光交叉連接技術研究.pdf

1、波分復用(WDM)全光傳送網(wǎng)絡技術是構造超高速、超大容量第三代通信網(wǎng)絡的首選技術，而光交叉連接(OXC)技術是其核心技術，本文對OXC的關鍵技術進行了研究，全文共分六章。 第一章，對光時分復用技術和波分復用技術的發(fā)展現(xiàn)狀、WDM全光網(wǎng)絡技術概念、分類、特點及研究現(xiàn)狀、WDM全光網(wǎng)絡的核心技術一光交叉連接及其關鍵技術作出了總結和評述。 第二章，研究了WDM全光傳送網(wǎng)絡的阻塞和傳輸性能。首先用業(yè)務量模型研究了全光網(wǎng)絡OXC節(jié)

2、點配備／未配備波長變換器時的網(wǎng)絡阻塞性能。計算結果表明，在網(wǎng)絡中使用波長變換器可以提高網(wǎng)絡中波長的利用率，降低網(wǎng)絡的阻塞率，從而節(jié)約了網(wǎng)絡資源。然后利用高斯近似法研究了對全光傳送網(wǎng)傳輸性能影響最為嚴重的四波混頻，放大的自發(fā)輻射噪聲累積和線性串音三種噪聲機制，利用典型值計算比較了它們造成的功率代價，計算結果表明起源于OXC節(jié)點的線性串音構成了全光傳送網(wǎng)傳輸性能的基本限制。 第三章，研究了光交叉連接中波長變換技術的必要性和可行技術。

3、首先比較了光通道層中的波長通道機制與虛波長通道機制以及兩種機制對應的路由與波長分配算法，探討了在全光網(wǎng)中使用波長變換器的必要性。分析結果表明波長變換器不僅能夠提高網(wǎng)絡資源利用率，而且可以降低網(wǎng)絡對波長精度和光器件性能的要求，簡化網(wǎng)絡管理與控制的復雜性，使網(wǎng)絡更快的建立與恢復，因此本文認為在網(wǎng)絡中使用波長變換器是必要的。然后研究了基于半導體光放大器非線性效應的三種全光波長轉換技術的原理及實現(xiàn)方案，分析了三種波長變換器的應用前景。分析結果表

4、明基于交叉相位調制機制的波長變換器由于其較高的變換信號質量和變換效率，將最先達到實用化水平。 第四章，研究了線性串音對WDM全光傳送網(wǎng)性能的影響。首先分析了串音的起源與分類，建立了線性串音的理論模型，基于光的波動性，考慮隨機偏振的影響，改進了鞍點近似法的數(shù)學模型，使數(shù)學模型和計算過程大為簡化。計算了考慮與不考慮隨機偏振效應時線性串音造成的誤碼率與功率代價，計算結果與實驗結果基本吻合，顯示出了較高的計算精度。計算結果表明在光網(wǎng)絡設

5、計中應使線性串音造成的功率代價低于2dB，且必須考慮線性串音隨機偏振態(tài)的影響。然后研究了線性串音消減方案，并利用優(yōu)化線性串音偏振態(tài)的方法降低帶內串音對全光網(wǎng)絡的影響，采用該方案可以將系統(tǒng)所要求的串音分量降低3dB。 第五章，分析了OXC的結構。從阻塞特性、模塊性、廣播發(fā)送特性、分插復用的靈活性和系統(tǒng)復雜性等多個方面分析比較了各種OXC結構，并對基于并聯(lián)AWGM的混合交換結構進行了改進，使其同時具有鏈路和波長模塊性，并簡化了其結構

6、。比較分析結果表明，在全光波長變換技術還不成熟時可以采用基于傳遞與耦合交換的空間交換OXC結構，而在技術成熟后，可以采用基于改進的并聯(lián)陣列波導光柵復用器的混合交換OXC結構。 第六章，研究了OXC可靠性與監(jiān)測方案。首先提出了具有鏈路和波長冗余系統(tǒng)的OXC結構，以提高OXC的可靠性。結合可靠性理論進行了分析，證明了這種冗余系統(tǒng)能夠大幅度提高OXC的平均無故障時問，可以滿足OXC對可靠性的要求，并且可以通過提高修復率進一步提高OXC的