有优先权的光突发交换中光缓存的性能分析

分析了配置有限数量光纤时延线(FDLs)和优先权机制的光突发交换(pOBS)网络性能,建立了pOBS的网络模型和排队模型;并以模型为基础,比较了各级别数据包的排队等延时与FDLs单位、负荷强度比例的关系;比较了有和无FDLs时,包丢失率与FDLs单位、FDLs深度、系统负荷强度以及波长数的关系.研究发现;高优先级数据包的平均延时远小于其它数据包,负荷强度越大平均延时也越大,高优先级数据包的比例越大则低优先级数据包的延时越大且丢失率越高,加入有限数量和适当深度的FDLs、减小FDLs最小单位、增加波长数都能减小数据包的平均排队延时和丢失率.     

针对WWW业务的光缓存优化设计

研究了异步光分组网中的输出光缓存问题，与以往不同的是在处理光分组到达时间间隔时采用Weibull分布，以便更有效地描述互联网中的WWW业务流量类型．通过建立基于Weibull分布的排队模型，得到了排队模型中的丢包率的解析式，并根据数值解得出了光缓存系统的丢包率、系统实际利用率、服务窗口利用率以及平均排队时间随光纤延时线单位缓存时间变化的关系曲线．研究结果表明：在不同的业务强度和缓存深度下选取恰当的单位缓存时间，可以优化光缓存系统的性能．     

基于半导体光放大器偏振旋转的全光缓存器

全光缓存器可实现数据包在光域内的缓存,是全光路由、伞光计算以及全光交换的关键部件之一.提出了一种基于半导体光放大器(SOA)中非线性偏振旋转(PR)的光纤环型全光缓仃器结构;提出了一种利用偏振主态(PSP)寻找两个正交线偏振态以及在线实时测量光纤中偏振态的方法.通过改变SOA的注入电流,实现了对两个正交偏振态转化的控制,利用这两个正交的线偏振态,实现了信号的"写"人和"读"出.利用该结构的缓存器,实现了2.5 Gb/s的1024 bits数据包6圈的缓存.缓存后的信号波形良好.     

适用于光突发交换网的可编程光缓存器

提出了两种适用于光突发交换网的可编程光缓存器结构：交叉型和多端口开关型.两种结构都能满足突发包缓存的超长性和可变性的要求，且结构简单紧凑，成本低，可扩展.交叉型缓存器通过指定信号在每个子缓存模块的光纤环中的循环次数即能实现可变时间的延迟.多端口开关型缓存器通过指定信号在两个多端口开关相应端口与所接光纤延迟线组成的光纤环中的循环次数实现可变时间的延迟.仿真结果表明，两种可编程光缓存器都能对光突发包实现ns级指定时间延迟，可用于解决光突发交换网突发包的冲突问题.     

OBS网络中基于优先级与突发包分割的偏射路由机制

为了有效地降低突发包的丢失率和保证OBS网络中不同优先级业务的服务质量,提出了一种基于优先级与突发包分割的偏射路由机制.当冲突发生时,首先基于突发包的优先级进行"竞争突发包头部分割或者原突发包尾部分割"处理;无冲突部分直接在事先预留的输出数据信道上处理,冲突部分的分割突发包根据参数可调的偏射路由机制被偏射到最佳偏射路径上.仿真结果表明,该机制能够有效地降低整个网络的丢包率和端到端的延时,并且得到高优先级突发包的丢失率和延时低于低优先级突发包.由此可知,基于优先级与突发包分割的偏射路由机制能够有效地解决突发包的冲突问题,从而提高整个OBS网络的性能.     

基于双半导体光放大器的读/写分别控制的新型全光缓存器

全光缓存器能够在光域内对数据包进行缓存,解决数据包在节点的冲突。提出了一种新型可擦写的全光缓存器,该缓存器以半导体光放大器(SOA)为非线性相移器件,利用信号光和控制光在半导体光放大器中的交叉相位调制实现信号在光域内的"写入"和"读出"。在注入信号峰值功率相同的条件下,双半导体光放大器结构的采用还可以对信号光实现功率补偿,比利用单个半导体光放大器进行"写入/读出"控制延长了缓存时间,并能有效克服在数据包"写入"缓存器时造成的输出端口处信号光的泄漏。该缓存器顺利实现了2.5 Gb/s数据包的多圈缓存。     

用于全光缓存的光阈值门理论和实验研究

提出了一种基于光阈值门的全光缓存方案,采用两个非对称的SOA环形腔激光器耦合构成光阈值门,其输出光可以在两种波长上切换,可控制波长转换器实现光包路由,从而将需缓存的数据包路由到缓存端口,避免了复杂的包头处理.建立了光阈值门的理论模型,对10 Gbit/s的光阈值门的动态特性进行了数值模拟和实验研究,实验结果和理论计算结果相符合,实验也表明光阈值门两种输出状态的消光比可达30dB.     

