OCDM并行處理路由系統(tǒng)的誤碼性能分析

徐杰

【摘要】文中針對(duì)基于OCDM并行處理路由系統(tǒng)中邊緣節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，當(dāng)多個(gè)用戶的光脈沖信號(hào)并行傳輸時(shí)，在核心節(jié)點(diǎn)進(jìn)行標(biāo)簽轉(zhuǎn)換的過程中，凈荷信息在光緩存區(qū)緩存，造成多用戶干擾。目的端邊緣路由器中多用戶干擾是主要的噪聲來源。本文分析了帶有光硬件限幅器和無光硬件限幅器的系統(tǒng)中多用戶干擾對(duì)系統(tǒng)性能的影響，分析表明在系統(tǒng)中引入光硬件限幅器（OHL），可以有效減小多用戶干擾，并改善系統(tǒng)的誤碼性能。

【關(guān)鍵詞】邊緣節(jié)點(diǎn)；多用戶干擾；光硬件限幅器；誤碼率

一、引言

路由器是互聯(lián)網(wǎng)的主要節(jié)點(diǎn)設(shè)備，通過路由決定數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)，具有網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，網(wǎng)絡(luò)管理和數(shù)據(jù)處理的功能?，F(xiàn)有的路由技術(shù)使用的是串行處理技術(shù)，由于路由信息串行傳輸，不能重疊，路由器存在一個(gè)最大吞吐量，當(dāng)用戶流量超過路由器的最大吞吐量時(shí)就需要排隊(duì)等待，超過預(yù)定的緩存時(shí)限，將出現(xiàn)丟包、重發(fā)等問題，并使系統(tǒng)容量受到限制。為解決這些問題，提出了路由信息并行處理的交換技術(shù)[1]，允許路由信息發(fā)生重疊，從而使排隊(duì)等待、丟包和擁塞等問題得到緩解。并行處理路由技術(shù)能有效提高系統(tǒng)的吞吐量，使系統(tǒng)容量大大增加。

在核心路由器數(shù)據(jù)分組路由轉(zhuǎn)發(fā)過程中，只對(duì)標(biāo)簽進(jìn)行處理，并行的凈荷信息在光緩存區(qū)產(chǎn)生累加，產(chǎn)生的累加干擾在邊緣節(jié)點(diǎn)進(jìn)行處理。本文通過在邊緣節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)中引入光硬件限幅器，消除在核心節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生的噪聲積累，改善由于多址干擾引起的誤碼，有效提高了系統(tǒng)的性能。

二、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析

基于光碼標(biāo)簽轉(zhuǎn)換的OCDM并行處理路由系統(tǒng)由入口邊緣路由器、核心路由器和出口邊緣路由器組成。多個(gè)用戶數(shù)據(jù)進(jìn)入入口邊緣路由器，核心路由器通過光碼標(biāo)簽轉(zhuǎn)換將數(shù)據(jù)分組轉(zhuǎn)發(fā)到下一個(gè)節(jié)點(diǎn)。如圖1所示，為OCDM轉(zhuǎn)換模塊結(jié)構(gòu)[1]，同一根光纖中傳輸?shù)霓D(zhuǎn)發(fā)等價(jià)類經(jīng)波分解復(fù)用后進(jìn)入OCDM轉(zhuǎn)換模塊，首先提取標(biāo)簽，凈荷信息進(jìn)入光纖延遲線進(jìn)行緩存，提取出的光碼標(biāo)簽經(jīng)解碼后與轉(zhuǎn)換模塊中的路由表進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算，由控制器完成光交叉連接矩陣的設(shè)置，控制數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)。同時(shí)產(chǎn)生一新的光碼標(biāo)簽，經(jīng)編碼后再與凈荷信息結(jié)合，再經(jīng)過波分復(fù)用，從對(duì)應(yīng)的輸出端口輸出。經(jīng)標(biāo)簽轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)包將攜帶其他用戶數(shù)據(jù)信息，產(chǎn)生由多用戶干擾引起的誤碼。

邊緣節(jié)點(diǎn)主要完成標(biāo)簽信號(hào)的分配、光分組信號(hào)的產(chǎn)生、標(biāo)簽與凈荷的分離、凈荷數(shù)據(jù)的恢復(fù)等功能。在接收端，完成解碼通常采用光相關(guān)器和光檢測(cè)器[3，4]，光解碼器用匹配的地址碼對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算，結(jié)果送入光電檢測(cè)器，經(jīng)閾值器件判決后恢復(fù)出原始信號(hào)。

引入單個(gè)光硬件限幅器的邊緣節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)如圖2所示，光硬件限幅器置于相關(guān)器之前。經(jīng)過光信道傳輸?shù)墓夥纸M數(shù)據(jù)進(jìn)入接收端，接收端路由器首先對(duì)分組信號(hào)擦除標(biāo)簽，提取出凈荷信息，然后經(jīng)過光硬件限幅器以消除多用戶干擾，經(jīng)光學(xué)相關(guān)器解碼后進(jìn)入光電檢測(cè)器，轉(zhuǎn)變成電信號(hào)并經(jīng)判決電路判決輸出。判決器將輸入電壓與判決門限Th比較，若高于Th則判斷用戶輸出數(shù)據(jù)為“1”，否則判為“0”。

在接收端，匹配的光相關(guān)器用來識(shí)別期望用戶的到達(dá)，光相關(guān)器是一組與脈沖間隔不匹配的光纖延遲線[4]，用以實(shí)現(xiàn)對(duì)凈荷的解碼。當(dāng)期望用戶的地址碼經(jīng)過光相關(guān)器后，輸出光強(qiáng)反映了序列的相關(guān)函數(shù)。最后一個(gè)片位置上的光強(qiáng)等于OOC序列中“1”位置的光強(qiáng)總和。

三、誤碼性能分析

四、結(jié)束語

本文分析了基于光碼標(biāo)簽轉(zhuǎn)換的OCDM并行處理路由系統(tǒng)的性能。在OCDM轉(zhuǎn)換模塊中，凈荷信息產(chǎn)生累加，造成多用戶干擾，所以多用戶干擾是接收端路由系統(tǒng)主要的噪聲來源，在分析接收機(jī)誤碼率時(shí)，忽略APD光電檢測(cè)過程中散粒噪聲、熱噪聲、體漏電流等對(duì)系統(tǒng)的影響，通過在接收端路由系統(tǒng)中加入光硬件限幅器，有效減少了在并行處理傳輸過程中產(chǎn)生的多用戶干擾。本文通過數(shù)值分析，并進(jìn)行計(jì)算機(jī)仿真，分析了接收端系統(tǒng)的誤碼率。從中可以看出，使用光硬件限幅器可以有效減少多用戶干擾，增大系統(tǒng)的容量，提高系統(tǒng)性能。

參考文獻(xiàn)

[1]Yubao Wang， Baoxiang Li. Optical code-labeled router based on OCDM[J]. Optical Communication， 2010， 2（2）：111-116.

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