【摘要】：近年來(lái),信道帶寬已成為限制光網(wǎng)絡(luò)傳輸速率的重要因素。當(dāng)前基于波長(zhǎng)選擇的光交叉連接(Optical Cross-Connects,OXC)能夠通過(guò)切換波長(zhǎng)來(lái)進(jìn)行傳輸。然而,基于OXC的光網(wǎng)絡(luò)效率受固定網(wǎng)格的限制,目前固定信道帶寬為50GHz。因此,采用較小網(wǎng)格(12.5GHz)的靈活光網(wǎng)絡(luò)可以有效地彌補(bǔ)固定網(wǎng)格的不足,提高光網(wǎng)絡(luò)傳輸能力和頻譜資源效率。在靈活光網(wǎng)絡(luò)的實(shí)現(xiàn)中,調(diào)制格式是對(duì)頻譜資源分配造成直接影響的重要因素。因此,將更快和更準(zhǔn)確的調(diào)制格式識(shí)別(Modulation Format Recognition,MFR)引入靈活光網(wǎng)絡(luò)將進(jìn)一步提高傳輸速率,并帶來(lái)一定的優(yōu)勢(shì)。例如,快速調(diào)制格式轉(zhuǎn)換帶來(lái)的節(jié)點(diǎn)路由和資源分配策略將變得更加準(zhǔn)確,同時(shí)通過(guò)快速M(fèi)FR可以更靈敏地優(yōu)化靈活光網(wǎng)絡(luò)中的多徑傳輸資源。另外,快速調(diào)制格式識(shí)別能降低了網(wǎng)絡(luò)功耗,有效提高了網(wǎng)絡(luò)資源效率,同時(shí)保證了傳輸性能。傳統(tǒng)的MFR方法主要包括決策理論和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)�；跊Q策理論的MFR具有步驟簡(jiǎn)單,精度低,信噪比高的特點(diǎn)。但是,它需要大量的先驗(yàn)知識(shí)作為支持,因此很難實(shí)時(shí)做出決策。另外,由于其較差的魯棒性,很容易引起較大誤判。隨著神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展,它已被廣泛應(yīng)用于MFR,從而提高了準(zhǔn)確率并提高了處理速度。然而,隨著大數(shù)據(jù)時(shí)代數(shù)據(jù)量的急劇增加,傳統(tǒng)中央處理器(CPU)的計(jì)算能力已無(wú)法滿足需求。盡管目前已開(kāi)發(fā)了許多計(jì)算硬件,包括現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列(FPGA),專(zhuān)用集成電路(ASIC)和圖形處理單元(GPU),這些方案能提高計(jì)算速度,但它們的計(jì)算速度受到電子移動(dòng)性的限制。由于光具有大帶寬,高傳輸速度和低串?dāng)_的優(yōu)點(diǎn),因此能夠克服傳統(tǒng)電子計(jì)算硬件速度的瓶頸。因此,提出了一種采用光子信息處理的新方法,不僅可以提高M(jìn)FR的速率,還可以保持高識(shí)別精度。這種方法是光子神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(Optical Neural Network,ONN),該方法通過(guò)主要在由馬赫增德?tīng)柛缮鎯x(Mech-Zender Interferences,MZI)集成的光學(xué)片上平臺(tái)實(shí)現(xiàn)矩陣乘法。在本文當(dāng)中,對(duì)四種信號(hào)2PSK,2ASK,4PSK,4FSK進(jìn)行調(diào)制格式識(shí)別,在OdB的情況下總體識(shí)別率能達(dá)到96%,整體識(shí)別率較高。同時(shí),對(duì)于該方法進(jìn)行理論上的分析,傳輸時(shí)間僅受物理尺寸,色散分量的光譜帶寬(THz)和光電檢測(cè)率(100GHz)的限制。因此,ONN與CPU的頻率(3-5GHz)相比提升兩至三個(gè)數(shù)量級(jí)。如果該芯片的長(zhǎng)度為10cm,通過(guò)計(jì)算可得波導(dǎo)的散射損耗為3dB,也就是說(shuō)整個(gè)芯片的損失將約為50%。但與傳統(tǒng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)相比,ONN的能耗要比之小好幾個(gè)數(shù)量級(jí)。在這之后,對(duì)于此方法進(jìn)行了一些改進(jìn),如矩陣分解方式,新的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練特征參數(shù)等,并考慮將ONN運(yùn)用于更多情景之下�？偠灾�,該方法具有識(shí)別率高,識(shí)別速度快,能耗低的特點(diǎn)。此文中ONN還具有處理許多模式識(shí)別問(wèn)題的潛力。
【圖文】：

２．１邐靈活光網(wǎng)絡(luò)逡逑２．１．１光網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn)過(guò)程逡逑在全球網(wǎng)絡(luò)格局發(fā)展的過(guò)程當(dāng)中，光網(wǎng)絡(luò)起到了重要的作用。在光網(wǎng)絡(luò)發(fā)展逡逑的過(guò)程當(dāng)中，光網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)主要經(jīng)歷了四個(gè)階段：１．單波長(zhǎng)同步數(shù)字光網(wǎng)絡(luò)，２．逡逑端對(duì)端的波分復(fù)用光網(wǎng)絡(luò)，３．靜態(tài)地波長(zhǎng)路由階段，４．動(dòng)態(tài)波長(zhǎng)路由階段。在這個(gè)逡逑過(guò)程當(dāng)中，波分復(fù)用技術(shù)和正交頻分復(fù)用技術(shù)的出現(xiàn)是兩個(gè)重要的坐標(biāo)，前者標(biāo)逡逑志著光網(wǎng)絡(luò)正式成形，后者標(biāo)志著進(jìn)入靈活光網(wǎng)絡(luò)階段。在具體的網(wǎng)絡(luò)整體發(fā)展逡逑過(guò)程當(dāng)中，可以分為：１．光介質(zhì)網(wǎng)絡(luò)，２．光傳播網(wǎng)絡(luò)，３．全光網(wǎng)絡(luò)。逡逑為解決網(wǎng)絡(luò)帶寬不夠用的問(wèn)題，波分復(fù)用技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。多波長(zhǎng)速率傳輸?shù)腻义瞎饩W(wǎng)絡(luò)利用其波分復(fù)用的方法，從而解決了單波長(zhǎng)傳輸?shù)南拗茊?wèn)題。但在早期，，逡逑通過(guò)光纖進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接的光網(wǎng)絡(luò)不能避免傳輸過(guò)程中的光電轉(zhuǎn)化。隨著數(shù)據(jù)量逡逑和設(shè)備數(shù)量的增加，光電轉(zhuǎn)化帶來(lái)的延時(shí)不可避免地影響到傳輸效率。全光交換逡逑器件的出現(xiàn)解決了此問(wèn)題。圖２－１是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)波分復(fù)用系統(tǒng)。逡逑終端邐終端逡逑

圖２－４光交叉連接技術(shù)的基本架構(gòu)ｔ１７］逡逑
【學(xué)位授予單位】：北京郵電大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類(lèi)號(hào)】：TN929.1;TP183

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本文編號(hào)：2699323