光残余边带调制码型与光时分复用系统关键技术的研究

论文摘要

目前广泛采用的密集波分复用（DWDM）传输技术与光时分复用（OTDM）传输技术相结合,已逐渐成为现代通信干线网的主体,并正向超高速、超大容量和超长距离的全光通信网络发展。本论文围绕光传输和光交换两方面,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”以及国家863项目“160Gbit/s一泵多纤光传输技术的研究”的实施,针对光残余边带（VSB）调制码型的实现与性质研究、提高光时分复用系统光谱利用率技术、光栅滤波器设计算法以及新型分布式光路交换网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:1.提出基于可调均匀Bragg光纤光栅产生残余边带调制码型的方案,建立了基于光阻带滤波器的VSB-NRZ/RZ码型调制格式的传输系统理论模型,分析了滤波器主要参数对VSB码型时域眼开度及频域边带抑止比的影响。其次在忽略了色散补偿光纤（DCF）与啁啾Bragg光纤光栅（CFBG）非理想特性的基础上,详细地分析了VSB-NRZ/RZ调制码型在基于DCF和CFBG色散补偿系统中的传输特性差异。在此基础上进一步分析了CFBG群时延纹波抖动对残余边带调制码型传输特性的影响。最后利用可调均匀Bragg光纤光栅产生的残余边带调制码型在试验室WDM光路交换试验网平台中做了试验验证。2.提出一种利用设计光匹配滤波器用以提高OTDM光谱利用率的方案。首先建立了基于皮秒光纤激光器的OTDM系统理论模型,通过对OTDM系统非理想特性的研究,系统地分析了OTDM各支路信号幅度的差异及抖动、时延差异与抖动对OTDM时频特性的影响。首次提出了通过设计解复用开关窗口的匹配光滤波器来提高OTDM信号频带利用率的方案,并利用阵列波导光栅（AWG）对4×10Gbit/sOTDM信号进行了光谱压缩,完成了时钟提取与解复用实验。实验结果表明进行光谱压缩以后的OTDM信号的频带利用率提高了约3倍,在传输100km之后仍可以进行时钟提取与解复用,验证了该方案的可行性。3.提出了一种插值搜索算法,利用该算法设计了光带通滤波器与低色散型带通滤波器,通过选取合适的插值函数得到了比传统GLM算法更优的结果。其次结合遗传算法对CFBG光栅性能做了优化,减小了CFBG的群时延纹波（GDR）,从而验证了非对称切趾抑制带内群时延纹波的有效性。4.完善了基于光路交换的全光网演示系统的具体功能,优化了突发交换解决方案,减少了突发呼叫竞争。结合全光网组播技术,提出了一种适用于大规模网状光网络的多路分布式链路检测的解决方案。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 高速长距离传输系统的关键技术及研究进展
• 1.2.1 波分复用（WDM）传输系统的关键技术及研究现状
• 1.2.2 光时分复用（OTDM）传输系统关键技术及研究现状
• 1.3 光栅滤波器设计研究现状
• 1.4 全光网研究现状及前景
• 1.5 本论文的主要工作
• 参考文献
• 2 光残余边带调制码型的研究
• 2.1 引言
• 2.2 光残余边带调制产生原理
• 2.2.1 单边带及残余边带产生原理
• 2.2.2 基于光阻带滤波器的残余边带调制模型
• 2.3 光滤波器参数对光残余边带码型性能的影响
• 2.3.1 滤波器参数对VSB-NRZ时域眼开度的影响
• 2.3.2 滤波器主要参数对VSB-NRZ频域边带抑止比的影响
• 2.4 VSB-RZ码的产生方案分析
• 2.5 光残余边带码型传输性能分析
• 2.5.1 系统源端模型
• 2.5.2 传输链路模型
• 2.5.3 信号接收端
• 2.5.4 系统性能评价指标
• 2.6 理想条件下VSB-NRZ/RZ码传输性能分析
• 2.6.1 DCF色散补偿系统中VSB码传输性能分析
• 2.6.2 理想CFBG色散补偿系统中VSB码传输性能分析
• 2.7 光栅非理想特性对残余边带调制码型的影响
• 2.8 基于可调谐均匀Bragg光栅的残余边带调制及传输试验
• 2.9 本章小结
• 参考文献
• 3 光时分复用系统关键技术的研究
• 3.1 引言
• 3.2 基于脉冲孤子源的OTDM数值模型仿真及性能研究
• 3.3 时分复用系统非理想特性对OTDM信号的影响
• 3.3.1 各支路信号幅度差异与抖动的影响
• 3.3.2 各支路信号时延差异与抖动的影响
• 3.4 基于光滤波器的OTDM光谱压缩技术的研究与试验
• 3.4.1 基于光滤波器的OTDM光谱压缩技术理论分析模型
• 3.4.2 基于AWG的4×10Gbit/s OTDM光谱压缩及传输实验
• 3.5 皮秒级光脉冲压缩优化试验
• 3.6 本章小结
• 参考文献
• 4 光栅滤波器及色散补偿器件设计方法的研究
• 4.1 引言
• 4.2 求解光纤光栅理论模型
• 4.2.1 啁啾光纤光栅耦合理论模型
• 4.2.2 基于Raccati微分方程的光纤光栅设计模型
• 4.3 光栅设计重构算法的研究
• 4.3.1 GLM光栅重构算法
• 4.3.2 插值搜索算法
• 4.3.3 插值搜索算法数值仿真与讨论
• 4.4 利用遗传算法优化线性啁啾光栅光纤的性能
• 4.4.1 变量参数设计
• 4.4.2 建立目标函数
• 4.4.3 求解步骤
• 4.4.4 计算结果
• 4.4.5 实验验证结果
• 4.4.6 讨论
• 4.5 光栅重构算法的改进方案
• 4.6 本章小结
• 参考文献
• 5 新型光路交换全光交网系统的分析与优化
• 5.1 引言
• 5.2 全光网体系结构及基本功能实现
• 5.2.1 网络总体及节点内部结构
• 5.2.2 全光网波长分配原则及信令机制介绍
• 5.2.3 全光网承载网络业务介绍
• 5.3 全光网络管理系统与组播业务的实现
• 5.3.1 网络管理系统的实现
• 5.3.2 网络组播的实现
• 5.4 全光网升级与优化性能分析
• 5.4.1 网络升级与优化技术背景
• 5.4.2 全光网优化方案及仿真分析
• 5.4.3 利用组播技术实现大规模网状光网络故障检测的实现方案
• 5.5 本章小结
• 参考文献
• 6 结论
• 6.1 本论文的主要研究成果
• 6.2 拟进一步的研究工作
• 攻读博士期间发表的论文
• 学位论文数据集