最新刊期
      2024 年 第 5 期

        专题：数据中心内光交换

      • 唐雄燕,魏步征,沈世奎,王创业,王泽林,张贺,王光全,张晨芳
        2024(5): 24006201-24006213. DOI: 10.13756/j.gtxyj.2024.240062
        摘要：近年来，由于人工智能现象级应用的出现，智算数据中心（AIDC）和超算数据中心（SCDC）网络演进成为研究热点。传统的3层全连接电交换架构已经不能很好地满足AIDC或SCDC高带宽、低时延、低功耗和低成本的需求，需要一种更为高效和易于扩容的电光融合交换或光交换方案来逐步替代传统纯电路包交换的策略。文章对近年来基于数据中心的光电融合交换技术方案进行了综述性介绍，对行业中率先进行光交换技术尝试的头部互联网企业的部署经验进行了分析，并结合电信行业需求，给出了AIDC和SCDC交换节点的推荐部署和演进方式。  
        关键词：智算数据中心交换架构;光电融合交换;光电路交换   
        3
        |
        0
        |
        0
        <HTML>
        <网络PDF><Meta-XML>
        <引用本文> <批量引用> 73297724 false
        发布时间：2024-10-08
      • 刘璐,吴冰冰
        2024(5): 24002901-24002905. DOI: 10.13756/j.gtxyj.2024.240029
        摘要：随着各行业数字化转型升级进度加快，大数据和云计算等新技术的迅速普及应用，尤其是近两年来，人工智能大模型热潮兴起，带动算力需求快速增长。当前，电子信息技术遭遇带宽和能耗挑战，摩尔定律面临失效危机。相比于电信号，光信号具有传输带宽大、传输损耗小、抗干扰能力强和可并行传输等诸多优势，利用光进行互连成为信息技术发展的重要方向。当前，“光进铜退”趋势持续，光互连的应用场景从机架、板卡进入芯片。在单个芯片封装中集成光子和电子器件，不仅可以提高集成度和端口密度，还可以实现低能耗以及低时延。如何发展片间光互连，成为当前的研究热点之一。文章面向数字时代需求，针对算力基础设施两大典型应用场景——数据中心以及计算中心，梳理了片间光互连的最新技术动态，分析了产业生态与标准化进展，并研判其发展趋势。文章从技术、产业和应用等角度进行了深入探究，明确光互连可以从带宽、能耗和时延等方面有效提升数据中心中交换芯片与外部以及计算中心中计算芯片与外部之间的互连性能。当前片间光互连已取得初步进展，相关技术与标准化研究热度持续上升，产业得到初步落地。相较于数据中心，计算中心片间光互连技术的性能要求更高，产业化标准化进度更为滞后。整体来说，光互连的短距化将使光子进一步发挥自身优势和挖掘应用潜力，支撑信息通信技术的持续进步。  
        关键词：数据中心;光电合封;光输入输出;光互连   
        3
        |
        0
        |
        0
        <HTML>
        <网络PDF><Meta-XML>
        <引用本文> <批量引用> 73297902 false
        发布时间：2024-10-08
      • 李奕璇,钱灏泽,张世成,薛旭伟,郭秉礼,黄善国
        2024(5): 24003501-24003506. DOI: 10.13756/j.gtxyj.2024.240035
        摘要：【目的】以N×N矩阵形式构成的阵列波导光栅路由器（AWGR）具有光学并行和波长路由能力，能在不同信道上同时传输N路信号，具有扩展性好、延时低和频带宽等优势，结合可调谐光源能实现快速光交换，是下一代光交换数据中心网络的潜在技术方案之一。为了解决现有AWGR在实际应用中存在的串扰大、有额外耦合损耗、偏振敏感和损耗非均匀性大等问题，进一步扩大数据中心规模和提升数据交换速度，文章分别对4×4和12×12通道的AWGR进行了研究。【方法】文章通过仿真软件进行基本设计参数的计算，分析研究了AWGR设计流程，并采用光束传播法（BPM）进行了仿真模拟。同时，采用在平板波导和条形波导连接处加入锥形波导taper结构和增大输入、输出波导间距等方法进行了性能优化。【结果】仿真结果得到良好的性能参数：4×4 AWGR插入损耗为－0.714 dB，串扰为－35.556 dB，损耗非均匀性为1.907 dB；12×12 AWGR插入损耗为－0.294 dB，串扰为－36.019 dB，损耗非均匀性为3.428 dB。文章制作设计器件流片并进行了性能测试，结果表明：4×4 AWGR插入损耗为－2.586 dB，串扰为－29.473 dB，损耗非均匀性为1.921 dB；12×12 AWGR插入损耗为－3.692 dB，串扰为－23.874 dB，损耗非均匀性为3.873 dB。【结论】文章的研究在串扰和损耗非均匀性等方面进行了性能优化，为后续设计迭代和进一步提升性能参数积累了经验。  
