突发模式接收机论及其在多路接入网络中的应用.doc

突发模式接收机理论和在光纤多路接入网络中的应用 摘要：在这篇论文中介绍了必威体育精装版发展的光突发模式接收机统一的标准。基于这个理论，从理论上和实验两方面分析了接收机的性能。理论可以很好的与实验相吻合。这个理论可以在数量上解释突发模式接收机的纠错码率性能。这篇论文同时也介绍了突发模式接收机几个潜在的应用包括掺铒的光纤放大器（EDFA）跨海光纤连接和各种高速全光纤多路接入数据包网络。 ?.简介 下一代的光纤网络可能需要快速的数据包交换（e.g.ATM）来支持多媒体的应用，并且可得到特高的传输速度。当比特率超过了电子处理的速度，这样就要求降低每个节点再生电子处理的数量。近来光纤技术的进步促使了研究人员预想未来的全光纤网络能够支持多址和非常高的比特率。 在这些多址的全光纤网络中，任意的一个节点可以设计时隙来发送一个数据包到另一个节点。全光纤多址网络的一个非常重要的特征是它不同于传统的点到点的连接，由于传输波长的变化产生的光纤衰减和色散致使从一个数据包到另一个数据包的幅度和相位有很大的区别。在两个突发的数据的幅度和相位的变化超过20db和360摄氏度。 传统的接收机不适用于突发模式的操作，因为它们不能够瞬间的处理在光纤能量和相位队列有很大区别的数据包。因此必须设计一个接收机能够处理基于数据包到数据包的在光纤能量和相位队列又很大区别的变化。这种类型的接收机就是突发模式接收机。 突发模式接收机第一次由Ota和Swartz用于高速光数据传输。通过使用数据流中的头几个比特来决定突发时序的检测阈值，并且实现了dc耦合突发模式光接收机的自动控制阈值电路。在比特率为900Mbs/s，动态范围23db时，接收机的敏感度为－37.5dbm[BER]。 [3]中在连续性和突发模式方面阐述了一种特别高速的PIN HBT集成电路的光接收机。在连续模式下，2.5和5Gb/s各自测试的敏感度为－21.5和－18.6dbm，观察到能量损耗为1.5db,但没有解释原因。 突发模式接收机BER性能的降低有两个内在的原因。第一个原因是随机高斯噪声，它总存在接收机中影响判决门限和引入了敏感度损失。这个问题首先由Eldring提出[4]，并计算出在阈值设置的过程中由于高斯噪声引起的BER损耗。在[5]中提供了更加精确的的理论模型。第二个影响来自于接收机的可适应阈值检测电路的有限充放电时间。在这篇论文中我们提供一个统一标准构架用来研究两个影响之间的关系。结果显示当放电时间有限时BER损耗相对于独立头序列的长度。当放电的时间无限时，结果与之有很大的区别。 使用再生或非再生数据包传输时，突发模式接收机非常适用于光纤多址网络应用。例如：接收机可使用于无源光网络[(PON)]使用时分多址（TDMA）的树拓扑，光纤总线网络，WDMA光纤星网络，多通道并行光数据链路，海底/长距离EDFA传输系统的监督系统等等。对于所有的应用，对突发模式接收机的要求如下所示： 大的动态范围适应网络的灵活性； 快速的反应时间来改进短数据包或突发数据的检测; 使改进网络的适应性简单化和有效化。 这篇论文可以分为两个部分。在第一个部分，我们提出了一个统一标准的构架来解释 各种不同的突发接收机的BER的性能。结果通过分析和试验两个方面进行比较。这个理论能够更好的理解突发模式接收机的BER性能，并且能够解释原始的BER损耗。它同样预见下一代突发模式接收机的设计的可能性。 在第二部分，我们讨论了突发模式接收机在光纤多址数据包网络的几个应用。第一个应用是EDFA海底传输光链路的督察系统。第二，我们讨论了突发模式接收机在不同拓扑的高速全光纤多址数据包网络中的作用，显示突发模式接收机非常适用于所有类型的全光纤多址数据包网络。 Ⅱ突发模式接收机理论 A 传统VS突发模式接收机 在这一部分，我们将阐述突发模式接收机的一个理论。首先，我们解释什么是突发模式数据和传统接收机与突发模式接收机的不同之处。 一般来说，在数字通信系统中有三种类型的信号格式如图1。图1（a）模式1是已知道的连续数据。一个二进制序列已1和0绝对平衡的方式连续的发送，两个逻辑变换之间的间隔是严格限制的。例如4B5B或mBnB码一般用于点到点的数据链路。图1（b）模式2是突发模式的数据，它0和1的比率和逻辑变换的间隔是不受限制的。在相同的逻辑模型中序列有相同的幅度。一个好的例子计算机使用的RS－232接口的点到点低速数据链路。 图1（c）模式3，信号的幅度随着数据包到数据包而变化，防护时间（guard time）用于不同的数据包之间。这种类型的模式出现在多址网络的数据包中例如以太网。这种数据的格式可参考突发和包模式数据见参考文献[7]。我们简称其为数据包。突发接收器的一个工作是准确且迅速的恢复模式2和模式3。 传统的接收机使用ac耦合。Ac耦合电路可以为接收机提供高的敏感