关于频谱高效相干光正交频分复用（CO-OFDM/O-OFDM）光网核心技术的研究

本项目将围绕相干光正交频分复用（CO-OFDM/O-OFDM）光网这一全新的网络概念，展开对其组网关键技术的研究，属于光通信前沿探索性的应用基础研究。CO-OFDM/O-OFDM光网具有频谱高效和带宽分配灵活的优势，有望取代当前基于固定波长栅格的光网成为下一代主流的全光网技术。主要研究内容包括：CO-OFDM/O-OFDM光网架构和可重构的光分插复用器（ROADM）结构，CO-OFDM/O-OFDM光网的控制平面，CO-OFDM/O-OFDM光网的优化设计和性能评估，如光路路由和光频谱分配，调制方式对网络设计和性能的影响，光路和光频谱重配置，亚波长业务疏导，网络生存性等。本项目将在理论上对CO-OFDM/O-OFDM光网的特性作全面的研究，提出一种先进的网络架构及相关的操作策略和优化算法，为其硬件和系统的实施提供具有指导意义和前瞻性的理论结果，同时也为我国正在研发的下一代全光网提供新思路。

近年来，随着高宽带的业务如视频业务、多媒体业务、IPTV 等新兴业务的高速发展与普及，网络带宽的需求变得日益强烈。为满足这一需求，高效地提升骨干网的有效传输带宽已成为当前最迫切需要解决的科技挑战。而传统的基于ITU-T标准的密集波分复用（DWDM）技术具有以下几方面的缺陷：（1）固定频率栅格降低了光纤频谱使用效率；（2）固定频率栅格会给支持超宽带（如 1Tb/s）的波长通道带来困难；（3）固定频率栅格光网缺乏对波长通道的带宽和传输距离动态可调能力。为克服上述缺陷，支持灵活带宽的弹性光网络近几年被广泛地关注和研究。本项目主要对该类网络的相关方向和课题展开研究，具体包括：（1）网络ROADM节点架构的数学建模和性能分析。通过建模仿真研究了ROADM节点的无色、无向、无阻塞能力对网络光通道业务阻塞率的影响，发现无色和无向能力能有效地改善网络性能，而无阻塞能力在高节点成本下性价比不高；（2）光路路由和光谱分配（RSA）。针对弹性光网络的RSA问题，提出了一个基于节点-链路的线性优化模型，其优势为比现有的线性优化模型具有更低的计算复杂度；同时，针对RSA问题，提出了基于频谱窗口平面（SWP）的启发式算法，该算法比其它传统的启发式算法更加高效；此外，也评估了子通道VCAT技术对提高弹性光网频谱分配效率的优势；（3）波长通道的调制方式对网络设计和性能的影响。结合弹性光网中光通道根据其物理特性的灵活带宽和调制格式分配能力，对调制格式和采用的FEC技术进行自适应的优化分配，完成了相关的性能评估；（4）光路和光谱重配置。为克服工作路由光路重配置对承载业务的影响，提出了针对保护路径的无觉察（hitless）重配置策略，发现提出的方案能在有效控制网络控制平面负担情况下有效地降低光通道业务的阻塞率；（5）亚波长业务疏导。由于弹性光网中的超级光通道的存在，需要将上层IP业务有效汇聚到光通道中，提出了IP over 弹性光网的亚波长流量疏导的策略和模型，它们的有效性获得了实验验证；（6）网络保护和生存性；针对弹性光网络，分别对多种网络保护技术进行了评估，提出了相关的优化模型；同时，结合子通道VCAT技术，对弹性光网的可用性进行优化研究。本项目在理论上已对弹性光网有了一个较为全面的理解，并形成了一套高效的弹性光网操作策略和优化算法，为其硬件系统的实施提供了大量具有指导意义和前瞻性的理论结果。