        关键词：波分复用;光交换;阵列波导光栅路由器;复用器/解复用器   
        3
        |
        0
        |
        0
        <HTML>
        <网络PDF><Meta-XML>
        <引用本文> <批量引用> 73297931 false
        发布时间：2024-10-08
      • 朱宸,周谞,王佩龙
        2024(5): 24004901-24004910. DOI: 10.13756/j.gtxyj.2024.240049
        摘要：【目的】相比于电子分组交换机（EPS），全光电路交换（OCS）在时延、功耗、成本和稳定性等各个方面都体现出了优势，文章通过分析大模型预训练中的并行切分策略、集合通信需求、流量模式和现今的网络架构，讨论了基于OCS在训练组网中的可行的应用方式，以在训练任务中充分利用OCS的优势。【方法】文章提出在故障快速恢复中采用多个小端口OCS进行网络设备冗余保护的机制，可在机顶（ToR）交换机故障时快速切换不中断训练任务。此外，文章还提出OCS只为数据并行（DP）服务，且仅在任务开始前进行配置。【结果】文章提出了多种可行的光电组网架构，以及在不同AllReduce算法下的具体配置，采用包括集合通信算法和架构设计联合优化的方式达到更优的带宽利用率。【结论】只要充分结合训练任务的流量模型，OCS可以很好地融入现有EPS网络架构，从成本、低功耗、低时延以及高稳定性等各方面对大模型预训练进行优化。  
        关键词：全光电路交换;可重构;光电混合网络架构;大模型预训练;集合通信;并行训练   
        3
        |
        0
        |
        0
        <HTML>
        <网络PDF><Meta-XML>
        <引用本文> <批量引用> 73297932 false
        发布时间：2024-10-08
      • 黄瀚庭,闫付龙,郭胜洁,张杰
        2024(5): 24001801-24001805. DOI: 10.13756/j.gtxyj.2024.05.240018
        摘要：【目的】数据中心庞大的数据传输及交换业务量对交换设备有着很高的性能要求，不仅需要具备良好的扩展性，还需提供大带宽和低切换时延。快速光交换机具有切换速率极快和接入带宽远大于电交换机的优越性能，面对现今愈发庞大的数据交换需求，为实现更高的接入速率和更好的处理性能，交换机结构将向全光方向发展。其中，针对快速光交换机的调度算法研究多以提供100%吞吐率为目标，在提供服务质量（QoS）保证方面的研究相对较少。【方法】对此，文章基于矩阵分解和业务整形的思想，采用迭代与轮询相结合的方法，提出了一种时延确保的光交换机迭代调度算法。文章提出的迭代轮询（IRR）调度算法首先将业务速率矩阵映射为业务矩阵，然后基于业务矩阵的服务要求计算得到服务要求矩阵序列，最后从服务要求矩阵序列中提取调度矩阵序列。【结果】理论分析证明，IRR调度算法能够提供基于端口的时延确保，并且给出了在给定业务条件下时延上界的计算方法。【结论】IRR调度算法可应用于光交换机的时延性能优化与时延确保光交换系统的设计中，为下一代全光网络具备确定性QoS提供关键支撑。  
        关键词：迭代轮询;光交换机;调度算法;时延确保   
        3
        |
        0
        |
        0
        <HTML>
        <网络PDF><Meta-XML>
        <引用本文> <批量引用> 73298038 false
        发布时间：2024-10-08
      • 郝志芃,杨慧洁,陈虹,高明义,鞠卫国,陈伯文
        2024(5): 23018201-23018206. DOI: 10.13756/j.gtxyj.2024.230182
        摘要：【目的】随着云计算、大数据和数据中心（DC）等技术的迅猛进步，DC的规模与数量正在持续扩张和增长，网络的带宽资源和能耗也在急速增长。如何有效减少网络带宽资源与能耗受到广泛关注。文章旨在减少网络能耗和提高网络频谱资源利用效率。【方法】考虑工作网络能耗元件特点、频谱资源分配方式和不同调制格式选择，文章采用自适应流量疏导方法和频谱分层方式，提出了弹性光网络的距离自适应分层流量疏导方法（DSGM），把频谱资源划分成不同频谱层进行网络流量疏导。一方面，根据距离自适应调制方法选择不同频谱效率的调制格式；另一方面，根据频谱分层流量疏导方式，对每一条光纤的空闲频谱资源按不同速率的光通道进行分层，通过光纤链路剩余带宽资源，来选择合适的光通道进行流量疏导，优化频谱资源的使用。为了方便比较，文章引入了频谱分层流量疏导方法（SSGM）、传统流量疏导方法（TTGM）和没有流量疏导的传统方法（TMWG）。【结果】仿真结果表明，与SSGM、TTGM和TWGM相比，文章所提DSGM能明显降低弹性光网络能耗，减少网络的阻塞率，提高资源利用效率。【结论】通过文章所提弹性光网络分层流量疏导优化方法，实现了网络能耗与频谱资源优化的目标。  
