自动交换光网络关键控制技术和相关无源光器件的研究

论文摘要

自动交换光网络(ASON)是一种具有智能特性的光传送网。它利用标准化的信令、路由、链路管理协议,实现了服务自动发现,连接自动建立,故障自动恢复等功能,使得光传送网和IP网络一样具有了智能特性。本论文紧密关注光网络控制平面技术和光无源器件技术,对如下几个方面进行了深入创新的研究:1.通过对ASON中用户网络接口(UNI)技术的研究,针对UNI控制平面的生存性问题,提出了一种UNI入口节点恢复机制。经过对该机制的恢复时间进行理论计算和实验测量,表明其能快速地对故障节点控制平面进行恢复。2.研究了UNI用户新的双归属配置方式,提出了一种端到端分离路径服务实现机制。在不改动现有信令、路由协议,保障网络信息安全的基础上,为光网络运营商拓展了新的服务类型。3.研究了ASON的多域结构和分层路由体系,提出了一种基于遗传算法的双向洗牌网拓扑抽象算法。仿真结果表明此种技术构建的虚拟拓扑准确度高、可扩展性强,非常适合用于大规模光网络的拓扑抽象。另外提出了一种迟滞重抽象策略,在不降低抽象拓扑性能的基础上,抑制了频繁的拓扑抽象,减轻了链路状态更新信息给ASON控制通道带来的负荷。4.研制了一种31×11×5mm~3的光纤直接耦合光开关和一种亚毫秒级开关速度的光开关阵列。通过有限元仿真指导其设计过程,并对结构进行优化。采用非硅基微加工技术进行样机制作,测试结果表明其开关速度和插入损耗均达到设计预期。5.研制了一种小型电磁驱动的微机械可调光衰减器。采用电磁驱动器转动硅基微镜改变光路实现可调衰减,在结构上采用了全磁性回复,完全摆脱了通常的弹性回复造成的部件疲劳、零点偏移等器件重复性问题。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第1章 绪论
• 1.1 本论文的研究内容、主要工作及创新点
• 1.1.1 本论文的研究内容
• 1.1.2 作者的主要工作
• 1.1.3 本论文的主要创新点
• 1.2 光传送网技术的发展
• 1.2.1 准同步数字体系（PDH）
• 1.2.2 同步光网络（SONET/SDH）
• 1.2.3 波分复用系统（WDM）
• 1.2.4 光传送网（OTN）
• 1.3 自动交换光网络（ASON）技术
• 1.3.1 研究背景
• 1.3.2 ASON标准化进程
• 1.3.3 ASON体系结构
• 1.3.4 ASON控制平面的关键技术及协议
• 1.3.5 ASON技术的应用现状
• 1.4 ASON中的的光无源器件技术
• 1.4.1 光无源器件在ASON中的应用
• 1.4.2 光开关和可调光衰减器原理
• 1.4.3 微加工技术及MEMS概述
• 1.5 本章小结
• 参考文献
• 第2章 ASON中UNI接口技术研究
• 2.1 UNI接口技术介绍
• 2.1.1 UNI接口的组成
• 2.1.2 UNI信令介绍
• 2.1.3 UNI连接建立过程信令交互实例
• 2.2 UNI控制平面的生存问题
• 2.2.1 控制平面的故障介绍
• 2.2.2 控制平面故障的探测和类型判断
• 2.2.3 控制平面节点故障的恢复
• 2.2.4 UNI入口节点控制平面恢复时间的理论分析
• 2.2.5 UNI入口节点控制平面恢复时间的实验测量
• 2.2.6 恢复机制总结
• 2.3 UNI中分离路径服务的信令研究
• 2.3.1 光网络中分离路径服务介绍
• 2.3.2 UNI对分离路径服务的支持
• 2.3.3 UNI双归属配置模型
• 2.3.4 双归属配置实现路径分离的探讨
• 2.3.5 一种新的UNI双归属路径分离实现机制
• 2.3.6 实现机制总结
• 2.4 本章小结
• 参考文献
• 第3章 ASON中多域路由技术研究
• 3.1 ASON多域结构和分层路由体系介绍
• 3.1.1 分层路由技术介绍
• 3.1.2 分层信令技术介绍
• 3.2 跨域光路连接的实现技术
• 3.2.1 拓扑抽象实现网络分层
• 3.2.2 基于抽象拓扑的端到端光路的建立
• 3.2.3 抽象拓扑的更新
• 3.3 路由域的拓扑抽象算法
• 3.3.1 拓扑抽象技术介绍
• 3.3.2 光网络中的拓扑抽象
• 3.3.3 基于双向洗牌网的光网拓扑抽象算法
• 3.4 拓扑重抽象机制
• 3.4.1 迟滞重抽象策略
• 3.4.2 重抽象策略在路由域Speaker中的实现
• 3.5 性能仿真
• 3.5.1 仿真环境
• 3.5.2 拓扑抽象算法的仿真比较
• 3.5.3 重抽象机制的仿真比较
• 3.5.4 不同网络负荷下网络性能的比较
• 3.6 本章小结
• 参考文献
• 第4章 微机械光开关
• 4.1 技术背景
• 4.2 光纤直接耦合型1×2光开关
• 4.2.1 器件设计与制作
• 4.2.2 器件理论分析
• 4.2.3 性能测试
• 4.3 亚毫秒级微加工型1×2光开关阵列
• 4.3.1 器件设计
• 4.3.2 光开关单元结构性能仿真
• 4.3.3 光开关阵列的制作
• 4.3.4 开关性能测试
• 4.4 本章小结
• 参考文献
• 第5章 微机械可调光衰减器
• 5.1 VOA技术背景
• 5.2 VOA器件设计和理论分析
• 5.2.1 VOA器件工作原理与结构设计
• 5.2.2 光纤准直器的衰减特性分析
• 5.2.3 衰减器特性分析
• 5.3 VOA器件制作和性能测试
• 5.4 本章小结
• 参考文献
• 第6章 总结和展望
• 6.1 工作总结
• 6.2 分析和展望
• 博士在读期间发表的论文
• 第一作者文章或专利
• 非第一作者文章或专利
• 致谢