WDM全光网基础研究

　　建立高速大容量的宽带综合业务网络已成为全世界范围的迫切需要和信息技术发展的必然趋势。在同一根光纤中同时传输不同波长光信号的波分复用技术（WDM）是一种经济有效拓展光纤传送容量的措施。国家自然科学基金委员会1999年启动的跨学部重大项目“WDM全光网基础研究”，是我国启动最早的有关光网络的重大研究项目。目标是以建立WDM全光通信网络基础实验平台为基础，对WDM全光通信网中的网络结构、系统技术、节点技术、材料器件、网络管理等进行基础性的理论和实验研究，探索网络动态重构和灵活扩展、网络完整性和生存性、适用于WDM全光通信网络的新材料器件等关键的理论和技术，为我国全光通信干线网络建设以及与国际接轨提供理论基础和试验环境。

　　项目组经过4年的探索研究，在光节点结构、路由器结构、算法模拟软件、光路由体系结构、聚合物光开关、选路和波长分配等方面的研究中取得了一系列重要的成果：

　　1）提出了具有低串扰等特点的多种新型光节点结构，自主开发了OXC、OADM节点及其模块的核心技术，用户网络接口OUNI协议、标签分发协议LDP、链路管理协议LMP、OSPF路由协议等控制平面的核心功能模块；在我国首先建成、同时也是国际上为数不多的具有全光传送物理层面、控制平面、管理平面的自动交换光网络（ASON）试验平台。该平台使用自主设计的并行信令与故障监测及硬件触发机制，实现了基于控制平面的网络生存技术。同时自主完成了多种编程软件的联合开发与融合，建立了仿真研究光网络的网络特性和物理特性的统一平台。

　　2)提出了波长路由器结构和多种全光波长变换方案；提出多种可以在线波长扩充和链路扩充的新型OXC和OADM节点结构；研制了OXC和OADM一体化的节点结构；提出了时－空标记交换协议，提高了光突发交换网络资源利用效率。研究了多种网络性能监测的方案，可以实时监测光信噪比、路由状况及极低误码率的统计估计等。

　　3)在国内首次研制成功“WDM全光通信网传输性能和路由算法模拟软件”，该软件采用新颖的原子功能建模方法和虚拟仪表仿真功能，在软件架构、信息模型、RWA算法和实现方案上有明显的创新，可以实现性能模拟、路由算法和系统设计等功能，具有先进性、实用性和可扩展性，有良好的应用前景。提出了对多层次多区域的伞状ASON的网络管理系统结构，并完成“ASON网络管理系统实验平台”的研发。该平台是国内最早研制成功的ASON域间管理系统实验平台。

　　4)提出了新型具有组播能力多级OXC结构设计和混合光电交换的新型智能光路由体系结构。研究了三种波长分配算法，提出了两种新的共享保护恢复策略以及在GMPLS框架下新型的多层共享网络恢复/保护算法。此外还提出了一种新型有效集成IP流疏导算法，取得了多项创新的研究成果。

　　5)成功地用智能剥离工艺制备出了满足波导光开关要求的SOI基片，优化了硅的ICP干法刻蚀工艺，制备出了MMI－MZI型2X2和1X4热光/电光开关，开关速度达到20微秒，远优于传统机械式以及MEMS光开关毫秒量级的开关速度。通过分子设计合成了新的主客掺杂及主客一体聚合物体系，建立表征聚合物的新的极化率测试方法。并设计和研究了MMI-MZI聚合物光开关。

　　6)研究了多光纤WDM网的动态选路和波长分配问题，提出了基于分层图的多光纤WDM网的动态选路算法。对IP over WDM 网的逻辑拓扑设计提出了VTMPD算法，较文献中已有的算法有更好的性能。对IP over WDM网的综合选路和波长分配算法，提出了无波长变换和有波长变换下的两种新算法。对IP over WDM 网的生存性，针对细粒度带宽的动态业务流，提出了SRLG分离的通路保护新算法。

　　该项目建设的WDM全光网络实验平台及仿真平台，为我国光网络的深入研究和研发提供了一个先进的实验环境，其核心技术已在国家自然科学基金委员会组织的“中国高速互联研究试验网络”NSFCnet、国家863重大专项“中国高速信息示范网”等国家光网络建设项目中得到应用。

　　项目组在4年期间共发表论文546篇，其中SCI收录100篇，申报专利39项，撰写专著4部，获省部级奖2项。结合本研究工作，培养博士生95人(毕业48人)，硕士生76人（毕业37人）。本课题所建立的WDM全光网软硬件平台，先后为国内外光通信领域的科研人员提供了研究和试验平台，促进了光网络器件及系统的联合基础研究。该项目研究成果引起国际学术界的广泛关注和好评，项目组成员多次受国际学术会议及美国、法国、丹麦、澳大利亚等多所大学邀请做特邀报告，并和美国佛罗里达大学、马里兰大学Baltimore分校、加州大学Davis分校、法国高等电信学院、丹麦技术大学、澳大利亚新南威尔士大学、台湾大学等建立了合作关系。