超级信道光网络中先进调制方式光信号性能监控研究

摘要

为了满足逐年指数倍增加的带宽需求，超高速、大容量的超级信道逐渐成为未来光网络发展的主要方向。随着系统传输速率和信道容量的提高，传输损伤容限急剧降低，光纤的非线性、色散（CD）、光信噪比（OSNR）、偏振模式色散（PMD）等损伤因子对系统的影响更为显著。为了精确且有效地对超级信道实施在线管理，必须对超级信道光网络的光性能进行监测，从而为信道的优化提供理论依据。
　　本文的超级信道光网络中先进调制方式光信号的性能监控研究工作围绕以下几方面展开：首先，在针对现有OPM技术分析的基础上，提出一种针对超级信道光网络中新型多粒度光交叉连接（MG-OXC）的监控技术。该交换节点在传统的交换功能基础上，新增了模式交换的功能，可以对交换节点中任一工作的模式进行在线监测，能够监测模间色散、模间非线性，实现模间的功率均衡。本文初步搭建模式交换节点实验监控系统，可以实现7×7的光纤交换、7×7的模式交换功能和交换节点中的任一工作模式监控。此外，鉴于异步幅度图（AAH）具有格式与速率透明、成本低、易于实现的优点，从正交幅度调制（QAM）传输系统的模型出发，通过理论推导出异步幅度抽样序列样本的一阶到三阶原点矩与信号、噪声的关系，定义了参数M4和M6，通过巧妙的数学运算，提出只与色散有关的无量纲参数因子MCDR，有效地抑制了OSNR等其他损伤对CD监测的影响，为本文的色散监测提供了理论基础。同时，基于OptiSystem平台搭建了400Gb/s256QAM高速光传输系统，并利用MATLAB接口实现异步幅度采样功能，两者结合在不同取样高斯滤波带宽、信噪比和占空比下进行色散监测仿真。仿真结果表明，此方法具有精度高、监测范围大、受噪声影响小等优点，能够实现在0~600ps/nm全范围内对色散的有效监测，和理论推导相吻合。

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第一章 绪论

1.1超级信道光网络

1.2 OPM在超级信道中的监测对象

1.3 OPM技术的研究现状

1.4本论文内容和组织架构

第二章 高速大容量光传输信号监测原理

2.1超级信道光网络具有模式交换功能的新型MG-OXC的监控方法

2.2先进调制格式的光信号监测

2.3 QAM信号基于AAS的色散监测理论分析

2.4本章小结

第三章 基于AAS的高速传输系统色散监测

3.1 OptiSystem仿真软件简介

3.2基于OptiSystem的色散监测仿真系统搭建

3.3本章小结

第四章 模式交换节点的监控实验和基于AAS的高速传输色散监测系统仿真

4.1模式交换光节点的初步实验系统搭建

4.2基于AAS的色散监测仿真曲线

4.3本章小结

第五章 总结与展望

参考文献

附录1 程序清单

附录2 攻读硕士学位期间撰写的论文

致谢