一、WDM光网络中光开关参数的优化设计（论文文献综述）
陈成[1]（2020）在《光空分复用系统中双向传输及ROADM技术研究》文中研究指明随着数据业务的快速发展,IP网络的集成速度日益加快,因此网络的扩展显得尤为重要。研究表明,波分复用（WDM）光传输的容量增长明显放缓,系统实验接近非线性光纤传输的香农极限,限制了全光通信的发展。由此引入空间模式维度,基于空间自由度的空分复用（SDM）技术被认为是进一步提升传输容量的重要方案,其中基于少模光纤的模分复用（MDM）技术被广泛地应用,因为光纤中各个模式相互正交,MDM技术利用这种正交性,将每个模式作为独立的信道加载信号,从而有效地提高传输容量和频谱效率。同时随着传输容量的快速增长,对交换系统也带来了压力和动力,由于电子交换技术达到瓶颈,人们便引入了光子技术,其中可重构光分插复用（ROADM）技术可以灵活地进行业务疏导、路由选择和监视等功能,能够显着的提高整个网路的透明性、吞吐量、生存性,引起了人们的注意。本文在研究光传输交换技术的基础上,设计了两种如下结构:一种是无多进多出（MIMO）WDM-MDM带宽可调的光纤双向传输系统,利用6模式选择光子灯笼（PL）分别作为模式复用器与解复用器,选取LP21模式和LP01模式2个非简并模式作为正向传输信道,LP02模式和LP01模式作为反向传输信道,同时通过光开关控制选择LP11的2个简并模式作为正反向传输信道,从而实现12.5km的双向带宽可调传输。该结构通过光交换矩阵调节传输模式数来调节带宽。我们还对该系统结构进行实验搭建,并在C波段和L波段上对系统传输性能进行测量,3个模式的模间交调均小于-24d B,分析了12.5km多模光纤（MMF）传输的误码率和眼图性能,得出了当LP01模式和LP11a模式在接受功率低至-17d Bm和-16d Bm时,2路模式信号的误码率都能达到10-3的结论。验证了该传输系统的可行性和可靠性,适用于低成本大容量等通信场景。另一种是新颖的SDM-OADM结构,光节点是一个简单的两层体系结构,具有全光多粒度交换,业务疏导,通道分插和在线监控等功能。我们演示了多芯光纤（MCF）级和光纤级交换,光纤级粒度和波长级粒度业务疏导,通过搭建实验系统,测量其传输性能,实验结果表明,光信号在该交换系统中平均传输损耗为-10.5d B,平均串扰为-40d B,平均误码率（BER）为10-10,证明该结构有较高的可行性和可靠性。最后通过眼图测试单元监测光信号的传输质量,从得到的眼图可验证该系统具有良好的通信质量。
仲兆鑫[2]（2020）在《面向数据中心网络和骨干光网络的全光交换架构的建模和优化研究》文中认为近年来,随着大数据、云计算、物联网等5G技术的迅猛发展,互联网业务呈指数增长。传统的电交换网络需要对传输信号进行光电光转换,存在系统结构复杂、升级困难等问题。因此,为保证通信网络的可持续发展,需要在数据中心、中建立强大的数据中心交换网络,在骨干网中建立强大的网络交换和传输系统,两者缺一不可。首先,针对数据中心交换网络,本文引入了基于波段交换的阵列波导光栅路由器（AWGR）数据中心交换架构,并研究了其业务调度问题。具体地,为该业务调度问题构建了混合整型线性规划（Mixed Integer Linear Programming,MILP）优化模型,并基于贪心思想和模拟退火思想提出两个名为TOA和SA的算法。仿真结果表明,提出的业务调度方法十分高效,SA算法在整体性能上优于TOA算法,可以使数据中心交换网络在吞吐量和业务调度时延上十分接近于MILP模型的优化结果。其次,在骨干光网络中,鉴于传统的无色、无向、无竞争可重构光分插复用器（CDC ROADM）的昂贵成本,本文提出了一种新颖的无色、无向、部分无竞争的（CDpC）ROADM架构。该架构根据网络中光通道业务发生阻塞的原因对ROADM中的M ×N波长选择开关（Wavelength Selective Switch,WSS）进行了简化,以降低成本。基于“Pre-configured”策略和“Pay As You Grow”策略的两种网络业务路由、波长和端口分配算法,我们发现所提出的CDpC ROADM架构在降低成本的同时可以获得与CDC ROADM架构相近的阻塞性能。
朱庆明[3]（2020）在《基于波长控制的谐振型硅基光开关及光滤波器研究》文中研究表明自19世纪80年代硅基光子学诞生以来,硅基光子集成器件得到了广泛且深入的研究。凭借小体积、大带宽、低功耗及高集成度等突出优势,硅基光子集成器件在电信网络、数据中心互连以及信号处理等通信领域具备重要的应用价值,在学术界和工业界中都掀起了广泛的研究热潮。在众多硅基光子集成器件中,硅基谐振器件由于具备波长选择性,并在体积和功耗方面有进一步优势,成为构建光滤波器、光开关、光源、光调制器、光探测器等核心通信器件的理想方案。然而,谐振器件的波长选择特性与硅材料的高热光系数共同作用使得硅基谐振器件的工作波长对工艺误差和温度变化显现出高敏感性,而工作波长的漂移会导致器件的插损、串扰、消光比等关键技术指标的显着劣化。目前,多数关于硅基谐振器件的研究局限于优化器件自身的光学性能,而较少考虑该器件投入实际应用时的波长控制方案。本文研究了基于波长控制的谐振型硅基光开关及光滤波器:首先分析了硅基微环谐振器的基本结构和波长控制原理;在此基础上提出并实验演示了多种基于新型波长控制方案的谐振型硅基光开关及滤波器。本文的主要研究成果概括如下:1.基于鞍点锁定法的双环结构硅基光开关大规模集成光开关是实现数据中心光互连的核心器件。光开关通常由2×2交换单元构成,每个交换单元可以有两路输入光。为实现谐振型硅基光开关的波长控制,我们提出一种新型的鞍点锁定法,并实验演示了四种基于该控制方法的硅基光开关:1)基于鞍点锁定法的双环结构4×4硅基热光开关:首次研制了基于Benes架构的双环结构4×4硅基热光开关,并首次提出鞍点锁定法以实现2×2双环光开关以及4×4光开关的波长控制。通过设计双环器件的结构参数以及光监控端口的位置,可实现对于任意有光输入状态,监控到的光功率随两环的波长偏移量呈马鞍型分布,且鞍点处两环的波长偏移量均为0,从而可通过锁定鞍点来实现该开关器件的波长控制。实验中演示了0.3个自由频谱宽度（FSR）范围内的波长控制,实现波长控制后光开关的串扰≤-13.6 d B,工作带宽≥46 GHz。2)基于鞍点锁定法的双环结构2×2硅基电光开关:本工作实现了双环结构2×2硅基电光开关,并基于已有的鞍点锁定法提出其改进方法,以显着减轻双环之间的热串扰对波长控制过程的影响,从而能够首次实现双环结构光开关在整个FSR范围的波长控制,并在波长控制实现后演示了高速光交换。3)基于鞍点锁定法的双环结构4×4硅基电光开关:本工作实现了首个基于Benes架构的双环结构4×4硅基电光开关,并将已提出的用于2×2电光开关的改进鞍点锁定法扩展到4×4电光开关。实验演示了该开关在2 nm范围内的波长控制及高速光交换。4)基于鞍点锁定法的双环结构16×16硅基电光开关:本工作实现了首个基于Benes架构的双环结构16×16硅基电光开关,并研制了相应的多通道波长控制子系统。2.基于神经网络控制的硅基微环光开关对于基于谐振结构的大规模硅基集成光开关芯片,开关芯片整体的配置时间主要取决于每个谐振开关单元实现波长对准所需要的控制时间,因而快速的波长控制方案可以降低光开关整体的配置时间,对于构建灵活可重构的光网络有重要意义。围绕提高波长控制速度这一目标,本部分提出一种新颖的神经网络控制法,并演示了两种基于神经网络控制的硅基微环光开关:1)基于一维神经网络控制的单环结构1×2硅基电光开关:本工作首次提出并实验演示了基于神经网络的谐振器件波长控制方案,实现了国际上已报导的最快微环控制速度。基于神经网络的学习能力,通过学习已有经验的规律,神经网络可以根据器件当前的工作状态快速预测出达到最佳工作状态（即无波长漂移）所需要的条件,进而实现快速波长控制。在实验中,对于一个FSR范围内的任意输入光波长,微环谐振波长可在290μs时间内被对准到输入波长,从而实现波长控制,并在此基础上演示了高速光交换。2)基于二维神经网络控制的双环结构1×2硅基电光开关:本工作首次将我们已提出的神经网络控制法从一维实现扩展到多维实现,从而该方法可以用于控制更复杂结构的谐振器件,如级联多环。多维神经网络控制法不仅可以显着提升控制速度,亦可消除谐振单元器件之间的热串扰所引入的额外波长漂移。我们设计了二维神经网络控制算法,并仿真验证了该算法可以实现双环结构硅基光开关的有效波长控制。在一个FSR范围内,该算法对两微环实现波长对准所需热调功率的平均预测误差小于1 m W,对应的平均波长锁定误差将小于0.05 nm。3.基于自零差锁定法的硅基微环滤波器光滤波器是构建波分复用（WDM）系统的关键器件,在实际光纤传输系统及光网络中,影响链路功率的因素非常多,因而光滤波器的输入功率难以预测。为实现对光强变化不敏感的光滤波器,我们提出并实验演示了基于自零差锁定法的硅基微环滤波器。在本工作中,通过一种片上自零差探测结构和相应的控制系统,微环滤波器的工作波长可以被自动锁定到输入光波长,且不受输入光功率的影响。在实验演示中,该滤波器可在8.7 d B的输入光功率波动条件下实现波长控制,波长控制范围可覆盖整个FSR,控制精度达到0.015 nm。
