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期刊信息/Journal information
光通信研究
武汉邮电科学研究院企管部
光通信研究

武汉邮电科学研究院企管部

毛谦

双月刊

1005-8788

bjb@wri.com.cn

027-87691537

430074

武汉市洪山区邮科院路88号

光通信研究/Journal Study on Optical CommunicationsCSCD北大核心CSTPCD
查看更多>>本刊是武汉邮电科学研究院主办的光通信专业刊物，是我国最早创办的以高新技术光纤通信为内容的科技期刊。宗旨为在坚持党的基本路线原则的前提下，活跃光通信领域的学术研究和技术交流，促进我国光通信事业的发展。主要刊载光通信领域的学术论文、研究成果的技术报告、工程设计技术方案、施工及维护经验，综述国内外光纤通信技术的最新进展和有关理论及最新动态等。面向从事光纤通信工作以及相关学科的科研、设计、生产、施工、维护等方面的科技人员和大专院校师生。本刊是湖北省、信息产业部优秀科技期刊，中文核心期刊。
正式出版
收录年代

    用于光突发交换的光模块(特邀)

    黄水清
    76-82页
    查看更多>>摘要：[目的]为满足人工智能(AI)集群网络对于资源分配的灵活性和资源利用率的高要求,光突发交换(OBS)重回人们的视野.这对光模块提出了更高的要求:首先,纳秒级光路切换速度要求高速光模块的接收侧适应突发模式;其次,目前达到纳秒级的高速光开关普遍存在光路插入损耗大的问题,所以要求高速光模块的光链路损耗达到超长(ER)距离标准.[方法]为满足此需求,文章采用全商用芯片搭建薄膜铌酸锂(TFLN)+光电探测器(PD)方案的 ER光模块,设计了测试系统,下一步工作还在进行中.[结果]实验结果表明,此系统光链路预算达到了 20 dB,基本满足高速光交换对光模块链路损耗的要求.OBS系统对各种颗粒大小光模块均可以接受,文章初步探讨了 3 类单波 100 Gbit/s光模块的设计:因为存在整机功耗和体积的限制、四波混频(FWM)和多路小光敏面雪崩光电探测器(APD)导致耦合困难等问题,4 路光的 ER 光模块(ER4)实现起来比 8路光的 ER光模块(ER8)容易很多.两路光的 ER2 模块可以采用同轴工艺电吸收调制激光器(TO-EML)+APD方案,工艺实现更容易,性价比更高,配套芯片更加成熟.[结论]所以 200 Gbit/s ER2 是目前 OBS的优选品种.

    全光网络以太网交换机突发模式光模块光突发交换

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    面向数据中心的超高速光模块板级信号完整性研究

    钟光诚雷从彪姜宇轩谢亮...
    83-91页
    查看更多>>摘要：[目的]人工智能的高速发展对数据中心算力提出了更高的要求.光模块作为数据中心光/电互连的核心器件,其设计也将迎来巨大挑战.随着光模块速率的不断提升,信号完整性问题成为制约光模块性能不可忽视的瓶颈.因此为了设计出满足数据中心光互连,特别是高性能计算场景速率要求的超高速光模块,需要对光模块内部高速链路进行优化设计.[方法]文章以一款双密度 4 通道小型可插拔(QSFP-DD)光模块设计方案为例,对光模块中影响信号完整性的因素进行了仿真优化.具体工作为,从理论角度分析了链路上引起信号完整性问题的部分,如过孔和球栅阵列(BGA)焊球,并讨论了优化这些性能的改进方法.特别是分析了针对 50 GHz以上频段信号传输的优化方法,使高速链路能实现超高速 4 阶电平脉冲幅度调制(PAM4)信号低损耗传输.另外,还研究了整体高速通道的传输性能,并利用 4 端口矢量网络分析仪进行了测试.[结果]研究结果表明,该设计方案能够达到所需的传输带宽并且能有效削弱谐振.全通道仿真结果显示所有通道传输带宽内回波损耗低于-15 dB,插入损耗低于 3 dB,可实现 224 Gbit/s PAM4 信号低损耗传输,同时测试结果与仿真结果基本相符,证明文章所提设计方案能满足数据中心高速光互连对光模块速率的需求.[结论]文章所提光模块信号完整性设计方法对今后超高速光模块设计具有重要的指导意义,同时也可以为其他各类高速电路设计提供参考.