        关键词：数据中心弹性光网络;流量疏导;距离自适应调制   
        3
        |
        0
        |
        0
        <HTML>
        <网络PDF><Meta-XML>
        <引用本文> <批量引用> 73298043 false
        发布时间：2024-10-08
      • 尹林,王富,王小龙,郭文魁,宗一宸
        2024(5): 24003201-24003208. DOI: 10.13756/j.gtxyj.2024.240032
        摘要：随着大模型等人工智能（AI）技术的发展，以及“东数西算”等国家重大工程的深入推进，智算中心（AIDC）和算力网络（CPNs）的内部网络互联成为光网络发展的重要目标。相较于传统面向数据的信息互联，AIDC和CPNs对传输的时延、吞吐量和确定性具有更高的需求。一方面，AIDC内部需要实现高密度和低时延的数据处理和计算资源调度，以满足大规模实时训练和推理；另一方面，AIDC之间互联要求高带宽、低时延和高可靠性的数据传输及资源共享，以支持跨中心的数据协同和灾备恢复。因此，算力互联（CPI）网络需要光交换技术来支撑AIDC内部传送网络的高效数据传送和AIDC之间的带宽快速调度。构建面向CPI的光交换技术将服务于CPI需求，为算力服务提供高效、确定和安全的数据交互管道。文章从网络架构、数据交换和应用场景等方面对光交换技术进行了分析。  
        关键词：智算中心;算力互联;光交换   
        3
        |
        0
        |
        0
        <HTML>
        <网络PDF><Meta-XML>
        <引用本文> <批量引用> 73298047 false
        发布时间：2024-10-08
      • 高轶丰,孟二帅,戴瑄辰,刘宁,李泳成,王甫涵,郝祥勇,沈纲祥
        2024(5): 24002701-24002708. DOI: 10.13756/j.gtxyj.2024.240027
        摘要：【目的】针对数据中心交换网络，文章提出了一种基于商用光交换器件的环回互连数据中心光网络（LIDON）。【方法】文章所提架构主要由机架扩展模块（REM）和环回互连模块（LIM）两个光交换模块组成。数据中心中的组内和组间交换通过这两个模块共同工作来实现。通过开发波长选择开关诊断端口的新功能，LIDON具有较高的路径多样性和容错性等特点。此外，文章所提方案可以保证LIDON的可扩展性，以支持交换容量的灵活扩展。【结果】交换器件的滤波性能实验验证了LIDON交换网络分离传输组内和组间信号的可行性。对不同业务的任务完成时间的仿真验证了该架构的容错性能。【结论】测试和仿真结果展示了文章所提架构具有较高路径多样性和容错性能。  
        关键词：数据中心;组内及组间交换;波长选择开关;多播交换开关   
        3
        |
        0
        |
        0
        <HTML>
        <网络PDF><Meta-XML>
        <引用本文> <批量引用> 73298053 false
        发布时间：2024-10-08
      • 刘兆洋,潘必韬
        2024(5): 24002401-24002408. DOI: 10.13756/j.gtxyj.2024.240024
        摘要：【目的】在光网络中，目前基于深度强化学习（DRL）的路由与波长分配（RWA）算法大多依赖于K最短路径（KSP）路由算法提前计算备选路径，这种方法缺乏灵活性和动态性，当网络拓扑变化时需要为所有节点对重新进行KSP计算。为了解决上述问题，文章提出了基于DRL的自适应高效率（ADE）-RWA框架。【方法】文章提出的ADE-RWA框架的关键点及创新之处在于训练过程中，DRL的智能体在动作选择时从当前节点出发选择最优单步连接，而不是预先计算的完整路径，从而可以动态实时依据网络状态的变化做出路由策略的改变，以适应链路故障等网络拓扑改变的情况。ADE-RWA框架的另一关键点在于DRL训练过程不仅训练其决策神经网络，并且每次成功分配一条路径时，都将其以路由表（LUT）的形式存储。在DRL训练收敛后，网络路径的LUT信息也将完整。此时使用LUT直接查找可用路径，可有效降低计算成本，提高RWA算法效率。此外，LUT查找与DRL训练能够实现动态切换。文章所提算法通过动态感知网络状态的变化，当网络故障引起拓扑变化时，切换到DRL阶段继续进行训练，保证了LUT的动态更新。【结果】实验结果表明，与KSP-首次拟合（FF）和路由调制和频谱分配的深度学习（DeepRMSA）算法相比，文章所提ADE-RWA框架的阻塞率分别降低了36%和30%；且当发生链路故障时，ADE-RWA框架可以迅速适应网络拓扑的变化。【结论】文章提出了基于DRL的ADE-RWA框架，实现了动态光网络拓扑下的自适应RWA，并降低了计算成本。  
