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

1、隨著光電技術(shù)的進(jìn)步,波分復(fù)用(WDM)技術(shù)及由此構(gòu)成的WDM光網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)了比傳統(tǒng)的點(diǎn)到點(diǎn)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(dòng)態(tài)光交換器件和提供動(dòng)態(tài)波長路由技術(shù),在光網(wǎng)絡(luò)中實(shí)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(dòng)態(tài)交換器件提供點(diǎn)到多點(diǎn)傳輸,組播光網(wǎng)絡(luò)需要有效的動(dòng)態(tài)路由來合理地利用網(wǎng)絡(luò)中的組播交換資源,實(shí)現(xiàn)組播業(yè)務(wù)的高效交

2、換傳送.本文對(duì)組播光網(wǎng)絡(luò)可調(diào)接收機(jī)和波長路由問題進(jìn)行了研究,主要包括新型高速可調(diào)接收機(jī)、低成本注入鎖定可調(diào)接收機(jī)設(shè)計(jì)、共享波長轉(zhuǎn)換節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)及其對(duì)網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)路由算法的影響,受光網(wǎng)絡(luò)限制的動(dòng)態(tài)組播樹構(gòu)建和動(dòng)態(tài)路由等. 第一章緒論,對(duì)相關(guān)背景作了回顧和分析. 第二章實(shí)驗(yàn)演示和理論分析了一種亞納秒外差相干可調(diào)接收機(jī).這種超快速信道切換的接收機(jī),對(duì)于高速組播光網(wǎng)絡(luò)中以時(shí)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(jī)中

3、采用具有超快頻率穩(wěn)定性的交換本振源,實(shí)現(xiàn)了具有小于0.7-.ns交換時(shí)間的可調(diào)相干光接收機(jī).就我們所知,這是迄今為止實(shí)驗(yàn)報(bào)道的交換速度最快的可調(diào)接收機(jī).為了理解這種外差接收機(jī)的交換性能,我們進(jìn)一步理論分析了接收機(jī)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(jī)的中頻濾波帶寬限制,在通常的外差接收機(jī)結(jié)構(gòu)中通過合適的設(shè)計(jì)中頻濾波器,仍可確保比特量級(jí)的交換時(shí)間. 實(shí)現(xiàn)可調(diào)接收機(jī)的方案有很多種,但是通常結(jié)構(gòu)復(fù)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(chǎng)合應(yīng)用.第三章實(shí)驗(yàn)演示了一種基于F.P半導(dǎo)體激光器雙注入鎖定效應(yīng)設(shè)計(jì)的可調(diào)接收機(jī).F.P激光器注入鎖定可調(diào)接收機(jī)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(chǎng)合.實(shí)驗(yàn)演示了2.5Gb/s速率下該接收機(jī)的波長通道選擇接收的能力,測(cè)量了兩波長通道選擇接收的誤碼特性,顯示了該接收機(jī)對(duì)光信號(hào)的放大接收作用,這種效應(yīng)對(duì)于無放大中繼的低成本接入網(wǎng)絡(luò)有重要意義.我們進(jìn)一步分析了該可調(diào)接收的調(diào)節(jié)時(shí)間,實(shí)驗(yàn)觀察指出其失

5、鎖到鎖定時(shí)間小于2.5ns,這一交換時(shí)間允許EPON等網(wǎng)絡(luò)在包間保護(hù)時(shí)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(dòng)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(gè)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(diǎn)數(shù)目限制.針對(duì)前一問題,建議了一種采用動(dòng)態(tài)配置可調(diào)光功率分配器的方法,它通過在分路時(shí)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(duì)網(wǎng)絡(luò)可組播節(jié)點(diǎn)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(gè)子節(jié)點(diǎn)有多個(gè)父節(jié)點(diǎn),它們?cè)谶壿嬌先詷?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(jì)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(fù)載時(shí)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(shí)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(diǎn)結(jié)構(gòu)及其阻塞性能對(duì)網(wǎng)絡(luò)動(dòng)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(diǎn)結(jié)構(gòu)的模塊化設(shè)計(jì)及其相應(yīng)的性能,波長共享的組播節(jié)點(diǎn)通過采用頻率分路器來提供不同波長間的組播.通過對(duì)波長分組,使節(jié)點(diǎn)可以以分組波長數(shù)為單位隨網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容需要擴(kuò)展,共享波長轉(zhuǎn)換節(jié)點(diǎn)和組播節(jié)點(diǎn)仿真結(jié)果表明,合理的分組方案不會(huì)降低節(jié)點(diǎn)的交換阻塞性能.考慮到節(jié)點(diǎn)阻塞性能對(duì)網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)路由的影響,我們建議了一種新的動(dòng)態(tài)路由算法來改善具有有阻塞節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)性能.該算法通過將節(jié)點(diǎn)阻塞性能考慮到動(dòng)態(tài)路由中,使路由盡量避免經(jīng)過阻塞率高的節(jié)點(diǎn)來降低網(wǎng)絡(luò)阻塞概率.節(jié)點(diǎn)