动态光网络传输信道的光性能监测的理论和实验研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    61205065
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    28.0万
  • 负责人：
    席丽霞
  • 依托单位：
    北京邮电大学
  • 学科分类：
    F0503.传输与交换光子器件
  • 结题年份：
    2015
  • 批准年份：
    2012
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2013-01-01 至2015-12-31

项目摘要

The future optical transmission network will be high-speed, dynamic and smart, which requires real-time and accurate optical performance monitoring(OPM), in order to ensure the networks operates with security and high efficiency. This project aims at reasearching the OPM technology in dynamic high-speed optical transmission networks and designing an OPM moduler located at each link end, which provids the information on channel parameters such as optical power,optical singal-to-noise ratio(OSNR), chromatic dispersion(CD),polarization mode dispersion(PMD) and polarization dependent loss(PDL), with transparency to modulation format and transmission baud rate. Based on the mathematical analysis, simulation and experimental verification, the OPM moduler will be optimizing designed. The results will provide the guidece in both theoretical and implemental ways for the deployment of the next-generation optical network.
高速、动态、智能光网络是通信网络的发展趋势。实时准确的光性能监测技术是实现网络安全高效运行的必要保障。本项目拟对动态高速光网络物理层的光性能监测技术展开研究。通过理论分析建立监测光信号性能（如光信噪比、光功率等）及光信道参数（如色度色散、偏振模色散、偏振相关损耗等）的数学模型，数值仿真其效果并对相应的参数进行优化，搭建实验平台进行实验验证及优化，最终实现整个光性能监测模块的最优设计。设计的光性能监测模块适用于动态光网络节点处信号光功率、光信噪比的实时监测以及节点之间链路的色度色散、偏振模色散及偏振相关损耗等参数的监测，同时，它还适用于各种传输速率和码型，即具有对传输码型和速率透明的特点。本项目的研究成果将对我国下一代光网络的顺利实施提供重要的理论指导和技术支持。

结项摘要

随着信息容量需求的急剧增加，新的通信技术不断涌现。采用高阶调制格式和数字相干检测技术的高速相干光通信成为近三年电信运营商为满足容量需求而推进的关键技术方案之一。与之相应的保障高速相干光通信安全高效运行的光性能监测需求也应运而生。.本项目完成了直接检测和相干检测光通信传输系统中光信噪比（OSNR）、色散（CD）、偏振模色散（PMD）等性能参数的监测方案设计及验证实验，同时针对相干光通信系统敏感的相位噪声及本征光与信号光间的频率偏移（简称频偏）进行了估计，还对调制码型识别进行了初步探讨。最重要的创新性成果包括以下四部分内容：（1）基于周期结构短训练序列的OSNR监测，它是用具有周期特征的短训练序列辅助在数字相干接收机中来实时监测OSNR，监测范围为7-30dB，监测误差小于1dB。本方案不需要额外的硬件设备，只需很少的信息冗余且算法简单，能够真正实现OSNR的实时监测，且对信号调制格式和传输速率透明；（2）基于星座转移算法的三阶段载波相位估计（CPE），提出了一种交叉星座转移（CCT）算法，其核心思想是将原有星座点平移为交叉形状的星座分布，从而可以使用简单的四次方算法估计相位噪声，并将其作为二级相位估计应用于三阶段CPE算法中。结果表明，对于28GBaund的32-、64- 和128-QAM传输系统，在误码率为110-2时，1dB OSNR代价下该算法的线宽容忍度分别达到1.4M、1.1M和224K，且与BPS算法相比，在保持相同性能情况下，复杂度分别降低了约3倍、5倍和7倍；（3）数字导频辅助的载波频偏估计（FOE），数字导频的产生与加载是通过在待发送的调制符号中插入特殊设计的训练序列，该训练序列在频域具有导频的特性，从而来进行载波频偏估计。本方案不需要额外的硬件设备，只需很少的信息冗余且算法简单，能够实现大范围，高精度的载波频偏估计，且对信号调制格式和传输速率透明，对信道残留的色散和偏振模色散具有较好的容忍度；（4）基于训练序列的色度色散和频偏联合监测，基于信道传输模型，提出了一种基于训练序列的数据辅助方法联合监测CD和频率偏移的方法。该方法简单易行，适用于多种调制格式，码型和传输速率，具有监测精度高，范围大的优点。上述研究成果将对我国下一代光网络顺利实施提供重要的理论指导和技术支持。在本项目的支持下，发表SCI检索论文10篇，EI检索论文11篇，提交专利申请2项