    数据中心光互连高速电路信号完整性双密度4通道小型可插拔光模块电磁仿真

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    光互连数据中心网络架构与业务路由技术研究

    王金涛刘逢清
    92-97页
    查看更多>>摘要：[目的]目前已提出的数据中心光互连网络结构中,大多将光网络用于交换机间的机架间通信,而机架内服务器之间的通信则通过电以太网交换机实现.由于电以太网交换机功率较大且数量众多,目前所提出的数据中心光互连网络存在能耗高、带宽低和分组时延大等问题.为了进一步改善数据中心光互连网络的性能,文章提出了一种基于可重排无阻塞三级 Clos网络的机架内光互连网络结构.[方法]在此结构中,机架内服务器通过 1 个三级Clos网络实现相互连接,同时结合文章所提的多波长路由算法可实现机架内服务器间的无阻塞通信.[结果]文章使用 OMNET++软件进行了仿真验证,结果显示,文章所提结构的吞吐量在同等条件下比传统机架内电交换提高 20%,端到端平均时延减少 90%,能耗减少 67%.[结论]通过仿真对比可知,文章所提结构可以改善数据中心光互连网络的带宽利用、分组时延及能耗等性能.

    光互连数据中心网络架内通信多级交换波长路由

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    多维光互连柔性光背板压力分布优化实验研究

    李桢民王旭罗风光徐俊波...
    98-104页
    查看更多>>摘要：[目的]文章旨在改进多层光纤布线结构,提高其抗压性能,进行压力分布优化实验研究,并提出一种多维光交叉互连柔性光背板压力分布优化结构和设计方法.[方法]文章通过改进多层光纤布线结构,利用实验分析不同光纤交叉方式,研究在相同压力下光纤排布、光纤交叉点的密度和光纤交叠层数等因素对光纤损耗的影响,由此提出一种优化光背板压力分布的双层背板理想光纤布线结构.[结果]由实验结果提出的理想双层布线结构采用双层背板和每个背板中的多层光纤优化布线,将两层柔性光背板进行上下叠加,光纤的布线方案采用光纤端口均匀分布在背板的 4 个边缘,且同一层级光纤紧密排布,交叠两层光纤于交叉点处.通过多层光纤交叉及错位叠加的布局,可实现多层光纤交叉互连布线优化分布,以提高光背板的抗压性能,从而提高其光传输交换的整体性能.[结论]文章所提方案光背板具有更小的体积、更好的抗压性能和更好的光信号传输损耗性能,能够实现更大面积、高密度和大容量柔性n×n光背板,具有良好的可拓展性,并使光纤布线工作更加简单和方便.

    光交换互连柔性光背板光纤布线结构抗压性能

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    智能弹性光网络中基于碎片化指数的频谱重构算法研究

    王峰刘旻钰郁小松赵永利...
    105-110页
    查看更多>>摘要：[目的]智能弹性光网络作为一种新兴的光通信技术,为日益增长的电力通信需求提供了更高的带宽和灵活性.然而,由于不同通信请求的频谱需求大小和分布不均匀,可能会导致频谱资源在网络中出现碎片化的情况,并导致频谱资源的浪费和网络性能的降低.[方法]文章介绍了一种碎片化指数的评估方法,并以此为参考判断是否要对正在运行的业务进行频谱重构的操作.[结果]仿真实验结果表明,文章所提算法与传统算法相比,带宽阻塞率能够降低 5%至 30%不等,且业务量越大,带宽阻塞率降低越明显.[结论]文章所提算法综合考虑了单根光纤上频谱碎片所占比例和链路上业务的平均频隙,以及各时隙在每个纤芯的占用权重,从多维角度对网络的频隙占用情况做出评估,为后续资源分配提供了一个高效的优化方案.