        关键词：波长路由光网络;路由与波长分配;深度强化学习;数字孪生   
        3
        |
        0
        |
        0
        <HTML>
        <网络PDF><Meta-XML>
        <引用本文> <批量引用> 73298066 false
        发布时间：2024-10-08
      • 翟锐,李壮志,侯广营,马艺嘉,徐化朗
        2024(5): 24002801-24002806. DOI: 10.13756/j.gtxyj.2024.240028
        摘要：【目的】近年来，生成式人工智能（AIGC）掀起了人工智能革命，智算中心（ICC）的网络联接也随之向超高带宽、智能无损和算网融合等方向发展，因此ICC光网络需要降低卡间通信时间，以提升数据访问效率。【方法】文章针对ICC场景光网络的组网架构进行了研究，实现了大带宽、低时延和中央处理器（CPU）效率高的无损网络，满足了ICC的大模型训练和推理需求。文章详细分析了ICC的流量分布特征和人工智能（AI）大模型训练组网场景下的通信流特征，深入研究了基于远程直接内存访问（RDMA）的以太无损传输方案的ICC组网架构，并最终在ICC场景下进行了组网实践和时延测试。【结果】文章提出的基于以太网的RDMA（RoCE）传输方案具备基于优先级的流控制、显示拥塞通知、增强传输选择和数据中心桥能力交换协议（DCBX）等能力，可实现数据中心内基于以太协议的无损传输。测试结果显示，使用RoCE协议的传输时延大约稳定在1 μs，并且显著优于互联网广域RDMA协议（iWARP）。【结论】文章基于智算场景下的流量特征分析，深入研究了ICC的无损以太网络关键特性，利用RDMA技术实现了ICC场景下光交换网络传输效率的提升，并提出了一种在ICC大模型推理场景下的无损以太网络方案，为RDMA技术在智算场景下的应用探索出了可行的方向。  
        关键词：长距直接内存访问;以太无损网络;智算中心;光交换   
        3
        |
        0
        |
        0
        <HTML>
        <网络PDF><Meta-XML>
        <引用本文> <批量引用> 73297722 false
        发布时间：2024-10-08
      • 黄水清
        2024(5): 24003101-24003107. DOI: 10.13756/j.gtxyj.2024.240031
        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。  
        关键词：全光网络;以太网交换机;突发模式光模块;光突发交换   
        3
        |
        0
        |
        0
        <HTML>
        <网络PDF><Meta-XML>
        <引用本文> <批量引用> 73297723 false
        发布时间：2024-10-08
      • 钟光诚,雷从彪,姜宇轩,谢亮
        2024(5): 24003001-24003009. DOI: 10.13756/j.gtxyj.2024.240030
        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。  
        关键词：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   
        3
        |
        0
        |
        0
        <HTML>
        <网络PDF><Meta-XML>
        <引用本文> <批量引用> 73297720 false
        发布时间：2024-10-08
      • 王金涛,刘逢清
        2024(5): 23011701-23011706. DOI: 10.13756/j.gtxyj.2024.230117
