支持软件定义的可变带宽光网络节点关键技术研究

In recent years, with the continued increasing of network users and emergence of new network business, the optical network faces huge challenge of data exchange and flexible bandwidth allocation . The traditional wavelength division multiplexing (WDM) optical networks based on ITUT-T with fixed data rate and inefficient network utilization can not adapt the future development of dynamic business. The bandwidth-variable optical networks supporting software defining can achieve high utilization of network resources by flexible software configuration and intelligent control, and it can provide flexible bandwidth allocation for highly dynamic business. In this project, we study the implementation of bandwidth-variable optical networks supporting software defining from physical level. We theoretically and experimentally study the key technologies of bandwidth-variable optical network nodes supporting software defining. We focus on software-defined bandwidth-variable transceiver technology, flexible optical switching technology and superchannel impairments monitoring technology.We aim to establish bandwidth-variable optical networks experimental platform supporting software defining and provide theoretical and technical support for next-generation optical switching networks.

近年来，随着网络用户的持续增加和新型网络业务的不断涌现，光网络面临巨大的数据交换挑战和灵活的带宽分配需求。传统的基于波分栅格的波分复用网络，其固定的速率配置、低效的网络利用率已经越来越不能适应未来网络业务的发展。支持软件定义的可变带宽光网络通过灵活的软件配置和智能化的控制，可为高动态化的业务提供灵活的带宽适配。本课题通过分析支持软件定义的可变带宽光网络的物理层实现，围绕支持软件定义的可变带宽光网络节点关键技术展开理论和实验研究。研究内容包括支持软件定义的可变带宽收发技术，支持软件定义的可变带宽交换技术，超级信道损伤感知技术，最终建立支持软件定义的可变带宽光网络实验平台，为下一代光交换网络的发展和应用提供理论与技术支撑。

近年来，随着网络用户的持续增加和新型网络业务的不断涌现，光网络面临巨大的数据交换挑战和灵活的带宽分配需求。传统的基于波分栅格的波分复用网络，其固定的速率配置、低效的网络利用率已经越来越不能适应未来网络业务的发展。支持软件定义的可变带宽光网络通过灵活的软件配置和智能化的控制，可为高动态化的业务提供灵活的带宽适配。本项目通过分析支持软件定义的可变带宽光网络的物理层实现，围绕支持软件定义的可变带宽光网络节点关键技术展开理论和实验研究。研究内容包括支持软件定义的可变带宽收发技术，支持软件定义的可变带宽交换技术，超级信道损伤感知技术。该项目执行过程中，取得了丰富的科研成果，主要包括：.1、在基于软件定义的可变带宽收发技术方面，提出了基于光梳的低成本的可变带宽收发机制，实现了调制格式，符号率和子波带数量可调的发射和接收；.2、在支持软件定义的可变带宽交换方面，提出了基于软件定义的支持频谱碎片整理的可变带宽节点结构；实现了基于软件定义的支持频谱操控的可变带宽节点；提出了基于光梳的全光标记交换；在新型的节点交换结构方面，提出了模分/波分可变带宽交换结构；.3、在支持软件定义的可变带宽光网络节点信号处理方面，提出了利用全光相位共轭方法提高超级信道的OSNR冗余和非线性容忍性；提出了频谱集中式的超级信道组播机制；提出了可调谐的偏振交织的超级信道组播机制；.4、在多维可变带宽接入方面，提出了模式复用无源光网络，提出基于自相干检测的模式复用无源光网络，提出基于OLT端自相干检测、ONU端RSOA调制的低成本的MDM-TDM PON结构，提出基于波长重用的模式复用无钱前传方案；在WDM-PON中引入了组播技术.5、在超级信道损伤感知与补偿方面，提出基于BP神经网络模型的PAM信号损伤感知方案；提出基于级联神经网络模型的光调制格式，比特率和OSNR的联合识别；提出了基于KNN和SVM的超级信道非线性补偿技术；提出基于BIRCH的用于高阶调制系统的多损伤补偿方案；提出基于小波基扩展的新型激光器相位噪声抑制方法。.在项目的资助下，共发表学术论文33篇，其中SCI论文13篇，国际会议论文20篇，申请国内专利2项，发表专著1本，培养硕士研究生2名，博士研究生3名。在项目的资助下，建立了支持软件定义的可变带宽光网络仿真和实验平台，项目可为下一代光交换网络的发展和应用提供理论与技术支撑。