05年4月JLT评析

5/17/2005,  本月JLT有无源器件文章总共只有4篇，且都没有让人眼前一亮的感觉，而网络和系统方面的论文占了绝对优势，现就对其中富有价值的论文分类评析如下：
    一、OCDMA：
    勿庸置疑，CDMA技术因其较大传输容量，较低网络成本，简单化的网络管理和较强抗干扰能力等技术优势，已经在第三代和第四代移动通信移动通讯中发挥了重要作用。而光纤码分多址(OCDMA ) 是将扩频多址SSMA与大容量的光纤通信技术相结合的通信方式,，更有效地弥补微波通讯带宽不足的缺陷。虽然从长远看来，密集波分复用必然是光传送网络最终选择，但该技术大大却增加了网络结构的成本。而OCDMA的扩容并不对系统提过高的要求，只需能有越来越多相互正交的码序列就可以实现，使得该技术能够有效减化网络结构，降低系统成本。此外该技术还具有较高的安全性，因此近年来引起了运营商的广泛关注。OCDMA 的扩频特征可用扩频码来表示，由于相干光通信技术尚不成熟, 目前设计的系统大都采用了基于M－DD 的非相干光通信技术，进而使用了单极性码，就系统的扩频特性而言, FE（频域）码可以有效的和现有OCDMA系统差分多址干扰检测单元进行匹配，从而广受关注。本期JLT加拿大Laval大学的研究者根据用户数量需求，对常用五类非相干FE-OCDMA系统的频谱效率进行了深入分析，提出的对误码和频谱效率的评价公式在极限高斯噪音下仍有效，另外针对现有系统，提出了可实现最大频谱效率的改进的二次同余码。
前面提到，由于技术原因，现有OCDMA系统均使用单极性码，而要将双极性码应用于OCDMA系统，必须解决光信道只能传输单极性信号的问题。目前，一种较有发展前景的全光双极性码OCDMA的实现途径是采用频谱编码技术。与传统的时域OCDMA实现方法不同，频谱编码OCDMA就是在携带数据信息的光脉冲的频谱上传输相应的地址码信息，可供选择的主要有频谱相位编码和频谱强度编码两种：在频谱相位编码的OCDMA系统中,所有用户通过对超短光脉冲的频谱相位进行伪随机编码和解码,共享光信道。特别的，由于频谱相位编码OCDMA系统可以采用正交性较好的双极性地址码,在一定程度上抑制了多址干扰，网络安全性得到提升，本期JLT就有一篇很有趣的研究论文，来自MIT林肯实验室，研究者对频谱相位编码OCDMA系统的保密性进行了细致的研究。研究过程设置了两个窃听单元，对一个特定的用户，使用该窃听单元理论上可以突破系统的保密性，窃听传输信息，但实际研究证明，窃听信息的正确率还严格依赖于传输的信噪比，一个较低的信噪比，全部信息都有可能被窃取，而在高的信噪比传输下，系统可以轻松粉碎任何窃听企图。
频谱强度编码OCDMA系统方面，台湾大学工作组在本期JLT的研究结果非常出色。首先，他们基于原码和它们的自相关构建了一种新码（仍是小余1的），然后他们基于自己的新码，构建了一套基于频谱强度编码的OCDMA系统，系统中一个有意思的单元是使用了MZ干涉仪，有效的降低了多址干扰。最终他们证明使用现在的码，比起通常的二次同余码，相位噪声大幅降低，多址干扰几乎被消除，系统实用容量和传输效率都得到大幅提升。
二、光交换：
在光域中，没有可用的光RAM，因此，光交换中不可能完全采用电域中的交换机制。光缓存的一种常用方案是用光纤延迟线（FDL），如何高效优化光缓存系统中的FDL 配置是光分组交换技术(OPS）中要解决的关键问题之一，此前，大多配置或者大大增加了系统复杂性，或者降低了光分组到达时间的准确度。本期JLT美国Polytechnic, Brooklyn大学的研究者分上下两篇，以总共近25页的篇幅细致介绍了相关研究进展。上篇主要针对单极共用FDL光缓存系统，提出了三种新的配置算法。比起以前的算法，这些算法主要在FDL和系统输出端增加了“预约”功能，当FDL或端口分配产生冲突的时候，那些没有“预约”的光分组在进入交换机前将直接被遗弃，不安排进入任何FDL。分析表明这些算法有效降低了因延时而产生的传输损耗。在下篇，其主要针对三极克洛斯网络进行分析，文中首先强调了实现光缓存单元FDL合理配置对提升系统吞吐量，降低延时损耗的重要性，并将上篇提出的三种配置算法中的两种应用在了多极光缓存系统中，并显示出了对损耗和延时效果的明显改进。
