数据中心网络中大容量高速光纤通信系统的调制方法研究

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1、１０１８３分类号：ＴＮ９１３单位代码：研究生学号：２０１３５１Ｅ０２０密级：公开吉林大学硕士学位论文工程硕士（）数据中心网络中大容量高速光纤通信系统的调制方法研究Ｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｔｈｅｍｏｄｕｉｉｈｌａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｓｕｓｅｄｎｔｈｅｈｇｃａｐａｃｉｔｙｏｐｔｉｃａｌｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｓｏｆｔｈｅｄａｔａｃｅｎｔｅｒｓ．作者姓名：李阳类别：工程硕士领域（方向）：电子与通信工程指导教师：单江东副教授培养单位：吉林大学电子科学与工程学院２０１８年２月———

2、——————————————————————数据中心网络中大容量高速光纤通信系统的调制方法研究—————————————————————————Researchonthemodulationethodsusedinthehighcapacityopticalcommunicationsystemsofthedatacenters.—————————————————作者姓名：李阳领域（方向）：电子与通信工程指导教师：单江东副教授类别：工程硕士答辩日期：2018年5月26日摘要随着互联网技术的飞速发展，数据中心内部的数据交换流量激增，为了满足这种对数据传输带宽的极高要求，

3、且为了降低数据中心的能耗，近年来，在数据中心中采用高速光互联技术成为主要的解决方案，日益受到人们的重视。数据中心中的高速光互联技术相比于骨干网高速光通信技术具有传输距离较短、系统复杂度不高的特点。因此，针对其特点，研究适用于数据中心高速光互联的直接检测调制技术，具有十分重要的意义和研究价值。本论文的主要工作是研究了目前适用于数据中心高速光互联的三种主流调制格式，并对适用于数据中心内和数据中心间互联的两种主要调制格式进行了深入研究分析。论文的主要研究工作如下：（1）详细分析和研究了短距高速光纤通信的三种主流的调制解调方法：PAM、DD-OFDM和CAP，并对三种方法的优

4、缺点进行了比较，说明了三种调制方法的适用场景。其中PAM-4适用于数据中心内部的高速互联；而DD-OFDM适用于数十公里的城域数据中心之间的高速互联；（2）针对数据中心内部的高速光互联的应用，搭建了基于PAM编码格式的光纤通信系统仿真模型，详细分析了PAM-4调制格式的编码解码原理。并研究了高阶PAM调制格式；（3）针对城域数据中心高速光互联的应用，搭建了基于DD-OFDM调制格式的通信系统仿真模型，根据信息的传递过程结合仿真模型详细说明了DD-OFDM的工作原理。高速长距离传输时光纤色散降低了接收端信号的质量，接收机灵敏度下降。但是可以通过在光纤链路中或者数字信号处

5、理单元中对色散进行补偿来提高OSNR，进而提高接收端信号质量。关键词：数据中心，高速光互联，调制格式，通信系统仿真VAbstractThehigh-speedopticalinterconnectionofdatacenterhasshortertransmissiondistanceandlesscomplexitythantraditionalhigh-speedopticalcommunicationnetwork,buttheenergyconsumptionishigher.Therefore,itisveryimportanttostudythedirec

6、tdetectionmodulationtechnologyforhigh-speedopticalinterconnection.Themainworkofthisthesisistostudythreemainmodulationformatswhicharesuitableforhigh-speedopticalinterconnectionindatacenter,andtwoofthemarestudiedindepth.Themaincontentofthisthesisisasfollows:（1）Threemainmodulationmethodsof

7、short-rangehigh-speedopticalfibercommunicationareanalyzedandstudiedindetail,whicharePAM,DD-OFDMandCAP.Theadvantagesanddisadvantagesofthethreemethodsarecompared,andtheapplicablescenariosofthethreemodulationmethodsareillustrated.PAM-4issuitableforhigh-speedinterconnectionwithinth