基于光环路正交频分多址无源光网络的光拍频噪声避免方案及性能仿真(英文)

在正交频分多址无源光网络上行传输中,不同光网络单元的上行信号如果采用相同波长的不同激光器将会产生光拍频噪声,使得光网络单元的无色性难以实现.本文以正交频分多址无源光网络为研究对象,通过对系统结构的研究和相关公式的推导,分析了信号上行传输中光拍频噪声的产生原因和避免方式.针对下行发送上行载波结合光线路终端相干接收的光拍频噪声避免方案进行了仿真研究.分析了系统的抗色散方案以及色散累积和训练序列长度对系统性能的影响,给出了优化的参数设置,为系统实际应用提供了理论参考.     

基于低采样率模数转换器的延时复用频分多址无源光网络

基于正交频分复用技术的无源光网络中,光网络单元为了获得其所属小部分下行数据,需高采样率模数转换器将所有频宽的信号恢复才能分出其所需要数据.同时正交频分信号峰均比很高,传输中容易引起非线性效应.为此,本文提出一种基于低采样模数转换器的延时复用频分多址无源光网络.在光线路终端将数据序列交错排序并在时域映射为正交幅度调制信号;再通过离散傅里叶变换扩频技术,将信号转换为频域信号并映射到子载波上.通过预先发送和回传训练信号,估测包括延时采样和低采样接收在内的信道频响;再将频域信号利用估测信息在光线路终端做预处理,从而使信号传输中的失真得到有效预补偿.本文实验演示了含有多个光网络单元的系统,对于含有M个光网络单元的无源光网络,模数转换器的采样率可以降低到1/M Nyquist采样率,实验中模数转换器的采样率可以降低到1/32 Nyquist采样率;由于下行信号通过光线路终端预处理实现失真预补偿,光网络单元接收到的信号不需要均衡,不需要傅里叶变换和傅里叶逆变换,避免了与之对应的相关计算量,降低了光网络单元的计算复杂度;由于使用了扩频技术,信号波形具有更低的峰均比,从而降低了非线性对信号的影响,增加了功率预算.此外,随着光网络单元的增加,信号的误码率几乎没有增加,光网络单元个数增加到32时,向前纠错极限为10~(-3)的功率代价小于0.5 dB;系统对光网络单元采样时刻偏离具有一定容限;25 km光纤传输的功率代价大约0.5 dB.理论和实验均证明本方案能够简化光网络单元,降低无源光网络的成本;与传统的无源光网络相比具有明显优势.     

可生存LR-PON中基于连接可用性的成本有效规划方法(英文)

聚焦长距离无源光网络生存性机制研究,针对单共享风险链路组故障提出一种基于连接可用性的成本有效规划方法.首先,设计了一种基于故障概率的连接可用性模型,计算每个光网络单元的连接可用性.对于不满足连接可用性要求的每个工作光网络单元,为其分配备用光网络单元,其中每个备用光网络单元需要为工作光网络单元预留备用容量.然后,在不同光网络单元之间部署备用光纤,确保每对工作和备用光网络单元之间至少存在一条备用光路径.当一个工作光网络单元因为光纤链路故障而遭遇连接中断时,可将其业务通过备用光路径转移到备用光网络单元承载.通过仿真对所提方法在备用光纤部署成本方面的性能进行了分析.结果表明,该方法能实现比传统邻居保护方法更低的备用光纤部署成本,可解决备用容量分配和备用光纤部署的联合优化问题,在满足连接可用性要求的前提下,通过最小的备用光纤部署成本实现所有业务完全保护.     

频谱分割波分复用无源光网络及色散影响

频谱分割是使用窄带光滤波器选择宽带光源光谱的一个切片的WDM技术,在波分复用无源光网络(WDM-PON)中采用波分复用器((MUX)进行频谱分割,能够实现光网络单元(ONU)的无色化.模型分析表明由于频谱分割的作用,使得波分复用器光通带外的频谱成分被过滤,减小了宽带光源的色散影响.在20 nm CWDM标准信道间隔下,能够以不超过1 dB的光功率代价支持155 Mb/s信号在20 km的G.652常规光纤上传输;在0.8 nm DWDM信道间隔下则能够支持2.5 Gb/s信号传输,色散引起的光功率代价低于0.5 dB.采用中心波长为1550 nm、谱宽70 nm、输出功率为-10 dBm的LED,研制了125 Mb/s速率信号直接调制的无色ONU.在信道间隔为20 nm、光纤长度为20 km的4波长WDM-PON系统上进行测试,色散等因素引起的光功率代价小于1 dB,系统光功率余量则超过5.6 dB.     

