組播光網(wǎng)絡(luò)中的可調(diào)接收機和波長路由研究.pdf

1、隨著光電技術(shù)的進步,波分復用(WDM)技術(shù)及由此構(gòu)成的WDM光網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)了比傳統(tǒng)的點到點傳輸更多的功能.近年來,隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展和用戶需求的不斷變化,組播業(yè)務(wù)日益成為一種重要的業(yè)務(wù)模式.發(fā)展各種動態(tài)光交換器件和提供動態(tài)波長路由技術(shù),在光網(wǎng)絡(luò)中實現(xiàn)高速有效的組播交換,成為光網(wǎng)絡(luò)的重要研究領(lǐng)域. 光組播交換需要通過各類動態(tài)交換器件提供點到多點傳輸,組播光網(wǎng)絡(luò)需要有效的動態(tài)路由來合理地利用網(wǎng)絡(luò)中的組播交換資源,實現(xiàn)組播業(yè)務(wù)的高效交

2、換傳送.本文對組播光網(wǎng)絡(luò)可調(diào)接收機和波長路由問題進行了研究,主要包括新型高速可調(diào)接收機、低成本注入鎖定可調(diào)接收機設(shè)計、共享波長轉(zhuǎn)換節(jié)點結(jié)構(gòu)及其對網(wǎng)絡(luò)動態(tài)路由算法的影響,受光網(wǎng)絡(luò)限制的動態(tài)組播樹構(gòu)建和動態(tài)路由等. 第一章緒論,對相關(guān)背景作了回顧和分析. 第二章實驗演示和理論分析了一種亞納秒外差相干可調(diào)接收機.這種超快速信道切換的接收機,對于高速組播光網(wǎng)絡(luò)中以時隙為單位的波長信道交換具有重要意義.本論文通過在外差相干接收機中

3、采用具有超快頻率穩(wěn)定性的交換本振源,實現(xiàn)了具有小于0.7-.ns交換時間的可調(diào)相干光接收機.就我們所知,這是迄今為止實驗報道的交換速度最快的可調(diào)接收機.為了理解這種外差接收機的交換性能,我們進一步理論分析了接收機交換速度的基本限制,分析表明基本的交換速度被外差接收機的中頻濾波帶寬限制,在通常的外差接收機結(jié)構(gòu)中通過合適的設(shè)計中頻濾波器,仍可確保比特量級的交換時間. 實現(xiàn)可調(diào)接收機的方案有很多種,但是通常結(jié)構(gòu)復雜且成本較高,限制了組

4、播交換在接入網(wǎng)等成本敏感的場合應(yīng)用.第三章實驗演示了一種基于F.P半導體激光器雙注入鎖定效應(yīng)設(shè)計的可調(diào)接收機.F.P激光器注入鎖定可調(diào)接收機結(jié)構(gòu)簡單,成本較低,適用于波長通道較少的接入網(wǎng)等應(yīng)用場合.實驗演示了2.5Gb/s速率下該接收機的波長通道選擇接收的能力,測量了兩波長通道選擇接收的誤碼特性,顯示了該接收機對光信號的放大接收作用,這種效應(yīng)對于無放大中繼的低成本接入網(wǎng)絡(luò)有重要意義.我們進一步分析了該可調(diào)接收的調(diào)節(jié)時間,實驗觀察指出其失

5、鎖到鎖定時間小于2.5ns,這一交換時間允許EPON等網(wǎng)絡(luò)在包間保護時間內(nèi)完成交換. 第四章研究了受光網(wǎng)絡(luò)限制的光樹構(gòu)建和動態(tài)組播路由問題.光網(wǎng)絡(luò)組播受到光層性能的限制,兩個重要的限制是:光層傳輸功率限制和網(wǎng)絡(luò)中有限的可組播節(jié)點數(shù)目限制.針對前一問題,建議了一種采用動態(tài)配置可調(diào)光功率分配器的方法,它通過在分路時調(diào)節(jié)分路器的各分支間的光功率分配比,使即使不平衡的光組播樹,其光功率仍得到平衡分配,分析給出了光樹中各分路器分配比調(diào)節(jié)公

6、式.針對網(wǎng)絡(luò)可組播節(jié)點有限的限制,建議了一種重疊結(jié)構(gòu)的組播樹(OverlappedTree),它允許一個子節(jié)點有多個父節(jié)點,它們在邏輯上仍構(gòu)成樹的結(jié)構(gòu).并提出了相應(yīng)啟發(fā)式算法用于在上述網(wǎng)絡(luò)中計算重疊樹路由,網(wǎng)絡(luò)仿真結(jié)果表明重疊樹降低了低負載時網(wǎng)絡(luò)組播樹的阻塞概率,適用于在網(wǎng)絡(luò)組播能力受限時來改善網(wǎng)絡(luò)組播性能. 第五章研究了波長路由網(wǎng)絡(luò)中共享波長轉(zhuǎn)換節(jié)點結(jié)構(gòu)及其阻塞性能對網(wǎng)絡(luò)動態(tài)路由算法的影響.文中首先研究了一種波長共享波長轉(zhuǎn)換節(jié)

7、點結(jié)構(gòu)的模塊化設(shè)計及其相應(yīng)的性能,波長共享的組播節(jié)點通過采用頻率分路器來提供不同波長間的組播.通過對波長分組,使節(jié)點可以以分組波長數(shù)為單位隨網(wǎng)絡(luò)擴容需要擴展,共享波長轉(zhuǎn)換節(jié)點和組播節(jié)點仿真結(jié)果表明,合理的分組方案不會降低節(jié)點的交換阻塞性能.考慮到節(jié)點阻塞性能對網(wǎng)絡(luò)動態(tài)路由的影響,我們建議了一種新的動態(tài)路由算法來改善具有有阻塞節(jié)點的網(wǎng)絡(luò)性能.該算法通過將節(jié)點阻塞性能考慮到動態(tài)路由中,使路由盡量避免經(jīng)過阻塞率高的節(jié)點來降低網(wǎng)絡(luò)阻塞概率.節(jié)點