一、More Than 10 Gbps Photonic Packet-Switched Networks Using WDM-Based Packet Compression（论文文献综述）
郑岩莉[1]（2021）在《基于Dijkstra算法自适应路由的片上光网络研究》文中提出计算机行业一直在逐步增加单个处理器芯片的核数,通过并行计算来获取高性能。随着互补金属氧化物半导体（Complementary metal oxide semiconductor,CMOS）片上技术的不断改进和集成,核上处理芯片的数目在急剧增加,成百上千个核将集成在一个芯片上,多核处理器以高性能的优势发展成为一个极具吸引力的平台。但是,随着芯片上核的增加,处理器的数据速率将很快达到数十GHz,这意味着对带宽的需求不断增大。传统的芯片上电互连网络使用电信号来传输信息、带宽小、能量消耗大,芯片上电互连网络仅能够满足当今应用程序的通信需求。但是随着应用程序的核数和内存需求的扩大,芯片上电互连网络的性能扩展就无法实现与等效的通信改进需求相匹配。芯片上光互连（Optical networks-on-chip,ONoCs）不仅能够满足未来系统的带宽要求,而且具有时延低、功耗小等优点,所以芯片上光互连正日益成为解决当今电子芯片级互连网络所面临问题的一个更有吸引力的解决方案。在基于片上光网络的多核架构中,光路由器是片上光网络通信系统的重要组成部分。它由基本的光开关元件、波导交叉和光终端组成。光路由器内部的交换元件、波导交叉和传输波导都会造成传输损耗。然而,较大的传输损耗会导致更多的功耗,大大限制了ONoCs的扩展。常见的片上光网络架构分为三种,分别是Mesh拓扑、Torus拓扑和Fattree拓扑。在常应用的Mesh拓扑中,我们采用X-Y维序路由协议,能够实现网络中并发通信,但不能保证每条链路的传输损耗达到最小,而且链路的传输损耗会随着网络规模的扩大而逐渐增大,整个网络功耗增大并且网络性能也会降低。传统的功率分配控制为了保证链路通信的正常进行,会根据所有链路传输损耗最大的去给其他链路分配功率,这样会造成其他剩余链路的功率分配产生大量的冗余。本文提出了一种基于Dijkstra算法的新型自适应路由,可实现Mesh拓扑中最小传输损耗路由路径的选择,实现网络中链路传输损耗最小,在保证接收机灵敏度不变的前提下,功率控制可得到优化。此外,与传统的功率控制和自适应功率控制相比较,该路由算法在降低链路传输损耗和优化网络功率的前提下,时延和吞吐量这些网络性能并未有较大的降低,这也验证了基于Dijkstra算法的新型自适应路由的可行性。本文的主要内容如下:（1）阐述了ONoCs基础理论,提出了光学波导的损耗模型和基于SOI的微环谐振器的耦合理论模型,分析了基本光交换单元不同端口的输出功率。（2）分析了传统功率控制模型,自适应功率控制模型,建立了基于Dijkstra算法自适应路由所实现的优化功率控制模型。（3）分别建立路由器级和网络级的功率损耗的数学分析模型,提出Mesh架构片上光网络基于Dijkstra算法实现自适应路由的设计及实现方案,另外介绍了光电路由交换机制的实现原理。（4）最后,利用Matlab数值仿真软件得出,基于Dijkstra算法实现自适应路由相较于传统维序路由的链路传输损耗更小,基于Dijkstra算法的自适应路由所实现的优化功率控制相比于传统功率和自适应功率控制在降低网络功耗上有更大优势。基于OPNET仿真平台,在Mesh架构片上光网络下,比较了维序路由和基于Dijkstra算法的自适应路由在不同网络规模下的端到端延时（end-to-end delay,ETE delay）和网络吞吐量,结果显示基于Dijkstra算法的自适应路由在延时和吞吐量方面与传统维序路由相比并无明显的下降趋势。这也验证了基于Dijkstra算法的自适应路由在物理性能上能够实现降低链路传输损耗,而且优化功率控制在降低网络功耗不以牺牲网络性能为代价。
宋婷婷[2]（2021）在《针对片上光互连网络通信可靠性的研究与优化》文中进行了进一步梳理在当今信息时代应用需求爆炸式增长的驱动下,实现高可靠性和高计算性能的超级信息处理系统是片上系统发展的必然趋势。随着互补金属氧化物半导体（Complementary metal oxide semiconductor,CMOS）工艺技术的长足改进,单芯片上集成成百上千个处理核的多核处理器系统已经实现。在片上多核系统中,由于多任务的并行处理及处理核间海量数据的频繁交换,迫切需要一种高效的通信架构来实现系统的高性能信息处理。得益于与CMOS兼容的硅光子技术的迅猛发展,片上光互连网络（Optical networks-on-chip,ONo Cs）有效解决了传统电互连所产生的高时延、高损耗、带宽限制和通信效率低等问题,其具备强大的并行计算能力、优秀的资源利用率和良好的可拓展性,在超高速光通信、超级计算机系统、计算机体系结构设计等领域具有广阔的应用前景。此外,将波分复用技术应用于片上光互连网络能够满足超大容量和超高速率对更高通信带宽的需求。然而,现阶段片上多核光互连网络的通信可靠性无法得到有效保证。一方面,由于硅基光子器件本身的材料属性和当前尚不完美的制造工艺,光载波信号在传输过程中不可避免地会遭受固有物理损耗和串扰噪声的影响,从而导致网络中多跳通信光信噪比的降低及误码率的增大。另一方面,硅基光开关元件对温度波动和工艺偏差非常敏感,温度及制造工艺的轻微变化都会导致光开关的谐振波长发生漂移,使得光通信链路的物理性能变差,对系统级的通信性能和可靠性造成负面影响。尤其对于采用波分复用技术的片上光通信系统,由上述问题导致的数据通信可靠性降低现象更为严重。因此,本文针对如何提升片上光互连网络的通信可靠性这一问题,开展了相关研究,并取得了如下研究成果:1.针对多波长片上光互连网络中的串扰特性,将角度优化（60°/120°波导交叉）方法应用于支持波分复用技术的光路由器层和光网络层,以提升光通信链路的物理性能,降低光网络中信号传输的误码率。首先,依次构建了完善的光器件级、光路由器级和光网络级的插入损耗和串扰特性分析模型;其次,基于角度优化方法和理论分析模型设计了优化的Crossbar和Crux光路由器的优化结构,对比分析该方法对光路由器的串扰特性及各端口光信噪比性能所产生的积极影响;最后,将所设计的角度优化光路由器应用于光网络层,基于Mesh和Torus拓扑结构的片上光网络进行了光网络层的数值仿真分析。仿真结果表明:该优化方法在本文所用参数下可将光网络层的平均光信噪比提升约1.5 d B,其能够有效提升多波长片上光路由器和光网络的光信噪比和误码率性能,实现光网络中更低的误码率传输和数据通信的可靠性提升。2.将信道编码技术应用于片上光互连网络,结合群计数编码方法具有强大检错能力的优势,设计了全电、全光和光电混合的群计数编码器,其中全光和光电混合的群计数编码器基于硅基微环谐振器设计实现。基于仿真软件Interconnect验证了所设计的光电群计数编码器的正确性和可行性,并对其检错效率、能耗和面积开销进行了详细的分析和评估。分析结果表明:该群计数编码方法的错误检测效率可以达到88.2%,相比于奇偶校验方案的检错效率高出36.6%;全电、全光和光电混合的群计数编码器在最坏情况下能耗分别为0.260 f J/bit、56.000 f J/bit和30.386f J/bit;另外,该光电群计数编码器的占芯比例非常小,当Mesh和Torus网络规模增大至10×10时,其面积开销在整个芯片尺寸中的占比小于0.15%。3.设计了一种新型的适用于片上光互连网络的高可靠性通信系统,该系统具有错误检测和数据重传功能,可以有效保证目的节点所接收数据的正确性。在此基础上,为了减少串扰对通信可靠性的影响,对重传机制进行了优化,进一步提升数据重传的可靠性。基于Opti System仿真系统直观呈现了光群计数编码方法对于实现高可靠光通信系统的可行性和有效性,验证了所提出的光通信机制可以有效提高片上光互连网络中数据通信的可靠性。此外,选择常用的奇偶校验方案作为对照,基于不同的通信机制全面地评估了该可靠性片上光通信系统所付出的功耗和时延代价。分析结果表明:由于增加了激光源、编码及校验电路,采用群计数方法实现4比特数据的可靠传输相较于不含错误检测机制直接传输需要额外消耗26.4%的功率,相比于奇校验方案需要额外消耗16.3%的功率。基于奇偶校验的重传机制相比于只采用奇偶校验但无重传约需额外35%的零负载端到端时延开销,采用群计数方法重传机制的零负载端到端时延比只采用群计数方法但无重传约多出39%。本文所提出的可靠性提升技术在当前片上集成中切实可行,可以有效提升片上多核光通信网络系统数据通信的可靠性。在数字光通信领域和大规模片上光互连网络中具有潜在的应用价值,为芯片上可靠性光通信系统的实现提供了理论基础和技术储备。