基于光梳状波的相干光正交频分复用-无源光网系统的算法

研究了基于光梳状波的正交频分复用-无源光网(OFDM-PON)下行相干检测实验系统的结构和数字信号处理算法,采用多波长的光梳状波发生器作为光线路终端光源,其中一个波长作为传输OFDM信号的信号光,相邻的光波长作为本振光。基于该系统,光网络单元端的相干接收可以实现光相位噪声抵消。由于没有载波偏移和光相位噪声,数字信号处理过程被简化。比较了导频辅助(PA)算法、最大似然(ML)算法和PA+ML算法3种相位估计算法的性能。研究结果表明,PA+ML算法能获得更好的性能,可以将导频子载波的数目减少至2,并且接收机灵敏度可提高至-30dBm。该OFDM-PON系统的硬件和软件设计有望成为下一代光接入网络的解决方案。     

以太无源光网络中面向多播业务的节能算法(英文)

在面向多播业务的以太无源光网络中引入光网络单元混合休眠模式,提出面向多播业务的节能算法和改进的面向多播业务的节能算法,使光网络单元空闲组件能够得到充分休眠,并通过约束条件降低光网络单元的唤醒次数,从而降低光网络单元能耗.改进的面向多播业务的算法与面向多播业务的算法相比,增加了光网络单元唤醒的约束条件,进一步降低了光网络单元的唤醒次数.仿真结果表明,与现有算法相比,所提算法在保证数据包时延的前提下更加节能.改进的面向多播业务的算法节能效果优于面向多播业务的算法,表明增加的约束条件有助于降低光网络单元的唤醒次数和能耗.     

一种集成QKD服务的GPON网络架构(英文)

提出一种安全增强的集成量子密钥分配业务的吉比特无源光网络架构.使用特殊光分支器件和以现场可编程门阵列芯片控制的光网络单元动态绑定实现的上行交替时分多址接入的方式,使得量子信道的噪声在可接受范围,从而让量子密钥加密和传统业务能够共存.实验表明在传统业务正常运行的情况下,超过20km光纤传输距离的安全量子比特误码率限制下的平均安全密钥速率达到2.12kbps.该网络架构易于扩展,且比现行无源光网络有更好的安全性.     

基于光子晶体光纤中FWM的4×10 Gbit/s全光波长转换

 多波长转换对于增强波分复用光网络的灵活性具有重要意义。基于光子晶体光纤中的多四波混频原理,实现了4×10 Gbit/s全光波长转换,深入调查了泵浦功率、光纤长度、信号光与泵浦光偏振失配对波长转换信号质量的影响。结果表明：当泵浦光功率从6 dBm到20 dBm增长的过程中,转换信号Q因子随泵浦光功率增大而增大,最大为82.01,光纤长度从50 m到120 m变化过程中,转换信号Q因子最大为57.41,而随着信号光与泵浦光偏振失配角的增大,转换信号Q因子逐渐降低,当失配角大于60°后,转换信号质量急剧下降。     

光纤数据链路模拟器设计

为分析光纤制导导弹飞行中光纤信道变化情况,满足导弹动静态仿真需求,设计了一种能够模拟光纤数据链路传输损耗特性的装置。研究内容包括建立系统传输损耗的动态、静态模型。利用光模拟器实现导弹飞行中可能遇到的信道干扰、数据延迟、动态损耗等情况。实验结果表明,光信号干扰的变化范围达到-50 dBm～-40 dBm,光信号的传输延迟范围为16.65 s～99.9 s,模拟器动态损耗调整范围为0 dBm～50 dBm,可用于验证导弹光纤传输系统的性能。     

10Gbps-RZ光信号在光纤光栅色散补偿的2500km无电中继系统中的传输

全部利用线性啁啾光纤布拉格光栅(CBG)作色散补偿模块和在线通道滤波器,在2500km G.652光纤上实现10Gbps-RZ光信号的超长距离无电中继传输。在2081km处,功率代价~3dBm(RZ码,BER=10-12,PRBS=1023-1);在2560km处,功率代价~5dBm,远优于相同系统平台下NRZ无误码传输时的性能。     

光突发与光电路混合交换边缘节点的设计与实现

提出了一种将光电路交换和光突发交换融合于同一网络的边缘节点设计方案.根据此方案，网络边缘节点能根据业务需求灵活选择交换方式.该方案在实际实验系统中进行了验证.结果表明，采用光电路交换方式，网络传输速率相对较快，而采用光突发交换方式，网络的带宽利用率更好.这两种交换方式共存于同一网络,一定程度上能提高网络的灵活性和适应性.     

基于光纤光参量放大的光脉冲压窄技术的研究

在高重复频率的光窄脉冲源中,为了获得更窄的脉冲,需要增加泵浦功率;但泵浦功率的提高会使光放大器的增益趋于饱和,放大的自发辐射噪音增强,脉冲光信噪比下降.为此,提出了利用啁啾管理和光纤光参量放大相结合的脉冲压窄方案.将强度调制后的泵浦光通过相位调制引入线性负啁啾,由于经参量过程后在新的闲频光上啁啾会加倍,从而进一步增大了...     

