光接入与光互连中基于非线性效应的信号处理关键技术研究
发布时间：2021-01-23 17:59
随着大数据、云计算、物联网、数据中心和虚拟现实（VR）等一系列高速率、高质量、高带宽业务和技术的诞生与发展,网络带宽不断增大,对光网络的承载能力提出了更高的要求。光接入和光互连这两种都以光纤为信息传输媒质的短距离高速通信技术,在发展的过程中采用多种调制方式、多种业务承载来满足不断增长的带宽需求,呈现多业务在多种调制格式、多种速率上混合传输的发展趋势,对相应的信号处理技术提出了高速率、高效率、高自适应性和高安全性等需求。传统的信号处理技术受到电子速率瓶颈的影响,同时还存在能耗大、自适应能力差、效率较低、对信号速率和格式不透明等问题,难以满足新一代光接入与光互连的发展需求。因此,探索和研究光接入与光互连中的信号处理技术具有十分重要的意义,这也是目前光通信技术研究的难点和热点。论文研究了光接入与光互连中的信号处理技术,结合作者所参加的国家863计划课题、国家自然科学基金项目以及美国国家科学基金项目,针对光信号处理和数字信号处理的发展需求提出了相应的解决方案。主要创新工作如下:（1）为了提高光接入与光互连中信息传输的安全性,提出了一种基于半导体光放大器（SOA）中四波混频（FWM）的高阶调制信...
【文章来源】：北京邮电大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：118 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１－２?ＰＯＮ发展历程图??随着ＰＯＮ技术的不断发展，目前的关键技术主要有：ｌ）ＯＬＴ的光源选择：??
Ｉ４３’４４丨。ＷＤＭ－ＰＯＮ较时分复用无源光网络（ＴＤＭ－ＰＯＮ）而言具有容量大、传输??透明、安全性高等优势，近年来被广泛关注和研宄，其结构示意图如图１－３所示。??ＷＤＭ技术在ＯＬＴ端利用复用器将多个不同波长的光信息复用在同一个单模光??纤中，利用单根光纤可以同时传输多路不同的光信号，在接收端再通过解复用器??将多路信号分发给不同的ＯＮＵ，从而显著地提高了系统的传输容量［４５－５１：１。??＾６ｎｕＴ??—Ｄｏｗｎｓｔｒｅａｍ??／ｒｅｃｅｉｖｅｒ??Ｗ?Ｗ?—?％??ｌ?ＧｊＹ?Ｇ?ｇ?〇??Ｉ?＾ＯＮＵｎ??／?ＡＷＧ?＼?Ｄｏｗｎｓｔｒｅａｍ??Ｕｐｓ（ｒｃ３ｍ?？、、｜?ｊ．／??ＯＬＴ?１，?〇ＮＵ?＾￣??图１－３ＷＤＭ－ＰＯＮ结构示意图??２０１３年，为了与现有的ＯＤＮ兼容，全业务接入组织（ＦＳＡＮ）于提出了??ＴＷＤＭ－ＰＯＮ的概念，它结合了?ＴＤＭ－ＰＯＮ和ＷＤＭ－ＰＯＮ两者的优点，即在保??证成本较低的情况下，实现高速大容量数据的共享接入，既能满足ＮＧ－ＰＯＮ２的??４??
