脉冲位置调制在高速光标记交换系统中的应用研究

发布时间：2020-04-17 08:34

【摘要】：现代社会,科技迅猛发展,随着大数据、人工智能、云计算以及5G通信等新兴产业发展以及技术的革新,对信息传输速率、数据传输容量的要求越来越高,对于光通信技术的革新也越来越迫切。当前光传送网已达到100G商用,正在进行400G模块的研究,高速率所催生出的光电交换问题也越见凸显,解决光电光的转换问题,提升整体数据信息的传输速率,是现代信息社会的发展要求。以此为背景,本文将脉冲位置调制技术(PPM)与正交幅度调制技术(QAM)结合引入光标记交换系统,分析研究了脉冲位置调制技术的基础理论和技术原理以及其在高速光标记交换系统中的传输特性。利用仿真软件VPI搭建高速率的16QAM/PPM光标记交换系统模型。本文主要研究了以下内容:通过文献阅读,分析介绍了光纤通信技术与光交换技术的发展现状,并分析研究了光标记交换技术的记中具体实现方案和其中的关键技术。分析研究了脉冲位置调制技术和正交振幅调制技术,简要介绍了它们的基本原理,基础框架结构以及技术方案类型,介绍了基本信号调制原理以及正交幅度调制技术的信号实现方式和解调方式。依据上面的原理介绍和分析,进行净荷速率为40 Gb/s的光标记交换系统的仿真研究,以16QAM为净荷信号调制方式,2PPM为标记信号调制方式,优化了系统中关键器件的参数,分析该系统的传输特性。结果证明,40 Gb/s 16QAM/2PPM光标记交换系统具有良好的系统性能以及传输特性。并就PPM信号的产生方式进行了优化分析,得到在局部范围内64PPM具有较好的传输特性的结论。依照上述的仿真系统,提高净荷16QAM的调制速率到160 Gb/s与640 Gb/s,结合64PPM标记搭建光标记交换系统,并就仿真系统中关键器件的参数进行了优化分析,包括光带通滤波器带宽、电低通滤波器带宽、标记净荷间的频率间隔对系统性能的影响,并分析研究优化后的系统传输性能。结果表明,对于高速的16QAM/64PPM光标记交换系统,标记与净荷均具备较好的接收效果,且在光纤中传输96 km后,标记与净荷的功率代价均未超过3 dB,整体光标记交换系统体现出良好传输特性。
【图文】：

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图 2-1 光标记交换网络结构[9]可见，光标记交换是将多协议标签交换(MPLS)技术引入到光域，光标记中有整个 IP 数据包的相关信息，利用标记信息进行数据转发。同时光标记的远低于净荷数据的速率的，而节点并不需要对高速光净荷信息进行处理，只析低速的标记信息，能够显著提升整体数据的传输效率[10,11]。1.2 现有光标记交换技术方案光标记交换技术提出至今[12]，已有多年的研究历史，各国学者也提出了多标记技术方案，并且这些技术方案都是以标记信号与净荷信号加载方式或输方式来界定的，若是按照光标记所在的信道来分类的话，可以分为带内光带外光标记，如图 2-2 所示：光标记技术

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第三章脉冲位置调制的时隙数是二脉冲 MPPM 所需要的时隙数的 2 倍。结合带宽计算公式，可以得到PPM 所占用的带宽是二脉冲 MPPM 的 2 1.414，即二脉冲 MPPM 相比于 PPM节约了近一半的带宽。而当 p 3时，，带入公式(3-18)，得到 PPM 所占用的带宽是三脉冲的 MPPM 的34.5 1.6509，由上述可见，在传输带宽方面，三脉冲比二脉冲更优秀[42]。3.2.2 编码映射对于 MPPM 信号，假设信号周期内的时隙总数为 M，传输光脉冲数为 p 且不超过 10，根据上述说明，当时隙总数 M 不变时，MPPM 的带宽利用率先随着 p 的增加而增加，然后随着 p 的增加而减少。同样当传输光脉冲数 p 不变时，MPPM 的带宽利用率先随着 M 的增加而增加，然后随着 M 的增加而减少，如图 3-7：
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TN929.1

【参考文献】