9/4/2007，作者 浙江大學(xué) 宋軍博士
無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)（PON）： 
    通常的WDM-PON中，通訊只發(fā)生在OLT和ONU之間，而各ONU之間的信息傳輸一般要經(jīng)過(guò)OLT中轉(zhuǎn)，即向OLT上載信息，再由OLT將信息下載至某個(gè)目標(biāo)ONU。顯然這樣既浪費(fèi)了帶寬和網(wǎng)絡(luò)資源，也造成了信息傳輸?shù)臅r(shí)滯。一個(gè)改進(jìn)方案是是實(shí)現(xiàn)各ONU之間的信息互通，即ONU之間可以直接通訊，避開OLT的中轉(zhuǎn)。本期香港大學(xué)的研究者報(bào)導(dǎo)了其關(guān)于ONU信息互通網(wǎng)絡(luò)的研究。作者的研究涉及兩種主要拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，一是廣播式互通，即所有ONU之間都可以互通信息。二是虛擬專用組（VPG）互通。后者更接近實(shí)際應(yīng)用情況，因?yàn)榇蠖鄶?shù)情況，我們只需要某些ONU之間互相通訊，這樣就把這些有通訊需求的ONU定義為一個(gè)VPG，信息互通只發(fā)生在VPG之內(nèi)。在每個(gè)ONU內(nèi)部，都有一塊電子數(shù)據(jù)處理芯片，并有RF信號(hào)的調(diào)諧發(fā)射和接收模塊，依靠特定頻率的RF信號(hào)作為所屬VPG的識(shí)別和接入控制，進(jìn)而完成信息互通的調(diào)配。由于RF發(fā)射探測(cè)頻率都是可調(diào)的，因此網(wǎng)絡(luò)具有一定的可重構(gòu)性�，F(xiàn)以廣播式拓?fù)湔f(shuō)明作者建議的互通網(wǎng)內(nèi)部連線方式，因?yàn)閺V播式結(jié)構(gòu)其實(shí)就可以看作只有一個(gè)大VPG的網(wǎng)絡(luò)，有幾個(gè)VPG只是相應(yīng)的擴(kuò)展。其實(shí)現(xiàn)互通的關(guān)鍵元件是遠(yuǎn)程節(jié)點(diǎn)（RN）的2N×2N的AWG（a）和各ONU的再調(diào)制模塊。而在OLT，使用N個(gè)收發(fā)機(jī)與N個(gè)ONU相對(duì)應(yīng)，使用奇數(shù)波長(zhǎng)作為下載用，偶數(shù)作為上載用。這些波長(zhǎng)在OLT被一個(gè)1×2N的AWG（b）復(fù)用和解復(fù)用，而在RN的AWG（a）與其有著相同的自由光譜范圍。AWG (a) 第一個(gè)輸入端口與網(wǎng)絡(luò)光纖總線相連。而每個(gè)ONU連接兩個(gè)相鄰AWG（a）輸出端口，分別用于信息上載和下載。之后為了實(shí)現(xiàn)互通功能，在RN還使用了一個(gè)1×（N-1）的星型耦合器，其輸入與AWG（a）的第二個(gè)輸入端口相連，而輸出端口則從AWG（a）第四個(gè)輸入端口開始，分別與相應(yīng)2k個(gè)輸入端口相連。作者建議系統(tǒng)使用DPSK格式做信息下載傳輸，這樣在各ONU可以直接對(duì)載波再進(jìn)行強(qiáng)度再調(diào)制。

    此外，鑒于在光網(wǎng)絡(luò)里，通常的波長(zhǎng)路由和分配算法，如標(biāo)準(zhǔn)拉格朗日馳豫法不能解決多次接入問(wèn)題，因此實(shí)用常遇到問(wèn)題。本期清華大學(xué)的研究者建議了一種新的算法，能夠高效應(yīng)對(duì)源與目標(biāo)節(jié)點(diǎn)多重接入的要求，且算法復(fù)雜度僅隨問(wèn)題規(guī)模呈線性變化。

