波長(zhǎng)選擇光開關(guān)與突發(fā)交換系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、波長(zhǎng)選擇光開關(guān)既能完成光交換功能，又能完成波長(zhǎng)濾波選擇功能，是實(shí)現(xiàn)大容量光交換矩陣的一效途徑?？焖俨ㄩL(zhǎng)選擇則是降低光子數(shù)據(jù)包顆粒度、提高光交換帶寬效率的關(guān)鍵技術(shù)之一。本文重點(diǎn)波長(zhǎng)選擇光開關(guān)以及光突發(fā)交換實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，包括波長(zhǎng)選擇光開關(guān)的理論和實(shí)現(xiàn)方法、L矩陣?yán)韺W(xué)模型、速光交換矩陣的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)、光突發(fā)交換(Optical Burst Switching，OBS)系統(tǒng)的關(guān)鍵術(shù)實(shí)驗(yàn)演示系的實(shí)現(xiàn)、系統(tǒng)性能測(cè)試與分析等。該項(xiàng)工作對(duì)下一代光因特網(wǎng)的建設(shè)

2、具有積極意義。本文的具體內(nèi)容包括： 首先，圍繞光傳送網(wǎng)絡(luò)頻譜資源效率與帶寬效率，系統(tǒng)地總結(jié)了光交換技術(shù)的發(fā)展過(guò)程，指出進(jìn)行光突發(fā)交換研究的必要性。并以光突發(fā)交換為目標(biāo)，論述所涉及的關(guān)鍵技術(shù)，闡述了本文研究工作的重要性。 其次，通過(guò)理論和實(shí)驗(yàn)手段詳細(xì)研究了各種2×2波長(zhǎng)選擇光開關(guān)單元技術(shù)及其結(jié)構(gòu)，進(jìn)行了設(shè)計(jì)、制作和關(guān)鍵參數(shù)的測(cè)試，具體包括：無(wú)阻塞機(jī)械移動(dòng)膜片波長(zhǎng)選擇光開關(guān)、基于壓電陶瓷-法珀腔(PZT-FP)可調(diào)波長(zhǎng)選擇

3、光開關(guān)和基于電光聚合物-法珀腔(EOP-FP)可調(diào)波長(zhǎng)選擇光開關(guān)、基于DWDM膜片3×3光路由器、基于DWDM膜片和SOA的數(shù)字式可調(diào)諧光濾波器以及基于DWDM膜片和SOA的數(shù)字式可調(diào)諧波長(zhǎng)選擇光開關(guān)。 然后，提出了一種新的理論——L矩陣，它能方便地用于分析基于波長(zhǎng)選擇光開關(guān)的光交換矩陣。采用該理論，分析了第二章所研究的各種波長(zhǎng)選擇光開關(guān)的L矩陣模型。L矩陣的提出，為大容量光交換矩陣的分析提供了數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，對(duì)核心交換矩陣的路由表的

4、算法簡(jiǎn)化、光路徑快速尋址與控制具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。 接著，設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)適合于快速光交換網(wǎng)絡(luò)的新型光交換矩陣，建立L矩陣模型，并對(duì)矩陣的交換和阻塞情況進(jìn)行詳細(xì)分析。同時(shí)，將L矩陣?yán)碚撏茝V應(yīng)用于傳統(tǒng)的空間光交換矩陣。設(shè)計(jì)了一個(gè)完全無(wú)塞3×3數(shù)字式可調(diào)波長(zhǎng)選擇光開關(guān)矩陣，它具有數(shù)十納秒的交換速度，完全適用于光突發(fā)交換等快速交換網(wǎng)絡(luò)。 本文還簡(jiǎn)要分析了OBS網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)，對(duì)分層結(jié)構(gòu)、參考模型，核心及邊緣節(jié)點(diǎn)的控制以及JIT信進(jìn)行

5、了詳細(xì)論述。提出了一種JIT信令協(xié)議有效實(shí)現(xiàn)方案，并予以了實(shí)現(xiàn)。它能保證對(duì)應(yīng)的控制分組(包括BHP、BEP、BEP ACK等)經(jīng)過(guò)相同的路徑，從而確保鏈路的正確建立和釋放；它還能解決因釋放分等的丟失而造成的帶寬不能釋放或過(guò)早釋放問(wèn)題。 光突發(fā)交換實(shí)驗(yàn)演示系統(tǒng)在本文第六章重點(diǎn)介紹。該系統(tǒng)很好地演示了OBS對(duì)文件傳送協(xié)議(FTP)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)和視頻點(diǎn)播(VOD)實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)等的支持。通過(guò)對(duì)系統(tǒng)的大量測(cè)試，獲取了諸多OBS的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，得出了一

6、些重要結(jié)論。 最后是本文的總結(jié)。 本文的創(chuàng)新性在于：提出并實(shí)現(xiàn)了不同機(jī)理的、多種不同結(jié)構(gòu)可調(diào)諧波長(zhǎng)選擇光開關(guān)(包括模擬調(diào)諧和數(shù)字式調(diào)諧)；理論上提出光波矩陣(L矩陣)，建立了一套通過(guò)L矩陣分析基于波長(zhǎng)選擇光交換的輸入輸出狀態(tài)方程，這一理論對(duì)N×N光交換矩陣的分析具有重要意義；深入研究了光突發(fā)交換網(wǎng)絡(luò)的性能和特點(diǎn)，提出了一種JIT信令的有效實(shí)現(xiàn)方案；建立了OBS實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，驗(yàn)證了本文提出的光交換技術(shù)和OBS信令控制協(xié)議的有效