光分组交换中副载波标签和竞争解决技术的研究

论文摘要

光纤通信技术的发展使得单根光纤的传输速率超过了十Tb/s,这就要求基于光电光转换的路由器需具有巨大的存储容量和高速的信号处理能力。在电子处理速率和光纤传输速率失配的情况下出现了制约光网络发展的电子瓶颈。光分组交换以其较小的交换粒度,高速的交换速度,对各种上层协议的支持成为解决光网络电子瓶颈的最理想方案。本文将对光分组交换中的副载波标签的处理技术和竞争解决技术进行研究。在副载波标签处理技术的研究中,首先在理论上分析了各种副载波标签光分组在MZI 外调制器上的产生方案,并提出了一种三分支波导结构的单边带副载波标签光分组产生方案。研究发现必须采用副载波标签和净荷分开产生的技术,否则都存在标签对净荷或净荷对标签的干扰。接着进行了采用FBG 分离副载波标签和光净荷的仿真实验,验证了使用光滤波器分离副载波标签和净荷的可行性。最后进行了基于波导结构的ChebyshevⅠ型、ChebyshevⅡ型、椭圆型和Butterworth 型ARMA 光学滤波器的设计和仿真实现。在竞争解决技术的研究中,首先对反馈FDL 结构的竞争解决方案进行了理论分析,推导出了在两个优先级下的系统丢包率和平均时延公式,并对系统丢包率、平均时延与负载、输入光纤端口数和FDLs 数目的关系进行了数值计算。结果表明:反馈FDL 结构在低负载时对丢包率的改善非常明显,对高负载的改善却十分有限。并且随着FDL 数目的增加,对系统丢包率的改善不会趋于一个极限值,这是与采用波长转换器进行竞争解决方案的不同之处。反馈FDL结构的交换系统的平均时延随着负载的增大而增大;在低负载时,随着输入光纤数的增加而增大,而基本不随FDLs 数的变化而变化;在高负载时,随着输入光纤数的增加而减小,而随着FDLs 数的增加而增大。其次对SPC、SPL 和SPN 三种共享波长转换器结构的竞争解决方案进行了理论分析和数值计算,结果表明:SPC 结构的丢包率是SPL 和SPN 结构丢包率的极限。SPC 的丢包率随着波长数的增加而下降,但低负载下降的幅度要

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 引言
• 1.1 研究背景
• 1.2 光分组交换中的关键技术
• 1.2.1 光分组的产生
• 1.2.2 光标签的提取,擦除和写入
• 1.2.3 光分组的同步
• 1.2.4 光交换矩阵
• 1.2.5 光分组的竞争解决
• 1.2.6 光分组的再生
• 1.3 论文工作安排
• 第二章 副载波标签处理技术的研究
• 2.1 前言
• 2.2 副载波标签光分组产生技术
• 2.2.1 先调制副载波标签后调制净荷的光分组产生方案的分析
• 2.2.2 先调制净荷后调制副载波标签的光分组产生方案的分析
• 2.2.3 在MZI 调制器两臂分别调制净荷和副载波标签方案的分析
• 2.2.4 在MZI 两臂调制净荷和副载波标签合成信号方案的分析
• 2.2.5 三分支波导调制器方案的研究
• 2.2.6 净荷和标签分开产生方案的研究
• 2.3 副载波标签分离技术
• 2.3.1 使用 FBG 分离副载波标签和净荷的仿真实验
• 2.3.2 基于波导结构的光学滤波器设计原理
• 2.3.3 基于波导结构的光学ARMA 滤波器的仿真实验
• 2.4 本章小结
• 第三章 光分组交换中竞争解决技术的研究
• 3.1 前言
• 3.2 一种反馈FDL 结构竞争解决的研究
• 3.2.1 系统模型
• 3.2.2 丢包率的理论分析
• 3.2.3 丢包率的计算结果
• 3.2.4 时延的理论分析
• 3.2.5 时延计算结果
• 3.3 波长转换竞争解决光分组交换系统研究
• 3.3.1 SPC 波长转换竞争解决的研究
• 3.3.2 SPL 波长转换竞争解决的研究
• 3.3.3 SPN 波长转换竞争解决光分组交换
• 3.3.4 SPC、SPL 和SPN 的比较
• 3.4 本章小结
• 第四章 结束语
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历
• 在研期间参加的研究项目及发表的论文