牛佳宁[4]（2020）在《量子密钥分发光网络的资源分配机制研究》文中研究指明量子密钥分发技术（QKD）的出现为抵御未来计算能力高速发展带来的信息安全问题提供了新的解决方案。近年来,QKD的理论已得到了初步完善,正逐渐从实验室走向实际应用。下一阶段的发展重点将是大规模QKD组网技术,从提高可扩展性及降低实施成本的角度出发,将QKD与光网络融合,即搭建量子密钥分发光网络,成为了必然的发展趋势。本论文围绕如何在现有的光网络资源中承载量子信号的传输这一核心问题,重点针对QKD与光网络融合中噪声干扰及资源竞争两大挑战展开研究,从提高可靠性及资源共享的高效性两个层面提出相应的资源分配方案,主要的研究工作和创新成果如下:（1）针对量子信号与经典信号共纤传输中的多噪声源抑制问题,提出了联合优化四波混频与拉曼散射噪声的波长分配（JOCA）方案。该方案中通过非等间隔信道位置选择及拉曼散射最优的信道间隔选择,能够同时降低四波混频（FWM）及拉曼散射噪声对QKD系统的影响。基于搭建的支持信道重构的共纤传输实验平台展开了一系列噪声测试实验,实验结果验证了提出的JOCA方案能够基本消除FWM噪声干扰,同时使拉曼散射噪声降低23%以上。对QKD系统的性能评估结果表明,密钥生成率与传统方案相比可提高2～3倍。除此之外,为了提高方案的实用性还研究了 JOCA方案在点对多点光接入网中的扩展应用。在本文的仿真场景下,基于JOCA方案的量子光接入网的覆盖范围可提高至20 km,并且与传统方案下的量子光接入网相比密钥生成率最多可提升5倍。（2）针对动态网络环境下的时变噪声干扰问题,提出了基于机器学习的噪声抑制信道分配（ML-NSCA）方案。该方案中针对动态网络环境下数据业务无法准确预知这一挑战,设计了基于LightGBM的最佳量子信道预测模型,该模型采取基于蒙特卡洛的训练方法,解决了数据业务未知条件下的噪声预测问题。在此基础上,根据预测结果采取周期性量子信道重构方式保证QKD在时变噪声下的可靠性。为了提高机器学习的性能,对特征衍生及提取方法进行了优化。测试结果表明,设计的机器学习模型的预测准确率能够达到95%以上。提出的ML-NSCA方案提供了一种更加有效的时变噪声干扰抑制方案,与目前典型的固定波带信道分配（FBCA）方案以及性能预测信道分配（PPCA）方案相比,密钥生成率最大可分别提升42%和31%。（3）针对QKD与数据通信业务共存中的资源竞争问题,提出了密钥量驱动的波长分配（KSD-WA）机制,并设计了启发式优化算法及基于深度强化学习的优化算法。具体地,在基于密钥池的密钥存储与管理技术的保障下,提出的KSD-WA机制通过支持量子信道重构有效地回收网络中的波长碎片来承载量子信号的传输。同时,在物理层噪声干扰的限制下,为了保证生成的量子密钥量能够满足加密需求,对KSD-WA方案中的波长选择进行了优化,提出了最小增益保证（MGG）算法。进一步地,为了提高有效性及智能性,设计了基于深度强化学习的优化算法,实现了策略的自主学习。仿真结果表明,提出的MGG算法及深度强化学习算法能够有效提高密钥生成率,而深度强化学习算法表现出了更好的自适应性。另外,在满足同样加密需求的情况下,现有的信道分配方案严重干扰数据业务的服务（高负载下的阻塞率将提高约10%）,而KSD-WA方案保证了数据业务的服务质量（与无QKD情况下相同）,极大地提高了 QKD与实际光网络的兼容性。综上所述,本文重点研究了 QKD光网络中的资源分配机制,在噪声干扰抑制及高效资源共享两个方面提出了创新性的解决方案,并引入了机器学习进一步提高方案的高效性和智能性。本论文的研究提高了 QKD与光网络融合的可行性,为促进大规模QKD光网络的发展提供了技术支持。
吴宾[5]（2019）在《卫星激光—微波混合网络中继交换关键技术研究》文中认为随着高速数据通信、导航定位、高分辨率图像采集和深空探测等技术的进步,星间、星地大容量信息传输的需求不断增长,多种类型星间与星地数据中继业务的需求不断增加,在原有的卫星微波通信系统的基础上,进一步采用激光通信技术在中继卫星之间建立高速激光链路,从而形成激光-微波混合卫星网络,成为未来空间信息网络发展的必然趋势。卫星转发器作为中继卫星的关键载荷,需要支持多通道、不同类型信号的中继和交换等功能。传统的卫星转发器越来越接近电子速率的极限,限制了信号交换与处理速率的进一步提高,而采用微波光子技术可以有效降低卫星转发器的体积、重量和功耗,实现大带宽和超高速的交换和信号处理。同时,利用其并行处理的特性能够有效提高卫星转发器微波信号的处理能力,如多频本振分发、多通道信号低损伤变频和波束间交叉互连等功能。因此,将微波光子技术应用于未来激光-微波混合网络的中继系统中,成为下一代高频段、多波束、大容量卫星通信系统发展的必然趋势,具有重要的科学意义和实用价值。本论文在充分调研国内外研究现状的基础上,对未来卫星激光-微波混合网络交换中面临的系统结构、弹性带宽交换和星上波长变换、多通道频率变换、星地高速链路的并行传输等关键问题,进行了系统深入地理论与实验研究,具体完成的创新性工作如下。（1）设计了卫星激光-微波混合交换系统结构,提出了基于业务分布的弹性带宽优化分配策略,在仿真的基础上搭建了基于波长选择开关的弹性带宽交换实验系统,验证了系统频谱资源灵活配置和弹性带宽交换的能力。该方案能有效提高网络的频谱利用率,适用于未来卫星激光-微波混合网络中,不同粒度业务的灵活高效交换。（2）提出了一种基于光频梳的中继交换全光波长变换方案,分析了波长变换的原理和实现技术。对搭建实验系统的测试结果表明,通过光频梳与波长选择开关配合,系统能实现“点到多点”的波长变换和频隙级的波长分配,各通道传输的基带数据误码率均低于10-9。该方案可降低各节点之间因波长冲突造成的业务阻塞,从而提高星间光链路的传输容量。（3）提出了基于抑制载波双边带和基于可重构单光频梳的星上并行多频段变频方案,分析了星上频率变换实现的原理,设计了适用于多波段宽带卫星的转发器系统结构。搭建了基于微波光子学的星上多频段变频实验系统,以Ka波段信号变频至其他卫星工作波段信号为例,验证了系统的可行性。该变频方案输出不受波分复用通道限制,采用并行变频的方式,降低了星上负载的功耗和系统复杂度。（4）提出了一种星地高速链路数据并行传输技术。通过向并行信道添加同步信息,实现了四路微波信号的同步控制;基于自行设计的Virtex-6系列FPGA硬件平台,对该方案进行了实验验证,接收端能恢复出5Gbps速率的原始基带数据,验证了四路并行数据的同步性。同时,设计并研制了基于RocketIO的空间光通信阵列高速光收发器,实现了 6.25Gbps的高速串行通信,其具有集成度高、调试灵活和扩展性强等特点。
