脉冲位置调制在高速光标记交换系统中的应用研究

摘要

现代社会，科技迅猛发展，随着大数据、人工智能、云计算以及5G通信等新兴产业发展以及技术的革新，对信息传输速率、数据传输容量的要求越来越高，对于光通信技术的革新也越来越迫切。当前光传送网已达到100G商用，正在进行400G模块的研究，高速率所催生出的光电交换问题也越见凸显，解决光电光的转换问题，提升整体数据信息的传输速率，是现代信息社会的发展要求。 以此为背景，本文将脉冲位置调制技术(PPM)与正交幅度调制技术(QAM)结合引入光标记交换系统，分析研究了脉冲位置调制技术的基础理论和技术原理以及其在高速光标记交换系统中的传输特性。利用仿真软件VPI搭建高速率的16QAM/PPM光标记交换系统模型。本文主要研究了以下内容： 通过文献阅读，分析介绍了光纤通信技术与光交换技术的发展现状，并分析研究了光标记交换技术的记中具体实现方案和其中的关键技术。分析研究了脉冲位置调制技术和正交振幅调制技术，简要介绍了它们的基本原理，基础框架结构以及技术方案类型，介绍了基本信号调制原理以及正交幅度调制技术的信号实现方式和解调方式。 依据上面的原理介绍和分析，进行净荷速率为40Gb/s的光标记交换系统的仿真研究，以16QAM为净荷信号调制方式，2PPM为标记信号调制方式，优化了系统中关键器件的参数，分析该系统的传输特性。结果证明，40Gb/s16QAM/2PPM光标记交换系统具有良好的系统性能以及传输特性。并就PPM信号的产生方式进行了优化分析，得到在局部范围内64PPM具有较好的传输特性的结论。 依照上述的仿真系统，提高净荷16QAM的调制速率到160Gb/s与640Gb/s，结合64PPM标记搭建光标记交换系统，并就仿真系统中关键器件的参数进行了优化分析，包括光带通滤波器带宽、电低通滤波器带宽、标记净荷间的频率间隔对系统性能的影响，并分析研究优化后的系统传输性能。结果表明，对于高速的16QAM/64PPM光标记交换系统，标记与净荷均具备较好的接收效果，且在光纤中传输96km后，标记与净荷的功率代价均未超过3dB，整体光标记交换系统体现出良好传输特性。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 背景及研究意义

1.2 光纤通信技术的发展

1.3 光交换系统

1.3.1 光交换技术发展

1.3.2 光标记交换技术研究现状

1.4 本文的结构安排

第二章 光标记交换与正交振幅调制技术

2.1 光标记交换技术

2.1.1 光标记交换的网络结构

2.1.2 现有光标记交换技术方案

2.1.3 光标记交换中的关键技术

2.2 正交振幅调制(QAM)技术

2.2.1 调制技术

2.2.2 调制器件

2.2.3 正交振幅调制的基本原理

2.2.4 正交振幅调制(QAM)信号的产生

2.2.5 正交幅度调制(QAM)信号的解调

2.3 本章小结

第三章 脉冲位置调制

3.1 脉冲位置调制(PPM)

3.1.1 调制原理和发展现状

3.1.2 信号特性分析

3.2 多脉冲位置调制(MPPM)

3.2.1 性能分析

3.2.2 编码映射

3.3 本章小结

第四章 40Gb/s 16QAM/2PPM光标记交换系统

4.140Gb/s 16QAM/2PPM光标记交换系统的传输性能分析

4.1.1 传输系统的结构及仿真模型

4.1.2 激光器线宽对系统性能的影响

4.1.3 调制器消光比对系统性能的影响

4.1.4 光带通滤波器对系统性能的影响

4.1.5 低通滤波器对系统性能的影响

4.1.6 PPM信号脉冲宽度对标记接收的影响

4.1.7 标记净荷的频率间隔对系统性能的影响

4.1.8 系统的传输性能分析

4.2 PPM产生方式的优化

4.3 本章小结

第五章 160Gb/s 16QAM/64PPM光标记交换系统

5.1160Gb/s 16QAM/64PPM光标记交换系统的传输性能分析

5.1.1 光滤波器对系统性能的影响

5.1.2 低通滤波器对系统性能的影响

5.1.3 标记净荷的频率间隔对系统性能的影响

5.1.4 系统的传输性能分析

5.2 640Gb/s 16QAM/64PPM光标记交换系统的传输性能分析

5.2.1 光滤波器对系统性能的影响

5.2.2 低通滤波器对系统性能的影响

5.2.3 标记净荷的频率间隔对系统性能的影响

5.2.4 系统的传输性能分析

5.3 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 总结

6.2 不足与展望

致谢

参考文献

硕士研究生期间取得的研究成果