王心怡[3]（2020）在《基于硅基光学延迟线的波长-模式脉冲交织器研究》文中研究说明硅基光电子集成芯片具有尺寸小、集成度高等优点。近年来,它们受到了学术界的广泛关注。随着各类硅基光电子分立器件性能的提高,人们越来越不满足于单一器件的功能实现,而是往大规模集成化方向发展,即把多个电子和光子分立元件集成在同一芯片上,实现复杂的功能。硅基光电子技术以其高集成度和互补金属氧化物半导体（CMOS）兼容的优势,近些年来在数据通信等领域发挥着重要作用。基于硅光技术,人们对各种类型的激光器、调制器、探测器和光开关展开了深入研究。光延迟线在光通信领域具有很好的应用前景,基于延迟线结构的脉冲复用可以提高光脉冲的重复率,从而生成高频脉冲。高频脉冲在数据通信、光子信号处理、光学模数转换等领域中起着重要作用。本文对基于光延迟线结构的片上集成光子器件进行了研究。利用多种光脉冲交织复用方式,实现了脉冲重复率的提升,可用于对微波信号的高速光采样。首先,论文介绍了延迟线芯片的基本概念和参数指标,并讨论了其具体结构和实现方案。从延迟调节范围、调节精度、传输损耗、功耗和芯片尺寸等角度出发,阐明了延迟线的结构特征,为下文各种脉冲交织器的实现提供理论依据。接着,论文从脉冲复用方式入手,分别研究了波分复用（WDM）和模分复用（MDM）的几个关键器件,并介绍了各种器件结构的工作原理和设计方案。对于MDM器件,本文分析了波导中支持的多种模式,并对波导耦合生成的高阶模式进行了仿真分析。本文还对波长-模式交织器所用到的分立器件和整个系统进行了仿真,证明了波长-模式交织方案的可行性。接着,为了实现脉冲的时分复用,本文提出了一种连续可调的延迟线,该延迟线结合了环形谐振器和马赫-增德尔干涉仪（MZI）开关阵列。开关阵列提供大范围数字式延迟调节,而微环则提供小范围延迟微调。开关采用MZI级联结构,提高了开关消光比。延迟线芯片在60 nm厚的硅波导平台上实现,平均波导损耗为0.35 d B/cm。最大延迟调节范围为1.28 ns,片上插入损耗为12.4 d B,包括由测试端口引起的损耗。在不同延迟时间下,30 Gbps开关键控（OOK）信号通过延迟线芯片传输具有较高的信号保真度。该光学延迟线芯片具有可重构性,可以用于调整脉冲序列。光脉冲多路复用基于延迟线芯片实现,开关被设置为均匀分光比。这样的光时分复用（OTDM）方案可用于产生高重复率脉冲串,可应用于光学采样。调整开关分光比和可调光衰减器（VOA）的衰减值提供不同的脉冲幅度时,可实现准任意波形生成（QAWG）。基于延迟线芯片实现OTDM和QAWG,证明了该芯片的灵活性和可重构性,能作为可编程光信号处理器使用。本文还对如何进一步提升延迟线芯片性能进行了讨论。随后,本文提出并实现了一个基于硅光集成平台的8通道波长-模式光脉冲交织器。波长和模式复用技术相结合,可以提高脉冲的重复率,而同时又不会增加单维度复用的复杂性。交织器使用级联MZI结构作为波分复用（解复用）器,将非对称定向耦合器用作模式复用（解复用）器,并将各种长度的硅波导用作延迟线。论文对交织器各个分立器件参数（如波导损耗、延迟误差和通道带宽等）对交织脉冲的损耗、延迟间隔、峰值能量、脉冲宽度和串扰等一系列指标影响进行了研究,为交织器的实现奠定了基础。实验验证了脉冲序列具有125 ps的时间间隔,延迟误差为3.2%。然后,本文在波长-模式交织器的基础上,将脉冲幅度调节和高速采样功能纳入,构成了一个硅光集成的光学采样系统。高重复率光学采样脉冲是通过将低重复率输入光脉冲与WDM和MDM相结合而获得的。WDM脉冲交织器由具有线性差分延迟的反馈型阵列波导光栅（AWG）构成。它可以实现自动波长对准,且结构紧凑、色散大、损耗低。交织脉冲的幅度可以通过反馈波导中的衰减器进行调节。多模波导中的两个高阶模用来进一步提高脉冲重复率。光学采样脉冲被多模MZI调制器调制,调制器两臂集成了“L型”PN结,提高了调制效率。采样后的脉冲由模式和波长解复用器分开,后端再做并行处理。多模调制器可以实现30 Gb/s OOK调制。多波长脉冲使用由双环耦合马赫-增德尔干涉仪（DR-MZI）构成的WDM滤波器分离,该结构具有较高的消光比。模分复用脉冲交织和分离是由非对称定向耦合器构成的模式复用（解复用）器完成。由于同时使用了波长和模式复用技术,因此脉冲重复率可以大幅提高。在实现的集成芯片中,脉冲重复率提高了8倍,这受限于后端WDM滤波器的数量。所有功能模块,包括高速调制器、偏振分束器、旋转器、延迟线以及WDM和MDM器件,都集成到了单个硅光集成芯片中,充分利用了硅光的集成能力。高速采样芯片的成功研制为在单片上实现模数转换提供了基础。论文最后对研究课题做出了总结,针对硅基脉冲交织器提出了未来研究工作展望。
赵志鹏[4]（2019）在《软件定义光互连数据中心的性能优化》文中进行了进一步梳理为满足软件定义光互连数据中心的可扩展性、低成本和低时延的性能需求,本文通过设计控制层分布式架构、压缩数据层交换器流表和提出高效交换调度算法来实现,取得如下研究成果:1)提出控制层控制器分布式放置算法。把集中式放置的控制器分布式放置到光互连的数据中心中,控制器之间通过骨干网中光链路进行消息传输,以缓解控制器处理多流请求的压力,且为这些流量提供就近控制器的传输路径,但也增加了控制器间消息的传输时延。本文提出了整数线性规划（ILP:Integer Linear Program）设计和启发式算法,考虑链路时延、控制器成本等代价,折中控制器之间同步消息带来的传输代价和交换器请求消息带来的传输代价,将控制器分布式最优化放置。实验证明了所提算法在满足数据层流请求的同时使系统的总开销最小,提高了控制层的可扩展性。2)提出数据层交换器流表压缩算法。从控制流表规模的角度入手,提出基于动态路由生成策略的流表压缩算法。在考虑流量特征、传输时延、网络拓扑等因素下,将流表压缩和路由优化进行联合设计。首先提出了ILP设计,通过折中交换器流表硬件代价和数据平均传输时延代价,最小化系统总成本,生成最优的路由进行流表压缩。为提高算法执行效率,进一步提出了基于重叠路由的流聚合（ORWFA:Overlapping Routing with Weighted Flow Aggregation）算法,其核心思想为:基于高权重流优先（HWFF:High Weight Flow First）原则构建最小生成树,进而基于最小生成树构造的路由进行流表压缩。实验结果证明所提算法通过动态的路由分配策略实现流表压缩,降低了流表存储芯片成本。3)提出数据中心中的数据包多跳调度算法。高性能数据中心需要大容量光交换器来保证服务质量（Qo S:Quality of Service）,其中光交换器的重配置开销和多级交换架构中的调度算法效率是两个关键挑战因素。本文基于多级Clos光交换架构,利用多个并行工作的中间级光交换器来提供空间加速比以弥补重配置开销。并提出多跳调度机制,在保证无阻塞的基础上,利用矩阵分解调度算法中存在的空时隙。分别提出了多跳路由和调度（MHRS:Multi-Hop Routing and Scheduling）算法和DETOUR算法,通过仿真实验证明其有效的降低了数据包的平均传输时延。
孙超[5]（2016）在《基于存储的电路交换网络路由与资源调度算法研究》文中研究指明目前,互联网（Internet）的高速发展带来了用户数量与应用种类的指数型增长,不断增长的数据流量与有限的网络带宽资源之间的矛盾正变得日趋突出。因此,如何充分利用网络资源进行海量数据传输,有着重要的现实意义。电路交换网络,因其有着大带宽、低延迟、可保证的服务质量（Quality of Service,QoS）等优点,在现在的传输网中有着广泛的部署与应用来承载数据传输的任务。然而,电路交换“端到端建路机制”会带来网络带宽资源浪费问题。传统电路交换建路时,要求所建电路上的每一条链路都提供相同大小的带宽。可是在实际网络环境中,用户需求的多样性（请求带宽大小不同,请求源地址与目的地址不同,请求持续时间不同）,会导致网络带宽资源的不均衡性。因此,电路交换网络“苛刻”的建路条件使得所建电路的最大可用带宽被该电路上拥有最小可用带宽的链路所限制。而当出现部分链路存在可用带宽资源而部分链路没有可用带宽时,端到端的电路便无法建立,这就造成了存在剩余带宽资源而不能利用的资源浪费情况。因此我们知道,解决电路交换“端到端建路机制”带来的带宽资源浪费问题,能从根本上提高整个网络的带宽资源利用率。为了充分利用网络带宽资源,我们提出基于存储的电路交换网络的路由和资源调度问题（Routing and Resource Allocation,RRA）,打破传统电路交换的建路限制,通过给交换节点装备存储设备缓存数据,允许建立不均匀速率的端到端电路。我们证明了RRA是NP-Complete问题,提出了启发式算法Store Wait Forward（SWF）来应对RRA问题,并分别针对静态业务和动态业务对RRA问题进行了研究和仿真。仿真结果表明,存储的引入能够显着的减少请求的总的传输时间,提高链路利用率。而且在动态业务模型下,基于存储的方法能够降低网络的阻塞率。当然,存储的引入也带来了比传统电路交换更大的等待延时。考虑到大量的数据传输业务是时延不敏感的,我们认为基于存储的电路交换能够很好的应对这类时延不敏感的应用,而且SWF也是一个有效的算法。
