Design of Optical Rearrangeable Nonblocking MINs Under Various Crosstalk Constraints

Optical interconnection networks suffer from the intrinsic crosstalk problem that should be overcome to make them work properly. Vertical stacking of optical banyan networks is a novel scheme for constructing nonblocking optical multistage interconnection networks (MINs). Rearrangeable nonblocking optical MINs are feasible since they have lower complexity than their strictly nonblocking counterparts. In this paper, we determine the sufficient condition for these MINs to be rearrangeable nonblocking under various crosstalk constraints. We show how the crosstalk constraint affects the design of rearrangeable nonblocking MINs and demonstrate that these networks can tolerate a stricter crosstalk constraint without increasing their hardware complexity significantly. The results in the paper will be useful in designing optical MINs with reasonable hardware cost and crosstalk level.     

基于Banyan网络的无阻塞SiO2波导4×4矩阵光开关

提出了一种基于Mach-Zehder干涉仪(MZI)结构开关单元和Banyan网络的严格无阻塞4×4矩阵光开关.相对于Crossbar结构的7级单元级联,Banyan结构只需3级连接.分析了Banyan网络中交叉连接损耗与交叉角度的关系,交叉角30°时损耗为0.09 dB.优化设计了MZI开关单元结构,并制作了2×2光开关,测得插入损耗(IL)为-14 dB、串扰(XT)为-38 dB和功耗为450 mW.设计了基于Banyan网络的4×4光开关,连接波导交叉角为30°.基于光波导平面光波线路(PLC)技术,制作了严格无阻塞的SiO2波导4×4矩阵光开关,测得平均IL为3.95 dB、通道XT为-37 dB、偏振相关损耗(PDL)为0.4 dB、单通道开关功率约为670 mW及开关响应时间小于1 ms.     

基于Banyan网络的无阻塞SiO2波导4×4矩阵光开关

提出了一种基于Mach-Zehnder干涉仪（MZI）结构开关单元和Banyan网络的严格无阻塞4×4矩阵光开关。相对于Crossbar结构的7级单元级联，Banyan结构只需3级连接。分析了Banyan网络中交叉连接损耗与交叉角度的关系，交叉角30°时损耗为0．09dB。优化设计了MZI开关单元结构，并制作了2×2光开关，测得插入损耗（IL）为-14dB、串扰（XT）为-38dB和功耗为450mW。设计了基于Banyan网络的4×4光开关，连接波导交叉角为30°。基于光波导平面光波线路（PLC）技术，制作了严格无阻塞的SiO2波导4×4矩阵光开关，测得平均儿为3．95dB、通道XT为-37dB、偏振相关损耗（PDL）为0．4dB、单通道开关功率约为670mW及开关响应时间小于1ms。     

A New Architecture for Nonblocking Optical Switching Networks

With the current technology, all-optical networks require nonblocking switch architectures for building optical cross-connects. The crossbar switch has been widely used for building an optical cross-connect due to its simple routing algorithm and short path setup time. It is known that the crossbar suffers from huge signal loss and crosstalk. The Clos network uses a crossbar as building block and reduces switch complexity, but it does not significantly reduce signal loss and crosstalk. Although the Spanke's network eliminates the crosstalk problem, it increases the number of switching elements required considerably (to 2N ² - 2N). In this paper, we propose a new architecture for building nonblocking optical switching networks that has much lower signal loss and crosstalk than the crossbar without increasing switch complexity. Using this architecture we can build non-squared nonblocking networks that can be used as building block for the Clos network. The resulting Clos network will then have not only lower signal loss and crosstalk but also a lower switch complexity.     

Analysis of Crosstalk Induced by Optical Cross-Connection in Multiwavelength Networks

ＡｎａｌｙｓｉｓｏｆＣｒｏｓｔａｌｋＩｎｄｕｃｅｄｂｙＯｐｔｉｃａｌＣｒｏｓ－ＣｏｎｎｅｃｔｉｏｎｉｎＭｕｌｔｉｗａｖｅｌｅｎｇｔｈＮｅｔｗｏｒｋｓＳｈｅｎＸｉａｏａｎｄＹｅＰｅｉｄａ（ＢｅｉｊｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＰｏｓｔｓａｎｄＴｅｌｅｃ...     

