靈活柵格的光網(wǎng)絡(luò)的趨勢(shì)，下一代光接入網(wǎng)中的高級(jí)調(diào)制格式，損傷補(bǔ)償，網(wǎng)絡(luò)生存性成為有待解決的關(guān)鍵問(wèn)題。
　　本論文在頻譜靈活的WDM-OFDMA-PON網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，提出了高效的調(diào)制格式，光信號(hào)傳輸損傷感知的評(píng)價(jià)模型及采用DSP動(dòng)態(tài)補(bǔ)償機(jī)制，設(shè)計(jì)了低成本的光網(wǎng)絡(luò)故障監(jiān)測(cè)方案，并對(duì)以上設(shè)計(jì)進(jìn)行全面、深入的研究分析及方案優(yōu)化。其成果將為下一代光接入網(wǎng)中光信號(hào)傳輸與優(yōu)化提供理論依據(jù)和技術(shù)支持

3、。論文的主要工作與創(chuàng)新如下:
　　(1)介紹了光網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展動(dòng)態(tài)與下一代基于PON的光接入網(wǎng)的發(fā)展趨勢(shì):基于LR-PON的城域/接入融合網(wǎng)絡(luò)，OFDM技術(shù)與PON技術(shù)的結(jié)合，SDN技術(shù)與PON技術(shù)的結(jié)合，DSP技術(shù)在光接入網(wǎng)中的廣泛應(yīng)用。在此基礎(chǔ)上分析了下一代光接入網(wǎng)中為提高可靠性需要解決的關(guān)鍵問(wèn)題。
　　(2)介紹了QPSK調(diào)制格式的基本原理，數(shù)學(xué)模型，并詳細(xì)分析了PM-QPSK-ROF系統(tǒng)的工作原理，在此基礎(chǔ)上，提出了改進(jìn)

4、后的PS-QPSK調(diào)制格式，通過(guò)仿真，對(duì)比了兩種調(diào)制格式的性能:星座圖，EVM與功率的關(guān)系，EVM/BER與IQ失衡的關(guān)系，證實(shí)所提出的PS-QPSK調(diào)制格式的抗IQ失衡與XPM的能力要比PM-QPSK強(qiáng)。
　　(3)介紹了OFDM調(diào)制格式的原理與數(shù)學(xué)表達(dá)以及IFFT/FFT實(shí)現(xiàn)，并分析了光通信中的兩種OFDM系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與各自?xún)?yōu)缺點(diǎn)。提出了改進(jìn)后的RZ-QPSK-OFDM調(diào)制格式，并詳細(xì)研究了其原理。通過(guò)把子載波分奇數(shù)偶數(shù)子載波分

5、別進(jìn)行IFFT運(yùn)算處理，合成到一起后調(diào)制為光信號(hào)在光纖中傳輸。此外對(duì)RZ-OFDM-QPSK，NRZ-以及改進(jìn)后的RZ-調(diào)制格式在ROF系統(tǒng)中進(jìn)行了對(duì)比分析，通過(guò)仿真結(jié)果，驗(yàn)證了所提出的調(diào)制格式的頻譜利用率與NRZ調(diào)制格式相當(dāng)，是同等條件下RZ調(diào)制格式的2倍，且傳輸性能要好于NRZ調(diào)制格式。
　　(4)對(duì)光信號(hào)傳輸過(guò)程中所造成的損傷包括:色度色散，偏振模色散，IQ失衡，相位噪聲，以及非線(xiàn)性效應(yīng)進(jìn)行理論分析。并給出了優(yōu)化后的關(guān)聯(lián)式損

6、傷感知評(píng)估模型，采用Q因子作為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)考慮了損傷之間的作用，不同損傷的權(quán)重以及性能余量的影響。對(duì)于主要的損傷，研究了補(bǔ)償方案，并通過(guò)仿真驗(yàn)證了補(bǔ)償機(jī)制的有效性。
　　(5)在光網(wǎng)絡(luò)生存性方面，在網(wǎng)狀網(wǎng)加樹(shù)的結(jié)構(gòu)中，提出了低成本的光跡監(jiān)測(cè)與光編碼檢測(cè)的聯(lián)合檢測(cè)算法，采用光編碼技術(shù)檢測(cè)環(huán)上鏈路與節(jié)點(diǎn)，然后用光跡監(jiān)測(cè)算法監(jiān)測(cè)網(wǎng)狀網(wǎng)的內(nèi)部鏈路，通過(guò)仿真結(jié)果驗(yàn)證了監(jiān)測(cè)算法的有效性與可靠性，此外，還優(yōu)化了光跡算法中的部分參數(shù)，使得啟發(fā)式的MT