光分组交换网络中的若干关键技术研究 ——交换矩阵、光逻辑、光缓存、全光信号处理和OVPN技术

论文摘要

进入21世纪，互联网技术和多媒体技术已经渗透到人类生活的各个方面，承载各种数据业务和多媒体业务的电信网面临着新的挑战。作为电信网的基础传送平台，光传送网在网络结构、通信质量、传输距离和容量上都需要进一步提高，以便更好地将具有巨大传输带宽能力的光传输技术同承载IP数据业务的交换技术融合。光分组交换（OPS）网络的提出为解决这一问题提供了良好的解决方案。OPS网络以光分组的形式来承载数据业务，净荷的传输和交换在光域中进行，而信头处理和控制在光域或电域中完成。由于OPS以光分组作为最小的交换颗粒，带宽可以按照用户的需求在光分组级上进行灵活的分配，所以它能够有效地支持多粒度的业务，提高带宽的利用率。 本论文围绕OPS网络中的若干关键技术进行研究，主要工作如下： 1．利用新颖的等效串扰系数法，建立了光开关和节点的流量模型，研究了基于交叉增益调制（XGM）效应的半导体光放大器（SOA）开关矩阵在OPS网络中的串扰问题；分析了SOA的各种参数、输入信号特性参数以及节点流量特性对开关隔离度、节点中由串扰造成的误码率、节点规模以及节点级联能力的影响；提出了优化SOA交换矩阵的具体措施。 2．首次分析了注入连续光作为辅助光的基于SOA的马赫曾德尔干涉仪（SOA-MZI）的全光异或门的性能。通过数值仿真，给出了在SOA透明传输波长上注入辅助连续光后，基于SOA-MZI的全光XOR门工作机制。 3．研究了Internet业务下带有优先权的光分组网中的光缓存性能，建立了基于Parto分布的带有优先权的排队模型，得出了光缓存系统的丢包率、系统实际负荷、光纤延时线单位缓存时间以及平均排队时间变化的关系曲线；同时研究了输入信道共享波长变换和部分共享光缓存结构在单播和多播流量条件下，OPS网络的性能。

论文目录

• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 光分组交换网的结构及关键技术
• 1.2.1 OPS网络结构
• 1.2.2 OPS节点结构
• 1.2.3 OPS网络中的关键技术
• 1.3 光分组交换的研究机构及相关项目
• 1.4 本论文的主要工作
• 1.5 本论文的创新点
• 参考文献
• 第二章 OPS节点中串扰特性的研究
• 创新点
• 2.1 光分组交换节点结构类型
• 2.1.1 空分交换型OPS节点
• 2.1.2 波长广播-选择型OPS节点
• 2.2.3 波长路由型OPS节点
• 2.2.4 Tbit/s级的混合型OPS节点
• 2.2 交换矩阵的串扰分析
• 2.2.1 SOA光开关原理
• 2.2.2 串扰分析
• 2.3 数值模拟与讨论
• 2.3.1 SOA的性能参数对交换矩阵串扰特性的影响
• 2.3.2 输入信号特性对交换矩阵串扰特性的影响
• 2.4 结论
• 参考文献
• 第三章 高速全光逻辑器件的研究
• 创新点
• 3.1 引言
• 3.2 系统原理
• 3.2.1 系统结构
• 3.2.2 数值分析模型
• 3.3 数值仿真结果
• 3.4 性能分析
• 3.5 结论
• 参考文献
• 第四章 OPS网络中的光缓存技术
• 创新点
• 4.1 引言
• 4.1.1 光缓存技术在OPS网络中的具体应用
• 4.1.2 采用全光缓存的网络结构
• 4.1.3 实现全光缓存的关键技术
• 4.1.4 展望
• 4.2 Internet业务下有优先权的光缓存性能分析
• 4.2.1 系统描述与模型建立
• 4.2.2 分析讨论
• 4.2.3 结论
• 4.3 采用输入波长变换和输出共享缓存结构的 OPS节点性能分析
• 4.3.1 节点分析模型的建立
• 4.3.2 数值结果与讨论
• 4.3.3 结论
• 参考文献
• 第五章 光分组网中的全光信号处理方案
• 创新点
• 5.1 引言
• 5.2 基于改进 TOAD结构的全光分组信头提取
• 5.2.1 工作原理
• 5.2.2 仿真结果与讨论
• 5.2.3 结论
• 5.3 用于异步光分组交换网络的信头与净荷分离技术
• 5.3.1 工作原理
• 5.3.2 仿真结果与讨论
• 5.3.3 系统性能分析
• 5.3.4 结论
• 参考文献
• 第六章 OVPN技术的研究
• 创新点
• 6.1 引言
• 6.1.1 组成VPN的基本技术
• 6.1.2 OVPN技术
• 6.2 一种改进的用于实现 OVPN的 MPLS机制
• 6.2.1 基于MPLS/OBS的OVPN网络构架
• 6.2.2 改进的MPLS机制
• 6.2.3 结论
• 6.3 OVPN结点设计与建模分析
• 6.3.1 网络结点结构
• 6.3.2 网络模型建立
• 6.3.3 性能分析与讨论
• 6.3.4 结论
• 参考文献
• 附录I 缩略语
• 附录II 符号表
• 致谢
• 博士期间完成的论文