光开关及其在全光网中的应用

光开关是完成全光交换的核心器件 ,光开关的研究日益成为全光通信领域关注的焦点。从光开关的性能指标开始系统介绍了光开关的类型 ,深入探讨了光开关构成的全光交换机的结构原理。随着数据网络的迅速发展 ,光开关将在全光网络中得到广泛的应用     

一种用相位调制实现光标记的产生和提取新方法

本提出了一种用相位调制实现光标记产生和提取的新方法,分析了这种方法的原理,设计出产生和提取光标记的试验框图。     

无源光网络的初步升级方案

利用 13 10nm/ 15 5 0nm粗波分复用器 (CWDM)与 15 5 0nm光纤型带内耦合器 (OFIBC) ,提出了无源光网络(PON)的初步升级方案 ,CWDM与OFIBC复用器大的通带间隔与温度不敏感性保证了可以采用现行的无制冷的F P腔激光器 ,实验表明根据OFIBC的通带 ,选择激光器中心波长 ,系统可以达到具有较小的功率损耗与串扰。     

机械式光开关市场定位及需求

简述了传统机械式光开关的现状 ,并从工作原理、结构及加工工艺等方面给出了其性能、零部件外型体积及光学指标 ;分析了传统机械式光开关的市场定位、市场需求以及它在当前光网络中的应用。     

WDM动态光学交叉互连中同源串扰的研究

研究了在波分复用（ＷＤＭ）全光网中,串扰对动态路由光交叉互连（ＯＸＣ）性能的影响。理论分析指出,在动态路由的ＯＸＣ中,由于信号光泄漏后经过不同的光路而造成的同源串扰对系统性能的影响要比其他类型的串扰影响大。还提出了一种新的解决方案。理论计算表明,这种优化后的ＯＸＣ结构能够有效地减小同源串扰的影响,从而以很小的硬件成本提高ＯＸＣ的性能。     

集成光开关阵列的研究进展

文中简要介绍了集成光开关阵列的研究进展,重点分析了不同材料和不同结构的开关 阵列的特点:绝缘体上的硅(SOI) 和III - V 族化合物半导体光开关阵列是阵列开关研究的重点,完全无阻塞简化树型和拜尼兹重排无阻塞型阵列开关有良好的综合性能,半导体光放大器(SOA) 光开关阵列已成为未来阵列开关发展的重要方向之一。     

Crossbar光交换网络

Crossbar网络是实现高速并行光学处理的一种最重要而有效的光交换网络结构。作为一种无阻塞网络,Crossbar网络具有简单性,易于实现控制,适合于构成光开关矩阵。总结和分析了近20多年来发展的Crossbar光交换网络,介绍了不同Crossbar光交换网络的原理、结构和性能,分析了Crossbar光交换网络的关键技术。目前光学互连网络的发展方向是实现集成大规模光互连。可以预见光学互连网络会朝着更加实用化的方向发展,并在其应用领域发挥越来越重要的作用。     

光网络中大功率信号引起的带内串扰攻击研究

分析了光网络中大功率信号引起的带内串扰攻击,攻击信号功率和光开光串扰系数是带内串扰攻击对用户信号质量产生破坏影响的主要因素.在VPI仿真软件中搭建实验系统,以误码率为评价指标,定量研究了带内串扰攻击对用户信号质量的影响及其攻击传播能力.结果表明,当光开关串扰系数为-20 dB、初始攻击信号功率高于用户信号功率20 dB以上时,在OXC1处,经过第一级和第二级光开关的用户信号会受到攻击影响,经过第三级光开关的用户信号几乎不受攻击影响.带内串扰攻击具有一定的攻击传播能力,当初始攻击信号功率高于用户信号功率27dB、光开光串扰系数为-20 dB时,初始攻击信号的攻击能力可传播至OXC3,同时,二阶攻击信号基本不具备攻击传播能力.     

