基于空分复用的灵活光网络生存性技术研究

With the rapid development of Internet applications such as cloud computing, streaming media, big data, network communication needs bigger transmission bandwidth. But the transmission bandwidth of single-mode optical fiber has been approaching the Shannon limit, and the capacity improvement of frequency division multiplexing optical network hits a bottleneck. The capacity improvement of spatial-spectral flexible optical network communication based on the technology of spatial-division-multiplexing (SDM) can solve the bandwidth crisis well, however, in the meantime it brings in new problems to the survivability of spatial-spectral flexible optical network. For example, the relationship of the resources is complex and it is difficult to model them; there are multiple new constraint conditions and the resource efficiency is low; survivability consumes a lot of resource and the recovery time is long, and so on. To address these problems, we put forward a survivability system of spatial-spectral flexible optical network, fully considering the technology characteristics of spatial-spectral flexible optical network and resource. The survivability system consists of systematical resource model of spatial-spectral flexible optical network, multi-constraint spatial-spectral-joint routing and resource allocation mechanism, simple and efficient survivable virtualization technology, and so on. We set up a simulation experiment platform to verify the performance of the system. The system will provide important technical basis and support for the development and the application of spatial-spectral flexible optical network.

随着云计算、流媒体、大数据等互联网应用的快速发展，网络通信对传输带宽的要求越来越高。但单模光纤传输带宽已趋近香农极限，频分复用光网络的容量提升面临瓶颈。近年来引发关注的空分复用技术能够提高网络容量，有效解决带宽危机，但同时也使得空分灵活光网络中的生存性面临新的挑战。因此本课题从空分灵活光网络生存性体系实际需求出发，充分考虑空分灵活光网络特征与资源特点，研究空分灵活光网络中的系统级资源建模、多约束空频联合的路由与资源分配机制、高效简化的生存性虚拟化等内容，建立空分灵活光网络生存性体系。解决了空分灵活光网络资源结构复杂系统级资源建模难、约束条件多资源利用效率低、备用资源需求大业务恢复耗时长等问题。课题结合全面的仿真实验验证，进行空分灵活光网络生存性研究与分析，为空分灵活光网络的发展与应用提供重要的技术支撑。

近年来随着移动互联网与5G技术的快速发展，网络通信对传输带宽的要求越来越高。但单模光纤传输带宽已趋近香农极限，频分复用光网络的容量提升面临瓶颈。空分复用灵活光网络是解决这一问题的可行方案，但更大的传输带宽也带来更高的生存性要求。本课题研究并建立了空分灵活光网络生存性技术体系，包括空分灵活光网络中的系统级资源建模、多约束空频联合的路由与资源分配机制、高效简化的生存性虚拟化等内容。提出了综合灵活节点、超级信道、物理损伤的网络资源模型，串扰避免的空分灵活光网络路由与资源分配策略，空分灵活光网络中的时空频多维路由和资源分配技术，资源共享与多路径资源协同的高效生存性技术等，解决了空分灵活光网络资源结构复杂系统级资源建模难、约束条件多资源利用效率低、备用资源需求大业务恢复耗时长等问题。课题结合全面的仿真实验验证，进行空分灵活光网络生存性研究与分析，为空分灵活光网络的发展与应用提供重要的技术支撑。. 本课题取得了一系列研究成果，累计发表学术论文48篇，包括在J. Lightwave Technol.、 IEEE Access等期刊上累计发表标注的SCI检索论文10篇，在OFC、ECOC等光通信领域的国际一流学术会议上报告课题的最新研究成果5次。并在ACP会议上进行Post-deadline报告1人次。并曾获2018 ACP Best Poster Paper，出版学术专著2部，申请国家发明专利6项，提交IETF标准草案2项，获2019年中国通信学会科学技术奖一等奖。此外，本项目累计培养博士研究生2名、硕士研究生6名。总体来说，本课题超额完成了既定的预期目标。