软件定义光接入网业务感知可变波长收发机理研究

In this project, we focus on the technology needs of user controllable quality of service (QoS) in software-defined optical access networks, mechanisms of service-aware variable wavelength transceivers will be theoretically and experimentally investigated to increase the efficiency in resource allocation. In order to collect channel & application status, special status frames are added in the upstream signal which provides an effective method to achieve the status feedback. In order to realize cost effective and software definable variable wavelength transceivers, DP-MZM based wavelength convention combined with OOFDM modulation are employed which can provide flexible physical layer resources including wavelength, subcarrier and modulation format. An improved weighted round robin (WRR) method combined with SDN status table are induced to develop a service priority algorithm under the consideration of physical channel restrictions which gives control plane an important reference. Solutions for the wavelength convention model based on DP-MZM under advanced modulation format and optimization mechanism for service weight planning under multidimensional restrictions will be also abstracted during the abovementioned study. This project will play an important role on realization of a service aware, flexible and reconfigurable next-generation intelligent optical access network.

本项目针对软件定义光接入网中用户端可控QoS的传输这一技术需求，从理论和实验上探索具有业务感知的软件可变波长光收发机理以解决传统光接入网收发机中固定带宽供给、效率低下等问题。提出在上行数据链路中设计特定的状态帧来研究信道/业务状态反馈机制，为SDN控制平面感知网络状态提供了实现手段；提出一种基于双平行马赫-曾德尔调制器（DP-MZM）的波长转换模型，结合OOFDM高级调制技术研究低成本软件可变波长收发机制，在波长、子载波以及调制格式等多个维度上为控制平面提供可用于灵活调度的物理层资源；提出改进的加权轮询（WRR）方法结合建立SDN控制器状态表来研究考虑物理信道限制的业务优先级算法，可为控制平面实施物理层资源调度提供重要参考依据。重点拟解决复杂调制格式下软件可控波长转换机理以及多重限制因素下业务权重优化机理两个科学问题。为实现具有感知性、弹性和可重构的下一代智能光接入网提供支持。

本项目针对软件定义光接入网中业务状态感知以及系统灵活波长选择这一技术需求，重点拟解决传统光接入网中收发机固定带宽供给、效率低下问题。通过研究业务感知、波长转换及资源调度机制，从理论和实验上探索具有业务感知的软件可变波长光收发机理。在项目执行过程中，取得了如下成果：.1..本项目通过在物理链路上增加业务感知层，利用DPI深度包检测技术，自主探测和感知网络传输业务，通过数据分析，汇总各业务流量比例，提供决策的依据和执行效果的反馈。本项目还研究了在接收端自动识别发送信号的调制格式并进行传输链路中的ONSR监测，提出了基于k近邻法的调制格式识别方法，实现了OFDM信号子载波的调制格式识别。为提高识别准确率，项目提出了一种针对于特征值向量的预处理方法。同时，项目对k近邻法中的k值和特征提取过程中数据点数目两种参数进行了分析优化。.2..项目提出了一种基于DD-MZM的波长转换方案，该方案可以将软件定义光接入网络源中心频率进行动态、透明、可重构的转换分配。项目通过数学模型搭建和计算机仿真分析，给出了该波长转换方案的最优驱动条件以确保该转换器有最优性能，实现转换光波有最高的转换效率，寄生波数量最少以及系统最优的BER性能。实验表明，波长转换器对入射光可以实现波形几乎无损转换、此波长转换过程是线性的进而可以通过SDN进行中心化控制、MZM消光比对转换性能几乎无影响。.3..项目提出了一种基于软件定义的混合无源光网络架构，可以实现多种不同制式的PON系统的共存。针对不同的优化目标，提出了基于优先级的动态带宽分配算法、VPON间基于公平性的动态带宽分配算法和基于满意度的联合带宽分配和准入判决算法。仿真实验表明，所提出的算法能够为不同优先级的VPON提供差异化的带宽支持并保证各VPON的接入公平性。.发表标注论文12篇， 包括SCI收录论文9篇，在CLEO、OECC等光通信会议发表论文3篇。申请发明专利3项，其中授权1项。培养硕士生6名，其中1人获得研究生国家奖学金。