一种新型的无线光通信调制方法

针对脉冲位置调制(PPM)和数字脉冲间隔调制(DPIM)等方法存在的问题,提出了一种新的双宽脉冲位置调制(DD-PPM)方式.在给出其符号结构的基础上,分析了带宽需求、传输容量和平均功率,推导出弱湍流信道下的误包率模型,并将其与开关键控调制(OOK),PPM和DPIM等典型调制方式进行了比较.理论分析和仿真结果表明,DD-PPM不仅比OOK具有更高的功率利用率和更好的差错性能,比PPM具有更高的带宽效率和传输容量,比DPIM具有相近甚至略好的差错性能,而且因符号长度固定,解调时不存在等待或缓存器溢出等问题,较DPIM更易工程实现.因而作为一种折中的调制方式,DD-PPM在无线光通信中有一定的应用场合.     

用于光纤通信的新型BOA电光开关结构的设计

本文提出了一种新型的ＢＯＡ（ＢｉｆｕｒｃａｔｉｏｎＯｐｔｉｑｕｅＡｃｔｉｖｅ）型电光开关结构。该结构采用了低传输耗损的ＳＯＩ（ＳｉｌｉｃｏｎｏｎＩｎｓｕｌａｔｏｒ）材料和高注入效率的电学注入方法。本文根据双模干涉机理和等离子体色散效应分析了这种开关的电光调制机理，根据大注入效应和双注入效应分析了这种开关的电学性质；并根据大截面单模脊形波导理论和上述分析，对这种开关的结构参数和电学参数进行了优化设计，其开关电流密度为１０２Ａ／ｃｍ２量级。     

光网络开关中的微热学控制技术研究与应用

文中对热光波导光开关、喷墨气泡光开关、微热管光开关、热驱动MEMS 光开关等几种典型光开关中所涉及的热科学问题进行了评述。在对其关键问题进行深入分析的基础上,尝试提出了几类可能的解决方案,对于研究开发新型光开关及升级改进现有光开关技术具有积极的参考价值。     

自由空间二维榕树网实现方法

鉴于榕树网在自由空间光子交换网络中具有重要的应用价值,分析了榕树网的特点和4×4二维榕树网的空间拓扑结构,通过偏振光分光棱镜、微闪耀光栅阵列、平面反射镜、半反半透镜和液晶空间光调制器的集成,构建二维的榕树交换网实验模块,利用微闪耀光栅的衍射特性,控制每块微闪耀光栅的周期,以实现入射光信号不同方向的闪耀输出,最终完成二维榕树网自由空间水平和竖直方向上的交叉互连,直通则由平面镜反射实现。对二维榕树网实验模块的功能分析表明,该实验模块理论上可以完成4×4二维面阵内光信号(或数据)的排序、交换、组播、广播、矩阵变换等操作,具有交换透明、速度快、空间带宽高等特点,在全光交换和光通信中具有一定的应用。     

EoS--实现电信级光以太网的新技术

从电信级光以太网的内涵出发 ,阐述了利用LAPS在SDH/SONET网上承载以太网 (EoS)的实现机制及其功能特性 ,介绍了EoS芯片、系统设备和相应的解决方案 ,重点指明了EoS对于以太网向电信级网络演进的意义。     

中低轨卫星跨层激光链路二次同步切换方法

中低轨卫星之间跨层激光链路的无缝切换直接决定了双层卫星光网络的稳定性.异步切换方法会导致网络拓扑频繁重构,而集中同步切换将造成两层间连接中断,网络运行状态失控.为此,本文提出了中低轨卫星星座激光链路的二次同步切换方法,在保证中低轨道卫星连通的基础上,可降低网络拓扑重构频率.研究了整数周期比的中轨道和低轨道卫星空间位置特性,建立了中低轨卫星星座构形二阶非球摄动模型,确定了中低轨道之间轨道周期比为3的双层卫星星座构形.按连接和切换顺序将该星座构形中跨层激光链路分为两组,以相对周期的1/4为基准,每次令其中一组同步切换,通过交替完成切换.研究结果表明,二次同步切换方法使得网络拓扑重构频率降低到链路切换频率的1/7,比集中切换方法在网络平均时延方面降低了30ms.     

新一代塑料光纤接入网

光纤接入技术是最有前途的宽带接入技术,实现光接入网的最终目标是光纤到办公室(FTTO)和光纤到用户(FTTH)。从光纤接入网的基本结构及其类型出发,讨论了塑料光纤在短距离通信中的优势和它在楼宇用户网络方面的应用,指出塑料光纤接入网是新一代光纤接入网的一个发展方向。