具有扩展能力的高可靠WDM-PON环型网络架构研究

发布时间:2018-02-27 06:30

  本文关键词: WDM-PON 新型网络架构 可靠性 可扩展性 出处:《郑州大学》2017年硕士论文 论文类型:学位论文


【摘要】:受全球宽带提速浪潮冲击,视频会议、虚拟现实等应用飞速发展,这些高宽带业务已成为社会生活必不可少的一部分。然而,由于传输速率、带宽以及距离上的瓶颈,传统时分复用无源光网络(Time Division Multiplexing Passive Optical Network,TDM-PON)已无法满足用户爆炸式增长的带宽需求。与TDM-PON相比,波分复用无源光网络(Wavelength Division Multiplexing Passive Optical Network,WDM-PON)不仅克服了光接入网现阶段的发展瓶颈,还能提高网络安全性,支持更多业务。WDM-PON的性能主要受传输技术、调制方式、光器件及网络架构等影响,但已有研究较少关注网络架构的设计,尤其是在可靠性及扩展性方面。目前,接入网正朝着大容量、多业务方向迈进,对WDM-PON网络架构的规模及可靠性也提出更高要求。为保证下一代光接入网能够更好满足与日俱增的用户需求,新型WDM-PON网络架构不仅要具备为用户提供服务的能力,更应具备高可靠、可扩展等特性。本文重点研究具有扩展能力的高可靠性WDM-PON环型系统实现方案,主要研究工作及成果如下:1.针对现阶段光接入网规模及容量无法满足未来呈指数型增长的用户数及带宽需求的问题,提出一种基于双纤相切环的可扩容升级WDM-PON接入网架构,根据系统运行状态切换工作模式,并通过马赫曾德尔再调制技术,在光网络单元(Optical Network Unit,ONU)实现无色化。该方案创新点在于:1)双光纤设计使上、下行信号可以独立传输,有效避免链路间串扰,同时环型结构使信号能够双向流通,提高网络生存性。2)切点处的远端结点(Remote Node,RN)保证主环与子环间信号传输,是网络进行扩容升级的关键。3)光路倒换开关使信号能够在双光纤间灵活切换,有效应对光纤故障,简化系统设计。仿真结果显示,所提方案具有较好的传输性能,能够有效对网络进行扩容升级。2.针对下一代大容量、高速率光接入网的安全传输及保护问题,提出一种树+环的高可靠WDM-PON网络架构,通过多级保护模式对系统进行全方位保护,在ONU端运用基于反射型半导体光放大器的光回环技术,实现波长重用。该方案创新点在于:1)兼具树型结构和环型结构的特点,技术成熟、功能强大。2)具有高可靠性,能够通过不同工作模式对系统提供保护。3)主环RN保证了网络规模扩展、信息汇聚及模式切换,其中光纤布拉格光栅与滤波器的反射、过滤作用,能够有效减少信号间的干扰,提高系统传输性能。仿真结果表明该方案具有高可靠性,且能够实现大规模扩展。
[Abstract]:With the rapid development of applications such as video conferencing, virtual reality and so on, these high broadband services have become an indispensable part of social life. However, due to the bottleneck of transmission rate, bandwidth and distance, The traditional time Division Multiplexing Passive Optical Network (TDM-PON) can no longer meet the explosively growing bandwidth requirements of users. Compared with TDM-PON, wavelength Division Multiplexing Passive Optical Network (WDM-PON) not only overcomes the bottleneck of optical access network development at the present stage. It can also improve network security and support more services. The performance of WDM-PON is mainly affected by transmission technology, modulation mode, optical devices and network architecture. However, less attention has been paid to the design of network architecture. Especially in the aspect of reliability and expansibility. At present, access network is moving towards the direction of large capacity and multi-service. In order to ensure that the next generation optical access network can better meet the increasing needs of users, the new WDM-PON network architecture should not only have the ability to provide services to users. We should have high reliability, extensibility and so on. In this paper, we focus on the implementation scheme of high reliability WDM-PON ring system with extensibility. The main research work and results are as follows: 1. Aiming at the problem that the scale and capacity of optical access network can not meet the demand of future exponential growth users and bandwidth, a scalable and upgraded WDM-PON access network architecture based on double fiber tangent loop is proposed. According to the operating state switching mode of the system, and through the Mach Zehnder remodulation technology, the colorless optical Network unit is realized in the optical network unit. The innovation of this scheme lies in the dual optical fiber design, which makes the up and down signals can be transmitted independently. It can effectively avoid interlink crosstalk, at the same time, the ring structure enables the signal to flow bidirectional, and improves the network survivability. 2) remote NodeRN) ensures the signal transmission between the main ring and the sub-ring. It is the key of network expansion and upgrading. 3) the switch enables the signal to switch between two optical fibers flexibly, effectively deal with the optical fiber fault, simplify the system design. The simulation results show that the proposed scheme has better transmission performance. 2. Aiming at the security transmission and protection of the next generation large capacity and high speed optical access network, a tree ring high reliable WDM-PON network architecture is proposed, which can protect the system in all directions through multilevel protection mode. Wavelength reuse is realized by using optical loop technology based on reflective semiconductor optical amplifier in ONU. The innovation of this scheme lies in the fact that it has the characteristics of tree structure and ring structure, mature technology, powerful function. 2) has high reliability. The main ring RN can provide protection to the system through different operating modes. RN ensures the network scale expansion, information gathering and mode switching. The reflection and filtering of fiber Bragg grating and filter can effectively reduce the interference between signals. The simulation results show that the proposed scheme is reliable and can be extended on a large scale.
【学位授予单位】:郑州大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TN929.1

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本文编号:1541582

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