基于半导体光放大器中非线性偏振旋转效应单一光缓存环全光时隙交换处理能力研究

对基于半导体光放大器(SOA)中非线性偏振旋转效应(NPR)效应的单一光缓存环多数据包的全光时隙交换(TSI)处理能力进行了理论和实验研究,在使用归纳法导出单一缓存环实现多数据包全光时隙(TSI)必要条件的基础上,针对各种全光TSI操作要求得出了相应光数据包的调度方案,在实验上,以基于SOA中NPR效应的单一光缓存环实验系统,开展了多数据包全光TSI操作的实验研究,根据上述光数据包理论调度方案进行相应系统参数设定,进行了速率为10 Gb/s的3个和4个数据包的全光TSI实验,实验结果与理论预期相符合,研究成果为减少昂贵SOA元件的用量、简化基于光缓存环全光TSI系统的结构提供了可靠依据,对推进全光TSI技术的发展具有重要意义。     

光纤延迟线和可调谐波长转换器在光分组交换网络竞争解决结构中的性能分析

研究了光分组交换网络中的两种竞争解决方案.结合课题研究的进展,基于突发和非突发业务,对这两种竞争处理结构进行了深入分析,得出了几点重要结论,首先,在竞争处理上,对于非突发业务,光纤延迟线比可调谐波长转换器有效;而对于突发业务而言,可调谐波长转换器比光纤延迟线有效.其次,在突发业务下反馈式光纤延迟线结构（FFA）是一种较为理想的竞争解决结构,但对非突发业务而言,反馈式光纤延迟线和可调谐波长转换器结构（FFTA）在成本上和结构尺寸上比FFA要有效的多.随着平均突发长度的增加,FFTA中的可调谐波长转换器数目也要增加才能获得合理的分组丢失率。但无论是针对突发业务还是非突发业务,FFTA都是一种成本有效的竞争解决结构.     

并联结构微光纤双结谐振器中的慢光效应

为了研究基于微光纤的谐振器中的慢光效应,设计并制作了并联结构的微光纤双结谐振器.基于环形谐振器和方向耦合器理论,提出并联结构微光纤双结谐振器的理论模型,分析了该谐振器中光场传输和耦合的方向,推导了该谐振器中输出光场与输入光场之间的数学解析式和群延时表达式.通过数值模拟,给出了有关该谐振器的透射光谱和群延时,分析了群延时与透射光谱中谐振波长的对应关系.数值结果表明在该谐振器中,大的群延时能够在具有大消光比的谐振波长处产生.实验制作了一个并联结构的微光纤双结谐振器,测得的透射光谱与理论模拟相一致,验证了该谐振器理论分析的正确性.利用示波器上脉冲延时的方法,搭建了慢光延时测量系统,测得该谐振器中大约75 ps的群延时,远大于现有文献中的值.该谐振器可用于微纳光学的数据延时线、光学开关和光学存储等.     

Modeling and design of WDM optical buffers in asynchronous and variable-length optical packet switches

This paper aims to analyze the influence of wavelength conversion on the design of optical fiber delay line (FDL) buffers in a wavelength-division multiplexing (WDM) packet switch. We focus on the network scenario that variable-length packets arrive at the optical switch asynchronously. Through a detailed analysis of the behaviors of packets in the WDM FDL buffer, an approximate analytical traffic model is established. And the theoretical model is proved to be reasonable by simulations. Based on the model, it is clear that, under the same traffic load per wavelength channel, the utilization of tunable wavelength converters (TWCs) to resolve the output contention significantly reduces the number of fiber delay lines (FDLs) in optical buffers, and to achieve a given packet loss probability under a certain number of FDLs, the required number of tunable wavelengths can be predicted. The model can also estimate the optimal value of the basic time unit of the FDLs, and examine the influence of WDM on the optimal value. Finally, the impact of wavelength conversion on the optical switch size is analyzed. To the best of our knowledge, it is the first time that modeling on this problem is presented.     

