高速直调直检光接入网关键技术研究

发布时间：2020-12-13 04:22

　　随着4K/8K电视、线上游戏、云计算等应用的不断涌现,固网用户带宽需求迅猛增长。光纤以其大容量、低损耗以及低成本的优势逐渐取代基于铜缆的xDSL系统,成为接入网的主流传输媒介。与此同时,5G移动前传、工业物联等多种新兴高速数据业务也都需要光纤传输系统来承载。因此,未来光接入网将向大容量、支持多元业务以及万物互联的方向发展。随着光接入网容量的快速增长和覆盖业务的扩张,建设部署成本也会迅速增长。因此,如何以低成本的方式提升接入网的带宽是研究未来光接入网需要考虑的重要问题。直接调制直接检测传输方案是接入网系统中的优选方案,因为它结构简单,成本低,但在新一代光接入网需求下该方案面临着诸多挑战。首先,为满足接入容量的需求,传输速率大幅增长,这无疑造成传输性能的下降,迫使系统增加额外成本开销来进行损伤抑制,而过度的额外开销将有悖于直调直检系统的低成本初衷,因此,有必要研究低成本高性能的方案来解决直调直检传输的性能下降问题。其次,用户网络单元（ONU）数量多,对成本尤为敏感,而传输速率增长迫使用户侧采取数字信号处理或高带宽直调直检器件,从而带来成本上升,因此,简化ONU前端设计非常重要。第三,接入网... 

【文章来源】：上海交通大学上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：149 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 光接入网概况
        1.1.1 光接入网基本机构与复用技术
        1.1.2 大容量与全业务接入发展趋势
        1.1.3 标准化进程
    1.2 光接入网的关键传输技术与研究现状
        1.2.1 光接入网中的发射机选择
        1.2.2 光接入网中的接收机选择
        1.2.3 光接入网中调制码型选择
        1.2.4 研究现状
    1.3 直调直检光接入的成本代价
        1.3.1 啁啾损伤与成本代价
        1.3.2 大容量趋势与用户端成本代价
        1.3.3 全业务接入趋势与局端成本代价
    1.4 本文的研究内容和创新点
    1.5 本文的结构安排
    参考文献
第二章 直调直检光接入网的无辅助光域啁啾管理技术
    2.1 直调直检系统中啁啾损伤理论分析
        2.1.1 直接调制激光器的啁啾特性
        2.1.2 啁啾与电域频响衰落
        2.1.3 啁啾与光域频谱展宽
    2.2 基于优化增益区电流的电域频响补偿技术
        2.2.1 增益区电流对频响衰落的过补偿与欠补偿理论分析
        2.2.2 不同传输距离下最优增益区电流
100km长距离光接入上行实验验证">        2.2.3 0¹00km长距离光接入上行实验验证
        2.2.4 优化增益电流方案的相关接入网MAC协议设计
    2.3 利用解复用器滤波的光域频谱整形技术
        2.3.1 利用光复用器啁啾管理的可行性实验验证
        2.3.2 鲁棒性与兼容性评估——光频偏影响
        2.3.3 鲁棒性与兼容性评估——邻带光功率泄露影响
        2.3.4 鲁棒性与兼容性评估——解复用器通道间隔影响
    2.4 本章小结
    参考文献
第三章 直调直检光接入网的低复杂度电域信号均衡技术
    3.1 直调高阶信号的非线性损伤特点分析
    3.2 几种非线性均衡器介绍
        3.2.1 Volterra均衡器
        3.2.2 插值移位算法
    3.3 基于强度分类均衡技术
        3.3.1 基于强度分类均衡器的原理
        3.3.2 56Gb/s PAM4信号传输实验装置
35.9km距离下ID-FFE/ID-DFE的传输性能与啁啾抑制现象">        3.3.3 0³5.9km距离下ID-FFE/ID-DFE的传输性能与啁啾抑制现象
        3.3.4 不同啁啾大小下的啁啾抑制现象
43km距离下Pre-FFE+ID-FFE/ID-DFE的传输性能">        3.3.5 35.9⁴3km距离下Pre-FFE+ID-FFE/ID-DFE的传输性能
        3.3.6 与其他 56Gb/s PAM4传输记录比较
    3.4 基于强度分类均衡复杂度分析
        3.4.1 基于强度分类均衡抽头数量分析
        3.4.2 与Volterra均衡器复杂度比较
        3.4.3 与插值移位算法比较
    3.5 基于强度分类均衡技术在单波 40Gb/s长距光接入系统的传输性能
        3.5.1 实验装置
        3.5.2 传输性能与光功率预算
    3.6 本章小结
    参考文献
第四章 用户端无数字信号处理的高速光接入
    4.1 基于低速器件的用户端无DSP高速光接入系统架构
        4.1.1 常见基于DSP的光接入系统架构
        4.1.2 本研究用户端无DSP的光接入系统架构
    4.2 局端DSP算法原理
        4.2.1 发射端DSP之一:奈奎斯特脉冲整形
        4.2.2 发射端DSP之二:有限脉冲响应滤波器的获取
        4.2.3 接收端DSP:前馈线性均衡器
    4.3 用户端无DSP高速光接入系统单波长 50Gb/s PAM4实验验证
        4.3.1 实验装置
        4.3.2 实验系统中心局端滤波器分析
        4.3.3 误码性能与功率预算
        4.3.4 滤波器复杂度研究与DAC采样率选择
        4.3.5 ONU接收机的差异性对误码性能的影响
    4.4 用户端无DSP高速光接入系统单波 25Gb/s OOK与 40Gb/s Duobinary
        4.4.1 用户端无DSP高速光接入系统单波 25Gb/s OOK实验
        4.4.2 用户端无DSP高速光接入系统单波 40Gb/s Duobinary实验
    4.5 本章小结
    参考文献
第五章 局端基于光交换的光电硬件资源共享复用
    5.1 基于光交换的光接入网系统架构
        5.1.1 接入网中的潮汐效应、光电资源池化以及收发机少配
        5.1.2 几种光交换技术的比较与分析
        5.1.3 局端共享对基于AWGR光交换的需求
    5.2 非对称AWGR光交换的设计、分析以及在光接入网中的应用
        5.2.1 分割式非对称AWGR光交换结构
        5.2.2 分割式非对称AWGR满足无冲突分配特性的理论证明
        5.2.3 基于分割式非对称AWGR的收发机灵活分配
    5.3 基于非对称AWGR和可调谐DBR激光器的光交换系统演示
        5.3.1 可调谐DBR激光器原型机设计
        5.3.2 动态演示
    5.4 本章小结
    参考文献
第六章 总结与展望
    6.1 工作总结
    6.2 工作展望
附录:中英文对照
致谢
攻读博士学位期间已发表或录用的论文
攻读博士学位期间参与科研项目



本文编号：2913887