项目成果

期刊论文数量（27）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（4）
专利数量（0）
Improved modulation format identification based on Stokes parameters using combination of fuzzy c-means and hierarchical clustering in coherent optical communication system
相干光通信系统中模糊c均值与层次聚类相结合改进基于Stokes参数的调制格式识别
  • DOI：
    10.3788/col201513.100604
  • 发表时间：
    2015-10
  • 期刊：
    Chinese Optics Letters
  • 影响因子：
    3.5
  • 作者：
    Longxue Cheng, Lixia Xi, Donghe Zhao, Xianfeng Ta;Xiaoguang Zhang
  • 通讯作者：
    Xiaoguang Zhang
PDM-16QAM系统中几种相位估计算法的性能与复杂度比较以及改进的研究
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2014
  • 期刊：
    光电子激光
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    付璋;张晓光;席丽霞;翁轩
  • 通讯作者：
    翁轩
M-CO-OFDM系统中基于判决引导与判决反馈的盲相位估计算法
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2014
  • 期刊：
    中国激光
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    唐先锋;张晓光;张霞;席丽霞
  • 通讯作者：
    席丽霞
Novel in-band OSNR monitoring method based on polarization interference
基于偏振干扰的带内OSNR监测新方法
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2013
  • 期刊：
    Chinese Optics Letters
  • 影响因子：
    3.5
  • 作者：
    Weng, Xuan;Zhang, Xia;Zhao, Donghe;Zhang, Xiaoguang
  • 通讯作者：
    Zhang, Xiaoguang
Jointnbsp;estimationnbsp;ofnbsp;frequencynbsp;offsetnbsp;andnbsp;chromaticnbsp;dispersionnbsp;basednbsp;onnbsp;thenbsp;trainingnbsp;sequencesnbsp;innbsp;M-arynbsp;QAMnbsp;coh
联合的
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2014
  • 期刊：
    Chinese Optics Letters
  • 影响因子：
    3.5
  • 作者：
    赵东鹤;乔耀军;张霞;张晓光
  • 通讯作者：
    张晓光

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其他文献

基于小波阈值去噪的偏振模色散测量
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2018
  • 期刊：
    中国激光
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    沙宇洋;席丽霞;张晓光;唐先锋;张文博
  • 通讯作者：
    张文博
High-speed polarization mode dispersion compensation in a 43-Gb/s RZ-DQPSK transmission system over 1200 km of standard single-mode fibre
在超过 1200 km 标准单模光纤的 43 Gb/s RZ-DQPSK 传输系统中进行高速偏振模式色散补偿
  • DOI：
    10.1088/1674-1056/20/8/080702
  • 发表时间：
    2011
  • 期刊：
    Chinese Physics B
  • 影响因子：
    1.7
  • 作者：
    田凤;张晓光;翁轩;席丽霞;张阳安;张文博
  • 通讯作者：
    张文博
基于经验模态分解的偏振模色散测量实验研究
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2018
  • 期刊：
    中国激光
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    潘潘;席丽霞;张晓光;唐先锋;万冬
  • 通讯作者：
    万冬
色散测量样机的设计与实验验证
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2019
  • 期刊：
    光学学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    续贝贝;席丽霞;张晓光;唐先锋;张文博
  • 通讯作者：
    张文博
A polarization stabilizer up to 12.6 krad/s with an additional function of stable state of polarization transformation
高达 12.6 krad/s 的偏振稳定器，具有偏振变换稳定状态的附加功能
  • DOI：
    10.1088/1674-1056/19/4/044211
  • 发表时间：
    2010
  • 期刊：
    Chinese Physics B
  • 影响因子：
    1.7
  • 作者：
    张晓光;方光青;赵鑫媛;张文博;席丽霞;熊前进;李喜祥;张光勇
  • 通讯作者：
    张光勇

其他文献

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AI项目思路

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席丽霞的其他基金

非线性频谱复用光纤通信系统中的噪声问题及解决策略研究
  • 批准号：
    62171048
  • 批准年份：
    2021
  • 资助金额：
    63 万元
  • 项目类别：
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相似国自然基金

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  • 资助金额：
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AI项目解读示例

课题项目：调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要：

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题，其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子，其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而，TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用，影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法，探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用，为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义，并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路：

科学问题：TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达？
前期研究：已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应，但其具体机制尚不明确。
研究创新点：本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线：包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术：TRIM2与病毒RNA的相互作用分析，IFN-β启动子活性检测。
实验模型：使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
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