基于WDM和OCDM的光分组网络的性能研究

摘要

光码分复用(OpticalCodeDivisionMultiplexing，OCDM)在光域对信号进行编码和解码，对用户数据进行全光信号处理，是实现真正意义上的全光通信最有希望的复用技术之一。把OCDM技术和波分复用(WavelengthDivisionMultiplexing，WDM)用于光分组交换(OpticalPacketSwitching，OPS)，能给网络带来许多优点。网络的各项性能指标是评判网络方案优劣的依据，因此对网络进行准确的性能分析和合理的优化具有十分重要的意义。本文以我们课题组提出的基于WDM和OCDM的OPS网络为研究对象，主要是从网络误码率和阻塞率两个角度对网络性能进行研究。具体工作内容如下： 1、为分析网络的误码率性能，本文提出一种更准确的计算双极性系统误码率的方法。传统计算系统误码率的方法有高斯近似法、非高斯近似法、泊松近似法等，但是这些方法都存在自己的不足之处。鉴于此，本文提出一种考虑输入光偏振态影响的计算方法，该方法考虑干扰用户输入光与目标用户输入光平行和垂直两种情况，得到系统误码率的上限和下限。在实际中，干扰用户输入光与目标用户输入光既有平行部分又有垂直部分，所以实际系统的误码率介于误码率上限和下限之间。 2、基于网络资源波长转换器(WavelengthConverter，WC)和标签转换器(LabelConverter，LC)的配置情况，本文分析了网络的阻塞率性能，推导出在各种资源配置情况下的网络阻塞率计算公式，得到优化的WC和LC配置方案。首先，建立了分析网络阻塞率的数学模型，根据网络中WC和LC的配置情况进行讨论，得到每种情况下的网络阻塞率公式。通过数值仿真比较每种情况下的网络阻塞率，在相同的参数下，当网络中波长通道(WavelengthPath，WP)较少而标签链路(LabelPath，LP)较多时，部分WP中有空闲的标签而部分WP中的标签不足，从而导致的WP中的标签利用率不高，造成网络阻塞率较高。由于WC是比较昂贵的器件，在每个节点都配置会造成网络成本高，因此我们还讨论了稀疏放置WC的算法，通过仿真结果可知网络阻塞率随WC的放置密度的增加而降低。 3、提出一种改进的标签分配方法。本文分析了参考文献中的标签分配方法，发现其存在不足之处。鉴于此，对标签分配协议进行了改进，给所有的标签加上使用次数这个变量，能降低用户间的干扰。通过数值分析对改进的标签分配协议和原协议进行了比较，结果表明改进后的标签分配协议在系统吞吐量和平均分组延迟两方面的性能都要优于原标签分配协议。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：缩略字表、图表目录

声明

第一章绪论

1.1引言

1.2光码分多址

1.2.1 OCDMA技术的基本原理

1.2.2 OCDMA技术的研究现状

1.3光分组交换

1.3.1光分组交换的基本原理

1.3.2光分组交换的研究现状

1.4基于WDM和OCDM光分组交换网络

1.4.1边缘节点

1.4.2核心节点

1.4.3标签分配策略

1.5本文的主要研究内容

第二章基于WDM和OCDM的光分组网络的误码率分析

2.1引言

2.2 OCDMA系统中Gold序列标签的研究

2.2.1基于Gold序列标签的生成方法

2.2.2 Gold序列标签相关性分析

2.2.3基于Gold序列标签的频谱效率分析

2.2.4基于Gold序列标签产生方案

2.3基于Gold序列的误码率分析

2.3.1高斯近似计算法

2.3.2非高斯近似计算法

2.3.3泊松近似计算法

2.3.4考虑输入光偏振态的计算方法

2.3.5数值计算结果

2.4 OCDMA系统中的端到端误码率分析

2.5本章小结

第三章基于WDM和OCDM的光分组网络的阻塞率分析

3.1引言

3.2 OPS系统中影响阻塞率的关键器件研究

3.2.1标签转换换器

3.2.2波长转换器

3.3 OPS系统中的网络阻塞率分析

3.3.1所有节点都没有配置LC和WC

3.3.2所有节点仅配置WC

3.3.3所有节点仅配置LC

3.3.4所有节点配置LC和WC

3.4稀疏波长转换器放置时网络阻塞率性能

3.5数值分析与讨论

3.6本章小结

第四章基于WDM和OCDM的光分组网络的系统吞吐量和分组延迟分析

4.1引言

4.2网络描述

4.3标签分配协议

4.4数学分析模型

4.5结果分析与讨论

4.6本章小结

第五章全文总结

5.1本论文主要工作总结

5.2展望

致谢

参考文献

个人简历

在研期间发表论文