        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。  
        关键词：光互连;数据中心网络;架内通信;多级交换;波长路由   
        3
        |
        0
        |
        0
        <HTML>
        <网络PDF><Meta-XML>
        <引用本文> <批量引用> 73297721 false
        发布时间：2024-10-08
      • 李桢民,王旭,罗风光,徐俊波
        2024(5): 23013301-23013307. DOI: 10.13756/j.gtxyj.2024.230133
        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。  
        关键词：光交换互连;柔性光背板;光纤布线结构;抗压性能   
        3
        |
        0
        |
        0
        <HTML>
        <网络PDF><Meta-XML>
        <引用本文> <批量引用> 73297767 false
        发布时间：2024-10-08
      • 王峰,刘旻钰,郁小松,赵永利
        2024(5): 24004501-24004506. DOI: 10.13756/j.gtxyj.2024.240045
        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。  
        关键词：智能弹性光网络;资源分配;频谱碎片整理   
        2
        |
        0
        |
        0
        <HTML>
        <网络PDF><Meta-XML>
        <引用本文> <批量引用> 73297769 false
        发布时间：2024-10-08

        光通信系统与网络技术

      • 穆宽林,武岳,周健,殷仕淑
        2024(5): 23005101-23005106. DOI: 10.13756/j.gtxyj.2024.230051
        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2 dB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。  
        关键词：光纤拉曼放大器;神经网络;方程数值解;增益   
        3
        |
        0
        |
        0
        <HTML>
        <网络PDF><Meta-XML>
        <引用本文> <批量引用> 73297850 false
        发布时间：2024-10-08

        光电器件研究与应用

      • 夏同,付成鹏
        2024(5): 23006001-23006005. DOI: 10.13756/j.gtxyj.2024.230060
        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。  
        关键词：拉曼光纤放大器;超宽带;打靶法;增益平坦   
        2
        |
        0
        |
        0
        <HTML>
        <网络PDF><Meta-XML>
        <引用本文> <批量引用> 73297863 false
        发布时间：2024-10-08

        无线通信技术

      • 茆习文,王海涛,张更新
        2024(5): 23001301-23001306. DOI: 10.13756/j.gtxyj.2024.230013
        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。  
        关键词：卫星物联网;负载预测;负载估计;机器学习   
        3
        |
        0
        |
        0
        <HTML>
        <网络PDF><Meta-XML>
        <引用本文> <批量引用> 73297875 false
        发布时间：2024-10-08
      0