城域接入融合網(wǎng)絡及關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、近年來，隨著有線/無線業(yè)務多樣化和終端用戶不斷增加，大量數(shù)據(jù)流在城域網(wǎng)絡（MAN）進行匯聚和交換，其流量增長速率已是骨干網(wǎng)流量增長速率的兩倍。此外，傳統(tǒng)網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)下的城域網(wǎng)和接入網(wǎng)具有較為復雜的網(wǎng)絡基礎設施建設，這不僅消耗了網(wǎng)絡資源，也給網(wǎng)絡的升級優(yōu)化帶來不便。為了適應網(wǎng)絡流量的不斷增長，傳統(tǒng)城域網(wǎng)和接入網(wǎng)的無縫融合是未來網(wǎng)絡演進的一個潛在趨勢。
　　本文以城域接入融合網(wǎng)絡（MAIN）作為研究對象，利用不同用戶接入技術(shù)、信號調(diào)制

2、/解調(diào)技術(shù)和信號交換技術(shù)，對基于“環(huán)形+樹形”的城域接入融合網(wǎng)絡架構(gòu)進行了設計，并對其網(wǎng)絡交換節(jié)點使用的可重構(gòu)光分插復用器（ROADM）進行深入研究。同時，對MAIN全光虛擬專用網(wǎng)絡（AOVPN）實現(xiàn)進行討論，并設計支持并發(fā)式AOVPN通信的MAIN網(wǎng)絡架構(gòu)。本文主要創(chuàng)新性工作如下：
　　1.利用正交頻分復用（OFDM）、正交頻分多址接入（OFDMA）、OFDM子帶復用、時分復用（TDM）和偏振復用（PDM），提出了偏振復用子帶間

3、插OFDM MAIN網(wǎng)絡架構(gòu)。網(wǎng)絡上/下行OFDM子帶信號占用不同偏振態(tài)且子帶頻譜間插，提高了網(wǎng)絡帶寬資源利用率?；旌辖尤敕绞绞拐麄€網(wǎng)絡具有更高的靈活性和可擴展性。網(wǎng)絡交換節(jié)點中的ROADM具有簡單系統(tǒng)架構(gòu)，網(wǎng)絡終端節(jié)點采用傳統(tǒng)OFDM收發(fā)機進行信號調(diào)制/解調(diào)，使網(wǎng)絡具有較高可升級性。理論分析了光信號中光載波分量和子帶信號間相位失配帶來的影響，并討論了上/下行多子帶信號接收機的信號處理過程。
　　2.采用數(shù)字濾波器接入（DFMA）

4、和波分復用（WDM），提出了基于WDM-DFMA的強度調(diào)制和直接探測（IM-DD）MAIN網(wǎng)絡。DFMA技術(shù)的使用不僅簡化了網(wǎng)絡帶寬分配、提高了帶寬利用率，同時改善了網(wǎng)絡的靈活性、彈性、適應性和可升級性。利用無源光耦合器和強度調(diào)制器，提出了基于數(shù)字信號處理（DSP）的低成本、低功耗ROADM，其不僅可以實現(xiàn)波長、子載波帶和正交子帶信號的動態(tài)上路和下路，而且對輸入信號調(diào)制格式、數(shù)字濾波器特性、光纖傳輸特性和終端接收機配置等具有較高的魯棒性

5、。利用商用低成本光電器件，對此ROADM的正交子帶信號的下路功能進行了實驗驗證。
　　3.提出了基于WDM-DFMA的相干MAIN網(wǎng)絡。該網(wǎng)絡不但擁有更大的網(wǎng)絡系統(tǒng)容量和網(wǎng)絡覆蓋、同時具有靈活的網(wǎng)絡帶寬分配和更高的網(wǎng)絡彈性。針對相干DFMA網(wǎng)絡系統(tǒng)，利用馬赫-曾德爾調(diào)制器（MZM），提出了兩種簡單可行的ROADM下路方案，并對其進行了理論推導和數(shù)值驗證。結(jié)果表明，這兩種方案不僅具有相同的下路性能，而且可以帶來近10dB的ROADM

6、下路性能改善，同時對調(diào)制指數(shù)變化具有較高的魯棒性。其次，研究結(jié)果還表明提出的ROADM下路方案對非理想下路 MZM消光比、下路射頻信號相位偏移、光纖傳輸損傷和不同DFMA系統(tǒng)數(shù)字濾波方案具有較高魯棒性。此外，針對基于WDM-DFMA的相干M AI N網(wǎng)絡，研究了最佳數(shù)字濾波方案和數(shù)字濾波器分配方案。
　　4.針對單環(huán)形和多環(huán)形 MAIN網(wǎng)絡，研究了VPN通信的分類。提出了基于WDM的MAIN網(wǎng)絡架構(gòu)，其不僅可以支持并發(fā)式AOVPN