OCDM編碼技術(shù)及其在光標(biāo)記交換系統(tǒng)中的應(yīng)用研究.pdf

1、光碼分復(fù)用技術(shù)（OCDM）是一種可實(shí)現(xiàn)多用戶共享信道、隨機(jī)異步接入、高速、透明的通信方式，具有碼字容量大、保密性好、抗噪能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，將其引入到光標(biāo)記交換技術(shù)中，用OCDM碼作為光標(biāo)記，有望解決光標(biāo)記系統(tǒng)中的電子瓶頸、透明性等問題，提高交換速率、實(shí)現(xiàn)全光交換，為未來(lái)實(shí)現(xiàn)快速度、高質(zhì)量、大容量的全光通信網(wǎng)提供了極大的可能。
　　 近年來(lái)，隨著混沌理論的深入研究，混沌的優(yōu)點(diǎn)逐步為人們所認(rèn)識(shí)，而利用混沌產(chǎn)生擴(kuò)頻序列的研究已經(jīng)引起了許多

2、人的關(guān)注?；煦缧蛄凶畲蟮膬?yōu)勢(shì)是對(duì)初值的敏感性和類隨機(jī)性，這使得混沌系統(tǒng)難以被破解從而提高了系統(tǒng)的安全性。由于混沌序列對(duì)初值敏感，產(chǎn)生的碼序列數(shù)量也比較多，因此更適合用于保密通信。此外，混沌序列碼在構(gòu)造上相比于一般的偽隨機(jī)序列碼更為簡(jiǎn)單，因此，對(duì)混沌序列的研究已經(jīng)在通信領(lǐng)域引起了關(guān)注。在光通信領(lǐng)域，用光信號(hào)構(gòu)造混沌序列并將其應(yīng)用于光通信的研究也成為了近期研究的熱點(diǎn)。
　　 本論文在分析和總結(jié)大量國(guó)內(nèi)外研究文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，充分調(diào)研了光

3、碼分復(fù)用技術(shù)、混沌理論及混沌序列、光標(biāo)記交換等相關(guān)技術(shù)的原理，對(duì)混沌序列的性質(zhì)及構(gòu)造方式、全光混沌序列發(fā)生器的設(shè)計(jì)原理等相關(guān)技術(shù)進(jìn)行了學(xué)習(xí)，在全光混沌序列及其發(fā)生器的設(shè)計(jì)、混沌序列的短周期現(xiàn)象、OCDM光標(biāo)記碼的設(shè)計(jì)與識(shí)別等方面展開了研究，本文的工作和創(chuàng)新點(diǎn)如下：
　　 1.設(shè)計(jì)了一種基于切比雪夫映射的全光混沌序列發(fā)生器
　　 （1）該發(fā)生器基于馬赫-曾德爾干涉儀，克服了以往的設(shè)計(jì)方案受光器件尺寸限制的問題；
　　

4、 （2）該發(fā)生器具有波長(zhǎng)適應(yīng)性方案，可以根據(jù)不同的輸入波長(zhǎng)產(chǎn)生出對(duì)應(yīng)的切比雪夫光混沌序列；
　　 （3）該發(fā)生器的升級(jí)方案更新簡(jiǎn)單易行。需要在系統(tǒng)中新增輸入波長(zhǎng)時(shí)，只需重新根據(jù)新增波長(zhǎng)的值計(jì)算驅(qū)動(dòng)電壓，然后在電壓控制單元中添加一條對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)信息即可。
　　 2.給出了切比雪夫混沌序列短周期現(xiàn)象的數(shù)學(xué)證明
　　 （1）通過仿真發(fā)現(xiàn)了切比雪夫等混沌序列的短周期現(xiàn)象，并證明了三階切比雪夫序列退化成短周期序列的條件；<

5、br>　　 （2）將短周期現(xiàn)象的證明推廣到任意整數(shù)階切比雪夫序列，證明了任意整數(shù)階切比雪夫序列在初值角度為有限小數(shù)時(shí)將會(huì)退化為短周期序列的結(jié)論；
　　 （3）通過對(duì)切比雪夫混沌序列短周期現(xiàn)象的證明，研究分析了混沌序列進(jìn)入短周期狀態(tài)后的周期性質(zhì)，對(duì)切比雪夫混沌序列短周期的一般規(guī)律進(jìn)行了總結(jié)，即：切比雪夫混沌序列所退化的短周期序列的周期隨著初值精度的提高而以5倍或者10倍的速度增大。特別地，通過數(shù)學(xué)證明得到了三階切比雪夫混沌序列的

6、短周期表達(dá)式。
　　 3.設(shè)計(jì)了一種新型的全光混合混沌序列發(fā)生器
　　 （1）在對(duì)混沌序列的特性，特別是對(duì)混沌序列的李雅普諾夫指數(shù)的深入研究的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步通過數(shù)學(xué)推導(dǎo)和計(jì)算機(jī)仿真對(duì)混合混沌序列的動(dòng)力學(xué)特征進(jìn)行了證明，證明結(jié)果表明：混合混沌序列仍具有混沌的動(dòng)力學(xué)特征；
　　 （2）設(shè)計(jì)了一種全新的全光混沌序列發(fā)生器，設(shè)計(jì)方案基于混合混沌序列，完善了原有的全光切比雪夫混沌序列發(fā)生器，仿真結(jié)果表明：所設(shè)計(jì)的混合混沌序

7、列發(fā)生器所產(chǎn)生的混沌序列能夠在避免進(jìn)入短周期狀態(tài)下得到較長(zhǎng)的混沌序列。
　　 4.設(shè)計(jì)了混沌OCDM光標(biāo)記碼的產(chǎn)生、識(shí)別、擦除、重寫與路由控制方案。將混沌OCDM編碼與光標(biāo)記交換兩種技術(shù)相結(jié)合，在光標(biāo)記交換系統(tǒng)中應(yīng)用OCDM編碼技術(shù)，基于創(chuàng)新點(diǎn)3中所設(shè)計(jì)的全光混合混沌序列發(fā)生器，采用光混沌OCDM序列碼作為光標(biāo)記進(jìn)行光標(biāo)記交換，設(shè)計(jì)了混沌OCDM光標(biāo)記碼的產(chǎn)生、提取、識(shí)別、擦除、重寫與路由控制方案，并通過計(jì)算機(jī)仿真對(duì)產(chǎn)生與提取方