为了有效解决水下激光通信系统的激光光斑检测困难的问题, 针对水质衰减系数约为5.5 dB/m、发射源与采集端相距5~10 m的低可视度复杂的水下环境, 提出了一种简单实用的水下激光光斑检测算法。首先, 通过图像去雾操作, 增强图像中的目标光斑与背景的对比度; 其次, 经过高斯滤波, 消除图像噪点; 然后, 选取合适阈值进行二值化,提取目标激光光斑; 最后, 通过改进的灰度重心算法计算光斑中心。实验结果表明: 该算法不仅计算简单, 且在低可视度高衰减的水质情况下能较准确地识别出目标激光光斑, 并获取其中心坐标, 使得水下激光通信系统能够根据光斑位置进行调整, 实现正常通信。

针对被采样的超弱光纤光栅反射光谱中含有干扰噪声的问题, 提出一种应用于大容量超弱传感网络的混合组网去噪算法。该算法将具有自适应噪声的完整集成经验模态分解(CEEMDAN)与小波包降噪算法相结合, 通过小波包阈值去噪对测量信号进行处理后, 将初步处理过的信号进行CEEMDAN; 再将分解得到的本征模态函数(IMF)分量和残余分量按照相关系数排列顺序叠加重构, 从而获得去噪后的信号。实验结果表明: 在4种不同信噪比且连续20次重复性试验的情况下, CEEMDAN与小波包降噪相结合的优化算法的信噪比最大程度可提升3.682 dB, 均方根误差最多可降低0.245 dB, 相关系数最多可提升0.0353, 三大指标均得到明显改善。

为提高软件定义分组传送网(SPTN)信息传输的灵活性和可用性, 在软件定义网络(SDN)构架下引入了集中管控的SDN控制器作为SPTN的核心, 实现控制转发分离。通过使用Raft算法在SPTN中集群部署, 使多个SDN控制器协同工作, 解决了单一的控制器节点在可靠性、扩展性方面的问题。SDN控制器集群利用ETCD数据库实现了Raft算法的选举、控制器主备切换、数据同步和持久化等功能。实验结果表明: Raft算法在SDN控制器集群中可以正常应用, 并且在网络业务便捷开通和网络信息传输的灵活性和可靠性等方面性能有所提升。

在无源光网络(PON)中应用网络编码(NC)可以更好地解决带宽需求问题。针对时分波分复用无源光网络(TWDM-PON)提出一种基于NC的动态波长带宽分配(DWBA)算法, 该算法综合考虑光网络单元(ONU)的往返时间(RTT)、编码ONU组的带宽需求以及引入NC后的排队时延, 动态调整编码ONU组的调度顺序, 并按可上传时间的先后顺序选择多个波长, 尽早上传编码ONU组的数据分组。仿真结果表明: 所提算法可以降低排队时延和端到端时延, 提高网络吞吐量。

为提高光网络的生存性, 提出一种基于业务时延容忍度及报警反馈评估的故障业务恢复算法。首先, 应用基于混合进化神经网络的链路多故障定位模型, 从大量报警信息中准确定位故障位置; 然后, 对故障业务进行时延容忍度评估, 并以此为依据为故障业务排列恢复顺序。此外, 根据各链路上报警信息的种类和数量, 对每条链路进行了可靠性评估, 优先选择可靠性更高的链路进行路由。仿真结果表明: 该算法的故障定位准确率高达91%, 故障业务相对恢复时延度平均降低了48.83%, 恢复路径可靠性平均提高了6.05%。

针对弹性光网络中现有碎片整理方法未能充分利用最大空闲频谱块且业务迁移数目较多的问题, 提出一种剩余持续时间触发的最大带宽业务精确迁移的碎片整理(BBSEM-DF)算法。首先, 构建碎片度量模型, 衡量链路中频谱碎片的分布状态; 然后, 根据碎片量和业务的剩余持续时间设置阈值, 触发碎片整理过程; 最后, 将最大连续业务组迁移至链路中与之所需频隙数相匹配的空闲频谱块处, 进行精确迁移。仿真结果表明: 与传统碎片整理算法相比, 该算法可以减少频谱碎片, 降低阻塞率, 提高网络性能。

针对光正交频分复用(OOFDM)系统中高峰均比的问题, 利用坐标旋转数字计算机(CORDIC)算法进行非线性压缩, 并采用现场可编程门阵列(FPGA)进行硬件实现, 在Matlab上对从FPGA抓取的信号进行分析, 计算出信号的峰均比以及通信系统的误码率, 并与传统OOFDM系统进行了对比分析。实验结果表明该算法能有效抑制信号的峰均比, 保证了通信质量。

针对深空光通信中现有的多脉冲位置调制(MPPM)方案存在星座点利用率较低及位置选择有待优化的问题, 通过比较不同的MPPM方案星座点间的平均汉明距离及信号脉冲位于相邻时隙的概率, 提出一种抗时延抖动能力更强的MPPM星座映射方案。基于现有的串行级联脉冲位置调制(SCPPM)译码算法, 推导了串行级联MPPM(SCMPPM)迭代译码算法。仿真结果表明: 该方案的性能比现有方案更优, 不仅能够使通信系统保持较高的信息传输速率, 还可以降低MPPM星座点间符号串扰(ISI)及时隙串扰(ITI)的概率, 提高通信系统抗时延抖动的能力。

光传送网(OTN)中光节点波长复用/解复用器以及光开关矩阵可实现任意结构的逻辑拓扑在物理拓扑上的映射, 不合理的映射方案将消耗额外端口资源。提出一种基于强化学习(RL)的逻辑拓扑最优化映射算法, 将预处理后的拓扑状态和逻辑通道数据用于训练RL模型, 以对逻辑通道进行全局波长资源分配, 最终达到资源最优化目的。仿真结果表明: 所提算法有效减小逻辑拓扑映射过程中的资源消耗, 从而最小化网络部署成本。

为了解决弹性光网络中频谱碎片过多的问题, 提出了一种基于持续时间的奇偶分区频谱分配(OEPSA-HT)算法。该算法考虑混合速率业务、业务持续时间等因素, 根据链路中不同类型的业务划分专用区域, 同时将专用区域分为奇偶2种类型, 使得相邻的奇偶区域之间形成共享区域, 提高业务传输的成功率; 并且结合业务的持续时间, 采用一种分区-时间结合策略, 在时域下有效地减少频谱碎片。仿真结果表明: 算法能够有效地减少带宽阻塞率, 同时提高频带利用率。