新一代光網絡及其若干關鍵研究.pdf

1、新一代光網絡技術的研究已取得重大進展，但在高速長距離通信系統(tǒng)的傳輸控制、新型全光3R中繼器設計構建、業(yè)務驅動型可重構光網絡的業(yè)務量疏導及其實現、多粒度交換可重構全光網的全面監(jiān)控管理方面還有許多問題有待研究或有待于深入研究，本文在這些方面均開展了一些研究，研究工作由理論研究和實驗研制兩部分組成，理論部分包括高速長距離光孤子通信系統(tǒng)的傳輸控制和新型全光3R中繼器分析設計兩個部分，實驗部分包括DWDM可重構全光網的設計集成和演示及監(jiān)控管理兩個

2、部分。
　　 光孤子通信是利用光纖的非線性與色散相互作用實現高速長距離通信的理想方案。但這種方案在發(fā)展過程中也顯現出新的問題，即當光信號的速率提升至幾十Gb/s到Tb/s，脈寬縮短至短皮秒或飛秒時，由高階效應導致的脈沖內喇曼自泵產生的孤子自頻移等現象將擾亂系統(tǒng)中孤子脈沖信號的穩(wěn)定傳輸，成為高速長距離通信的嚴重障礙。本文首次在考慮三種高階效應的條件下，通過變分法綜合解析了恒定色散和色散管理系統(tǒng)中的非線性薛定愕方程，揭示了短皮秒和飛

3、秒孤子脈沖傳輸演化規(guī)律，首次提出用中心頻率上偏移導頻濾波和時域調制器的復合控制方法，有效地抑制了ASE及各種高階效應產生的系統(tǒng)定時抖動和受激喇曼自頻移（SRFS），能徹底消除受激喇曼自頻移，穩(wěn)定了孤子中心頻率，并抑制了定時抖動的增長。首次從理論分析和數值模擬兩個方面研究了超高速長距離光孤子系統(tǒng)中調制器參數和濾波器參數與系統(tǒng)的穩(wěn)定性關系，得出了系統(tǒng)穩(wěn)定條件，發(fā)現在存在SSFS條件下，采用時域和導頻濾波復合控制，實現40Gb/s和160Gb

4、/s光孤子零頻移穩(wěn)定傳輸是可行的。
　　 近年來國內外都在研究發(fā)展能同時在光域完成放大、整形和定時功能的全光3R中繼方法，本文提出全光3R再生中繼器的一種新方案，采用EDFA、HNLF和光孤子時域和頻域控制結構，構造一種光纖型全光3R中繼器。首次建立了這類中繼器的工作方程，采用變分法完成了變形光脈沖的傳輸演化規(guī)律和再放大、再整形與再定時3R功能的分析，給出了中繼器結構參數的設計和輸出特性，論證并導出了中繼器穩(wěn)定運行的條件，揭示了

5、中繼器穩(wěn)定解的物理實質，為研究這種新穎全光3R中繼器提供了理論基礎。
　　 在可重構光網絡實驗研制方面，本文設計集成并演示了一種業(yè)務驅動型可重構光網絡平臺，建立了光網絡的固定連接和交換連接，探討了可變業(yè)務網絡的可重構流量疏導中的完全適配方案的實現方法，根據業(yè)務流量變化的需求，實現了光網絡物理結構的重構。根據可重構光網絡管理的特殊要求，實現了對光網絡中各網元控制管理和各光波長通道波長穩(wěn)定性、光信噪比、信道功率、定時抖動、消光比、色