光碼分多址接入（OCDMA）： 
    OCDMA系統(tǒng)受到關(guān)注的重要原因之一在于他的保密性。然而05年Shake研究指出OCDMA仍面臨較大的被竊聽?zhēng)茁�。因此就OCDMA應(yīng)用有不同的防竊聽研究被陸續(xù)報(bào)導(dǎo)，常見的如增加編碼空間尺寸（即增加編碼復(fù)雜性）、降低用戶收發(fā)機(jī)功率、對(duì)不同發(fā)射機(jī)變頻編碼等。本期臺(tái)灣成功大學(xué)的研究者對(duì)此做了研究。作者主要基于譜強(qiáng)度編碼（SAC）的OCDMA系統(tǒng)，使用具有環(huán)形譜響應(yīng)的AWG做路由器，并結(jié)合最大長(zhǎng)度序列（M-序列）算法來(lái)完成跳頻擴(kuò)時(shí)或譜相位編碼操作以防止竊聽。該AWG路由器被所有用戶共享，并完成信號(hào)編解碼操作，它被放置在網(wǎng)絡(luò)一特定位置，這易于管理，提高了安全性。此外，作者還利用電子移位寄存器來(lái)交替驅(qū)動(dòng)一系列1×2的光開關(guān)，根據(jù)當(dāng)前碼的矩陣分配列表來(lái)決定各自的導(dǎo)通狀態(tài)，以此來(lái)讓編解碼操作具有可重構(gòu)性，進(jìn)一步預(yù)防了竊聽的發(fā)生。

    法國(guó)的研究者建議將面向OCDMA技術(shù)的譜相位編碼技術(shù)推廣至WDM系統(tǒng)中，在不增加系統(tǒng)復(fù)雜性的前提下增強(qiáng)傳輸?shù)陌踩�性，即�?shí)現(xiàn)透明式加密傳輸。此外作者系統(tǒng)里還增加了時(shí)間-頻率相位濾波模塊，以便為信息接入提供一個(gè)準(zhǔn)入門檻，顯然對(duì)竊聽者這增加了一些不確定性。作者系統(tǒng)里濾波復(fù)雜性是可選擇的，對(duì)應(yīng)的自然是不同的安全等級(jí)。當(dāng)然系統(tǒng)的安全性升級(jí)必然也會(huì)影響透明性加密的初衷，這需要按照實(shí)際需求在兩者間做權(quán)衡。

    臺(tái)灣中央大學(xué)的研究者則面向OCDMA應(yīng)用，提出了一種同步的波長(zhǎng)對(duì)時(shí)間編碼技術(shù)。其編碼主要基于沃爾什編碼來(lái)實(shí)現(xiàn)擴(kuò)時(shí)。而沃爾什編碼本身就是面向CDMA技術(shù)而提出的重要編碼方式，以優(yōu)質(zhì)自相關(guān)器的性能和劣質(zhì)的交叉相關(guān)性能而著稱。這里作者在實(shí)現(xiàn)嚴(yán)格同步傳輸下，能夠使用沃爾什編碼獲得接近零的交叉相關(guān)系數(shù)，并維持很高的集中勢(shì)，因此作者認(rèn)為現(xiàn)在的系統(tǒng)用于下行傳輸相比基于Barker編碼的異步系統(tǒng)來(lái)說(shuō)具有更加優(yōu)越的綜合性能。最后作者暗示，如將OCDMA技術(shù)用于PON組網(wǎng)，選擇基于沃爾什編碼的同步下載傳輸，和基于Barker編碼的異步上載傳輸將是最優(yōu)的選擇之一。

    為了提高OCDMA系統(tǒng)的QoS要求，很多研究已被廣泛開展，歸納來(lái)看主要分兩類，一類是改進(jìn)碼型，以改進(jìn)自相關(guān)和交叉相關(guān)性能。另一類是進(jìn)行系統(tǒng)參數(shù)優(yōu)化，也就是通過(guò)某種算法來(lái)在一定QoS需求下獲得最佳的發(fā)射功率和傳輸速率。本期加拿大的一項(xiàng)研究可歸為后者。作者主要利用了約束性凸二次規(guī)劃算法，證明在多比特率傳輸下，并不存在全局最優(yōu)結(jié)果，只能根據(jù)特定的QoS要求，在某些輸入激光強(qiáng)度局域最佳值間作出選擇。

    Purdue大學(xué)的研究者則主要研究了對(duì)譜相位編碼OCDMA系統(tǒng)，當(dāng)存在非線性時(shí)對(duì)接收探測(cè)帶來(lái)的影響。這里作者主要考察了二次諧波（SHG）和自相位調(diào)制（SPM）兩種非線性效應(yīng)。作者證明使用M-序列編碼的系統(tǒng)比使用隨機(jī)序列編碼的系統(tǒng)對(duì)兩種非線性效應(yīng)有更好的抵御力。事實(shí)上，由于光電二級(jí)管響應(yīng)速度的限制，對(duì)譜相位編碼的OCDMA系統(tǒng)，在接收端引入一定的非線性對(duì)探測(cè)是有利的。因?yàn)檫@些非線性效應(yīng)能夠提供一個(gè)域值判斷功能，以區(qū)分待解調(diào)的短脈沖信號(hào)和低強(qiáng)度干擾信號(hào)。這里作者證明基于SPM的接收器做域值判斷效果要好于基于SHG的接收器，但卻會(huì)產(chǎn)生更大的功耗。

