新一代光網(wǎng)絡(luò)及其若干關(guān)鍵研究.pdf

1、新一代光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的研究已取得重大進(jìn)展，但在高速長距離通信系統(tǒng)的傳輸控制、新型全光3R中繼器設(shè)計(jì)構(gòu)建、業(yè)務(wù)驅(qū)動(dòng)型可重構(gòu)光網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)量疏導(dǎo)及其實(shí)現(xiàn)、多粒度交換可重構(gòu)全光網(wǎng)的全面監(jiān)控管理方面還有許多問題有待研究或有待于深入研究，本文在這些方面均開展了一些研究，研究工作由理論研究和實(shí)驗(yàn)研制兩部分組成，理論部分包括高速長距離光孤子通信系統(tǒng)的傳輸控制和新型全光3R中繼器分析設(shè)計(jì)兩個(gè)部分，實(shí)驗(yàn)部分包括DWDM可重構(gòu)全光網(wǎng)的設(shè)計(jì)集成和演示及監(jiān)控管理兩個(gè)

2、部分。
　　 光孤子通信是利用光纖的非線性與色散相互作用實(shí)現(xiàn)高速長距離通信的理想方案。但這種方案在發(fā)展過程中也顯現(xiàn)出新的問題，即當(dāng)光信號的速率提升至幾十Gb/s到Tb/s，脈寬縮短至短皮秒或飛秒時(shí)，由高階效應(yīng)導(dǎo)致的脈沖內(nèi)喇曼自泵產(chǎn)生的孤子自頻移等現(xiàn)象將擾亂系統(tǒng)中孤子脈沖信號的穩(wěn)定傳輸，成為高速長距離通信的嚴(yán)重障礙。本文首次在考慮三種高階效應(yīng)的條件下，通過變分法綜合解析了恒定色散和色散管理系統(tǒng)中的非線性薛定愕方程，揭示了短皮秒和飛

3、秒孤子脈沖傳輸演化規(guī)律，首次提出用中心頻率上偏移導(dǎo)頻濾波和時(shí)域調(diào)制器的復(fù)合控制方法，有效地抑制了ASE及各種高階效應(yīng)產(chǎn)生的系統(tǒng)定時(shí)抖動(dòng)和受激喇曼自頻移（SRFS），能徹底消除受激喇曼自頻移，穩(wěn)定了孤子中心頻率，并抑制了定時(shí)抖動(dòng)的增長。首次從理論分析和數(shù)值模擬兩個(gè)方面研究了超高速長距離光孤子系統(tǒng)中調(diào)制器參數(shù)和濾波器參數(shù)與系統(tǒng)的穩(wěn)定性關(guān)系，得出了系統(tǒng)穩(wěn)定條件，發(fā)現(xiàn)在存在SSFS條件下，采用時(shí)域和導(dǎo)頻濾波復(fù)合控制，實(shí)現(xiàn)40Gb/s和160Gb

4、/s光孤子零頻移穩(wěn)定傳輸是可行的。
　　 近年來國內(nèi)外都在研究發(fā)展能同時(shí)在光域完成放大、整形和定時(shí)功能的全光3R中繼方法，本文提出全光3R再生中繼器的一種新方案，采用EDFA、HNLF和光孤子時(shí)域和頻域控制結(jié)構(gòu)，構(gòu)造一種光纖型全光3R中繼器。首次建立了這類中繼器的工作方程，采用變分法完成了變形光脈沖的傳輸演化規(guī)律和再放大、再整形與再定時(shí)3R功能的分析，給出了中繼器結(jié)構(gòu)參數(shù)的設(shè)計(jì)和輸出特性，論證并導(dǎo)出了中繼器穩(wěn)定運(yùn)行的條件，揭示了

5、中繼器穩(wěn)定解的物理實(shí)質(zhì)，為研究這種新穎全光3R中繼器提供了理論基礎(chǔ)。
　　 在可重構(gòu)光網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)研制方面，本文設(shè)計(jì)集成并演示了一種業(yè)務(wù)驅(qū)動(dòng)型可重構(gòu)光網(wǎng)絡(luò)平臺，建立了光網(wǎng)絡(luò)的固定連接和交換連接，探討了可變業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)的可重構(gòu)流量疏導(dǎo)中的完全適配方案的實(shí)現(xiàn)方法，根據(jù)業(yè)務(wù)流量變化的需求，實(shí)現(xiàn)了光網(wǎng)絡(luò)物理結(jié)構(gòu)的重構(gòu)。根據(jù)可重構(gòu)光網(wǎng)絡(luò)管理的特殊要求，實(shí)現(xiàn)了對光網(wǎng)絡(luò)中各網(wǎng)元控制管理和各光波長通道波長穩(wěn)定性、光信噪比、信道功率、定時(shí)抖動(dòng)、消光比、色