步超伦[6]（2016）在《无源光网络在电力系统中的应用》文中认为随着社会经济的快速发展,人们越来越重视能源短缺问题,智能电网就是在这样的背景下被提了出来。近些年,随着绿色能源系统的发展,人们又提出了建立优质、高效的智能电网的概念,而智能变电站正是智能电网的重要组成部分。传统的智能变电站通信系统存在的结构复杂成本高、实时性低和可靠性不足等缺点,已经不能满足系统日益增长的需求。为此,本文从智能变电站通信网络的需求出发,结合无源光网络的优势,设计出一种类似EPON结构的双纤双向分布式环形光交换网络方案,并对方案中的母差节点和间隔节点的结构以及电网业务收发流程进行了详细的阐述。本文还提出了适用于智能变电站的波分复用业务隔离方法,使得智能变电站通信系统中两类电网业务能够同时传输。我们通过建立物理仿真模型对系统的传输性能进行了分析验证,重点从功率损耗的角度研究了系统对功率预算的需求。我们的结果表明,该分布式环形光交换网络结构能够很好地实现电网业务的传输,并且眼图也很清晰,说明传输信号的质量很好。另一方面,本文针对智能变电站中的两大类电网业务即GOOSE业务和SV业务设计了相应的调度算法。在整体系统时钟同步的基础上,为周期性业务设计了时隙轮询调度策略,实现了心跳业务的无冲突传输。此外,针对突发性跳闸业务突发性强、业务量低的特点,结合共享媒介随机访问的思想以及IEC61850协议中规定的“1248”发送规则,为其设计了相应的调度算法。为了评估该调度算法的性能,我们建立了离散时间模型对其进行仿真。结果表明,该调度算法能够满足应用的需求。此外,本文还设计了链路发生故障时的业务的保护方案,以确保通信的可靠性。然后,本文从带宽速率和功率损耗两个角度出发,讨论了整个系统的可扩展性问题。仿真结果为设计网络接入间隔节点的数量和未来的扩容需求提供了依据。我们的研究表明,通过在网络中接入EDFA可以有效地增加系统接入节点的数量。最后,本文从成本的角度出发,找到了目前存在的一些应用方面的问题,这也为未来的进一步深入研究打下了基础。
刘国栋[7]（2015）在《面向相位调制信号的若干全光信号处理技术的研究》文中提出无线移动网络的发展、视频业务的增加以及大数据时代的到来,使得网络信息容量不断增加,网络传输速率由10 Gb/s提升到40 Gb/s及以上,传统的强度调制信号不再适用于高速光通信。相位编码格式凭借其更高的频谱效率、有效地提高了系统的非线性容限、本征色散及偏振模色散容限等优点,在高速光通信网络中广泛应用。相位编码格式在40 Gb/s及以上高速光网络中的应用,不仅传输链路的技术需要改变,同时还对网络技术、全光信号处理技术等带来了新问题。作为全光交换网的关键技术之一——全光缓存技术,也需要适应这种编码格式的变化。本文在国家自然基金项目“面向40 Gb/s以上新型编码格式的全光缓存、慢光与净负荷提取研究”的支持下,就相位编码格式的全光网络中全光缓存技术和与之相关的信号处理技术进行了研究,主要研究包括：研究了DPSK信号与QPSK信号的调制解调原理,为了适应全光网的带宽动态分配中的变速率问题,针对变速率的相位调制信号解调进行了研究,提出了一种可调谐的NRZ-DPSK解调器,实现不同比特速率NRZ-DPSK信号转换：为解决高速率电信号产生困难的问题,利用基于NRZ-DPSK信号的可调谐解调器实现了10 Gb/s电信号倍速为20 Gb/s光信号,同时为解决全光网的各个全光信号处理单元（比如各个缓存器单元）之间的同步问题,对NRZ-DPSK信号的时钟提取技术进行了相关的研究,提出了一种基于可调谐解调器的全光时钟提取技术;对全光信号处理（全光缓存与全光时钟提取）技术中关键器件半导体光放大器（SOA）的性能进行了深入研究,提出了SOA吸收损耗因子及线宽增强因子新的测量方法；基于以上研究,为解决交换节点处的数据包竞争及拥堵现象,提出了一种基于SOA非线性偏振旋转的面向相位调制格式的全光缓存技术,利用第3章提出的可调谐解调器对缓存效果进行了解调分析,并为今后按比特缓存和全光时序交换打下基础。本论文的主要创新性工作如下：1.针对NRZ-DPSK信号的调制解调进行了深入研究,介绍了NRZ-DPSK信号的可调谐解调器的原理,提出了一种基于斐索干涉仪的NRZ-DPSK信号的可调谐解调器。通过实验证明了可调谐解调器能够解调2.5 Gb/s-40 Gb/s的NRZ-DPSK信号。与现有解调器相比,提出的基于自由空间光的NRZ-DPSK信号具有连续可调且调谐范围大、调谐速度快等优点。2.提出了一种基于外调制器、NRZ-DPSK信号可调谐解调器及延迟合成器的电光倍速方法,实现了10 Gb/s电信号倍速至20 Gb/s光信号,通过脉冲压缩获得了20 ps的窄脉冲：其次提出基于斐索干涉仪·的NRZ-DPSK信号的可调谐解调器的时钟提取方法,并实验实现了2.5Gb/s和5 Gb/s NRZ-DPSK信号的全光时钟提取,对影响时钟信号消光比的因素进行了分析。3.对全光信号处理（全光缓存与全光时钟提取）的关键器件——SOA的性能进行了深入研究,提出并实验验证了一种计算SOA线宽增强因子的方法。基于SOA的非线性偏振旋转效应,考虑偏振相关增益的影响,理论推导Stokes矢量、SOA增益与线宽增强因子之间的关系,通过实验测得斯托克斯矢量并计算得到线宽增强因子的数值,得到注入电流与线宽增强因子之间的变化关系。注入光功率由50μW至1 mW范围内,注入电流在90 mA至170 mA范围内变化时,TE模线宽增强因子在10.5至8.5范围内变化,TE线宽增强因子在8.2至5.8范围内变化。4.研究了SOA内部损耗因子,对原有SOA增益公式进行修正并通过实验和仿真得到不同注入电流时内部损耗因子的数值及变化曲线,给出了内部损耗因子与注入电流之间关系的经验公式,同时测定了小信号增益系数和饱和输出功率,实验计算结果与理论相符。5.对一种基于SOA的非线性偏振旋转效应实现对DPSK信号的全光缓存进行了研究。基于SOA中非线性偏振旋转光开关,实现了10 Gb/sNRZ-DPSK信号的全光缓存,缓存粒度0.4μS、缓存时间达到4μS,缓存深度达到90%,缓存后的NRZ-DPSK信号经过基于自由空间光的快速可调谐的NRZ-DPSK信号解调器解调,解调后信号BER低于10-9；研究了不同光功率NRZ-DPSK信号的非线性偏振旋转效应及NRZ-DPSK信号缓存时的增益均衡问题。
黄金[8]（2014）在《机载光纤网络系统关键技术研究》文中指出随着航空电子设备数据处理能力和综合化程度的进一步提高,传统的以同轴电缆、双绞线为传输媒介的机载数据链路已不能适应当前机载网络的通信需求。机载光纤网络因其具有传输容量大,抗电磁干扰,体积小,重量轻,功耗低的特点,是当前机载网络通信的主要方式。以机载光纤通道（FC）技术为代表的机载光纤网络系统成为机载网络设计的主流选择。为了配合机载光纤网络系统在某重点型号飞机的实际应用研究和开发,本文对机载光纤网络系统的若干关键技术进行了研究,研究内容覆盖了从需求提取、设计、仿真、开发到实验验证等机载光纤网络系统全研制周期的应用需求,有力地推动了我国航空电子网络光纤化进程。本文的主要创新工作概括如下:1.设计与开发了机载FC网络设计与仿真平台。机载FC网络设计与仿真平台,既能够完成机载FC网络的设计,又提供对设计结果进行功能和性能的仿真和验证,是一个基于计算机模拟的、高效的设计和开发工具,具有设计迭代周期短、开发费用低的特点,是机载FC网络研制工作有效开展的重要保障。2.提出一种保证机载网络强实时性的加权轮转调度算法,解决了机载光纤网络中消息的实时发送问题。根据实时通信中的周期性任务模型,建立了机载网络消息模型,并给出了机载应用环境下的消息调度模型和实时调度的轮转约束条件。除了考虑信道利用率外,还研究了不同的调度参数设计对更多的网络性能指标的影响,如消息的最大延迟等。提出的多信道分配方法在尽量减小拆分次数的前提下,实现了各信道负载率的均衡。3.面向新一代机载网络的发展需求,提出一种子网内波长交换和子网间FC电交换相结合的新型机载光纤交换网络架构方案。提出的一种适于机载环境的基于波导阵列光栅路由器（AWGR）的子网内波长路由实现方法,克服了传统波长交换设备对光开关的依赖。进一步地,提出的一种机载光纤网络WDM光源的实现方法,解决了传统商用WDM光源难于在机载光网络中应用的难题。通过采用确定性网络演算方法对消息延时上界的理论计算和建立系统能耗模型,验证了基于AWGR-FC交换结构的低延迟和低功耗性能。4.设计和开发了机载FC网络研制的重要工具—机载FC网络数据仿真与监控系统。由FIC通信板卡和数据仿真软件组成的机载FC网络数据仿真系统能够模拟机载终端设备,实现满足FC-AE-ASM协议的FC网络数据的发送和接收,支持对整个网络的时钟和网络管理功能。机载FC网络数据监控系统可实现对机载FC网络数据的高速率、多条件的过滤、存储及故障分析,支持高达3TB存储容量、3小时连续存储。采用仿真卡与监控卡,实际搭建了FIC端口性能测试平台,提出了一种测试系统时钟同步情况下的端口性能测试方法,实测结果表明FIC端口具有高带宽、低延迟的特性,能够很好地适应机载FC网络的通信需求。5.提出一种基于FC over WDM的机载光纤网络架构,并给出了具体的系统实现方案,通过采用自主研发的FIC仿真卡搭建地面仿真实验平台,从系统功能和性能两个方面验证了在机载FC光纤网络中引入WDM和光交换技术的可行性。
