07年10月JLT光通讯论文评析

光网络配置与优化
    11/4/2007,意大利的研究者致力于一个被缩写为WONDER的研究计划，旨在实验研究测试WDM环状光网络的性能，系统使用可调发射器和固定接收器。本期该课题组研究者撰文报导了其系统时隙同步的相关研究。作者比较研究了两种时隙同步方案。第一种在主站使用一个特定的控制波长发射时隙同步信号，另一种是通过主站发射数据包来实现从节点的时隙同步。作者通过实验测试，证明第一种方案能获得较好的综合性能，特别当使用锁相环技术后，通过低通滤波消除了定时信号的相位漂移，能够获得非常好的同步效果。但作者也暗示当系统较简单时使用第二种方案，由于避免了额外的波长控制花费，可以有效降低系统成本。
    网格计算是一种面向服务的体系架构，该架构利用开放式标准实现因特网及专用网络上的分布式计算。它可以使各种设备在各企业、行业或工作组间得以虚拟地共享、管理及访问，使得用户可以无缝、无干扰地访问这些资源。NEC公司的研究者将这个新兴概念融入到了WDM网络中，将信息载体波长分割成若干个波长网格（或时隙）。在网络里，每个节点有个调度器，以管理计算资源。当用户有个工作要执行时，用户将它发射到本地节点的调度器上，调度器分割该工作为几个子工作进程，然后对这些子工作进行调度排序，再经过光学路径将它们发送到远程节点，进行处理。接着作者研究了不同的时限预留算法，结合使用一阶时限预留和Greedy预留，以便提高网络服务质量。
    对现有的陆地光网络，考虑到光纤安装和位置的差异性，很难真正实现纯透明网络服务，因此必须使用3R系统对信号再生，进而来改善网络质量。由于商用3R大都还需要光电光的转换，因此对特定光网络，3R的使用量是决定系统成本的关键。最小化3R再生器的数量，并优化这些部件的位置，有利于建立高性价比光网络。日本Fujitsu实验室的研究者结合了路径基和链路基的设计算法，提出了一种网络资源配置算法，来优化3R资源配置，确保节点入口出口间光信号的通畅性，比较通常设计，作者认为现有3R系统资源尚有30%左右的节省空间。
    在高速全光网络里，数据恢复、信号同步以及3R再发生等等操作都必须以全光时钟恢复技术为基础。本期加拿大的研究者基于时域泰伯效应实验实现了单个和多波长的时钟恢复。所谓时域泰伯效应是利用色散脉冲在一定条件下干涉，以让伪随机的输入信号变成规则的脉冲序列。作者证明对特定的系统，使用一定长度的单模光纤就可以充当色散媒介，进而产生时域泰伯效应。实验显示，如果系统仅使用一个波长，能完美的实现时钟恢复。但多个波长被使用时，由于高阶色散的影响，性能将恶化。但如果改用某些具有低色散斜率的特种光纤取代单模光纤做色散媒介，就可以解决上述问题。作者建议的系统除了操作简单外还有两个优势，一是偏振不敏感，另一个是能够在时钟恢复的同时消除时间抖动的影响。
    韩国研究者在CO使用具有130nm大谱宽的去偏振超连续光源，设计并实验了双向WDM网络。作者使用阵列波导光栅（AWG）做波分复用器，利用器件的周期性频谱响应，环形利用了整个频谱，将使用波段划分为C、L和U三个波段来使用，上载信号使用L波段（ONU使用），下载使用C波段（OLT使用），而U波段作通道监控使用。由于充分利用了AWG的周期性环形响应特性，即各波段使用不同的自由光谱范围，因此不需要使用额外的波长选择器。作者以具有25km的传输距离，622Mb/s的系统对建议网络做了实测，性能良好。
光码分多址复用（OCDMA）
    相干OCDMA系统比起非相干系统能够同时支持更多的用户在同一光路径中传输，即可获得更大的带宽。但相干OCDMA系统较易受到相干信号干扰和非相干多址接入干扰的影响。本期英国的研究者对外差探测的相干OCDMA系统性能做了分析，为了获得更好的系统性能，作者结合使用了BPSK调制，和一种改进的光素数地址码（DPMPC）。该码将信号“1”调制为一个P阶的波形，而对“0”不做任何调制。接收端用自身参考码和接收波形做相关操作，以对信号进行判定，该码型具有序列数目和码长灵活可变的特征。作者证明在支持最低比特率下可获得的最长码长为P=29。作者也证明使用建议的DPMPC码比起通常的双极性码能够多支持30%的用户数，同时维持误码率在10-9左右。