光学相干层析成像系统中双通快速扫描光学延迟线的数值分析

以matlab为工具,详尽分析双通快速扫描光学延迟线在最佳耦合条件下的光束传输与分布,为双通快速扫描光学延迟线的设计、元件选择和系统调整提供理论依据.得出离焦距离Δf=1μm和Δf=578 μm两个理论上的最佳耦合点.但就实际光路调试来看,离焦距离Δf=1 μm为此系统的最佳耦合点.     

采用OFDM信号作为标记的光分组交换方案

以光正交频分复用信号作为光标记,利用两个不同波长的光载波分别经过强度调制,产生了10 Gb/sOOK光载荷和2.5 Gb/sOFDM光标记。测得了光分组信号经光纤传输前后接收载荷的眼图和标记的星座图以及误码率曲线,结果表明:经过40 km光纤传输后,载荷与标记的功率代价分别为1dB和0.5dB。     

利用LED的投影系统光源设计

设计了利用多颗LED(Light Emitting Diode,发光二极管)阵列组成的扩展面光源.经过合理的聚光设计使之符合某些投影设备对亮度要求不是很高,但结构紧凑、性能稳定、使用寿命长的要求.结合数学建模和软件模拟的方式设计了一种小巧的反光杯,利用反光杯把LED近180°的发散光束汇聚到60°左右;然后再用一一对应的透镜阵列汇聚为平行光;最后采用柯勒照明方式把较大的面光源阵列汇集到LCD投影屏幕上,从而达到了较高亮度且具有很高均匀性的目的.     

OPS网络中SOA交换矩阵的串扰研究

通过对光开关和节点流量进行建模，利用新颖的等效串扰系数法，研究了基于XGM效应的SOA开关矩阵在OPS网络中的串扰问题.分析了SOA的各种参量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，包括提高SOA的载流子寿命、控制脉冲能量和节点中流量的单播特性，以及降低SOA的饱和能量和有源区长度等.     

A novel algorithm to integrate synchronous digital hierarchy networks into Optical Transport Network using mixed line rates

In this era of high data transfer speeds and new age technologies, Optical Transport Network (OTN) along with its newly introduced Optical Transport Hierarchy (OTH) has provided a lease of life to legacy low rate networks. It has provided a common backbone for multiple data rates to coexist on same fiber along with the enhanced transmission reach. The cost effective Optical Transport Network design has always been a complex issue due to the presence of multiple variables like number of fibers on each link, available data rates on each fiber, the wavelength count, transmission reach at each data rate, etc. In this paper an Integer Linear Programming (ILP) model has been presented to solve Routing problem for Synchronous Digital Hierarchy (SDH) over OTN over DWDM design. Optical Transport Hierarchy (OTH) has been used to integrate heterogenous SDH/SONET operating at different rates (STM-16, STM-64 and STM-256) into a single network supporting mixed line rates. These rates can coexist in a same fiber but each rate carries different cost with it. The objective function aims at finding the least cost routing solution by looking at different tradeoffs between the Capital Expenditure and the operational expenditure. Certainly different variables like the number of fibers and wavelengths, transmission reach, etc. are a factor in it. A mechanism has been put to monitor the Bit Error Rate (BER) levels as well. For evaluating the ILP model, 18 Node 38 Link European Optical Network was considered as the reference model and two ordering techniques, namely, full ILP and highest rate first (HRF) were used for deriving the results. The ILP model was designed with minimum of decision variables so in spite of big reference network it converges much faster. Under the given conditions, full ILP gave least cost network whereas HRF ordering took least time for ILP to converge.     

基于光纤光参量放大的光脉冲压窄技术的研究

在高重复频率的光窄脉冲源中,为了获得更窄的脉冲,需要增加泵浦功率|但泵浦功率的提高会使光放大器的增益趋于饱和,放大的自发辐射噪音增强,脉冲光信噪比下降.为此,提出了利用啁啾管理和光纤光参量放大相结合的脉冲压窄方案.将强度调制后的泵浦光通过相位调制引入线性负啁啾,由于经参量过程后在新的闲频光上啁啾会加倍,从而进一步增大了信号的谱宽,并通过色散补偿介质实现了光脉冲压缩.实验给出了10 GHz速率下的结果,通过泵浦光的相位调制在0.5 W平均泵浦光功率条件下得到了脉宽19 ps的光脉冲,结果与理论分析基本吻合.     

光码分多址并行图像传输系统的最佳光正交签名图形构造

图像传输和接入要求系统的吞吐量超过Gb/s,若采用常规光码分多址系统来实现图像传输,对光电器件的要求高、实现难度大,解决方案是采用光码分多址并行图像传输系统.针对并行图像传输的签名序列是一种二维光正交签名图形,是一种全新形式的签名码,构造最大容量的光正交签名图形(最佳光正交签名图形)的方法很少这一问题,提出一种区组设计构造算法.算法的思想是根据差集合和光正交码的关系,将差集合和区组设计的概念推广到二维空间,根据二维差集合和光正交签名图形的关系从而构造出最佳光正交签名图形.详细阐述了构造最佳光正交签名图形的步骤,对算法进行了仿真.仿真结果说明该算法可以有效地构造出最佳光正交签名图形.