可变带宽交换光网络的自适应机理研究

The bandwidth variable optical switching technology is the most promising way for optical network to conquer the growing traffic demand, meet the long reach requirement, ease control and management difficulty, and support multi rate service transmission. This proposal is going to meet the trends of high spectrum efficiency transmission and intelligent control and management, and focus on the adaptive issues in bandwidth variable optical switching network (BV-SON). In order to reveal the complexity of adaptive control approach, we analysis the demands of adaptive network modification, the high coupling property of adaptive optimization approach and its technique details. The complex coupling property of objects in the adaptive optimization approach, the model of adaptive optimization approach in system level, and adaptive optimization technique with whole network view are the major basic problems we are approaching. System control theory and optimal decision theory are introduced to model the adaptive optimization approach in BV-SON, design function block of optimal decision of adaptive approach and coordinating adaptive control algorithm. We also develop the testbed of adaptive approach to evaluate the efficiency of adaptive theory we studied and algorithms.

可变带宽交换光网络(BV-OSN,Bandwidth Variable Optical Switch Network)是解决光网络大容量、长距离、易控管和多速率业务承载的关键技术，其研究具有重要的科学和社会意义。本课题围绕目前光网络演进过程中提升频谱效率、引入管控智能两个重要方向，从可变带宽交换光网络中的自适应控制问题入手，通过深入分析其中自适应控制需求的来源、自适应控制的多耦合特性及其实现机制，进一步揭示BV-OSN中自适应全局性能调控过程的复杂性。主要研究自适应过程主体间的复杂耦合关系、自适应控制过程的系统化建模、自适应的全网性能优化方法等科学问题，引入系统控制论的分析方法与优化决策理论，实现可变带宽交换光网络中自适应控制过程的理论建模，设计自适应控制功能模块以及有效的多主体协同自适应控制算法，最终建立自适应试验平台，对理论研究结果进行试验验证。

目前光网络演进过程中提升频谱效率、引入管控智能两个重要方向，从可变带宽交换光网络中的自适应控制问题入手，通过深入分析其中自适应控制需求的来源、自适应控制的多耦合特性及其实现机制，进一步揭示可变带宽光网络中自适应全局性能调控过程的复杂性。主要研究自适应过程主体间的复杂耦合关系、自适应控制过程的系统化建模、自适应的全网性能优化方法等科学问题，引入系统控制论的分析方法与优化决策理论，实现可变带宽交换光网络中自适应控制过程的理论建模，设计自适应控制功能模块以及有效的多主体协同自适应控制算法，最终建立了自适应试验平台，并对理论研究结果进行了试验验证。.本课题发表论文35篇，其中SCI检索20篇，提交专利申请2篇。.具体本课题在以下三方面的研究中取得了一定进展：.1.可变带宽光网络中多调制格式混合传输可变功率分配（预均衡）策略.针对可变带宽光网络中存在的多进制调制格式混合传输的情况，充分利用不同调制格式达到一定误码率阈值所要求的信噪比不同的特点，研究提出了基于多进制格式的混合速率传输中的可变功率分配策略，区别于以往的固定功率分配，可变功率分配策略中，不同调制格式子载波发射功率是不同的。在达到一定误码率要求的基础上，提出了两种优化策略：（A）能耗最小；（B）总误码率最低。经仿真分析发现，与传统的固定功率分配相比，可变功率分配在传输性能上有显著优势。.2.可变带宽光网络中基于节能的负载自适应频谱分配算法.研究了网络能耗与信号传输距离、信号调制格式等因素之间的关系，首次提出不同调制格式信号在可变带宽传输系统中的能耗模型，提出了基于网络负载与传输距离的速率自适应节能机制，自适应的调制格式和发射功率选择机制和新型的考虑能耗的路由算法，在保证业务高效传送的前提下，使网络总的耗能达到了最低。.3.可变带宽带来的功率管理问题.针对基于OFDM的可变带宽光网络中信道带宽可变、信道数量众多的特点，提出了一种基于OFDM子波带交换的光功率均衡方案，以实现固定功率管理策略，并通过实验论证了这种方案的可行性；同时，针对可变带宽光网络中多种调制阶数的信道并存的情形首次提出了一种可变功率管理策略，并提出了一种适用于此策略的基于反馈迭代的功率优化方法，并通过仿真验证了其在抑制信道间串扰等方面的可行性。