张文甲[9]（2012）在《大规模计算系统的光互联技术研究》文中认为21世纪第一个十年,人类社会进入了一个崭新的时代——“计算时代”。在这个时代里,各种形式的信息处理设备、个性化的信息服务触手可及。这些无处不在的信息服务从根本上都依赖于强大的信息支持平台——大规模计算系统。随着微处理器技术的进一步发展以及多核芯片的出现,传统计算系统的处理瓶颈逐渐得到克服,取而代之的是互联瓶颈：首先,芯片之间、服务器之间以及机架之间互联带宽成为互联网络的稀缺资源；其次,大规模的数据通信和处理造成巨大的能量消耗；再次,电子技术从根本上无法支持高速传输。与此同时,光通信技术经历了电信网阶段、数据通信阶段,现在到计算通信阶段。与传统的光通信网络相比,计算通信阶段的光通信设计目标不仅仅是高带宽,更重要的是要考虑低功耗、低时延、小物理尺寸以及高的芯片集成密度。为了解决下一代计算系统通信瓶颈,围绕光互联技术在未来大规模计算系统中的应用,本论文从光互联构架以及网络实验平台；硅基光电子器件的互联技术；以及支持流媒体业务的光突发交换网络等三个方面,通过实验和仿真验证光互联网络相关技术与机制。论文主要工作可以归纳如下：第一,提出用于数据中心的光互联构架,包括开放式光交换平台和虚拟光互联接口适配卡,并且实现了一种具有跨层信息交互能力的光网络节点。随着云服务业务继续普及并且形成规模化,下一代数据中心互联网络的设计必须考虑到全带宽需求、带宽灵活性需求和低功耗需求。针对全带宽需求和低功耗需求,设计实现了一个支持多种交换速度和交换功能的开放式光交换原型机。利用这个平台,实现了无阻塞的4×4交换机：交换总时延为50.7-ns,交换速度为ns级；成功演示了T比特每秒每端口的无误码光分组交换：功率代价1-dB之内的波长输入功率的动态范围超过4-dB,多数波长的功率代价小于1-dB。针对带宽灵活性需求,成功演示了一种可重构波长的混合光分组交换和电路交换机制：不仅提供波长数目可重构的WDM分组交换,而且可以选择波长作为电路交换。其次,通过设计基于10-GE光互联接口适配卡,成功演示了端到端高清视频的传输与交换,同时演示了这种光接口对Wimax用户流媒体业务的支持。最后,设计实现了一种具有跨层信息交互能力的光网络节点,通过统一的控制平而将光性能检测设备提取的OSNR（?）PMD信息告知控制平面决定重新路由或者信号再生。第二,首次实现了40-Gb/s DPSK分组数据在硅基光电子器件中的交换；提出一种基于硅基光电子器件的新型分组交换节点结构和可集成的波长选择和空间混合交换平台。首先,通过实验验证这款微环谐振交换器件的高带宽特性（3-dB带宽为70-GHz）、波长选择特性、快速交换特性（贯通端口：上升速度和下降速度分别为1.46-ns和1.3-ns；分叉端口：上升速度和下降速度分别为1.71-ns和0.87-ns）以及多波长交换特性。其次,研究40-Gb/s DPSK信号交换性能,实验结果表明：两个端口均可以达到无误码状态,其中,贯通端口的功率代价为0.6-dB,分叉端口的功率代价为2.4-dB；并且通过实验研究了此款器件的相位响应。接着,提出一种新型的分组交换节点结构：利用微环作为交换单元、逻辑器件作为路由判决和可调谐的驱动电路来缓解热效应,并且实验验证了10-Gb/s1536-ns分组数据包的无误码交换和热效应的缓解技术。最后,提出一种可集成的波长选择和空间混合交换平台。并且,实验验证了以微环器件为波长选择开关和以SOA为空间交换器的混合交换网络对于数据码型和交换速率的透明性。第三,提出一种支持流媒体业务的OBS时间组帧和提前预约机制：研究突发重传机制对于UDP和TCP等传输层协议的性能影响；为了进一步保证突发交换网络的可靠性,提出一种简单有效的全局竞争管理机制和偏置时间选择算法。首先,结合高清视频业务的高带宽、短连接特性和突发光交换网络的高突发适配特性,提出一种支持流媒体业务的OBS时间组帧和提前预约机制,并且在OBS实验床上成功演示了高清视频的传输和交换。实验表明,采用这种机制之后,100%的视频质量评价均为极好（Excellent）。其次,研究突发重传机制对于UDP和TCP等传输层协议的性能影响,其中,突发重传机制对UDP有利,但是必须考虑重传带来的延迟,需要根据应用需求给重传数据包设定定时器,如果超过门限则重传失去意义,应该及时丢包,保证后续突发包的正常发送；重传机制同样造成时延敏感的高速TCP协议（FAST-TCP）的拥塞窗口变化,从而降低平均的吞吐量。最后,为了进一步保证突发交换网络的可靠性,提出一种简单有效的全局竞争管理机制和偏置时间选择算法,仿真结果表明,与传统的JET-OBS相比,新的控制机制不但可以极大的改善突发网络的丢包率,而且可以通过优化偏置时间的设定,减小端到端的突发时延。
汪学舜[10]（2011）在《光纤接入网带宽分配和拥塞控制算法研究》文中认为光纤接入是下一代网络中的主要组成,能提供高速大容量传输,而流媒体是将来IP网络的主要应用,由于流媒体数据的传输有着特别的需求,需要对现有基于IP流的网络,实施适当的QoS保证。流媒体在网络中传输时,通过网络接入层交换设备进入网络,然后在网络中传输,因此需要在接入层交换设备和传输网络中,根据其传输特点,分别实施有效的QoS控制。光纤接入网中针对流媒体的QoS保证一直是业界的热点问题,本文围绕光纤接入网络中拥塞控制和波长带宽分配的关键技术取得了如下成果：（1）提出了一种基于E-Model传输级别的动态门限控制算法（EDTA）,实现光纤接入交换设备实施有效地缓存管理策略和拥塞控制策略,将交换设备的缓存管理分为全局门限控制和队列门限控制两部分。全局门限控制通过判断不同的传输场景,进行门限控制,保证不同传输场景下的传输性能。队列门限控制则基于E-Model传输级别参数,进行门限的划分和调整,保证流媒体的传输质量。另外,该算法在流媒体数据流传输过程中检测和跟踪其时延,在转发分组数据前,根据容忍时延阀值,丢弃超时数据包,减少不必要的带宽浪费,并且对所到达的数据流按照累积时延进行优先级分类。理论分析和实验结果表明,该算法能有效改善流媒体的传输性能,对交换设备的缓存资源进行有效控制,并提高网络流媒体传输质量。本文基于E-Model传输级别的动态门限控制算法已在交换容量为384Gbps/768Gbps的机架式汇聚交换机平台（支持IPv4/IPv6双栈）上实现并得到验证,并在2011年1月第1期的《计算机研究与发展》、在2010年7月第7期的《计算机科学》和国际会议SPIE 2009发表相关论文。（2）提出了基于门限的动态带宽分配算法,实现以太无源光网络（EPON）中共享上行带宽的公平和有效分配,该算法根据一个轮循周期中接收光网络单元（ONU）数据的速率,判断当前状态处于高负载状态还是低负载状态,进而自适应地调整光线路终端（OLT）接收ONU发送数据的门限值。高负载时,该算法能延长轮循周期并减少空闲信道周期,从而提高网络吞吐量；低负载时,该算法能减短轮循周期而加快数据的转发。对ONU授权带宽时,根据ONU的带宽请求和门限值进行分配。另外文中实现了三种基于反馈控制理论的白适应调整门限方法并分析其优缺点。在10G EPON系统中实验表明相比其他算法,该算法能减少平均包时延,提高网络吞吐量。在光纤通信技术和网络国家重点实验室（武汉邮电科学研究院）开放基金资助项目“下一代光接入关键技术和系统研究”项目中的10G EPON的OLT系统上验证了基于门限的EPON动态带宽分配。该算法即将发表在《软件学报》上,另在2011年1月第1期的《重庆大学学报》（英文版）发表相关论文。（3）提出了基于欧氏距离的高效用ONU带宽分配算法,实现波分多路无源光网络技术（WDM PON）中ONU授权调度,该算法采用调度理论的方法来解决授权调度问题。将授权调度和波长分配进行结合,并将其形式化为矩形Packing问题,采用拟人的策略,为WDM EPON中ONU授权调度问题的快速求解提供了一种高效的启发式算法。进一步模拟实验表明,提出的算法可以减少平均包时延,提高网络带宽利用率,表明算法对授权调度的有效性。该算法即将发表在《通信学报》上。（4）提出了一种新的光纤接入网络中组播聚合的双邻域查找算法,该算法用于解决光纤接入网中聚合组播问题。使得生成的聚合树数量满足波长约束的前提下,带宽浪费比率尽可能的小。定义了一种新的优先聚合规则以生成初始解；定义了两种新的邻域结构,使邻域查找具有更高效率；提出了跳跃策略以跳出局部最优解并且将查找引向有希望的方向。模拟实验表明,该算法可有效进行组播组的聚合,有效地减少网络中的组播树数量,而且对不同的应用场景都能获得较好的性能。已在国际会议WiCOM 2009、CiSE 2009等上发表相关论文。本文申请了《适用于多媒体数据传输门限缓存管理方法》和《一种新型以太无源光网络动态带宽分配方法》两项发明专利,共发表论文16篇,其中以第一作者发表论文13篇。EDTA算法在吉林、茂名等多个工程应用中,有效的解决了由于各种攻击造成的网络流媒体传输不稳定问题,基于门限的动态带宽分配算法在10G EPONOLT产品An5516-01B中高效地实现了动态带宽分配。另外,与其相关的科研项目通过了专家组的验收,获得好评。