张水艳[6]（2019）在《弹性光网络中结合预测的路由与频谱分配算法研究》文中研究指明随着因特网中新兴应用的不断涌现,各种带宽需求变化大的业务也随之出现,传统的波分复用（Wavelength Division Multiplexing,WDM）光网络因采用固定的粗粒度波长分配模式,已难以同时满足用户和网络运营商的需求。基于正交频分复用（Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM）的弹性光网络（Elastic Optical Networks,EONs）可以依据用户请求,以更精细粒度的频隙划分,更高效和灵活地分配频谱资源,被认为是未来高速光传输网络中一个有潜力的候选方案。路由与频谱分配（Routing and Spectrum assignment,RSA）是EONs中的关键问题之一,也是本文的研究重点。论文首先概述了研究的背景及意义,并总结了光网络、RSA和预测技术在网络领域应用的研究现状。接着,论文分别介绍了EONs和RSA的基础,描述了现有的光网络业务模型,并在总结了现有预测模型之后,详细说明了本文所采用的预测方法的基本原理。为了降低用户业务请求阻塞率和提高网络资源利用率,本文提出了一种基于业务预测和周期性重选路（Traffic Prediction and Periodic Rerouting,TPPR）新的RSA算法。该算法通过径向基神经网络（Radical Basis Function Neural Network,RBFNN）预测链路上业务量随时间变化信息,计算候选路径上业务在时域和频域的资源竞争率。同时,在网络处理一批业务请求之后,其周期性地更新链路的权重,为不同源宿节点对的业务请求重新计算候选光路集合。仿真实验结果表明,所提算法可有效地降低业务请求阻塞率和提高网络资源利用率。近年来,由于热点城市的出现,网络中节点对之间的业务呈现非均匀性。因此,本文在部分光交换节点上放置频谱转换器,以减少非均匀业务造成的业务请求阻塞率的额外增加。针对该网络场景,本文提出了一种结合预测的频谱转换（Spectrum Conversion combined with Prediction,SCP）的RSA算法。该算法仍采用RBFNN预测链路上业务量随时间变化。当网络中的频谱资源无法满足业务需求时,其尝试在放置频谱转换器的网络节点进行频谱转换以使网络能够承载更多的业务请求。在放置频谱转换器和分配频谱资源时,该算法采用两种不同的组合策略,分别记为SCPR（Randomly）和SCPBC（Betweenness Centrality）。其中,SCPR策略随机选择网络节点放置频谱转换器,并针对所有承载的业务请求均采用首次适配（First Fit,FF）方法进行频谱分配;SCPBC策略基于介数中心性放置频谱转换器,在对业务请求进行频谱分配时,先尝试使用FF方法,若分配不成功,则频谱转换后采用最大路径频谱连续度（Maximum Path Spectrum Continuity,MPSC）的方法。仿真实验验证了两种所提策略的有效性,并表明SCPBC性能更好。
李珉璇[7]（2018）在《全光分组交换网络节点信号性能提升技术研究》文中指出在全球通信带宽需求呈爆炸式增长,光网络承载的传输容量需求、业务量及复杂度急剧上升的背景下,光网络经历了从第一代基础光传输网络迈向第二代具有路由机制及智能控制功能的动态智能光网络的发展历程,肩负着在光网络节点处海量数据交换的巨大压力,因此,光交换网络技术成为了一项重要的研究内容。其中,全光分组交换技术以细小的颗粒度、灵活的路由交换方式等优势成为高速光交换网络的发展方向。本文从光分组交换网络的组成及核心节点结构出发,分析了光分组交换网络中的节点关键技术,针对其中的光交换矩阵中光开关技术进行了深入研究,提出了一种可有效应用于支持多跳路由的光分组交换网络中的基于四波混频效应的交换节点信号性能提升技术思路。通过对该技术方案的原理研究、仿真分析和实验研究,验证了该技术思路的可行性及可靠性。主要研究内容包括:1.绪论。介绍了光网络的历史背景,叙述了两代光网络的发展进程,阐述了第二代光网络中的三种光交换技术:光电路交换、光突发交换和光分组交换,重点介绍了光分组交换网络的技术特点和发展趋势。2.光分组交换网络及关键技术。首先介绍了光分组交换网络的组成。进而,通过分析网络架构和协议,阐述了将光分组交换技术与软件定义光网络技术相结合形成基于OpenFlow协议的软件定义光分组交换网络的优势。通过分析光分组交换网络中的核心节点结构,详细研究了光分组交换网络中的一项关键节点处理技术:光开关技术。针对光分组交换网络核心节点处光交换矩阵中的光开关插入损耗导致光数据信号在网络中交换跳数受限的问题,引出了本文第三章中提出的一种基于四波混频非线性效应的交换节点信号性能提升的技术思路。3.交换节点信号性能提升系统仿真研究。通过理论分析,提出了基于二级级联四波混频效应的交换节点信号性能提升技术方案。基于OptiSystem仿真平台,开展该技术方案的仿真分析和研究,通过参数优化,在泵浦光波长和泵浦光功率两个参量的较大调节范围内,得到了性能良好的光交换再生信号,该信号与不经性能提升的交换输出信号相比较,具有更高的品质因子和更低的误码率。4.交换节点信号性能提升系统实验研究。开展交换节点信号性能提升系统实验研究,分析交换输出光信号经性能提升系统后的再生信号质量,研究结果表明,信号光波长位于C波段（1535 nm1565 nm）时,通过基于级联四波混频效应的信号性能提升技术可实现交换输出信号质量的提高和改善。实验结果与仿真结果基本一致,表明本方案在未来光分组交换网络应用中具有较强的可行性。
王丹石[8]（2016）在《弹性光网络中的信号处理关键技术与应用研究》文中提出随着信息化社会的发展,全球数据业务量呈爆炸式增长,网络带宽显着提升,对光网络的承载能力提出了更高的要求。而在传统的波长交换光网络中,信道间隔（或称波长栅格）固定不变,交换粒度过大,这导致了频谱资源浪费、网络灵活性不足、自适应能力差等问题。针对上述问题,以灵活栅格为特征的弹性光网络采用带宽可变的光收发和光交换机制,可根据业务需求灵活高效地分配频谱资源,成为了光网络中具有前瞻性的研究热点之一。弹性光网络主要采用多维高阶光调制,要求相应的信号处理技术具备高速、节能、灵活以及智能的特性,而传统的信号处理技术面临着电子速率瓶颈、能耗过大、功能单一、效率低下、复杂度高、对信号格式和速率不透明等诸多问题,难以满足弹性光网络的需求。因此,探索和研究弹性光网络中的信号处理技术具有重要意义,也是目前光网络研究的难点和热点。论文围绕弹性光网络中信号处理技术的需求和难点,探索研究了弹性光交换中的“光信号处理”和弹性光传输中的“数字信号处理”技术,提出了若干技术方案。论文的主要创新点如下:第一,采用国产的带宽可调波长选择光开关（TB-WSS）设计了三种具有光信号处理功能的弹性可重构光分插复用（ROAMD）结构。其中的光信号处理模块基于半导体光放大器（SOA）中的四波混频（FWM）效应,可实现多种光信号处理功能。实验表明基于该模块可以实现差分相移键控（DPSK）、正交相移键控（QPSK）和16正交振幅调制（16QAM）光信号的波长变换。与传统波长变换方案相比,本论文专门针对弹性光网络的灵活栅格特性,以12.5GHz的变换步长实现了高达1THz的变换范围。第二,基于分光器的单波长组播方案存在功率代价大、波长冲突频繁等问题,为此,论文提出了一种基于SOA中的多泵浦FWM效应的波分复用（WDM）组播方案。实验结果表明,该方案支持12Gbaud的QPSK信号的1路到6路、1路到10路WDM组播,还支持专门针对弹性光网络的1路到7路弹性WDM （FWDM）组播,并能实现双路QPSK信号1路到3路和1路到6路WDM组播。实验结果显示以上方案生成的所有组播信号的光信噪比（OSNR）在13～25dB之间,绝大部分的信号性能良好满足实际的通信需求。与已有的单路通断键控（OOK）和DPSK信号的WDM组播方案相比,本论文实现了高泵浦效率的高阶QPSK信号的双路并行WDM组播方案。第三,针对传统光信号处理技术功能单一、效率低下的问题,提出一种基于SOA中FWM效应来实现双路DQPSK （2×12.5Gbaud）到DPSK格式转换兼波长变换方案,实验结果表明该方案可同时支持双路信号的格式转换和波长变换,与原始信号相比,转换而来的DSPK信号由于较强的抗损伤能力,甚至得到-0.5dB的功率代价,另外两路新生成的DQPSK信号的功率代价均小于1.OdB。第四,提出了一种基于量子点SOA （QD-SOA）中FWM效应的三路DPSK信号（3×12.5Gbps）的异或（XOR）运算方案,实验结果表明,该方案能够实现并行三路信号的异或运算并同时实现其WDM组播功能,所有信号的OSNR都在20dB以上,从而实现10-9以下的误码率（BER）。