40Gb/s长距离传输及信号处理关键技术研究

论文摘要

随着互联网规模的扩大,IPTV、HDTV等新业务的发展,人们对目前网络带宽的需求越来越高,带动了光通信市场的发展。光传输和光交换是光通信的两个主要方面,本论文围绕着光传输和光交换两个方面,结合国家自然科学基金重点项目“高速光通信系统中的偏振模色散补偿及其相关技术与基础研究”和“全光波长交换技术研究”的实施,针对40Gb/s长距离传输、40Gb/s信号的全光信号处理特别是全光时钟提取技术以及啁啾光纤光栅的组网应用等方面进行了深入的理论分析和实验研究。所取得的主要成果如下:◆在仅采用EDFA放大器、无FEC的前提下,与实验室其他师生合作,实现了40Gb/s NRZ信号基于CFBG色散补偿的500km传输,是目前40Gb/sNRZ码基于CFBG传输的最长距离。详细分析了CFBG反射谱、时延和带宽的非理想特性对40Gb/s不同码型传输系统产生的影响。提出一种评价光栅时延纹波的方法,在光栅制作及光栅挑选中可起到很好的辅助分析作用。对基于非理想CFBG色散补偿的40Gb/s传输系统进行了优化。在基于实测CFBG数据的基础上,得到了非理想CFBG+DCF混合色散补偿40Gb/s的长距离传输优化的跨段组合方案。◆利用建立的数值模型优化了基于SBS的全光时钟提取结构,分析了影响提取光时钟脉冲的因素,探讨了该结构抑制码型效应的原理和方法。实验实现了恶化NRZ信号的时钟提取,分析了该时钟提取结构对输入信号恶化程度的容忍度。首次成功从两路10Gb/s NRZ信号中提取到光时钟信号。实验实现了40Gb/s CSRZ信号的基于SBS时钟提取结构的全光时钟提取,同时成功从经8km传输后的40Gb/s CSRZ信号中提取得到了光时钟。采用了AWG来增强非理想RZ信号的CCR,实现了非理想40Gb/s RZ码的全光时钟提取。首次分析了在调制器驱动信号波形存在一定的上升和下降时间时,NRZ信号光谱的CCR与调制器啁啾系数的关系。根据啁啾40Gb/s NRZ信号的光谱特点,提取得到了其时钟信号。◆完善了基于光路交换的全光网演示系统的网络节点的具体功能模块以及分布式端到端的连接功能。研究了在分布式光路交换系统中分布式网管方案、网络资源的自动发现过程以及分布式网络生存性的实现方案,提高网络运行的可靠性。分析和优化了该光路交换系统的传输性能,讨论了该系统下一步的升级过程中面临的一些问题以及解决方案。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 高速传输系统的关键技术及研究进展
• 1.2.1 光传输系统关键技术的进展
• 1.2.2 40Gb/s及基于CFBG色散补偿的传输技术研究现状
• 1.3 全光信号处理的发展现状
• 1.4 全光通信网的研究现状及前景
• 1.5 本论文的主要工作
• 参考文献
• 第二章 40Gb/s高速传输系统
• 2.1 引言
• 2.2 传输系统结构及理论模型
• 2.2.1 信号发送端
• 2.2.2 传输链路
• 2.2.3 信号接收端
• 2.2.4 系统性能评价
• 2.3 基于啁啾光纤光栅色散补偿的40Gb/s长距离传输
• 2.3.1 基于CFBG色散补偿的40Gb/s NRZ传输实验结果及分析
• 2.3.2 CFBG和DCF色散补偿技术分析
• 2.4 啁啾光纤光栅性能参数对40Gb/s系统的影响
• 2.4.1 啁啾光纤光栅的非理想参数
• 2.4.2 不同调制格式
• 2.4.3 CFBG的时延纹波对40Gb/s传输系统的影响
• 2.4.4 啁啾光纤光栅的性能评价
• 2.4.5 三种调制码型在非理想光栅补偿系统中的传输
• 2.5 传输系统性能优化
• 2.5.1 系统参数优化
• 2.5.2 CFBG+DCF混合传输
• 2.6 本章小结
• 参考文献
• 第三章 40Gb/s信号的全光时钟提取
• 3.1 引言
• 3.2 SBS时钟提取结构分析
• 3.2.1 SBS的物理过程
• 3.2.2 基于SBS的时钟提取结构
• 3.2.3 数值模型
• 3.2.4 结构参数优化
• 3.3 时钟分量增强方式研究
• 3.3.1 半导体光放大器+啁啾光纤光栅
• 3.3.2 阵列波导光栅
• 3.4 码型效应的抑制
• 3.5 实验及结果分析
• 3.5.1 单路恶化NRZ信号的全光时钟恢复
• 3.5.2 多路NRZ信号的全光时钟恢复
• 3.5.3 40Gb/s CSRZ信号的全光时钟提取
• 3.5.4 40Gb/s非理想RZ信号的全光时钟提取
• 3.5.5 40Gb/s啁啾NRZ信号的时钟提取
• 3.6 本章小结
• 参考文献
• 第四章 基于CFBG的分布式光路交换系统的分析及功能扩展
• 4.1 引言
• 4.2 体系结构及关键技术
• 4.2.1 基本结构
• 4.2.2 分布式呼叫和连接技术
• 4.2.3 网络管理技术
• 4.2.4 自动发现技术
• 4.2.5 路由波长分配技术
• 4.2.6 网络生存性技术
• 4.3 网络性能分析及优化
• 4.3.1 网络传输性能分析
• 4.3.2 网络传输性能优化
• 4.4 支撑业务演示
• 4.5 网络演进
• 4.6 本章小节
• 参考文献
• 第五章 结论
• 5.1 本文的主要研究成果
• 5.2 拟下一步开展的研究工作
• 致谢
• 攻读博士期间发表的论文
• 学位论文数据集