二、More Than 10 Gbps Photonic Packet-Switched Networks Using WDM-Based Packet Compression（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、More Than 10 Gbps Photonic Packet-Switched Networks Using WDM-Based Packet Compression（论文提纲范文）
（1）基于Dijkstra算法自适应路由的片上光网络研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 ONoCs研究现状 |
| 1.2.1 硅基光子器件 |
| 1.2.2 片上光路由器 |
| 1.2.3 片上光网络拓扑结构 |
| 1.3 本文研究意义和主要内容 |
| 第二章 片上光网络基础理论 |
| 2.1 硅基光学波导 |
| 2.2 基于SOI的微环谐振器 |
| 2.2.1 全通型微环谐振器 |
| 2.2.2 上下话路型微环谐振器 |
| 2.2.3 微环谐振器的主要性能指标 |
| 2.3 基本光交换单元 |
| 2.3.1 BOSEs的组成结构 |
| 2.3.2 BOSEs的损耗分析 |
| 2.4 片上光路由器 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 基于Dijkstra算法的自适应路由设计与功率控制优化 |
| 3.1 功率控制模型 |
| 3.1.1 传统功率控制模型 |
| 3.1.2 自适应功率控制模型 |
| 3.1.3 优化功率控制模型 |
| 3.2 Mesh架构片上光网络自适应路由的设计 |
| 3.2.1 Mesh网络架构 |
| 3.2.2 五端口无阻塞路由器架构 |
| 3.3 Mesh架构片上光网络基于Dijkstra算法自适应路由的设计 |
| 3.3.1 Dijkstra算法介绍 |
| 3.3.2 基于Dijkstra算法自适应路由的设计 |
| 3.3.3 光电路由交换机制 |
| 3.3.4 路由算法 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 性能仿真分析与评估 |
| 4.1 链路传输损耗与激光发射功耗分析 |
| 4.1.1 链路传输损耗模型的建立与分析 |
| 4.1.2 最小激光功耗分析 |
| 4.2 OPNET通信仿真机制 |
| 4.2.1 IP节点模型的建立 |
| 4.2.2 IP节点进程模型的建立 |
| 4.2.3 Router节点模型的建立 |
| 4.2.4 Router节点进程模型的建立 |
| 4.2.5 网络参数的设置和性能评估 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士期间已发表的论文 |
| 攻读硕士期间参加的科研项目 |
（2）针对片上光互连网络通信可靠性的研究与优化（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 片上光网络实现基础 |
| 1.2.2 片上光网络可靠性研究 |
| 1.2.3 光编码技术与光编码器 |
| 1.3 研究意义与主要研究内容 |
| 1.4 论文组织结构 |
| 第二章 片上光互连器件与关键基础理论 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 片上光互连基本器件 |
| 2.2.1 激光器 |
| 2.2.2 耦合器 |
| 2.2.3 光波导 |
| 2.2.4 微环谐振器 |
| 2.2.5 滤波器与调制器 |
| 2.2.6 光电探测器 |
| 2.2.7 光器件数值仿真方法 |
| 2.2.8 光器件优化理论 |
| 2.3 光波分复用理论基础 |
| 2.4 非线性四波混频效应 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 基于串扰特性的片上光互连网络通信可靠性分析与优化 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 光器件级串扰特性的分析与优化 |
| 3.2.1 物理结构模型 |
| 3.2.2 功率分析模型 |
| 3.2.3 传输特性分析 |
| 3.3 光路由器级串扰特性的分析与优化 |
| 3.3.1 串扰特性分析模型 |
| 3.3.2 光路由器结构优化 |
| 3.3.3 光路由器性能分析 |
| 3.4 光网络级串扰特性分析与理论建模 |
| 3.4.1 片上光Mesh与Torus网络 |
| 3.4.2 交换机制与路由协议 |
| 3.4.3 串扰特性分析与建模 |
| 3.5 片上光互连网络性能仿真与分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 片上光互连网络可靠性编码的研究与设计 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 片上光群计数编码器的设计与实现 |
| 4.2.1 理论基础 |
| 4.2.2 设计实现 |
| 4.2.3 功能验证 |
| 4.3 片上光群计数编码器的性能分析与比较 |
| 4.3.1 检错效率 |
| 4.3.2 能耗分析 |
| 4.3.3 面积开销 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 基于光编码技术的片上光互连网络通信可靠性分析与优化 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 片上可靠性光通信系统设计与优化 |
| 5.2.1 片上可靠性光通信系统设计 |
| 5.2.2 检错重传机制 |
| 5.2.3 重传机制优化 |
| 5.3 仿真分析与性能评估 |
| 5.3.1 数值仿真分析 |
| 5.3.2 通信可靠性评估 |
| 5.3.3 检错能力评估 |
| 5.3.4 功耗分析与评估 |
| 5.3.5 时延开销评估 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 本文工作总结 |
| 6.2 未来工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读博士期间已发表的论文及专利 |
| 攻读博士期间参加的科研项目 |
（3）基于硅基光学延迟线的波长-模式脉冲交织器研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 硅基集成光电子器件 |
| 1.2 集成光延迟芯片 |
| 1.2.1 集成光延迟芯片的背景与应用 |
| 1.2.2 集成光延迟芯片的实施方法 |
| 1.2.3 集成光延迟芯片的研究现状 |
| 1.3 时间交替高重频脉冲生成器 |
| 1.3.1 高频脉冲的应用 |
| 1.3.2 时间交织高重频脉冲生成器的研究现状 |
| 1.3.3 时间交织高重频脉冲生成器的面临问题 |
| 1.4 本论文结构安排及主要内容 |
| 第二章 基于延迟线结构的硅基波长-模式脉冲交织核心元件设计 |
| 2.1 硅基光延迟线 |
| 2.1.1 硅基光波导 |
| 2.1.2 移相器和可调衰减器的设计 |
| 2.1.3 光延迟芯片架构设计 |
| 2.1.4 光延迟芯片分析与讨论 |
| 2.2 波长与模式复用器件 |
