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光网络正朝着更大容量、更高谱效、更加动态灵活的方向快速演进,弹性密集波分复用（Flexibel Dense Wavelength Division Multiplexing,F-DWDM）光网络由于其资源利用灵活高效、连接动态可变的特点,成为主流技术方案之一。随着F-DWDM光网络架构变得愈发复杂庞大,波长连接变得更加动态灵活,更加需要与之相适应的监测手段以保证光网络稳定高效运行。特别是F-DWDM中存在大量的光波长交叉连接,正确无误的波长连接是光网络正常运行的必要条件,因此波长连接状态是光网络监测中首要的监测目标。目前基于光标签的监测方案通过“随路标识”具有天然的监测光波长通道连接正确性的能力,但在长距离多信道传输条件下易受到受激拉曼散射（Stimulated Raman Scattering,SRS）效应干扰,导致监测准确度降低。另一方面,光网络中间节点监测对成本敏感,亟需低成本高精度的波长通道性能和参数的监测/识别,使得光网络具备自主综合感知能力。进一步地,对全网各中间节点之间底层光纤线路的监测,包括光纤断点定位、光纤衰减和接头状况监测等,能够及时定位甚至避免光纤故障,减小因光纤线路故障而产生的巨大经济损失。F-DWDM 网络的光纤线路监测向不占用额外波长且无需独立光源的“嵌入式”方向发展,但是目前还存在因发射功率、测量时间受限导致监测性能差等问题。因此,本文围绕上述F-DWDM光网络监测的主要技术难题,开展了波长通道识别等关键技术研究,主要研究工作及创新点如下。1、基于光标签的波长通道监测方案中SRS效应导致各波长通道光标签经多跨段传输后相互串扰,严重限制基于光标签的光信噪比（Optical Signal to Noise Ratio,OSNR）监测的准确度和可靠性。对此,本文提出了一种基于数字信号处理迭代抑制SRS致光标签串扰的多通道OSNR可靠监测方案。该方案首先通过数字信号处理迭代抑制标签SRS串扰,避免了基于光滤波器分组抑制SRS方案中使用的昂贵光器件;并通过基于标签监测到的各个掺铒光纤放大器前后的通道光功率计算各链路的自发辐射噪声,进而推算各通道OSNR的大小。仿真结果表明,在80个波长信道10× 100km光纤传输的条件下,信道光功率平均误差和最大误差分别为0.27dB和0.49dB,相比使用较高成本的光滤波器2分组方案（1.58dB）和4分组方案（0.37dB）的平均误差分别降低了 1.31dB和0.1dB,最差情况下OSNR监测误差在0.3dB以内。2、基于光标签的波长通道监测方案通过“随路标识”可以判断波长上路节点,但由于SRS串扰,业务信号下路时该信道标签依然可以在其它信道上被检测到（残余标签）,残余标签和新上路业务信号的标签产生同频干扰,将劣化监测准确度。对此,本文提出了一种基于异步码分多址抑制残余光标签的高可靠F-DWDM光网络波长通道识别方案。所提方案采用异步码分多址方法识别节点身份标识（Identification,ID）和残余标签,仅利用10MHz量级的低带宽光电探测器并结合数字信号处理,同时监测各波长信道的光功率和节点/波长ID。仿真结果表明,在C波段80个波长信道中存在业务信号上下路的情况下,信道光功率监测平均误差和最大误差分别为0.40dB和0.99dB,实现了 100%准确度的节点/波长ID监测,据此能够准确判断波长连接状态。3、针对一些仅需监测光波长通道参数的场景中,F-DWDM光网络波长链路低成本且色散容忍的调制格式识别的需求,本文提出了一种在中间节点基于低带宽直接检测和卷积神经网络的调制格式识别方案。所提出的调制格式识别方案采用卷积神经网络对通过100MHz量级低带宽直接检测中间节点分路少部分光信号生成的异步幅度直方图进行训练和识别,并且采用最大相关系数作为评判各个调制格式异步幅度直方图区分程度的指标,以选择色散容忍的监测器带宽。仿真和离线实验结果表明,在色散0～16000 ps/nm范围内,输入光功率分别为0dBm和5dBm,OSNR范围从容限至之上15dB的条件下,所提方案可以实现QPSK、16QAM、64QAM三种正交幅度调制格式的100%准确度的识别。4、F-DWDM网络中嵌入式光时域反射仪（Optical Time-domain Reflectometer,OTDR）“嵌入”于光监控波长信道,嵌入式相关OTDR性能不仅受到发射光功率和测量信号时间有限的制约,硬件实现上探测序列（M序列）的波形失真还降低了动态范围。本文设计了一种适用于嵌入相关OTDR的M序列波形失真补偿方法。所设计方法在检测后向散射信号之前先检测不经过后向散射的发射机发出的M序列作为检测失真的依据,并以此为基础进行失真补偿。在得到补偿的OTDR曲线后,根据码片周期更新事件识别阈值,以实现事件自动识别。仿真结果表明,在9阶M序列长度为511、码片周期为6400ns的条件下,经过波形失真补偿的OTDR动态范围达到19.5dB,接近M序列未失真时的21dB动态范围;离线实验中失真补偿后的OTDR动态范围约为18dB。