光分组网交换节点的若干关键技术研究 ——冲突解决、自同步、信头与净荷分离

论文摘要

21世纪是互联时代，互联网技术和多媒体技术已经渗透到人类生活的各个方面。随之上层数据业务量的不断增长，底层光传输技术也不断发展以适应业务增长，但是在光纤链路传输速率不断提升的过程中，尤其是在超过10Gb／s时，电交换节点逐步变成进一步提高速率的制约因素。这时候全光分组交换（OPS）技术被视为一种非常有效的方法来解决交换节点处光／电／光（O／E／O）转换带来的系统瓶颈。为了能够完成全光交换，必须从出发点到目的地全部实现在光域的信号传输。而在光分组进入交换节点时，首先要生成本地时钟信号，也就是分组自同步。 光分组网要求同步过程以超高的速度完成。OPS单元的动作时间一般应该在纳秒级，并要求OPS节点在几百纳秒内完成对光分组处理的整个过程。这一过程的前奏就是对到达节点的光分组进行分组级的同步，进而实现迅速而准确地信头识别和净荷定位。接下来的步骤就是分离出光分组的信头与净荷，以此来识别包含在信头中的地址和控制信息，然后根据路由信息重置信头，完成分组的转发。 本论文的内容主要集中在光分组自同步、信头提取、信头与净荷的分离以及冲突解决方案，创新点如下： √ 首次提出一种利用非对称半导体光放大器马赫—曾德尔干涉仪（SOA-MZI）反向输入控制信号实现光分组自同步方案，通过数值仿真，将100Gbit／s的光分组包作为输入，可以提取出对比度超过13dB的时钟脉冲，初步证明了该方案的可行性。 √ 提出另一种全新的光分组自同步方案，该方案利用两个SOA控制信号反方向输入的方法实现时钟脉冲的提取，数值仿真表明将能量为40fJ，比特速率为50Gb／s的光分组脉冲输入该系统后，可提取比度达16dB的时钟脉冲，效果要比第一种方案好。 √ 首次提出一种新颖的光分组信头提取方案，通过数值仿真验证了该方案的可行性。该方案采用一个非对称SOA-MZI反向输入控制信号来实现信头的提取。光分组中信头的速率和荷的速率均为100Gb／s。仿真结果表明选择合适的参数可以使提取出来的分组信头对

论文目录

• 第1章 绪论
• Abstract
• 1.1 引言
• 1.2 全光交换技术回顾
• 1.2.1 光路光交换
• 1.2.2 分组光交换
• 1.2.3 光突发交换
• 1.3 光分组交换系统架构
• 1.3.1 OPS网络层次
• 1.3.2 同步与异步OPSN
• 1.3.3 OPS节点结构
• 1.3.4 OPS的优势
• 1.4 光分组交换核心技术
• 1.4.1 光分组包的生成与编码
• 1.4.2 光分组同步
• 1.4.3 光分组交换冲突解决机制
• 1.4.4 全光逻辑器件与信号处理
• 1.5 光分组交换研究现状和演进趋势
• 1.6 本论文创新点
• 参考文献
• 第2章 光分组网的自同步方案
• Abstract
• 2.1 引言
• 2.2 方案一: 基于 SOA-MZI反向输入自同步方案
• 2.2.1 工作原理
• 2.2.2 理论分析
• 2.2.3 仿真结果与参数优化
• 2.3 方案二: 基于单个 SOA反馈式同步方案
• 2.3.1 工作原理
• 2.3.2 理论分析
• 2.3.3 仿真结果与参数优化
• 2.4 总结
• 参考文献
• 第3章 一种新型全光信头提取方案
• Abstract
• 3.1 引言
• 3.2 工作原理
• 3.2.1 信头提取装置的结构
• 3.2.2 限制条件
• 3.3 仿真模型
• 3.4 仿真结果与理论分析
• 3.5 结论
• 参考文献
• 第4章 净荷分离方案和分析
• Abstract
• 4.1 前言
• 4.2 基于差分的XOR
• 4.2.1 基于 NOLM的全光逻辑 XOR
• 4.2.2 基于 SOA-Sagnac干涉仪的全光逻辑 XOR
• 4.2.3 基于超高速非线性干涉仪（UNI）的全光逻辑 XOR
• 4.2.4 基于马赫-曾德尔干涉仪（MZI）的全光逻辑 XOR
• 4.3 净荷分离方案原理
• 4.4 理论分析
• 4.5 数值仿真
• 4.6 系统参数优化
• 4.7 总结
• 参考文献
• 第5章 异步光分组冲突解决方案
• Abstract
• 5.1 前言
• 5.2 OPS冲突解决方案介绍
• 5.2.1 输入缓存方案
• 5.2.2 波长变换
• 5.2.3 偏射路由方案
• 5.2.4 混合解决方案
• 5.3 一种新颖的OPS冲突解决方案原理
• 5.4 仿真参数设置
• 5.5 仿真结果
• 5.6 总结
• 参考文献
• 致谢
• 论文发表情况