技术标准要求，又可以灵活组网，在现有网络的基础上进行平稳升级，实现了在??同一个ＯＤＮ中多种ＰＯＮ技术共存，体现了网络可靠性和可升级性的优势，最??大化地降低了演进成本［５２＿５６］，其结构示意图如图１－４。??ｍｍ?Ａ１??關＇?入处．如?臨ＯＮｆ！??１１１?１１?—?．?入?３?．卜???￣?入ｌｕ．．．入４ｕ?ｓｐｌｉｔｔｅｒ?入４?？厂?［??ｌ?．．．．?Ｕ３Ｂ：真、）＊?＾??〇ＬＴ??图１－４ＴＷＤＭ?ＰＯＮ结构图??ＯＦＤＭ作为一种多载波传输技术是无线通信中的核心技术，凭借其传输容??量大、频谱效率高和灵活多变等优势，成为未来光接入网络向１００Ｇ甚至更高速??率发展的热点支撑技术。ＯＦＤＭ技术将高速串行的比特信息动态分配到各个频??谱相互正交的子载波上，支持不同粒度的业务传输，从而有效提升了系统的频谱??效率，并且子载波可以采用不同的高阶调制方式来提高系统容量。ＯＦＤＭ－ＰＯＮ将??ＯＴＯＭ的优势融入ＰＯＮ中，提升了系统性能，成为ＮＧ－Ｐ０Ｎ２的候选方案之一??［５７－６０］??〇??近年来，智能手机、平板电脑（Ｐａｄ）等移动终端用户爆炸式增长，基于移??动终端的社交、网购、移动支付等多种互连网业务迅速普及，将具有高带宽、低??成本、易维护、高可靠性的ＰＯＮ和可移动、灵活接入的无线接入技术相融合
【参考文献】：
期刊论文
[1]云计算数据中心综合布线的七大发展趋势[J]. 米沃奇. 电脑知识与技术(经验技巧). 2016(06)
[2]100 Gb/s all-optical clock recovery based on a monolithic dual-mode DBR laser[J]. 潘碧玮,余力强,郭露,张莉萌,陆丹,陈新,武岳,娄采云,赵玲娟. Chinese Optics Letters. 2016(03)
[3]云计算数据中心光互连网络:研究现状与趋势[J]. 余晓杉,王琨,顾华玺,王曦. 计算机学报. 2015(10)
[4]数据中心网络的研究进展与趋势[J]. 李丹,陈贵海,任丰原,蒋长林,徐明伟. 计算机学报. 2014(02)
[5]All-optical broadcast and multicast technologies based on PPLN waveguide[J]. 叶凌云,王菊,胡浩,于晋龙,宋开臣. Chinese Optics Letters. 2013(11)
[6]云计算数据中心光互联技术及应用趋势[J]. 张国颖,陈秀忠,吴庆伟,向俊凌,丁炽武. 电信网技术. 2012(12)
[7]Experimental and theoretical analyses of RSOA-based colorless-ONUs with 4PAM signal in the up-link[J]. 展月英,张民,刘磊,刘明涛,刘卓,陈雪. Chinese Optics Letters. 2012(09)
[8]全光网络的安全及防范分析[J]. 乔婧,潘武,杨静. 光通信技术. 2008(03)
[9]全光网络的安全管理研究[J]. 赵文玉,纪越峰,徐大雄. 电信科学. 2001(05)
博士论文
[1]光与射频融合的WDM-PON中光信号处理及传输方案研究[D]. 苏婷.北京邮电大学 2015
[2]基于非线性效应的集成型全光信号处理器件研究[D]. 谢彦乔.浙江大学 2013
[3]下一代光接入网中基于半导体光放大器的光信号处理理论与实验研究[D]. 刘磊.北京邮电大学 2012
[4]高速全光信号处理关键技术的研究[D]. 蔡立波.北京邮电大学 2010
[5]基于半导体光放大器和光学滤波器的高速全光信号处理[D]. 董建绩.华中科技大学 2008
[6]基于铌酸锂光波导的高速全光信号处理技术研究[D]. 王健.华中科技大学 2008
本文编号：2995664
【文章来源】：北京邮电大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：118 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１－２?ＰＯＮ发展历程图??随着ＰＯＮ技术的不断发展，目前的关键技术主要有：ｌ）ＯＬＴ的光源选择：??
Ｉ４３’４４丨。ＷＤＭ－ＰＯＮ较时分复用无源光网络（ＴＤＭ－ＰＯＮ）而言具有容量大、传输??透明、安全性高等优势，近年来被广泛关注和研宄，其结构示意图如图１－３所示。??ＷＤＭ技术在ＯＬＴ端利用复用器将多个不同波长的光信息复用在同一个单模光??纤中，利用单根光纤可以同时传输多路不同的光信号，在接收端再通过解复用器??将多路信号分发给不同的ＯＮＵ，从而显著地提高了系统的传输容量［４５－５１：１。??＾６ｎｕＴ??—Ｄｏｗｎｓｔｒｅａｍ??／ｒｅｃｅｉｖｅｒ??Ｗ?Ｗ?—?％??ｌ?ＧｊＹ?Ｇ?ｇ?〇??Ｉ?＾ＯＮＵｎ??／?ＡＷＧ?＼?Ｄｏｗｎｓｔｒｅａｍ??Ｕｐｓ（ｒｃ３ｍ?？、、｜?ｊ．／??ＯＬＴ?１，?〇ＮＵ?＾￣??图１－３ＷＤＭ－ＰＯＮ结构示意图??２０１３年，为了与现有的ＯＤＮ兼容，全业务接入组织（ＦＳＡＮ）于提出了??ＴＷＤＭ－ＰＯＮ的概念，它结合了?ＴＤＭ－ＰＯＮ和ＷＤＭ－ＰＯＮ两者的优点，即在保??证成本较低的情况下，实现高速大容量数据的共享接入，既能满足ＮＧ－ＰＯＮ２的??４??