| 2.2.1 波分复用器件 |
| 2.2.2 模分复用器件 |
| 2.3 基于延迟线的脉冲波长-模式复用器模型与仿真 |
| 2.3.1 脉冲复用分立模型的仿真 |
| 2.3.2 脉冲复用整体模型的仿真 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 大范围连续可调超薄硅波导光延迟线 |
| 3.1 延迟线的设计 |
| 3.2 实验验证 |
| 3.2.1 单级和双级MZI开关的比较 |
| 3.2.2 光延迟特性 |
| 3.2.3 OTDM和 QAWG实验 |
| 3.3 进一步提升光延迟芯片性能的讨论 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 硅基波长-模式脉冲交织器 |
| 4.1 波长-模式脉冲交织器 |
| 4.1.1 脉冲交织器的设计 |
| 4.1.2 不同参数对脉冲交织模型的影响 |
| 4.2 实验验证 |
| 4.2.1 波长脉冲交织器 |
| 4.2.2 波长-模式脉冲交织器 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 硅基波长-模式脉冲交织高速光采样 |
| 5.1 波长-模式脉冲交织光学采样架构 |
| 5.1.1 整体架构 |
| 5.1.2 核心组件的设计 |
| 5.2 实验验证 |
| 5.2.1 波分脉冲交织器 |
| 5.2.2 WDM带通滤波器组 |
| 5.2.3 多模EO调制器 |
| 5.3 总体性能评估 |
| 5.4 脉冲交织器的应用前景讨论 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 工作总结 |
| 6.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 附录一 符号与标记 |
| 致谢 |
| 攻读博士学位期间已发表或录用的论文 |
| 攻读博士学位期间参与的科研项目 |
（4）软件定义光互连数据中心的性能优化（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.1.1 数据中心的发展与应用 |
| 1.1.2 光互连数据中心架构 |
| 1.1.3 软件定义网络概念与特征 |
| 1.1.4 软件定义光互连数据中心存在的性能问题 |
| 1.2 研究内容 |
| 1.3 研究贡献 |
| 1.4 论文组织结构 |
| 第2章 相关研究现状 |
| 2.1 控制层可扩展性研究进展 |
| 2.1.1 交换器迁移策略研究进展 |
| 2.1.2 管理域划分策略研究进展 |
| 2.2 交换器流表存储优化研究进展 |
| 2.2.1 流表规则卸载策略研究进展 |
| 2.2.2 冗余流表规则聚合策略研究进展 |
| 2.2.3 分布式路由策略研究进展 |
| 2.3 数据中心光交换调度研究进展 |
| 2.3.1 配置权重相同的矩阵分解技术研究进展 |
| 2.3.2 配置权重不同的矩阵分解技术研究进展 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 控制层分布式架构设计 |
| 3.1 算法基础 |
| 3.1.1 SDN网络中数据流请求过程 |
| 3.1.2 新架构 |
| 3.1.3 问题描述 |
| 3.1.4 本章主要工作与创新 |
| 3.2 控制层分布式架构ILP设计 |
| 3.2.1 参数与变量定义 |
| 3.2.2 ILP模型 |
| 3.3 启发式算法 |
| 3.3.1 算法模型 |
| 3.3.2 管理域划分算法 |
| 3.3.3 控制器放置算法 |
| 3.3.4 算法复杂度分析 |
| 3.4 仿真实验与结果 |
| 3.4.1 仿真参数设置 |
| 3.4.2 最优化ILP设计仿真结果 |
| 3.4.3 启发式算法仿真结果 |
| 3.4.4 仿真参数特性分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 流表压缩和路由优化联合设计 |
| 4.1 算法基础 |
| 4.1.1 流表结构 |
| 4.1.2 TCAM储存设备 |
| 4.1.3 流量特征与路由选择的关系 |
| 4.1.4 传输时延与流表压缩的关系 |
| 4.1.5 本章主要工作与创新 |
| 4.2 基于高权重流的流表压缩ILP设计 |
| 4.2.1 参数与变量定义 |
| 4.2.2 ILP模型 |
| 4.3 ORWFA算法 |
| 4.3.1 路由树构建算法 |
| 4.3.2 流聚合算法 |
| 4.3.3 算法实例 |
| 4.3.4 算法复杂度分析 |
| 4.4 仿真实验与结果 |
| 4.4.1 基于COST239网络中算法仿真结果 |
| 4.4.2 小规模网络中算法仿真结果 |
| 4.4.3 大规模网络中算法仿真结果 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 数据中心数据包多跳调度算法设计 |
| 5.1 算法基础 |
| 5.1.1 光电混合多级架构模型 |
| 5.1.2 光交换调度模型 |
| 5.1.3 重配置开销 |
| 5.1.4 空间加速比 |
| 5.1.5 多跳调度机制 |
| 5.1.6 本章主要工作与创新 |
| 5.2 MHRS算法 |
| 5.2.1 MHRS算法实现思路 |
| 5.2.2 MHRS算法描述 |
| 5.2.3 MHRS算法实例 |
| 5.2.4 MHRS算法复杂度分析 |
| 5.3 DETOUR算法 |
| 5.3.1 MHRS算法缺陷与不足 |
| 5.3.2 DETOUR算法实现思路 |
| 5.3.3 DETOUR算法描述 |
| 5.3.4 DETOUR与 ADAPT算法实例比较 |
| 5.3.5 DETOUR算法复杂度分析 |
| 5.4 仿真实验与结果 |
| 5.4.1 平均配置权重随参数T的变化趋势 |
| 5.4.2 平均传输时延随参数T的变化趋势 |
| 5.4.3 平均中间级交换器个数随参数T和?的变化趋势 |
| 5.4.4 中间级交换器个数的累积分布函数(CDF) |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| 发表论文和参加科研情况说明 |
| 致谢 |
（5）基于存储的电路交换网络路由与资源调度算法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.1.1 引言 |
| 1.1.2 传输网面临的挑战 |
| 1.2 电路交换技术概述 |
| 1.2.1 电路交换概述 |
| 1.2.2 电路交换优缺点 |
| 1.2.3 端到端建路机制 |
| 1.3 基于存储的电路交换 |
| 1.3.1 基于存储的电路交换方案 |
| 1.3.2 基于存储的电路交换路由与资源调度问题 |
| 1.4 论文内容安排 |
| 第二章 国内外研究现状 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 路由与资源调度算法层面 |
| 2.3 传输协议层面 |
| 2.3.1 传统传输协议的改进 |
| 2.3.2 延迟/中断容忍网络中的新型协议 |
| 2.4 网络架构层面 |
| 2.4.1 电路交换和分组交换混合组网 |
| 2.4.2 存储的引入改变网络架构 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 静态RRA问题研究 |
| 3.1 静态RRA问题描述 |
| 3.1.1 问题描述 |
| 3.1.2 研究目标 |
| 3.2 静态RRA问题的NP-Complete证明 |
| 3.2.1 NP-Complete问题 |
| 3.2.2 证明 |
| 3.3 时变图 |
| 3.3.1 时变图概述 |
| 3.3.2 时变图在RRA问题中的应用 |
| 3.4 LP问题整理 |
| 3.4.1 符号定义 |
| 3.4.2 优化目标 |
| 3.4.3 约束条件 |
| 3.5 Store Wait Forward算法 |
| 3.5.1 SWF算法概述 |
| 3.5.2 符号定义 |
| 3.5.3 路由算法 |
| 3.5.4 带宽与存储资源调度算法FRBF |
| 3.5.5 算法复杂度分析 |
| 3.6 仿真结果与分析 |
| 3.6.1 仿真说明 |
| 3.6.2 参数设置 |
| 3.6.3 分析指标 |
| 3.6.4 仿真结果分析 |
| 3.7 本章小结 |
| 第四章 动态RRA问题研究 |
