面向弹性光网络的多芯光纤通信性能及资源分配研究

As single-mode fibers approach the fiber capacity limit, transmission rates of lightwave systems will fail to cope with the growing data traffic demand. Space division multiplexing elastic optical network (SDM-EON) based on multicore fiber (MCF) is expected to overcome the upcoming capacity crunch. However, the nonlinear inter-core crosstalk will significantly degrade signal quality, which limits the development of space division multiplexing, and should be taken into the routing spectrum and core assignment (RSCA) scheme. This project will study the characteristics of nonlinear inter-core crosstalk. Then a mathematical description of MCF channel will be present. Based on this mathematical model, the compensation of nonlinear inter-core crosstalk will be investigated to achieve signal recovery by using digital backward propagation technique. Furthermore, an RSCA algorithm will be designed with nonlinear inter-core crosstalk consideration to allocate the resources in SDM-EON. The outcome of this project will be essential to study future SDM-EON.

剧增的网络流量与光纤有限通信容量之间的矛盾日益突出，在弹性光网络中运用基于多芯光纤的空分复用技术(SDM-EON)能有效解决这个矛盾。多芯光纤中纤芯间耦合串扰与光纤非线性相互作用形成的非线性耦合串扰会对光信号传输质量造成严重影响，成为有效运用空分复用技术的主要挑战，同时，也是解决SDM-EON中路由、频谱和纤芯分配(RSCA)问题所需考虑的主要因素。本项目以非线性耦合串扰特性为研究对象，建立多芯光纤信道的数学模型；运用数字反向传输技术对非线性耦合串扰进行补偿，实现信号恢复；并针对SDM-EON资源分配的特点，提出高效的RSCA算法。本项目的成功实施将为基于空分复用技术的弹性光网络的发展提供有力的理论和技术支持。

剧增的网络流量与光纤有限通信容量之间的矛盾日益突出，在弹性光网络中运用基于多芯光纤的空分复用技术(SDM-EON)能有效解决这个矛盾。多芯光纤中纤芯间耦合串扰与光纤非线性相互作用形成的非线性耦合串扰会对光信号传输质量造成严重影响，成为有效运用空分复用技术的主要挑战，同时，也是解决SDM-EON中路由、频谱和纤芯分配(RSCA)问题所需考虑的主要因素。本项目以非线性耦合串扰特性为研究对象，建立多芯光纤信道的数学模型；运用数字反向传输技术对非线性耦合串扰进行补偿，实现信号恢复；并针对SDM-EON资源分配的特点，提出高效的RSCA算法。研究结果表明，本研究提出的耦合串扰计算模型不仅弥补了传统模型在非相位匹配区计算不精确的缺点，而且同时适用于实际同质光纤和实际异质光纤，极大拓展了耦合串扰精确计算的应用范围；耦合串扰量并不是随传输距离的增加而线性增加，而是呈阶梯式增长，在相位匹配点处，串扰量急剧增加，而在非相位区则缓慢变化；光纤克尔非线性能有效地减少相位匹配点的数目，从而抑制耦合串扰，并且会随着弯曲半径的增大抑制效果越明显。本项目的成功实施将为基于空分复用技术的弹性光网络的发展提供有力的理论和技术支持。