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高速超长距离传输系统及新型光路交换网研究
Research on the High-speed ULH Transmission System and New OCS Network
【作者】 曹继红；
【导师】 简水生；
【作者基本信息】 北京交通大学 ， 通信与信息系统， 2007， 博士
【摘要】 本文的大部分工作是在863计划项目（《WDM超长距离光传输技术的研究与实现》，2001AA122012）和国家自然基金重点项目（《全光网波长交换关键技术研究》，60337010；《高速光通信系统中的偏振模色散补偿及相关技术与基础研究》，60437010）的支持下完成，可以概括为两个部分。一是基于啁啾光纤布拉格光栅（CFBG）色散补偿的高速超长距离传输系统及相关技术研究，如CSRZ、RZ、DPSK等新型码型在基于CFBG补偿的系统中的传输性能的理论和实验研究；基于CFBG补偿的电时分复用（ETDM）40Gbps系统的偏振模色散（PMD）效应的研究；以及在超短光脉冲的脉冲压缩和基于CFBG补偿的色散管理孤子（DMS）传输等方面的数值研究。二是新型光路交换网络系统及相关技术研究，在导师提出的“新型分布式波分纤分光路交换”的原创思想指导下，构建了具有多种演示功能的实验网，并对实验网的波长分配、故障保护机制、具体实现多种功能的节点结构等方面做了理论分析和实验研究。总结全文，主要有如下工作和创新点：●在“新型分布式波分纤分光路交换”的思想指导下建设具有新型信令系统的试验网；设计并构建了网络节点的具体结构（包括信令系统、上下话路、故障倒换、视频传输等功能）；开发了一套控制、协调实验网节点系统多种功能的应用软件。●在全部采用CFBG补偿3000kmG.652光纤的多通道传输平台上，首次使用10Gbps RZ和CSRZ码在无Raman放大器、无FEC纠错、放大间距达100公里等条件下实现超长距离（2500km）低功率代价无误码传输；及CSRZ码在约3000km处实现误码率BER≤10-9的传输；并得到在此平台中CSRZ优于RZ码、RZ优于NRZ码的结果。●首次在国内应用4×10Gbps ETDM实现基于宽带CFBG色散补偿的大于500kmG.652光纤的40Gbps NRZ传输系统，积累一小时的误码率7.3×10-12，达到国际先进水平。在上述直传系统中采用快速扰偏（FPS）+FEC技术提高系统的PMD容限，进一步增加传输的距离。因无需将现有的10G误码仪更新为40G的误码仪，节省了大量经费。●首次在基于CFBG色散补偿的系统中探讨沿链路长度方向的色散波动和功率波动对系统性能的影响，结果表明在高速超长距离的传输中两种波动对不同的码型影响程度不同，CSRZ比RZ具有更好的稳定性；并首次对基于CFBG色散补偿的DMS传输系统进行初步的探索研究，得出光栅的群时延纹波对DMS有严重影响。●首次在脉冲压缩的数值研究中根据超高斯脉冲在光纤中的压缩特性提出：上下啁啾的互作用效果是整体上的一个平均效果，非单纯的上啁啾与非单纯的下啁啾相互作用可以使光脉冲发生分裂，但总会有一个较强的碰撞压缩过程。
【Abstract】 The paper includes two sections. The first one is the related technologies of high speed ultra-long haul (ULH) system based on chirped fiber Bragg grating (CFBG) Such as the transmission of advanced modulation formats such as RZ , CSRZ and DPSK in the 10Gbps CFBG system the PMD control technologies in the 40Gbps CFBG system , DMS in CFBG system, optical pulse compressed and so on . The other is a new optical circuit switching (OCS ) system,named "A novel distributed optical circuit switching system with WDM and fiber-division ". With the thought of academician JIAN of Chinese scientific academy, a experimental demo system was designed ,which utilized a special signaling system. Different operations were implemented in this system and it was a self-healing optical network.. So, the innovations of the paper are as follows: Under the idea of academician JIAN, designed and constructed an experimention system , and compiled a control software used in every node of the system ; The RZ and CSRZ can be transmitted over 2500km with free error in a low power penalty on 3000km 10Gbps system platform based on CFBG dispersion compensation, without FEC and Raman amplifier ; The 40Gbps (10Gbps*4 ETDM) NRZ can be transmitted over 500km in CFBG dispersion compensation system, without FEC and Raman amplifier. And the distance can be improved greatly if the fast polarizaion scrambler and FEC ware used to reduce the effect of PMD ; Analyzed the effection of fluctuation of dispersion and power along the fiber in CFBG system , the result indicates that CSRZ has a better stability ; Discoverd that the interaction of different sign chirp is an average effect. Both an un-onefold up-chirp and an un-onefold down-chirp may break the pulse, whoes impaction will eventually compresses the pulse ; Research on the DMS in a transmission system based on CFBG, the result indicates that the delay ripple of CFBG havoc the DMS transmission .