时隙光分组交换网络中一种新的光缓存优化配置方案

研究了时隙光分组交换网中的光缓存配置方案,针对反馈共享式缓存结构,通过对传统的连续分布式光缓存结构中不同延迟粒度的光缓存丢包的分布情况仿真结果研究,发现在传统的连续分布式光缓存结构中,丢包主要发生在小粒度的光缓存上,为此,提出通过适当增加小粒度的光缓存的方法,达到有效地降低丢包率,仿真结果显示,这种光缓存方案可以明显降低节点的丢包率.     

波长转换器和光纤延迟线在WDM光分组交换中的结构设计和性能研究

介绍了两种新颖的光分组交换结构——MOD1和MOD2,用于解决分组冲突问题.其特点在于,MOD1共享了一组非简并的延迟线,而MOD2则是共享了一组简并的延迟线和波长转换器.研究表明,对于非突发业务,两种结构都只需要少量的延迟线即可获得理想的性能.此时,MOD1比MOD2更加能降低系统体积和成本.而对于突发业务,如果MOD1所共享的延迟线数量和MOD2所共享的延迟线和转换器的总数量相等,MOD2的分组丢弃率要远远低于MOD1.随着业务突发程度的增加,MOD2中的转换器数量也需要增加才能维持给定的分组丢弃率,但即使业务突发程度很高,MOD2在体积、成本和性能等三方面均可取得较理想的折衷.     

Hybrid buffering architecture for packet contention resolution of an optical packet switch

Packet contention is a major issue in optical packet switching network and it is not a trivial task to resolve due to lack of optical RAM technology. In order to resolve contention optical buffering approach is used using fiber delay lines (FDLs). Yet there is a heavy packet loss rate due to unavailability of output port and free FDLs. This paper proposes a hybrid buffering architecture using feed-forward and feedback shared FLDs to resolve packet contention resolution of an optical packet switch. Feed-forward FDLs are used as primary buffer and feedback FDLs are implemented as supplementary buffer. Simulation result shows that proposed hybrid buffering switch achieves packet loss rate between 10⁻¹ and 10⁻² at heavy traffic load (ρ = 0.9) for a 32 × 32 switch using different FDL length.     

Blocking and delay performance for differential output-ports choosing probability scheme applied optical burst switching network

Differential output-ports choosing probability (DOCP) scheme is a novel traffic outputting model for core router in optical burst switching (OBS) network. In this paper, we provide an analytical model for studying the performance of traffic blocking and delay in DOCP-applied OBS network. We first evaluate blocking probabilities using DOCP and confirm it by simulation. Then, in optical buffer-equipped OBS core router, we consider the average delay time for buffered traffic and the average total traffic queueing length in core router. The knowledge of delay performance is useful for the optical buffer architecture configuration in differential traffic scenario. Several results indicate that, under the same load condition, the blocking probabilities and the delay time will change along with the changeable ports choosing probability and the ratio between different length bursts in the OBS system.     

光分组组装机制对自相似流的整形效应分析

通过系统仿真和数值分析，全面地分析了光分组交换网中分组组装机制对自相似流的整形效应，结果表明：光分组组装机制通过改善流量的关键特性，包括：自相似性、短程相关性和边缘分布，来实现自相似流量整形. 而且，业务强度越小、光分组组装门限越大、组装计时间隔越小，光分组组装机制对自相似流的整形效果越好.     

Experimental demonstration and cascadability analysis of a tunable optical buffer based on a re-circulating loop consisting of optical SSB modulator and FBG filter

We demonstrate a tunable optical buffer with variable time delays for label switching applications using an optical single sideband modulator in a fiber Bragg grating-filter loop. This optical buffer realizes payload storage with optional wavelength conversion function, providing flexibility in packet router design. Small sensitivity penalty is observed in our experiment after the payload circulating in the buffer loop three times. The cascadability of the tunable optical buffer is investigated. We provide analysis of the optical signal to noise ratio degradation due to accumulated amplified spontaneous emission noise, and the penalty caused by loss ripple and group delay ripple of the fiber Bragg grating.