光交换网络中的若干关键技术研究-电磁场与微波技术专业论文.docxVIP

北京邮电大学博士学位论文 北京邮电大学博士学位论文 摘要 光交换网络中的若干关键技术研究 摘 要 基于光交换的光网络和基于电交换的网络类似，可根据交换方式分为三类： 波长路由交换光网络、分组交换光网络和突发交换光网络。这三种交换网络各有 其特点，尽管人们现在还有不同的观点，但是这三种网络的存在和研究都无疑有 其合理的一方面。按照大多数人的观点，光控光分组交换网络是光网络发展的最 终形式，但是光控光交换技术目前受到光逻辑器件的制约，实现光控光分组交换 要经历一个很长的过程，需要相关光器件的成熟作为保障。比较三种交换网络的 特点可以使我们对光网络的发展有一个清楚的认识，并采取渐进的方式来研究和 发展光交换网络，逐步使网络具有智能化，最终实现全光传输和交换。为此需要 对网络的基本架构、节点结构以及物理性能等进行研究。同时，为了保证通信业 务的正常运行，光交换网络还需要提供业务服务质量(QoS)保证和故障保护与 恢复等功能。OADM和OXC是光交换网络中的基本节点，特别是在将波长转换 功能引入到这些节点时，研究它们的结构以及物理性能对于提高网络的吞吐量、 降低网络的阻塞率等具有重要意义。 本论文分为六章，所涉及的工作主要如下(十为创新部分)： 1．分析了基于不同交换方式的三种光网络。 讨论了波长路由光网络的构成要素和具有智能化的波长路由光网络的控制 结构模块；讨论了光分组交换网络的交换结构，分析了解决光分组竞争所采用的 三种方法(光纤延时线、波长变换和偏折路由法)，利用曼哈顿街区模型对偏折 路由法进行了理论分析；讨论了光突发交换网络的结构和特点，分析了突发头的 封装方式和光突发交换网络中的协议。 2．研究了两种关键的网络节点。 从理论上分析了OADM中串扰产生的机理，计算了两种判决(固定判决和 最佳判决)门限原则下的功率代价，得到功率代价随着解复用器隔离度的优化而 减小的结论；对OXC中的串扰进行了定性和定量的分析，针对两种具体的OXC 结构分析了串扰的影响，得到波长数和光纤数增加时，串扰也随之明显增加，从 而使OxC的规模受到一定限制；对于级联oXc，利用简化的模型，仿照级联 EDFA信噪比的计算，提出了级联OXC信噪比的计算方法(})；讨论了两种功 率均衡(即总功率均衡与单纯信道功率均衡)情况下的SNR，得到在忽略EDFA 的饱和效应时，采用单纯信道功率均衡的方案比总功率均衡方案有更高的SNR： 最后从智能OXC的要求出发，分析了基于GMPLS的OXC的软件功能模块。 北京邮电大学博上学位论交 北京邮电大学博上学位论交 摘要 3．研究了波长变换技术在光网络中的应用。 分析了几种典型的全光波长变换实现方案；对于波长路由光网络，讨论了 实现虚拟波长路由的方案。当网络中有或没有波长变换功能时，利用马尔科夫模 型，分析了网络的阻塞率。在不同跳数的情况下，讨论了光网络波长数和可用波 长概率的关系；讨论了具有波长变换功能的四种节点结构，并对这四种节点仿真 分析了波长变换器数目和网络阻塞率的关系。提出了改进的随机波长分配和首次 命中波长分配算法以及一种优化波长变换器的配置算法(+)：仿真结果表明改进 的波长分配算法和波长变换器配置算法具有较好的性能，可降低网络阻塞率，提 高网络的吞吐量。 4．研究了光网络中的QoS。 分析了IP网络中的综合业务模型和区分业务模型；在此基础上探讨了光网 络中的QoS问题，分析了基于QoS分类的路径建立和信令过程。分析了QoS的 故障维护机制，针对不同的分类业务(奖赏服务、确保服务和尽力而为的服务)， 提出了业务恢复方法(十)。讨论了基于QoS分类服务的光网络拓扑模型，提出 了一种基于BER约束的逻辑网络拓扑设计算法(·)，仿真表明利用提出的算法 所设计的逻辑拓扑吞吐量比基于HLDA算法的要高。 5．研究了光网络的生存性问题。 分析了光网络保护和恢复，研究了基于OXC节点的恢复技术和共享风险链 路组。讨论了路由器故障时的光层OXC保护和恢复方案，比较了传统的IP层保 护和光层保护的特点，OXC的光层保护机制可以重新利用故障链路的容量，无 需额外增加带宽(+)；讨论了GMPLS控制实现的故障恢复：研究了光纤通信网 络中的存储技术，探讨了两种网络存储(