与已有的双路光域逻辑门方案相比,本论文在QD-SOA中实现了三路信号的逻辑运算同时完成了并行组播的功能。第五,针对弹性光传输中的非线性相位噪声（NLPN）难题,将机器学习算法引入弹性光传输中的数字信号处理中,提出了一种基于支持向量机（SVM）的低复杂度非线性相位噪声抑制算法,仿真结果表明,该算法可以抑制BPSK、QPSK、8PSK和16QAM等多种调制下弹性光传输中的NLPN,对于高阶信号效果更明显,与传统的DSP算法相比,可将1OOGbps的16QAM信号的注入功率动态范围提高2.8dB。第六,针对光传输中的传统数字信号处理算法动态损伤补偿较难、自适应能力差等问题,提出了一种基于反向传播人工神经网络（BP-ANN）的多种物理损伤补偿算法。仿真结果表明,该算法可以有效补偿高斯白噪声、光源相位噪声、I/Q支路不平衡、非线性相位噪声等多种物理损伤,与传统算法相比,可将1OOGbps的16QAM系统的光源线宽容限拓宽170kHz,注入功率动态范围提高2.7dB,最大传输距离延长240km。第七,针对传统数字信号处理算法训练时间过长、依赖补偿链路类型的问题,提出了一种基于k近邻（KNN）的免训练的弹性光传输混合链路补偿算法。仿真分析了该算法在色散位移链路、色散管理链路和色散非管理链路中的非线性补偿效果,结果表明,与传统算法相比,该算法具有更强的链路损伤自适应性,适合弹性光传输中的混合链路场景,在三类典型链路中,可将系统的注入功率动态范围分别提高 1.7dB、1.0dB 和 0.4dB。
孟岩[9]（2016）在《基于光纤参量放大器的全光信号处理技术的研究》文中研究指明光信号处理是未来超高速超大容量超长距离（3U）光传输的关键技术。传统的光-电-光的信号处理方式技术已经日臻成熟,但是系统结构比较复杂,成本昂贵,功耗高,对调制速率和调制格式不透明,光电转换效率较低,受到电子处理速度瓶颈的限制等,无法满足未来波分复用（WDM）光网络超高速光信号处理的要求。全光信号处理技术具有飞秒量级的响应时间,功耗低,对光信号的调制速率和调制格式透明,具有广泛的应用前景。本论文主要研究了基于光纤参量放大器（FOPA）的全光信号处理技术,包括宽带低噪声光放大,差分移相键控（DPSK）及正交移相键控（QPSK）信号的全光相位和幅度再生、全光波长转换和组播技术,以及相位不敏感（PI）和相位敏感（PS）参量光开关,取得的主要的研究成果包括:1)基于双泵浦单模式相位敏感光纤参量放大器（PS-FOPA）的三波模型,推导了输出光信号功率和相位的解析表达式,可以直观显示信号光的相位敏感增益特性和阶梯型相位传递函数。为了研究高阶四波混频过程对信号光增益的影响,建立了双泵浦单模式PS-FOPA的七波模型,研究发现当双泵浦波长间隔变化时,高阶四波混频过程中信号光和高阶闲频光之间存在相互功率转移,因此存在最优的双泵浦光波长间隔以获得最高的信号光增益。进一步地优化双泵浦光波长间隔和输入功率,信号光和高阶闲频光同时出现增益消光比（GER）反转,可用于同时实现DPSK信号的全光相位再生和波长转换功能。2)通过七波模型研究了基于双泵浦单模式PS-FOPA实现DPSK全光再生的波长组播功能。通过优化系统参数,实现了一个波长到九个输出波长的DPSK全光再生的波长组播,再生后的各组播信道的DPSK光信号Q因子提高了1.5dB以上,光信噪比（OSNR）代价降低了3dB。研究还发现双泵浦单模式PS-FOPA中高阶四波混频边带的产生有助于降低泵浦光到信号光的强度调制噪声转移。3)基于双共轭泵浦简并PS-FOPA实现了一个波长到三个输出波长的全光QPSK相位再生的波长组播。组播信号的相位和输入QPSK信号光相同,优化输入信号光的相对相位和输入泵浦光功率后,当误码率（BER）为10-3时,相位再生的QPSK信号光、组播信号1（Copy1）和组播信号2（Copy2）的OSNR代价分别降低了0.8dB、1.3dB和1.3dB。4)实验测量了相位不敏感参量光开关的静态响应和动态响应的消光比分别为24.5dB和18.8dB。使用单路径实验结构测量了相位敏感参量光开关的静态响应消光比为18.97dB,使用双路径实验结构测量了相位敏感参量光开关的动态响应消光比为10.84dB。建立了相位不敏感和相位敏感参量光开关的数值仿真模型,仿真结果和实验测量结果相符。5)建立了考虑高非线性光纤（HNLF）纵向零色散波长涨落的参量光开关的数值仿真模型,研究了HNLF纵向零色散波长涨落对相位敏感参量光开关的影响。研究发现,一般情况下纵向零色散波长涨落会降低相位敏感参量光开关的消光比,但是某些特定的纵向零色散波长分布反而有助于提升相位敏感参量光开关的消光比;纵向零色散波长涨落还会导致相位敏感参量光开关的非对易传输特性,而且与相位不敏感参量光开关对比,相位敏感参量光开关的非对易传输特性对纵向零色散波长涨落更加敏感;真空噪声放大会影响参量光开关的泵浦消耗,存在最优的输入泵浦光功率以获得最大的相位敏感参量光开关的消光比。
段晓峰[10]（2010）在《用于WDM光网络的集成解复用接收器件的研究》文中指出本论文工作是围绕以下项目展开的：以任晓敏教授为首席科学家的国家重点基础研究发展计划（973计划）项目“新一代通信光电子集成器件及光纤的重要结构工艺创新与基础研究”（No.2003CB314900）；国家高科技研究发展计划（863计划）项目“用于可重构分插复用具有波长处理机制的平面光集成解复用接收器件的研究”（No.2007AA03Z418）,“自主创新单片集成高性能可调谐解复用光接收器件”（No.2006AA03Z416）;高等学校学科创新引智计划（111计划）项目“通信与网络核心技术创新引智基地”（No.B07005）；国际科技合作重点项目计划项目“基于微尺度效应和技术的异质结构半导体材料及器件”（No.2006DFB11110）。近几年来,对通信带宽的需求不断增长,推动了光通信技术的飞速发展,光波分复用技术作为其中的支撑技术获得了人们的极大关注。对于在长途骨干传输网中的应用,波分复用技术已获得了长足的发展；然而另一方面,基于波分复用技术的全光网络的研究尚处于方兴未艾的阶段。作为其中关键技术之一的波长解复用接收则是波分复用技术能够应用于实际通信系统并发挥自身强大功能的保证。本论文集中研究了波分复用系统中的集成解复用接收技术与器件,主要包括具有波长选择性的,高速、高量子效率、窄线宽、可调谐光探测器,以及单片集成光探测器阵列；并对其在可重构光分插复用系统中的应用进行了探讨。基于本实验室现有的设备和工艺技术,通过大量的理论分析和实验工艺探索,取得的主要研究成果如下所述：1.完成了可调谐光探测器的设计,在大失配异质外延生长方面取得了重要进展,并且解决了可调谐电极制作的工艺难点。制备了1550nm GaAs-DBRs/InP-PD单片集成可调谐光探测器。基于大失配异质外延技术实现了GaAs/AlGaAs的F-P谐振腔与InP基的p-i-n光探测器的单片集成。器件具有大的波长可调谐范围（>10nm）、窄的光谱线宽（<0.5nm）,同时,峰值量子效率达到20%,3dB响应带宽达到8.2GHz。2.提出了具有阶梯腔的新型法布里—珀罗滤波器结构。解决了多阶梯腔制备的工艺难点,为成功制备具有波长处理功能的单片集成光探测器阵列提供了新的途径。3.成功制备了基于多阶梯谐振腔结构的具有波长处理功能的单片集成光探测器阵列；并且探索了苯并环丁烯树脂（BCB树脂）作为键合材料的光子集成制作工艺。在此基础上,设计并实现了一种用于ROADM技术的集成解复用接收器件,该集成器件作为ROADM设备中的关键组成部分能够完成解复用接收功能。器件测试结果显示,可以实现四路波长的探测。最大峰值量子效率达到20%,最大波长可调谐范围为10nm,调谐功率与可调谐波长线性相关,每条光谱响应曲线的线宽都小于0.5nm,3dB响应带宽达到10GHz。4.成功实现了长波长四镜三腔光探测器。利用InP/GaAs大失配异质外延技术实现光子集成,通过多腔结构的设计,实现了量子效率与频率响应之间的解耦,薄的吸收层保证了高速频率响应的获得,同时RCE结构也保证了高量子效率的实现。实际制备的器件响应波长为1550nm,峰值量子效率接近70%,其光谱线宽为0.5nm,3dB响应带宽大于8GHz。5.提出了一种具有双吸收层结构的RCE光探测器,该结构可以缓解传统RCE光探测器带宽与效率之间的相互限制。理论分析得出对于0.2μm厚的吸收层,在1550nm波长处器件的量子效率可达到93%,在高速响应方面,台面积为30μm×30μm时,器件的频率响应3dB带宽亦可以达到26GHz。6.研究了制备具有SWG结构RCE光探测器的方法和途径。研究发现,要达到相同的反射率,SWG结构的引入使InP基DBRs所需的薄膜对数明显减少,解决了InGaAsP/InP基DBRs由于折射率差小而导致的周期对数增加,即厚度增加的难题。计算显示具有SWG结构RCE光探测器的量子效率能够超过90%。