    日本的研究者对谱相位编码的自由空间OCDMA通讯系统性能做了分析研究，考虑到自由空间光通讯的特殊应用，受到大气扰动等因素的影响，在接收端很难设立一个合适的域值，因此通常的OOK键控已经不适合作为信号调制方式。这样在自由空间OCDMA系统里，脉冲位置调制（PPM）被认为是最合适的调制方式，因为它既不需要设定域值，也容易获得比OOK更高的功率。作者基于相同的比特率和码片率，对谱相位编码的系统和基于时间编码的系统做了比较。证明没有使用多址干扰（MAI）和大气扰动补偿操作的谱相位编码系统，即便比起那些使用了MAI和大气扰动补偿的时间编码系统，仍能获得更加的性能。特别的，作者建议系统在活跃用户数目不高时，能获得非常优越的性能。
    Princeton大学的研究者对多跳OCDMA网络的工作状况做了研究。作者目标是在局域网或光接入等小范围应用上，满足高带宽接入要求，实现一定的可重构性。作者使用的系统基于非相干OCDMA工作原理，在每个站点都装配了OCDMA的编解码器。在各节点编码的时候，码本身已经包含了下一个目标节点的地址信息，这样网络的路由完全依靠码自身信息来实现。因此每个节点都必须包含一个路由器，以支持码的交换、路由和转换等功能。而编解码的可调，即一定程度的网络可重构性作者是通过光纤延时线的优化使用来实现的。
网络性能损伤
    在光传输网络里，当使用了内线放大器时，信号会和放大器噪声通过光学克尔效应相互作用，进而产生非线性相位噪声，这些噪声对相位调制信号的解调会产生致命的影响。本期Standford大学的研究者对存在非线性相位噪声下的信号设计和探测做了研究。通过最大似然（ML）探测的研究，作者证明接收信号的相位和强度呈抛物线关系变化。通过对M阶PSK和DPSK格式信号探测的研究，作者证明，相位误差对误码率的影响和具体应用有关。特别对跨洋传输，相位误差的影响非常小。
    Maryland州立大学的研究者针对使用RZ格式信号的WDM应用，分析了非线性损伤对系统性能的影响。作者证明对这样的系统非线性损伤同时会影响信号强度和定时抖动。然后作者通过概率统计的方法，提供了对非线性和强度噪声对误码率影响的预估方法。
光纤与器件
    日本研究者指出通常的阶变折射率塑料光纤（GI-POF）制作工艺不适合批量化生产，因此本期作者报导了他们最新的GI-POF制作工艺，作者描述其工艺为“掺杂-扩散-混合挤压”，其仪器装置呈一个“丁”字形，“丁”字两端分别完成低掺杂单体和同质单体的聚合过程，以形成光纤的芯层和包层。然后在“丁”字的竖杠上靠一个热扩散流程将芯层和包层融合在一起形成光纤，该竖杠管腔直径为5mm。靠“丁”字横杠两端材料的挤压速度可以控制最终光纤芯层和包层的比例。文中作者已经给出了芯层和包层材料的具体配比和工艺参数，包括温度、时间、功率等。作者证明制作使用的扩散过程满足菲克扩散条件，因此能够获得常数的扩散系数。
    利用磁光效应的光隔离器是光通讯里非常关键的一类器件，能够保证光单向工作，避免后向散射，即回损对光源稳定性造成影响。本期Columbia大学的研究者基于Mach-Zehnder干涉仪结构（MZI）、偏振转换器和单向移相器设计制作了一个方便集成的隔离器。靠MZI让两偏振间产生特定的相位差，靠偏振转换器实现两个偏振间的转换。而单向移相器仅对TM偏振起作用。
    Standford大学的研究者设计了一个自由空间的波分复用器，其色散元件闪耀光栅通过MEMs工艺制作。因此通过机械调节可以改变结构参数，进而调节光栅的自由光谱范围，因此尽管光栅自由光谱范围本身仅有13.5nm，但通过MEMs调节，实现可重构，进而可以让器件在整个C波段工作。