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光分组交换网络中关键技术的研究

王文睿

   随着网络通信的不断发展,人们对网络速率和网络利用率提出了越来越高的要求。为了克服电交换带来的瓶颈,光分组交换网络成为通信界目前最关心的研究热点之一。本文就光分组交换网络中的两个关键技术:光分组时钟提取和1×N光分组交换节点进行了相关的理论及实验研究工作,并取得了以下研究成果: 在光分组时钟提取方面,采用F-P滤波器进行光分组时钟提取,用半导体光放大器(SOA)的自增益调制(SGM)效应和自相位调制(SPM)效应对光分组时钟进行整形。从理论上推导了F-P的精细度和SOA的SGM、SPM效应对光分组时钟建立、消失时间的影响。 在理论分析的基础上,分别完成了10GHz、40GHz的光分组时钟提取实验。提出并实验验证了利用SOA的SPM效应减小光分组时钟消失时间的方案,得到的光分组时钟的消失时间据我们所知是现有高速光分组提取方案中最快的。提出并验证了利用偏振延时干涉仪结构实现多速率光分组时钟提取,为多速率光网络中的光分组时钟提取提供了一种低成本的解决方案。 在1×N光分组交换节点方面,实验验证了两种1×N光分组交换节点结构。第一种采用带内标签技术,利用窄带布拉格光纤光栅(FBG)实现标签提取,利用简单的电译码芯片实现标签处理,用广播与选择结构构建光开关矩阵。实验中,完成了160Gb/s归零码OTDM信号、320Gb/s多波长非归零码OOK信号、120Gb/sDPSK信号、480Gb/sOFDM信号等不同速率、不同调制格式的高速光信号的动态分组交换,交换时间<3ns,并且系统的功率代价均很小。完成了两级1×N光分组交换节点的级联的实验。最终实现并验证了一个高速、大容量、数据调制格式和速率透明、可扩展、低时延、低功耗的1×N光分组节点设计方案。 另一种1×N光分组交换节点则采用了基于相位调制器阵列的集成光开关矩阵。与广播与选择型的光开关矩阵相比,该开关矩阵具有插损不随着开关矩阵规模的增大而增加的优点,是构建大规模光开关矩阵的更佳解决方案。实验中,完成了160Gb/s RZ码OOK信号和120Gb/s多波长DPSK信号的高速动态分组交换实验。同样证明了该1×N分组节点设计的可行性和有效性。……   
[关键词]:光纤通信;光分组交换;光分组时钟提取;法布里-珀罗滤波器;半导体光放大器;光分组交换节点;带内标签交换
[文献类型]:博士论文
[文献出处]:天津大学2010年