二、WDM光网络中光开关参数的优化设计（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、WDM光网络中光开关参数的优化设计（论文提纲范文）
（1）光空分复用系统中双向传输及ROADM技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.1.1 光纤通信发展历程及面临的挑战 |
| 1.1.2 空分复用技术的发展 |
| 1.2 基于PL的双向光纤传输系统研究现状 |
| 1.3 ROADM研究现状 |
| 1.4 研究内容及结构安排 |
| 第二章 光传输交换技术 |
| 2.1 光纤双向传输技术 |
| 2.2 光交换技术 |
| 2.2.1 光交换的原理 |
| 2.2.2 光交换技术的分类 |
| 2.3 光交换网络和交换节点 |
| 2.3.1 光交换网络 |
| 2.3.2 节点设备OADM功能与结构 |
| 2.3.3 节点设备OXC的功能和结构 |
| 2.4 ROADM结构特性及原理分析 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 基于PL的双向传输实验研究 |
| 3.1 双向光纤传输系统设计 |
| 3.1.1 网络节点设备 |
| 3.1.2 双向传输系统的结构设计 |
| 3.2 双向光纤传输系统实验 |
| 3.2.1 传输模式性能测试 |
| 3.2.2 误码率测试及讨论 |
| 3.3 双向带宽可调传输的实现演示 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 多粒度SDM-ROADM实验研究 |
| 4.1 SDM-ROADM结构和工作原理 |
| 4.2 SDM-ROADM实验系统及性能分析 |
| 4.3 多粒度交换和业务疏导演示 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 附录1 攻读硕士学位期间撰写的论文 |
| 附录2 攻读硕士学位期间参加的科研项目 |
| 致谢 |
（2）面向数据中心网络和骨干光网络的全光交换架构的建模和优化研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 数据中心交换架构 |
| 1.2.2 数据中心业务调度问题 |
| 1.2.3 ROADM |
| 1.2.4 小结 |
| 1.3 主要研究内容 |
| 1.4 论文组织结构 |
| 第2章 基于全光交换的光网络 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 基于AWGR的全光交换数据中心网络 |
| 2.2.1 AWGR介绍 |
| 2.2.2 基于波段交换的AWGR全光交换架构 |
| 2.3 WDM光网络 |
| 2.4 ROADM |
| 2.4.1 基本组成器件 |
| 2.4.2 ROADM架构介绍 |
| 2.5 WDM光网络中的路由和波长分配问题 |
| 2.5.1 路由选择 |
| 2.5.2 波长分配 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 基于波段交换AWGR的全光DCN的业务调度 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 基于波段交换AWGR的全光DCN的业务调度过程 |
| 3.3 基于波段交换AWGR的全光DCN的业务调度问题 |
| 3.3.1 问题定义 |
| 3.3.2 混合整型线性规划(MILP)模型 |
| 3.3.3 启发式算法 |
| 3.4 仿真条件与结果分析 |
| 3.4.1 仿真条件 |
| 3.4.2 结果分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 无色、无向、部分无竞争ROADM及其网络性能评估 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 无色、无向、部分无竞争ROADM架构 |
| 4.3 光通道路由、波长与端口分配算法 |
| 4.3.1 PC_RWPA算法 |
| 4.3.2 PAYG_RWPA算法 |
| 4.4 动态仿真 |
| 4.4.1 通信模型 |
| 4.4.2 仿真过程 |
| 4.5 仿真条件与结果分析 |
| 4.5.1 仿真条件 |
| 4.5.2 结果分析 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 总结和展望 |
| 5.1 本文工作总结 |
| 5.2 未来工作进展 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间的研究成果 |
| 缩略语对照表 |
| 致谢 |
（3）基于波长控制的谐振型硅基光开关及光滤波器研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 硅基光子学发展概述 |
| 1.2 硅基微谐振器的基本结构和应用 |
| 1.2.1 硅基微谐振器的基本结构 |
| 1.2.2 硅基微谐振器的应用 |
| 1.3 谐振型硅基光开关及光滤波器的研究现状 |
| 1.3.1 谐振型硅基光开关的研究现状 |
| 1.3.2 谐振型硅基光滤波器的研究现状 |
| 1.4 本文的研究工作和创新点 |
| 1.5 本文的章节安排 |
| 1.6 参考文献 |
| 第二章 硅基微环谐振器的基本结构和理论 |
| 2.1 传输矩阵理论 |
| 2.2 硅基微环谐振器的基本结构分析 |
| 2.2.1 全通滤波型微环谐振器 |
| 2.2.2 分插复用型微环谐振器 |
| 2.2.3 级联型微环谐振器 |
| 2.3 硅基微环谐振器的波长控制理论 |
| 2.3.1 硅基微环谐振器的波长漂移现象 |
| 2.3.2 波长控制的基本原理 |
| 2.4 本章小结 |
| 2.5 参考文献 |
| 第三章 基于鞍点锁定法的双环结构硅基光开关 |
| 3.1 研究背景 |
| 3.2 基于鞍点锁定法的双环结构4×4硅基热光开关 |
| 3.2.1 器件结构与工作原理 |
| 3.2.2 控制方法与控制子系统设计 |
| 3.2.3 实验验证 |
| 3.3 基于鞍点锁定法的双环结构2×2硅基电光开关 |
| 3.3.1 器件结构 |
| 3.3.2 控制方法与控制子系统设计 |
| 3.3.3 实验验证 |
| 3.4 基于鞍点锁定法的双环结构4×4硅基电光开关 |
| 3.4.1 器件结构 |
| 3.4.2 控制方法与控制子系统设计 |
| 3.4.3 实验验证 |
| 3.5 基于鞍点锁定法的双环结构16×16硅基电光开关 |
| 3.5.1 器件结构和控制子系统设计 |
| 3.5.2 实验验证 |
| 3.6 本章小结 |
| 3.7 参考文献 |
| 第四章 基于神经网络控制的硅基微环光开关 |
| 4.1 研究背景 |
| 4.2 基于一维神经网络控制的单环结构1×2硅基电光开关 |
| 4.2.1 器件结构与工作原理 |
| 4.2.2 控制方法与控制子系统设计 |
| 4.2.3 实验验证 |