| 4.1 动态RRA问题描述 |
| 4.1.1 问题描述 |
| 4.1.2 研究目标 |
| 4.2 研究方法 |
| 4.2.1 LP方法 |
| 4.2.2 SWF算法 |
| 4.3 仿真结果与分析 |
| 4.3.1 仿真说明 |
| 4.3.2 参数设置 |
| 4.3.3 分析指标 |
| 4.3.4 仿真结果分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 研究工作总结 |
| 5.2 今后工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间发表的学术论文 |
| 攻读学位期间参与的项目 |
（6）无源光网络在电力系统中的应用（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景及意义 |
| 1.2 智能变电站通信系统 |
| 1.2.1 系统结构 |
| 1.2.2 内部通信网络 |
| 1.2.3 系统通信需求 |
| 1.3 现有智能变电站网络结构及其存在的问题 |
| 1.3.1 现有网络结构 |
| 1.3.2 存在的问题 |
| 1.4 目前的解决方案 |
| 1.5 本文的工作及创新点 |
| 1.6 论文内容安排 |
| 第二章 智能变电站分布式环形光交换网络结构 |
| 2.1 环形光交换网络概述 |
| 2.1.1 网络结构 |
| 2.1.2 网络业务隔离 |
| 2.2 网络节点结构设计 |
| 2.2.1 母差节点结构 |
| 2.2.2 间隔节点结构 |
| 2.2.3 功能器件 |
| 2.3 本章小结 |
| 第三章 智能变电站业务的调度与保护 |
| 3.1 同步技术 |
| 3.1.1 测距触发机制 |
| 3.1.2 测距原理及过程 |
| 3.2 周期业务调度算法 |
| 3.3 突发业务调度算法 |
| 3.3.1 电数据包的调度 |
| 3.3.2 光数据包的调度 |
| 3.3.3 跳闸业务的时延分析 |
| 3.4 网络业务的保护与恢复 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 网络仿真研究及扩展性分析 |
| 4.1 物理传输性能 |
| 4.1.1 功率损耗 |
| 4.1.2 仿真结果 |
| 4.1.3 扩展方法 |
| 4.2 调度算法仿真 |
| 4.2.1 仿真流程 |
| 4.2.2 时延仿真结果 |
| 4.2.3 时延抖动仿真结果 |
| 4.2.4 扩展性分析 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 网络应用方面的问题 |
| 5.1 成本问题 |
| 5.1.1 突发接收机成本 |
| 5.1.2 网络健壮性的成本 |
| 5.2 本章小结 |
| 第六章 全文总结与展望 |
| 6.1 全文内容总结 |
| 6.2 后续工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士学位期间发表学术论文情况 |
（7）面向相位调制信号的若干全光信号处理技术的研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 序言 |
| 1 绪论 |
| 1.1 高速光通信与新型调制格式 |
| 1.2 采用新型调制格式光网络的发展 |
| 1.3 面向新型调制格式的全光信号处理技术 |
| 1.3.1 NRZ-DPSK信号的可调谐解调器 |
| 1.3.2 面向新型调制格式的全光逻辑 |
| 1.3.3 相位调制信号的时钟提取 |
| 1.3.4 全光缓存器 |
| 1.4 本论文的主要研究工作 |
| 2 NRZ-DPSK及QPSK信号的调制与解调 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 NRZ-DPSK信号的调制 |
| 2.2.1 NRZ-DPSK信号的调制原理 |
| 2.2.2 NRZ-DPSK信号的调制仿真及实验 |
| 2.3 基于斐索干涉仪的NRZ-DPSK信号可调谐解调器 |
| 2.3.1 NRZ-DPSK信号可调谐解调器原理 |
| 2.3.2 NRZ-DPSK信号可调谐解调器的实验 |
| 2.4 QPSK信号调制解调的研究 |
| 2.4.1 QPSK信号调制仿真 |
| 2.4.2 QPSK信号调制实验 |
| 2.4.3 QPSK信号的解调 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 基于NRZ-DPSK可调谐解调器的光信号处理 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 NRZ-DPSK信号解调为不同占空比的RZ信号 |
| 3.2.1 不同占空比RZ信号的解调原理 |
| 3.2.2 不同占空比RZ信号的解调实验 |
| 3.3 基于可调谐解调器的电光倍速 |
| 3.3.1 电光倍速器原理 |
| 3.3.2 电光倍速实验 |
| 3.4 全光时钟提取 |
| 3.4.1 NRZ-DPSK信号时钟提取原理 |
| 3.4.2 NRZ-DPSK信号时钟提取的实验系统 |
| 3.4.3 实验结果 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 SOA对相位调制信号的影响及其特性的研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 SOA对相位调制格式信号的作用 |
| 4.2.1 SOA对NRZ-DPSK信号的作用 |
| 4.2.2 SOA对QPSK信号的作用 |
| 4.3 基于SOA非线性偏振旋转效应线宽增强因子的测量 |
| 4.3.1 非线性偏振旋转效应原理 |
| 4.3.2 SOA线宽增强因子测量原理 |
| 4.3.3 实验及计算结果 |
| 4.4 SOA内部损耗因子研究 |
| 4.4.1 内部损耗因子理论分析 |
| 4.4.2 实验测量及数据分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 相位调制信号的全光缓存研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 基于SOA非线性偏振旋转的全光缓存器原理与结构 |
| 5.3 NRZ-DPSK信号的非线性偏振旋转效应 |
| 5.4 NRZ-DPSK信号的全光缓存 |
| 5.4.1 NRZ-DPSK信号全光缓存实验系统 |
| 5.4.2 NRZ-DPSK信号缓存增益均衡 |
| 5.4.3 NRZ-DPSK信号全光缓存实验结果 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 论文完成的主要工作 |
| 6.2 进一步工作展望 |
| 参考文献 |
| 索引 |
| 作者简历及攻读博士学位期间取得的研究成果 |
| 学位论文数据集 |
（8）机载光纤网络系统关键技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 概述 |
| 1.2 机载光纤网络系统的发展 |
| 1.2.1 航空电子系统的发展历程 |
| 1.2.2 机载光纤网络系统的发展历程 |
| 1.3 机载光纤网络系统的关键技术及研究现状 |
| 1.3.1 机载FC网络设计与仿真平台开发研究 |
| 1.3.2 机载光纤网络实时调度方法研究 |
| 1.3.3 基于WDM的新一代机载光网络架构研究 |
| 1.3.4 机载光纤网络实验测试与验证 |
| 1.4 论文主要内容 |
| 第二章 机载FC光纤网络设计与仿真平台 |
| 2.1 机载FC网络设计与仿真平台的意义 |
| 2.2 机载FC网络设计平台的设计与实现 |
| 2.2.1 设计平台的技术要求 |
| 2.2.2 设计平台的总体设计 |
| 2.2.3 设计平台实现的关键技术 |
| 2.3 机载FC网络仿真平台的设计与实现 |
| 2.3.1 仿真平台的技术要求 |
| 2.3.2 仿真平台的总体设计 |
| 2.3.3 仿真平台实现的关键问题 |
| 2.4 设计与仿真平台的示例仿真分析 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 机载光纤网络强实时性调度算法设计 |
| 3.1 机载网络与普通网络的调度算法的区别 |
| 3.2 消息可调度性模型 |
| 3.2.1 消息模型 |
| 3.2.2 消息调度模型 |
| 3.2.3 实时调度轮转约束条件 |