波长选择性光交换（wavelength selective switching)是适应越来越复杂的网络结构及实用要求的新型技术之一，通过使用波长选择性交换，可以在网络层实现强大的路由、交换和网络管理功能,从而非常有效的减轻交换机出口处的堵塞概率。日本丰桥技术大学研究人员报导了他们最新的相关设计。其交换机核心元件是Raman放大器和3dB耦合器，均被集成在一块波导芯片上，由于系统的尺寸很小，放大和交换速度非常快，在ps量级。工作时，进入交换机的WDM复用光经过波导Raman放大器后如果没有被放大则被路由到输出端1，被放大的那些波长载波则被路由到输出端2。从工作原理看，WDM复用波长哪些被放大是自由可调的，而他们使用的波导Raman放大器的动态范围理论上又超过了30dB，更增强了其波长选择交换的可靠性，不足之处，其研究仅限于理论，没有相应实验结果；而关于1×K的波长选择性交换，本期JLT有一篇来自Bell实验室非常值得推荐的论文。论文首先介绍了Bell前后三代1×K的波长选择性交换系统及其新特征，比如第一代交换机简单实现了WDM信号1àK的可重构交换（即可以波分复用输出，也可空分复用输出），第二代对K个输出端增加了增益谱的动态均衡功能，并且使用了管状光微机框架，增强了在复杂光网络中的交换功能，第三代则又在此基础上改变了光学器件形状，最小化了交换机尺寸。其交换机实际上已经同时混合了解复用、波长选择交换和复用的全部功能，并给出了其具体的设计参数和主要考虑的性能参数。
三、WDM-PON：
弹性分组环(RPR)是专门针对城域网的独特要求而优化的一门新技术，其市场份额逐年增大。针对RPR而定制的IEEE 802.17标准采用现有的物理层规范定义了局域网、城域网和广域网的媒介存取控制(MAC)协议。本期JLT加拿大Ottawa大学的研究者对802.17标准的多通道扩展进行了测试。事实上，这样的多通道扩展以前就被实测过，但其大都使用WDM基于环状拓扑结构，由于发射、接受、复用和解复用器均被固定在环状网上，限制了波长的再利用，进而限制了传输容量。而现在论文结合了环状和星状拓扑的技术优势，而尽量避免了各自的缺点，提出了一种所谓的“RINGOSTAR”网。其构建的网络结构最大限度的避免了不必要器件的使用，增加了波长的再利用率和动态调节能力，在单向、双向的网状WDM网络里表现出了相当优越的性能。
NTT实验室的研究者则报导了其使用AWG的星型网状拓扑网的应用情况。具体有三个特征，一是其使用了均匀损耗循环频谱型设计的AWG，可以实现损耗均匀循环频谱操作，从而能更有效的实现N×N的互连；其二是基于8×8的CWDM设计，可以有效降低网络对光源和无源器件温度控制的要求，温度改变引起的波长漂移对性能的影响几乎可以忽略，有效的降低了网络运营成本；其三是为避免来自邻近通道的串扰，采用了双向传输的工作模式。其实验测试显示其网络可以低误码、高安全度的应用于各种方式信号传输。其高性价比的系统对小范围城域网应用极具吸引力。
四、自由空间光通讯：
自由空间光通讯(无线光通讯)，是利用激光作为载体来传输数据， 提供无线高速的点对点或点对多点传输的通讯方式，它结合了光纤和无线通信的优点，提供了高带宽、 高安全性、 互不干扰、 安装快速和高性价比的宽带接入解决方案。但由于其光线直接在大气中传输，大气扰动，背景辐射等都会对传输性能产生明显影响，因此长距离传输技术还不成熟。本期加州工学院的研究者报导了他们设计的适合长距离无线光通讯的光阵列接收器，在充分考虑背景光干扰和空气扰动的情况下优化了接收器阵列的关键参数；东京科技大学的研究者则对无线光通讯下的副载波复用（SCM）和码分复用（CDM）作了分析，在考虑了大气扰动、非线性效应等因素的情况下对两种传输信噪比进行了比较。对一个通道数为4的系统，采用相同调制格式，CDM信噪比比SCM方式大的多。改变通道数结果依然如此。(浙江大学宋军博士)