| 4.3 基于二维神经网络控制的双环结构1×2硅基电光开关 |
| 4.3.1 器件结构 |
| 4.3.2 控制方法与控制子系统设计 |
| 4.3.3 仿真验证 |
| 4.4 本章小结 |
| 4.5 参考文献 |
| 第五章 基于自零差锁定法的硅基微环滤波器 |
| 5.1 研究背景 |
| 5.2 器件结构与原理 |
| 5.3 控制方法与控制子系统设计 |
| 5.4 器件和控制子系统制备 |
| 5.5 实验装置与结果 |
| 5.6 本章小结 |
| 5.7 参考文献 |
| 第六章 总结和展望 |
| 6.1 工作总结和创新点 |
| 6.2 工作展望 |
| 附录 缩略语 |
| 攻读博士学位期间已发表或录用的论文 |
| 攻读博士学位期间申请的发明专利 |
| 攻读博士学位期间参与的科研项目 |
| 致谢 |
（4）量子密钥分发光网络的资源分配机制研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 量子密钥分发技术(QKD)概述 |
| 1.1.1 QKD原理 |
| 1.1.2 QKD发展进程 |
| 1.2 QKD与光网络的融合趋势 |
| 1.2.1 QKD光网络中的关键技术 |
| 1.2.2 QKD光网络的现状 |
| 1.3 QKD光网络中的资源分配 |
| 1.3.1 面临的主要挑战 |
| 1.3.2 现有方案及其不足 |
| 1.4 论文的主要研究工作及创新点 |
| 1.5 论文结构安排 |
| 参考文献 |
| 第二章 静态环境下多噪声源抑制的信道规划 |
| 2.1 共纤传输系统中的噪声干扰评估 |
| 2.1.1 干扰源分析 |
| 2.1.2 数值仿真与结果评估 |
| 2.2 针对FWM与自发拉曼散射联合优化的波长分配(JOCA)方案 |
| 2.2.1 JOCA方案设计 |
| 2.2.2 实验及仿真评估 |
| 2.3 JOCA方案在QKD光接入网中的扩展应用 |
| 2.3.1 基于JOCA方案的QKD光接入网中的噪声抑制 |
| 2.3.2 QKD光接入网中的JOCA方案性能评估 |
| 2.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第三章 动态网络下针对时变噪声的自适应信道分配 |
| 3.1 动态QKD光网络中的时变噪声干扰问题 |
| 3.2 基于机器学习的噪声抑制信道分配(ML-NSCA)方案 |
| 3.2.1 方案流程 |
| 3.2.2 核心技术-基于ML的最佳信道预测 |
| 3.3 ML-NSCA方案的性能评估 |
| 3.3.1 ML预测模型的准确性分析 |
| 3.3.2 密钥生成率提升性分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第四章 针对资源竞争问题的高效资源共享 |
| 4.1 QKD光网络中的资源竞争问题 |
| 4.2 密钥量驱动的波长分配(KSD-WA)机制 |
| 4.2.1 KSD-WA机制原理 |
| 4.2.2 约束条件及优化目标 |
| 4.3 针对KSD-WA机制的启发式优化算法 |
| 4.3.1 最大密钥容量优先算法 |
| 4.3.2 最小增益保证算法 |
| 4.4 针对KSD-WA机制的深度强化学习优化算法 |
| 4.4.1 学习模型建立 |
| 4.4.2 DeepRL算法的训练 |
| 4.4.3 DeepRL算法的参数设置及其收敛性 |
| 4.5 在动态网络环境下的仿真分析 |
| 4.5.1 KSD-WA机制的密钥生成性能评估 |
| 4.5.2 KSD-WA机制资源共享的高效性验证 |
| 4.6 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第五章 高效的时间-频域QKD编码方案(博士期间其他工作) |
| 5.1 提高密钥生成率的高阶时间-频域QKD编码 |
| 5.1.1 现有方案及其不足 |
| 5.1.2 基于非延时干涉环的时间-频域编码方案 |
| 5.2 NDI-TF-QKD方案的性能评估 |
| 5.2.1 基于IR攻击下的有效传输率评估 |
| 5.2.2 实际应用场景下的密钥生成速率评估 |
| 5.2.3 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第六章 总结与展望 |
| 附录 缩略语表 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间发表的学术论文目录 |
（5）卫星激光—微波混合网络中继交换关键技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 主要符号表 |
| 缩略表 |
| 1 绪论 |
| 1.1 论文研究的背景与意义 |
| 1.2 国内外相关研究进展 |
| 1.3 论文的研究内容与结构安排 |
| 2 卫星微波光子技术理论基础 |
| 2.1 微波信号光调制技术 |
| 2.1.1 光调制技术分类 |
| 2.1.2 基于DD-MZM的外调制技术 |
| 2.2 微波信号光域频率变换技术 |
| 2.2.1 基于级联IM的频率变换方案 |
| 2.2.2 基于双驱动MZM的频率变换方案 |
| 2.2.3 基于双平行MZM的频率变换方案 |
| 2.3 卫星微波光子链路非线性失真特性 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 卫星激光-微波混合网络交换系统结构与链路性能优化研究 |
| 3.1 卫星激光-微波混合网络与交换节点总体结构 |
| 3.1.1 卫星激光-微波混合网络 |
| 3.1.2 混合交换节点 |
| 3.2 卫星微波光子通信系统与链路非线性失真抑制研究 |
| 3.3 本章小结 |
| 4 卫星激光-微波网络弹性带宽交换与全光波长变换技术研究 |
| 4.1 卫星激光-微波混合链路弹性带宽交换方案 |
| 4.1.1 基于业务分布的弹性带宽优化分配策略 |
| 4.1.2 频谱分配策略性能对比 |
| 4.1.3 基于WSS的弹性带宽交换实验和结果分析 |
| 4.2 基于OFC的卫星全光波长变换方案 |
| 4.2.1 波长变换技术 |
| 4.2.2 全光波长变换原理与系统结构 |
| 4.2.3 系统实验与性能分析 |
| 4.3 本章小结 |
| 5 基于多频光本振的卫星多频段频率变换技术研究 |
| 5.1 多频段卫星中继转发器的结构与功能 |
| 5.2 基于DSB-SC的卫星微波频率变换系统 |
| 5.2.1 Ka波段信号的产生 |
| 5.2.2 变频方案与系统结构 |
| 5.2.3 实验结果 |
| 5.3 基于可重构OFC的卫星多频段频率变换系统 |
| 5.3.1 OFC的产生 |
| 5.3.2 变频方案与系统结构 |
| 5.3.3 实验结果 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 星地高速链路并行传输系统和高速光收发器的设计与研制 |
| 6.1 星地高速链路并行传输与同步控制技术研究 |
| 6.1.1 高速链路并行传输系统设计 |
| 6.1.2 高速并行信道同步控制方案 |
| 6.1.3 实验结果 |
| 6.2 基于RocketIO的空间光通信高速光收发器的设计与研制 |
| 6.2.1 GTX高速串行收发器 |
| 6.2.2 基于RocketIO的自定义传输协议设计 |
| 6.2.3 硬件设计与性能测试 |
| 6.3 本章小结 |
| 7 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 创新点 |
| 7.3 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间参加的科研项目及取得的科研成果 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（6）弹性光网络中结合预测的路由与频谱分配算法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 符号对照表 |