    智能弹性光网络资源分配频谱碎片整理

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    基于神经网络和方程数值解的FRA增益控制方法

    穆宽林武岳周健殷仕淑...
    111-116页
    查看更多>>摘要：[目的]基于多泵浦技术的光纤拉曼放大器(FRA)拥有噪声低、增益带宽大和增益谱形状可控的特点,是长距离光纤传输网络系统的理想光中继放大器.在动态光纤传输网络系统中需要增益自适应可控的智能光放大器,文章介绍了一种基于神经网络和拉曼功率耦合方程数值解的 FRA增益控制方法.[方法]首先,收集包含 FRA中信号光增益值、泵浦光功率和波长值的数据集来训练神经网络,建立 FRA中信号光增益和泵浦光参数的近似映射关系;然后,利用训练后的神经网络根据信号光的目标增益值确定 FRA初始泵浦光功率和波长值;最后,通过求解拉曼功率耦合方程数值解的方法优化泵浦光功率值,达到提升 FRA输出信号光增益准确度的目的.[结果]文章对所使用的训练数据集中各组信号光增益平坦度对最终 FRA输出信号光增益准确度的影响进行了研究.仿真结果显示,所使用训练数据集中各组信号光增益波动越小,FRA输出增益准确度越高.当训练数据中各信号光增益波动低于 2dB时,FRA输出的 1 000 组检验信号光增益的均方根误差(RMSE)的均值和方差分别为 0.230 和 0.010 dB,增益最大误差的均值和方差分别为 0.462 和 0.044 dB.[结论]以上结果说明,文章所述方法可以实现高准确度的 FRA增益控制,该方法为动态光纤传输网络中智能光放大器增益自适应控制的研究提供了新的思路和方法.

    光纤拉曼放大器神经网络方程数值解增益

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    超宽带拉曼光纤放大器的研究

    夏同付成鹏
    117-121页
    查看更多>>摘要：[目的]新兴技术的涌现推动着光纤通信容量不断提高,这对光纤放大器的工作波长范围提出了新的要求,因此迫切需要能够实现超宽带放大的光纤放大器.[方法]为了实现增益范围覆盖 Super-C band和 Super-L band的超宽带拉曼光纤放大器(RFA),文章在理论上建立了 RFA的传输模型,介绍了后向 RFA传输模型的数值求解方法.考虑实际情况选择泵浦功率以及波长范围,文章使用 6 个泵浦波长和 7 个泵浦激光器,在 G.652 光纤中仿真得到了一组优化后的泵浦波长配置,根据这组泵浦波长配置,在 G.652、G.654 和大有效面积光纤(LEAF)3 种光纤中进行了测试,并将仿真与测试结果进行了对比分析.[结果]在 G.652 光纤中测试得到了 18.07 dB净增益和 1.54 dB的增益平坦度;在 G.654 光纤中测试得到了 13.9 dB净增益和 1.21 dB的增益平坦度;在 LEAF中测试得到了 21.99 dB净增益和 1.80 dB增益平坦度.仿真与测试结果净增益相差不超过 0.2 dB,增益平坦度相差不超过 0.4 dB.[结论]仿真与测试结果对比表明文章使用的后向 RFA数值求解方法能够准确预测RFA的增益谱.文章使用的泵浦波长配置经过实验验证,在 3 种光纤中都有较大的增益和较好的增益平坦度,在商用超宽带 RFA的波长选择上具有参考价值.

    拉曼光纤放大器超宽带打靶法增益平坦

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    卫星物联网负载量估计及预测

    茆习文王海涛张更新
    122-127页
    查看更多>>摘要：[目的]随着卫星物联网蓬勃发展,海量短突发的用户加剧了接入网络用户间碰撞和干扰问题,对此,相关组织和个人提出了一些动态接入方案,然而,对于其中大部分方案,都需要知道准确的未来时隙接入申请量.目前,一些文献中已经提出了负载量估计方案,但准确度都不高,且只能实现当前时隙的负载量估计.[方法]因此,在现有研究的基础上,文章提出了一种基于前导码状态和参数估计的负载量估计方法和基于机器学习的负载量预测方法.基于前导码状态和参数估计的负载量估计方法通过分析卫星物联网时隙中前导码处于不同状态的概率与当前时隙接入申请数的关系,列出最大似然参数估计表达式,使用最大似然参数估计手段实现当前时隙负载量的估计.基于机器学习的负载量预测方法将负载量估计值作为历史数据,联合使用长短期记忆(LSTM)网络和自回归滑动平均(ARMA)模型,实现对未来时隙负载量的预测.[结果]仿真结果表明,基于前导码状态和参数估计的负载量估计方法的估计误差不到 1%,以负载量估计结果作为机器学习历史数据的负载量预测的综合误差在 6%左右.[结论]文章所提的负载量估计及预测方法预测的误差在可接收范围内,可以为动态接入方案提供准确的未来时隙接入申请量.

    卫星物联网负载预测负载估计机器学习

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