技术标准要求，又可以灵活组网，在现有网络的基础上进行平稳升级，实现了在??同一个ＯＤＮ中多种ＰＯＮ技术共存，体现了网络可靠性和可升级性的优势，最??大化地降低了演进成本［５２＿５６］，其结构示意图如图１－４。??ｍｍ?Ａ１??關＇?入处．如?臨ＯＮｆ！??１１１?１１?—?．?入?３?．卜???￣?入ｌｕ．．．入４ｕ?ｓｐｌｉｔｔｅｒ?入４?？厂?［??ｌ?．．．．?Ｕ３Ｂ：真、）＊?＾??〇ＬＴ??图１－４ＴＷＤＭ?ＰＯＮ结构图??ＯＦＤＭ作为一种多载波传输技术是无线通信中的核心技术，凭借其传输容??量大、频谱效率高和灵活多变等优势，成为未来光接入网络向１００Ｇ甚至更高速??率发展的热点支撑技术。ＯＦＤＭ技术将高速串行的比特信息动态分配到各个频??谱相互正交的子载波上，支持不同粒度的业务传输，从而有效提升了系统的频谱??效率，并且子载波可以采用不同的高阶调制方式来提高系统容量。ＯＦＤＭ－ＰＯＮ将??ＯＴＯＭ的优势融入ＰＯＮ中，提升了系统性能，成为ＮＧ－Ｐ０Ｎ２的候选方案之一??［５７－６０］??〇??近年来，智能手机、平板电脑（Ｐａｄ）等移动终端用户爆炸式增长，基于移??动终端的社交、网购、移动支付等多种互连网业务迅速普及，将具有高带宽、低??成本、易维护、高可靠性的ＰＯＮ和可移动、灵活接入的无线接入技术相融合
【参考文献】：
期刊论文
[1]云计算数据中心综合布线的七大发展趋势[J]. 米沃奇. 电脑知识与技术(经验技巧). 2016(06)
[2]100 Gb/s all-optical clock recovery based on a monolithic dual-mode DBR laser[J]. 潘碧玮,余力强,郭露,张莉萌,陆丹,陈新,武岳,娄采云,赵玲娟. Chinese Optics Letters. 2016(03)
[3]云计算数据中心光互连网络:研究现状与趋势[J]. 余晓杉,王琨,顾华玺,王曦. 计算机学报. 2015(10)
[4]数据中心网络的研究进展与趋势[J]. 李丹,陈贵海,任丰原,蒋长林,徐明伟. 计算机学报. 2014(02)
[5]All-optical broadcast and multicast technologies based on PPLN waveguide[J]. 叶凌云,王菊,胡浩,于晋龙,宋开臣. Chinese Optics Letters. 2013(11)
[6]云计算数据中心光互联技术及应用趋势[J]. 张国颖,陈秀忠,吴庆伟,向俊凌,丁炽武. 电信网技术. 2012(12)
[7]Experimental and theoretical analyses of RSOA-based colorless-ONUs with 4PAM signal in the up-link[J]. 展月英,张民,刘磊,刘明涛,刘卓,陈雪. Chinese Optics Letters. 2012(09)
[8]全光网络的安全及防范分析[J]. 乔婧,潘武,杨静. 光通信技术. 2008(03)
[9]全光网络的安全管理研究[J]. 赵文玉,纪越峰,徐大雄. 电信科学. 2001(05)
博士论文
[1]光与射频融合的WDM-PON中光信号处理及传输方案研究[D]. 苏婷.北京邮电大学 2015
[2]基于非线性效应的集成型全光信号处理器件研究[D]. 谢彦乔.浙江大学 2013
[3]下一代光接入网中基于半导体光放大器的光信号处理理论与实验研究[D]. 刘磊.北京邮电大学 2012
[4]高速全光信号处理关键技术的研究[D]. 蔡立波.北京邮电大学 2010
[5]基于半导体光放大器和光学滤波器的高速全光信号处理[D]. 董建绩.华中科技大学 2008
[6]基于铌酸锂光波导的高速全光信号处理技术研究[D]. 王健.华中科技大学 2008
本文编号：2995664
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