| 缩略语对照表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外相关研究状况 |
| 1.2.1 光网络研究现状 |
| 1.2.2 EONs中的路由与频谱分配 |
| 1.2.3 预测在网络领域的应用 |
| 1.2.4 小结 |
| 1.3 研究内容与结构 |
| 第二章 EONs中 RSA和预测研究基础 |
| 2.1 EONs概述 |
| 2.1.1 EONs基本知识 |
| 2.1.2 EONs关键技术 |
| 2.2 EONs中 RSA概述 |
| 2.2.1 RSA的约束条件 |
| 2.2.2 路由计算子问题和频谱分配子问题 |
| 2.2.3 RSA的研究 |
| 2.3 光网络业务模型 |
| 2.3.1 泊松业务模型 |
| 2.3.2 自相似业务模型 |
| 2.4 预测方法与原理 |
| 2.4.1 预测方法概述 |
| 2.4.2 RBFNN预测基本原理 |
| 2.5 小结 |
| 第三章 基于业务预测和周期性重选路的RSA算法 |
| 3.1 问题模型与建模 |
| 3.1.1 距离自适应调制描述 |
| 3.1.2 网络模型和业务表述 |
| 3.1.3 优化目标与约束条件 |
| 3.2 基于业务预测和周期性重选路的RSA算法 |
| 3.2.1 更新网络链路权重 |
| 3.2.2 RBFNN结构参数的训练与预测 |
| 3.2.3 计算资源竞争率 |
| 3.2.4 选择候选路径 |
| 3.2.5 算法流程 |
| 3.3 仿真及结果分析 |
| 3.3.1 仿真参数设置 |
| 3.3.2 预测性能对比评估 |
| 3.3.3 算法性能评估及分析 |
| 3.4 小结 |
| 第四章 非均匀业务场景下结合预测和频谱转换的RSA算法 |
| 4.1 非均匀业务场景描述 |
| 4.2 频谱转换概述 |
| 4.2.1 频谱转换的原理 |
| 4.2.2 频谱转换的应用 |
| 4.3 非均匀业务场景下结合预测和频谱转换的RSA算法 |
| 4.3.1 SCP算法 |
| 4.3.2 SCP_R策略 |
| 4.3.3 SCP_BC策略 |
| 4.3.4 SCP_R和 SCP_BC的比较 |
| 4.4 仿真及结果分析 |
| 4.4.1 仿真参数设置 |
| 4.4.2 仿真结果及分析 |
| 4.5 小结 |
| 第五章 结束语 |
| 5.1 全文总结 |
| 5.2 下一步工作 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（7）全光分组交换网络节点信号性能提升技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 光网络概述 |
| 1.2 光交换网络发展过程 |
| 1.2.1 光电路交换 |
| 1.2.2 光突发交换 |
| 1.2.3 光分组交换 |
| 1.3 光分组交换网络发展趋势 |
| 1.4 本文主要研究内容 |
| 第二章 光分组交换网络及关键技术 |
| 2.1 光分组交换网络组成 |
| 2.1.1 网络架构 |
| 2.1.2 网络协议 |
| 2.2 光分组交换网络关键技术 |
| 2.2.1 光分组交换网络核心节点结构 |
| 2.2.2 核心节点关键技术 |
| 2.3 本章小结 |
| 第三章 交换节点信号性能提升系统仿真研究 |
| 3.1 工作原理 |
| 3.2 方案设计 |
| 3.3 信号性能提升系统仿真分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 交换节点信号性能提升系统实验研究 |
| 4.1 实验设计 |
| 4.2 实验研究 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
（8）弹性光网络中的信号处理关键技术与应用研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 弹性光网络的发展现状与趋势 |
| 1.1.1 传统WDM光网络 |
| 1.1.2 固定通道间隔带来的问题 |
| 1.1.3 弹性光网络的出现 |
| 1.2 弹性光网络的关键技术 |
| 1.2.1 弹性光网络体系架构 |
| 1.2.2 物理层关键技术 |
| 1.2.3 信号处理关键技术 |
| 1.3 弹性光网络中信号处理技术的发展需求和研究现状 |
| 1.3.1 弹性光交换中光信号处理的发展需求 |
| 1.3.2 弹性光传输中数字信号处理的发展需求 |
| 1.3.3 研究现状 |
| 1.4 论文的主要工作和创新点 |
| 参考文献 |
| 第二章 弹性光交换节点结构 |
| 2.1 弹性光交换节点结构及其核心部件 |
| 2.1.1 基于WSS的ROADM结构 |
| 2.1.2 WSS的技术实现 |
| 2.1.3 基于LCoS的TB-WSS |
| 2.2 具有光信号处理功能的ROADM结构 |
| 2.2.1 典型的弹性ROADM结构 |
| 2.2.2 具有光信号处理功能的弹性ROADM结构 |
| 2.3 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第三章 弹性光交换中的高阶调制光信号处理 |
| 3.1 适用于弹性光交换的波长变换方案 |
| 3.1.1 弹性光交换中波长变换的意义 |
| 3.1.2 具有波长变换能力的无色无向无冲突ROADM结构 |
| 3.1.3 实验设置 |
| 3.1.4 实验结果 |
| 3.2 适用于弹性光交换的光域WDM组播方案 |
| 3.2.1 弹性光交换中光域WDM组播的意义 |
| 3.2.2 基于SOA中FWM效应的一系列WDM组播方案 |
| 3.2.3 实验设置和结果分析 |
| 3.3 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第四章 多功能多路并行光信号处理 |
| 4.1 双路DQPSK到DPSK的光域调制格式转换和波长变换方案 |
| 4.1.1 光域调制格式转换对弹性光网络的意义 |
| 4.1.2 双路DQPSK到DPSK的调制格式转换兼波长变换原理 |
| 4.1.3 基于LCoS技术的多功能弹性光交换单元 |
| 4.1.4 实验设置和结果分析 |
| 4.2 三路DPSK信号的光域逻辑门和WDM组播方案 |
| 4.2.1 基于QD-SOA的光域逻辑门对弹性光网络的意义 |
| 4.2.2 三路DPSK信号光域XOR门和WDM组播的工作原理 |
| 4.2.3 实验设置和结果分析 |
| 4.3 基于FBG光域均衡器的全光再生技术 |
| 4.3.1 WDM-PON中基于RSOA的无色ONU方案 |
| 4.3.2 FBG光域均衡工作原理 |
| 4.3.3 实验设置和结果分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第五章 弹性光传输中基于机器学习的数字信号处理 |
| 5.1 基于支持向量机的非线性判决器 |
| 5.1.1 支持向量机的基本原理 |
| 5.1.2 仿真系统 |
| 5.1.3 SVM对M-PSK信号做判决处理的结果分析 |
| 5.1.4 SVM对16QAM信号做判决处理的结果分析 |
| 5.2 基于人工神经网络的信号再生算法 |
| 5.2.1 人工神经网络的基本原理 |
| 5.2.2 基于BP-ANN的16QAM信号检测方案 |
| 5.2.3 仿真系统 |
| 5.2.4 结果分析 |
| 5.3 基于k近邻的系统损伤补偿算法 |
| 5.3.1 k近邻算法的基本原理 |
| 5.3.2 基于KNN的16QAM信号检测方案 |
| 5.3.3 仿真系统和结果分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第六章 总结与展望 |