| 3.3 实时调度算法及其参数设计 |
| 3.3.1 实时调度算法设计步骤 |
| 3.3.2 实时调度算法重要参数的设计方法 |
| 3.4 调度算法仿真及性能分析 |
| 3.4.1 不同的权值分配方法对系统性能的影响 |
| 3.4.2 轮转周期的选择对系统性能的影响 |
| 3.4.3 多信道分配方法对系统性能的影响 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 基于WDM的新一代机载光纤网络架构研究 |
| 4.1 基于WDM的机载光网络和光交换的可行性分析 |
| 4.1.1 基于WDM机载光网络的可行性分析 |
| 4.1.2 基于WDM机载光交换的可行性分析 |
| 4.2 新一代机载光纤网络架构方案设计 |
| 4.2.1 新型光电混合交换的机载光纤网络架构 |
| 4.2.2 子网划分 |
| 4.2.3 一种机载WDM光纤网络的波长路由实现 |
| 4.2.4 一种机载光纤网络WDM光源的实现 |
| 4.2.5 基于AWGR-FC的光电混合交换型系统方案设计 |
| 4.3 实时性能分析 |
| 4.3.1 确定性网络演算方法的基本理论 |
| 4.3.2 网络演算模型的建立 |
| 4.3.3 端到端的最大时延分析 |
| 4.4 能耗计算 |
| 4.4.1 能耗模型 |
| 4.4.2 算例分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 机载光纤网络实验测试与验证 |
| 5.1 机载FC网络数据仿真系统与监控系统 |
| 5.1.1 机载FC网络数据仿真系统 |
| 5.1.2 机载FC网络数据监控系统 |
| 5.2 机载FIC端.性能测试 |
| 5.2.1 FIC端.测试平台 |
| 5.2.2 FIC端.性能测试与研究 |
| 5.3 基于FC OVER WDM架构的机载光纤网络实验验证 |
| 5.3.1 FC over WDM系统方案设计 |
| 5.3.2 FC over WDM实验平台搭建 |
| 5.3.3 系统功能验证 |
| 5.3.4 系统性能测试和分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 未来工作的相关展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间取得的成果 |
（9）大规模计算系统的光互联技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 目录 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 大规模计算系统的发展趋势和挑战 |
| 1.3 光互联网络技术 |
| 1.3.1 互联网络 |
| 1.3.2 光互联技术的特点 |
| 1.4 大规模计算系统光互联技术的发展现状 |
| 1.4.1 高性能计算系统的光互联 |
| 1.4.2 下一代数据中心的光互联 |
| 1.5 本论文的主要工作 |
| 参考文献 |
| 第二章 用于数据中心的光互联构架 |
| 2.1 下一代数据中心互联网络的需求 |
| 2.1.1 全带宽需求 |
| 2.1.2 带宽灵活性需求 |
| 2.1.3 低功耗需求 |
| 2.2 下一代数据中心光互联平台 |
| 2.2.1 开放式的光交换平台 |
| 2.2.2 虚拟光交换模型 |
| 2.3 具有跨层信息交互功能的光网络节点设计 |
| 2.3.1 跨层设计 |
| 2.3.2 多物理损伤感知的光网络节点 |
| 2.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第三章 基于硅基光电子微环谐振交换器件的互联技术 |
| 3.1 基于硅基光电子的微环谐振交换器件 |
| 3.1.1 交换原理 |
| 3.1.2 器件特性 |
| 3.2 40-Gb/s DPSK信号在硅基微环交换器中传输特性研究 |
| 3.3 宽带硅基光电子分组交换节点 |
| 3.3.1 分组交换节点模型和组网构架 |
| 3.3.2 分组交换的器件特性 |
| 3.3.3 缓解热效应的预加重技术 |
| 3.4 基于微环和SOA交换器件的集成互联网络 |
| 3.4.1 光分组和电路、波长选择和空间混合交换平台 |
| 3.4.2 实验验证和性能评价 |
| 3.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第四章 支持流媒体业务的OBS网络研究 |
| 4.1 流媒体业务的现状和评价方式 |
| 4.2 支持高清视频的OBS网络技术 |
| 4.2.1 光突发交换网络实验平台 |
| 4.2.2 突发组帧对于高清视频传输的影响 |
| 4.2.3 时间组帧和提前预约机制 |
| 4.3 突发重传机制对传输层协议的性能影响 |
| 4.3.1 突发重传机制 |
| 4.3.2 突发重传机制对UDP协议的影响 |
| 4.3.3 突发重传机制对TCP协议的影响 |
| 4.4 网络级竞争解决方案 |
| 4.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 缩略词索引表 |
| 致谢 |
| 攻读博士期间论文发表情况 |
（10）光纤接入网带宽分配和拥塞控制算法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 论文研究背景 |
| 1.2 流媒体业务传输面临的问题 |
| 1.3 论文的研究内容 |
| 1.4 论文组织结构 |
| 2 流媒体传输拥塞控制 |
| 2.1 原因及研究现状 |
| 2.2 基本思想 |
| 2.3 EDTA机制 |
| 2.4 EDTA算法描述 |
| 2.5 EDTA传输分析 |
| 2.6 实验与分析 |
| 2.7 本章小结 |
| 3 EPON系统中动态带宽分配 |
| 3.1 EPON系统带宽分配 |
| 3.2 相关研究 |
| 3.3 ADBEA算法机制 |
| 3.4 ADBEA算法描述 |
| 3.5 门限调整分析 |
| 3.6 实验与分析 |
| 3.7 本章小结 |
| 4 WDM EPON系统中动态带宽分配 |
| 4.1 WDM EPON带宽分配 |
| 4.2 相关研究 |
| 4.3 带宽分配策略 |
| 4.4 多波长高效用带宽分配算法 |
| 4.5 算法分析 |
| 4.6 实验与分析 |
| 4.7 本章小结 |
| 5 流媒体传输的波长和带宽分配 |
| 5.1 波长和带宽分配介绍 |
| 5.2 相关研究 |
| 5.3 波长和带宽分配模型 |
| 5.4 双邻域查找算法 |
| 5.5 实验与分析 |
| 5.6 本章小结 |
| 6 总结和展望 |
| 6.1 论文的主要贡献 |
| 6.2 未来工作展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录1 攻读学位期间发表论文列表 |
| 附录2 攻读学位期间申请专利和获奖 |
| 附录3 攻读学位期间完成和在研的主要科研项目 |
| 附录4 攻读学位期间参与研制产品的情况 |
| 附录5 创新成果实际工程应用 |
| 附录6 缩写词表 |
四、More Than 10 Gbps Photonic Packet-Switched Networks Using WDM-Based Packet Compression（论文参考文献）
- [1]基于Dijkstra算法自适应路由的片上光网络研究[D]. 郑岩莉. 西南大学, 2021(01)
- [2]针对片上光互连网络通信可靠性的研究与优化[D]. 宋婷婷. 西南大学, 2021(01)
- [3]基于硅基光学延迟线的波长-模式脉冲交织器研究[D]. 王心怡. 上海交通大学, 2020(01)
- [4]软件定义光互连数据中心的性能优化[D]. 赵志鹏. 天津大学, 2019(06)
- [5]基于存储的电路交换网络路由与资源调度算法研究[D]. 孙超. 上海交通大学, 2016(01)
- [6]无源光网络在电力系统中的应用[D]. 步超伦. 上海交通大学, 2016(01)
- [7]面向相位调制信号的若干全光信号处理技术的研究[D]. 刘国栋. 北京交通大学, 2015(10)
- [8]机载光纤网络系统关键技术研究[D]. 黄金. 电子科技大学, 2014(03)
- [9]大规模计算系统的光互联技术研究[D]. 张文甲. 北京邮电大学, 2012(01)
- [10]光纤接入网带宽分配和拥塞控制算法研究[D]. 汪学舜. 华中科技大学, 2011(10)