光交叉連接技術(shù)研究.pdf

1、波分復(fù)用(WDM)全光傳送網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是構(gòu)造超高速、超大容量第三代通信網(wǎng)絡(luò)的首選技術(shù)，而光交叉連接(OXC)技術(shù)是其核心技術(shù)，本文對(duì)OXC的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了研究，全文共分六章。 第一章，對(duì)光時(shí)分復(fù)用技術(shù)和波分復(fù)用技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀、WDM全光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)概念、分類、特點(diǎn)及研究現(xiàn)狀、WDM全光網(wǎng)絡(luò)的核心技術(shù)一光交叉連接及其關(guān)鍵技術(shù)作出了總結(jié)和評(píng)述。 第二章，研究了WDM全光傳送網(wǎng)絡(luò)的阻塞和傳輸性能。首先用業(yè)務(wù)量模型研究了全光網(wǎng)絡(luò)OXC節(jié)

2、點(diǎn)配備／未配備波長變換器時(shí)的網(wǎng)絡(luò)阻塞性能。計(jì)算結(jié)果表明，在網(wǎng)絡(luò)中使用波長變換器可以提高網(wǎng)絡(luò)中波長的利用率，降低網(wǎng)絡(luò)的阻塞率，從而節(jié)約了網(wǎng)絡(luò)資源。然后利用高斯近似法研究了對(duì)全光傳送網(wǎng)傳輸性能影響最為嚴(yán)重的四波混頻，放大的自發(fā)輻射噪聲累積和線性串音三種噪聲機(jī)制，利用典型值計(jì)算比較了它們?cè)斐傻墓β蚀鷥r(jià)，計(jì)算結(jié)果表明起源于OXC節(jié)點(diǎn)的線性串音構(gòu)成了全光傳送網(wǎng)傳輸性能的基本限制。 第三章，研究了光交叉連接中波長變換技術(shù)的必要性和可行技術(shù)。

3、首先比較了光通道層中的波長通道機(jī)制與虛波長通道機(jī)制以及兩種機(jī)制對(duì)應(yīng)的路由與波長分配算法，探討了在全光網(wǎng)中使用波長變換器的必要性。分析結(jié)果表明波長變換器不僅能夠提高網(wǎng)絡(luò)資源利用率，而且可以降低網(wǎng)絡(luò)對(duì)波長精度和光器件性能的要求，簡化網(wǎng)絡(luò)管理與控制的復(fù)雜性，使網(wǎng)絡(luò)更快的建立與恢復(fù)，因此本文認(rèn)為在網(wǎng)絡(luò)中使用波長變換器是必要的。然后研究了基于半導(dǎo)體光放大器非線性效應(yīng)的三種全光波長轉(zhuǎn)換技術(shù)的原理及實(shí)現(xiàn)方案，分析了三種波長變換器的應(yīng)用前景。分析結(jié)果表

4、明基于交叉相位調(diào)制機(jī)制的波長變換器由于其較高的變換信號(hào)質(zhì)量和變換效率，將最先達(dá)到實(shí)用化水平。 第四章，研究了線性串音對(duì)WDM全光傳送網(wǎng)性能的影響。首先分析了串音的起源與分類，建立了線性串音的理論模型，基于光的波動(dòng)性，考慮隨機(jī)偏振的影響，改進(jìn)了鞍點(diǎn)近似法的數(shù)學(xué)模型，使數(shù)學(xué)模型和計(jì)算過程大為簡化。計(jì)算了考慮與不考慮隨機(jī)偏振效應(yīng)時(shí)線性串音造成的誤碼率與功率代價(jià)，計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果基本吻合，顯示出了較高的計(jì)算精度。計(jì)算結(jié)果表明在光網(wǎng)絡(luò)設(shè)

5、計(jì)中應(yīng)使線性串音造成的功率代價(jià)低于2dB，且必須考慮線性串音隨機(jī)偏振態(tài)的影響。然后研究了線性串音消減方案，并利用優(yōu)化線性串音偏振態(tài)的方法降低帶內(nèi)串音對(duì)全光網(wǎng)絡(luò)的影響，采用該方案可以將系統(tǒng)所要求的串音分量降低3dB。 第五章，分析了OXC的結(jié)構(gòu)。從阻塞特性、模塊性、廣播發(fā)送特性、分插復(fù)用的靈活性和系統(tǒng)復(fù)雜性等多個(gè)方面分析比較了各種OXC結(jié)構(gòu)，并對(duì)基于并聯(lián)AWGM的混合交換結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)，使其同時(shí)具有鏈路和波長模塊性，并簡化了其結(jié)構(gòu)

6、。比較分析結(jié)果表明，在全光波長變換技術(shù)還不成熟時(shí)可以采用基于傳遞與耦合交換的空間交換OXC結(jié)構(gòu)，而在技術(shù)成熟后，可以采用基于改進(jìn)的并聯(lián)陣列波導(dǎo)光柵復(fù)用器的混合交換OXC結(jié)構(gòu)。 第六章，研究了OXC可靠性與監(jiān)測(cè)方案。首先提出了具有鏈路和波長冗余系統(tǒng)的OXC結(jié)構(gòu)，以提高OXC的可靠性。結(jié)合可靠性理論進(jìn)行了分析，證明了這種冗余系統(tǒng)能夠大幅度提高OXC的平均無故障時(shí)問，可以滿足OXC對(duì)可靠性的要求，并且可以通過提高修復(fù)率進(jìn)一步提高OXC的