| 附录缩略语 |
| 致谢 |
| 博士期间发表论文 |
（9）基于光纤参量放大器的全光信号处理技术的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 研究进展 |
| 1.3 数值仿真方法 |
| 1.4 论文的研究内容及成果 |
| 2 光纤参量放大器 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 光纤的线性和非线性效应 |
| 2.3 光纤参量放大器的增益特性 |
| 2.4 纵向随机色散涨落的影响 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 DPSK信号全光相位再生和波长组播 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 系统结构 |
| 3.3 双泵浦单模式PS-FOPA的理论分析 |
| 3.4 DPSK光信号同时实现相位再生和波长组播 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 QPSK信号全光相位再生和波长组播 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 系统结构 |
| 4.3 基于双共轭泵浦简并PS-FOPA的全光QPSK相位再生 |
| 4.4 QPSK光信号同时实现相位再生和波长组播 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 基于光纤参量光放大器的参量光开关 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 光纤参量光开关的理论模型 |
| 5.3 相位不敏感参量光开关 |
| 5.4 相位敏感参量光开关 |
| 5.5 光纤纵向色散涨落的影响 |
| 5.6 本章小结 |
| 6 总结及展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录1 攻读博士学位期间发表论文目录 |
| 附录2 攻读博士学位期间授权中国发明专利 |
（10）用于WDM光网络的集成解复用接收器件的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 目录 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究的背景和意义 |
| 1.2 论文的结构安排 |
| 参考文献 |
| 第二章 用于WDM光网络的集成解复用接收器件研究进展 |
| 2.1 光子集成的发展及其在WDM光网络中的应用 |
| 2.2 WDM光网络中ROADM的实现技术 |
| 2.3 基于光子集成的ROADM器件研究进展 |
| 2.3.1 基于AWG的ROADM器件 |
| 2.3.2 基于环形结构的ROADM器件 |
| 2.3.3 基于光子晶体的ROADM器件 |
| 2.4 小结 |
| 参考文献 |
| 第三章 具有波长选择特性的单片集成可调谐光探测器 |
| 3.1 GaAs-DBRs/InP-PD单片集成可调谐光探测器的理论基础 |
| 3.1.1 器件的基本结构 |
| 3.1.2 器件量子效率和频率响应的理论分析 |
| 3.2 器件的外延生长和制备 |
| 3.2.1 器件的外延生长 |
| 3.2.2 X射线衍射技术(XRD)和器件的外延生长质量 |
| 3.2.3 器件的制作工艺和版图设计 |
| 3.2.4 器件的制备 |
| 3.3 窄光谱响应线宽面入射光探测器光谱响应的精确测量 |
| 3.4 器件可调谐特性的测试 |
| 3.5 器件暗电流的测试 |
| 3.6 器件频率响应的测试 |
| 3.7 小结 |
| 参考文献 |
| 第四章 用于ROADM技术的集成解复用接收器件的研究 |
| 4.1 具有波长处理功能的单片集成光探测器阵列 |
| 4.1.1 基本结构及理论分析 |
| 4.1.2 多阶梯结构的制作工艺 |
| 4.1.3 器件的外延生长和制备 |
| 4.1.4 器件的测试与讨论 |
| 4.2 用于ROADM技术的集成解复用接收器件 |
| 4.2.1 基本结构及理论分析 |
| 4.2.2 器件的外延生长和制备 |
| 4.2.3 基于苯并环丁烯(BCB)树脂的键合实验研究 |
| 4.2.4 器件的测试与讨论 |
| 4.3 小结 |
| 参考文献 |
| 第五章 长波长四镜三腔光探测器的研究 |
| 5.1 器件的基本结构 |
| 5.2 理论计算与特性分析 |
| 5.2.1 量子效率的计算方法与理论分析 |
| 5.2.2 器件的驻波效应 |
| 5.3 材料生长和器件制备 |
| 5.3.1 器件外延片的生长 |
| 5.3.2 器件的制备 |
| 5.4 实验测试及结果分析 |
| 5.4.1 光谱响应的测试 |
| 5.4.2 频率响应的测试 |
| 5.5 小结 |
| 参考文献 |
| 第六章 具有双吸收层结构的RCE光探测器研究 |
| 6.1 双吸收层p-i-n-i-p光探测器概述 |
| 6.2 具有双吸收层结构的RCE光电探测器基本结构 |
| 6.3 理论计算与特性分析 |
| 6.3.1 量子效率的理论计算 |
| 6.3.2 与传统谐振腔增强型探测器的比较 |
| 6.3.3 驻波效应 |
| 6.3.4 高速响应的理论计算 |
| 6.4 器件生长与版图设计 |
| 6.4.1 器件外延片的生长 |
| 6.4.2 工艺流程与版图设计 |
| 6.5 实验测试及结果分析 |
| 6.6 小结 |
| 参考文献 |
| 第七章 基于亚波长光栅的RCE光探测器研究 |
| 7.1 具有SWG结构的高反射镜理论分析 |
| 7.1.1 具有一维SWG结构的高反射镜 |
| 7.1.2 具有二维SWG结构的高反射镜 |
| 7.2 具有SWG结构的RCE光探测器理论研究 |
| 7.2.1 具有一维SWG结构的RCE光探测器 |
| 7.2.2 具有二维SWG结构的RCE光探测器 |
| 7.3 SWG的制备工艺研究 |
| 7.3.1 SWG光刻版图设计 |
| 7.3.2 SWG制备重要工艺步骤研究 |
| 7.3.3 SWG制备实验结果 |
| 7.4 具有SWG结构的RCE光探测器制备工艺研究 |
| 7.4.1 具有SWG结构的RCE光探测器版图设计 |
| 7.4.2 具有SWG结构的RCE光探测器外延生长 |
| 7.4.3 器件制备工艺 |
| 7.5 小结 |
| 参考文献 |
| 第八章 总结 |
| 致谢 |
| 攻读博士学位期间发表的学术论文 |
四、WDM光网络中光开关参数的优化设计（论文参考文献）
- [1]光空分复用系统中双向传输及ROADM技术研究[D]. 陈成. 南京邮电大学, 2020(03)
- [2]面向数据中心网络和骨干光网络的全光交换架构的建模和优化研究[D]. 仲兆鑫. 苏州大学, 2020(02)
- [3]基于波长控制的谐振型硅基光开关及光滤波器研究[D]. 朱庆明. 上海交通大学, 2020(01)
- [4]量子密钥分发光网络的资源分配机制研究[D]. 牛佳宁. 北京邮电大学, 2020(01)
- [5]卫星激光—微波混合网络中继交换关键技术研究[D]. 吴宾. 大连理工大学, 2019(06)
- [6]弹性光网络中结合预测的路由与频谱分配算法研究[D]. 张水艳. 西安电子科技大学, 2019(02)
- [7]全光分组交换网络节点信号性能提升技术研究[D]. 李珉璇. 中国科学院大学(中国科学院西安光学精密机械研究所), 2018(06)
- [8]弹性光网络中的信号处理关键技术与应用研究[D]. 王丹石. 北京邮电大学, 2016(02)
- [9]基于光纤参量放大器的全光信号处理技术的研究[D]. 孟岩. 华中科技大学, 2016(08)
- [10]用于WDM光网络的集成解复用接收器件的研究[D]. 段晓峰. 北京邮电大学, 2010(11)