光交換： 
    光突發(fā)模式交換（OBS）是解決光網(wǎng)絡(luò)面臨突發(fā)數(shù)據(jù)包接入時(shí)，如何快速路由信息的技術(shù)。對(duì)OBS的順利開展，需要解決兩個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題，一是通道調(diào)度問(wèn)題，即對(duì)突發(fā)信號(hào)要盡可能高效的分配可利用波長(zhǎng)資源；二是調(diào)度速度問(wèn)題，也就是盡可能的讓調(diào)度時(shí)間跟得上突發(fā)信號(hào)接入的速度。舉個(gè)例子，對(duì)總共64波長(zhǎng)，單通道調(diào)制速率10Gb/s的WDM網(wǎng)，使用OBS路由器有16個(gè)端口，如果突發(fā)數(shù)據(jù)包大小平均為100kb的話，那我們需要每78ns應(yīng)對(duì)一次突發(fā)數(shù)據(jù)。本期Houston大學(xué)的研究者對(duì)OBS調(diào)度算法做了總結(jié)回顧，作者指出最常用的水平調(diào)度算法調(diào)度速度較快，但難以在突發(fā)數(shù)據(jù)包到達(dá)之前分配好空間，即通道利用率差。而Min-SV算法是目前通道利用最好的算法，但調(diào)度速度很慢，因?yàn)樗惴ㄐ枰�占用相�?dāng)大的內(nèi)存。顯然對(duì)上面提到的兩個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題，目前的OBS調(diào)度算法，都只能滿足某一方面的要求。之后作者對(duì)水平調(diào)度算法做了改進(jìn)，容易理解，所謂改進(jìn)就是在現(xiàn)有兩種方法之間做個(gè)折衷，對(duì)突發(fā)信號(hào)并不是立即做波長(zhǎng)分配，而是提取其頭信號(hào)（BHC）進(jìn)入緩存器進(jìn)行再排序，并在緩存器里緩沖固定時(shí)間Δ，當(dāng)當(dāng)前時(shí)間與突發(fā)信號(hào)開始時(shí)間的差小于或等于Δ時(shí)，再使用水平調(diào)度器選擇一可獲得波長(zhǎng)路由突發(fā)信息。

    當(dāng)前光交換有光路交換（OCS）、光分組交換（OPS）和OBS三種主要技術(shù)。OBS被認(rèn)為是最靈活，能滿足較高QoS要求的交換技術(shù)，但該技術(shù)目前還處于研究階段。本期西班牙的研究者則基于馬德里的一些實(shí)用網(wǎng)絡(luò)對(duì)OCS和OPS的應(yīng)用效果做了比較。作者證明對(duì)城域接入，得益于其高度中心化的調(diào)度管理，OCS可以做的比OBS更加高效。而對(duì)一些具有分布式結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)，如城域核心網(wǎng)，則使用OBS效果會(huì)更好，換句話說(shuō)OBS應(yīng)該被用在具有分布式結(jié)構(gòu)且動(dòng)態(tài)性強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中。

    此外上交大的研究者對(duì)面向OPS應(yīng)用的光纖延時(shí)技術(shù)提供了一種可量化的延時(shí)緩沖模型，能良好用于分析單波長(zhǎng)光纖延時(shí)線緩沖器的性能。

信號(hào)損傷： 
    北京郵電大學(xué)的研究者就160Gb/s的高速網(wǎng)使用光位相共軛（OPC）技術(shù)消除色散的效果做了研究。作者證明對(duì)這樣的高速網(wǎng)，單依靠OPC已無(wú)法完全消除非線性的影響。必須結(jié)合其它的色散管理措施。作者對(duì)一些色散管理方案的應(yīng)用效果做了比較，證明對(duì)G.655光纖，使用梯度色散圖譜能保障最佳的傳輸。

    Stanford大學(xué)的研究者在一個(gè)偏振復(fù)用光通訊網(wǎng)絡(luò)里，對(duì)電子色散補(bǔ)償消除色散和PMD的效果做了研究，作者證明在使用足夠數(shù)量的均衡器，保障過(guò)采樣率達(dá)到3/2后，利用電子補(bǔ)償能有效消除色散和PMD的影響，且由于信號(hào)消減和噪聲提高之間存在一種類混沌效應(yīng)，此時(shí)增加傳輸長(zhǎng)度并不會(huì)惡化補(bǔ)償效果。