波長選擇光開關(guān)與突發(fā)交換系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、波長選擇光開關(guān)既能完成光交換功能，又能完成波長濾波選擇功能，是實現(xiàn)大容量光交換矩陣的一效途徑?？焖俨ㄩL選擇則是降低光子數(shù)據(jù)包顆粒度、提高光交換帶寬效率的關(guān)鍵技術(shù)之一。本文重點波長選擇光開關(guān)以及光突發(fā)交換實驗系統(tǒng)，包括波長選擇光開關(guān)的理論和實現(xiàn)方法、L矩陣理學(xué)模型、速光交換矩陣的設(shè)計與實現(xiàn)、光突發(fā)交換(Optical Burst Switching，OBS)系統(tǒng)的關(guān)鍵術(shù)實驗演示系的實現(xiàn)、系統(tǒng)性能測試與分析等。該項工作對下一代光因特網(wǎng)的建設(shè)

2、具有積極意義。本文的具體內(nèi)容包括： 首先，圍繞光傳送網(wǎng)絡(luò)頻譜資源效率與帶寬效率，系統(tǒng)地總結(jié)了光交換技術(shù)的發(fā)展過程，指出進行光突發(fā)交換研究的必要性。并以光突發(fā)交換為目標，論述所涉及的關(guān)鍵技術(shù)，闡述了本文研究工作的重要性。 其次，通過理論和實驗手段詳細研究了各種2×2波長選擇光開關(guān)單元技術(shù)及其結(jié)構(gòu)，進行了設(shè)計、制作和關(guān)鍵參數(shù)的測試，具體包括：無阻塞機械移動膜片波長選擇光開關(guān)、基于壓電陶瓷-法珀腔(PZT-FP)可調(diào)波長選擇

3、光開關(guān)和基于電光聚合物-法珀腔(EOP-FP)可調(diào)波長選擇光開關(guān)、基于DWDM膜片3×3光路由器、基于DWDM膜片和SOA的數(shù)字式可調(diào)諧光濾波器以及基于DWDM膜片和SOA的數(shù)字式可調(diào)諧波長選擇光開關(guān)。 然后，提出了一種新的理論——L矩陣，它能方便地用于分析基于波長選擇光開關(guān)的光交換矩陣。采用該理論，分析了第二章所研究的各種波長選擇光開關(guān)的L矩陣模型。L矩陣的提出，為大容量光交換矩陣的分析提供了數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，對核心交換矩陣的路由表的

4、算法簡化、光路徑快速尋址與控制具有非常重要的現(xiàn)實意義。 接著，設(shè)計和實現(xiàn)適合于快速光交換網(wǎng)絡(luò)的新型光交換矩陣，建立L矩陣模型，并對矩陣的交換和阻塞情況進行詳細分析。同時，將L矩陣理論推廣應(yīng)用于傳統(tǒng)的空間光交換矩陣。設(shè)計了一個完全無塞3×3數(shù)字式可調(diào)波長選擇光開關(guān)矩陣，它具有數(shù)十納秒的交換速度，完全適用于光突發(fā)交換等快速交換網(wǎng)絡(luò)。 本文還簡要分析了OBS網(wǎng)絡(luò)的特點，對分層結(jié)構(gòu)、參考模型，核心及邊緣節(jié)點的控制以及JIT信進行

5、了詳細論述。提出了一種JIT信令協(xié)議有效實現(xiàn)方案，并予以了實現(xiàn)。它能保證對應(yīng)的控制分組(包括BHP、BEP、BEP ACK等)經(jīng)過相同的路徑，從而確保鏈路的正確建立和釋放；它還能解決因釋放分等的丟失而造成的帶寬不能釋放或過早釋放問題。 光突發(fā)交換實驗演示系統(tǒng)在本文第六章重點介紹。該系統(tǒng)很好地演示了OBS對文件傳送協(xié)議(FTP)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)和視頻點播(VOD)實時業(yè)務(wù)等的支持。通過對系統(tǒng)的大量測試，獲取了諸多OBS的實驗數(shù)據(jù)，得出了一

6、些重要結(jié)論。 最后是本文的總結(jié)。 本文的創(chuàng)新性在于：提出并實現(xiàn)了不同機理的、多種不同結(jié)構(gòu)可調(diào)諧波長選擇光開關(guān)(包括模擬調(diào)諧和數(shù)字式調(diào)諧)；理論上提出光波矩陣(L矩陣)，建立了一套通過L矩陣分析基于波長選擇光交換的輸入輸出狀態(tài)方程，這一理論對N×N光交換矩陣的分析具有重要意義；深入研究了光突發(fā)交換網(wǎng)絡(luò)的性能和特點，提出了一種JIT信令的有效實現(xiàn)方案；建立了OBS實驗系統(tǒng)，驗證了本文提出的光交換技術(shù)和OBS信令控制協(xié)議的有效