波分复用（WDM）光网络具有波长和节点数目众多、传输路径动态重构、业务/资源动态调度等特点，亟须发展低成本、高可靠的在线监测技术，以保障光网络的安全稳定运行。本文提出了一种基于四进制脉冲幅度调制（PAM4）数字光标签的低成本、高可靠、高效率监测方案，并创新设计了PAM4光标签加载、探测和处理等整套机制与方法，配合所提出的基于PAM4光标签序列特征的光功率监测误差修正方法以及基于频谱峰值的功率计算方法，所提方案可以准确高效地监测波长通道光功率、估计光信噪比（OSNR）并恢复数字标签信息等。搭建了16 GBaud偏振复用QPSK/16QAM WDM光传输仿真系统和离线实验平台，验证结果表明所提方案在25跨段长距离传输后的通道光功率监测误差不超过0.65 dB，OSNR估计误差不超过0.6 dB，性能略优于传统的基于差分相移键控（DPSK）低阶调制格式的光标签监测方案。

光标签交换（OLS）对基于分组的光交换是一种有吸引力的解决方案。标记比率调制（MRM）的方法是将标签信息叠加到载荷信息上。为了提高有效比特率，对标记比率调制进行了改进，将原来的四脉冲位置调制（4PPM）码改为一个新的5b8b码，使编码效率提高到了62.5%。同时，将偏振复用（PDM）与MRM结合使用，使比特率提高了一倍。标签接收器通过低速接收器直接接收来自偏振复用的标签信号，不需要使用偏振解复用，从而降低了成本。改进后的MRM在保持了MRM优点的同时，载荷的有效比特率比4PPM码的MRM提高了250%。仿真结果验证了改进的基于MRM的OLS的可行性。

提出一种脉冲位置调制光标记(PPM)与正交幅度调制(QAM)净荷相结合的光标记交换系统。利用仿真对携带40Gbit/s 16QAM净荷和2.5Gbit/s 2PPM标记的系统传输特性进行验证。通过优化系统频率间隔, 得到BER=10-9时, 标记和净荷的接收灵敏度与光信噪比(OSNR)分别为-28.51dBm/13.65dB和-22.03dBm/15.02dB。经96km光纤传输后, 传输代价均未超过1.5dB。结果证明: 16QAM/2PPM光标记交换系统具备良好的传输特性。

将利用光频梳产生的超级信道引入光标记交换(OLS)系统中。首先, 通过仿真实现了能够产生60根可用谱线的光频梳, 为光标记和超级信道提供了性能良好的光源; 其次, 搭建了超级信道光标记交换系统, 使用正交频分复用(OFDM)的方法产生超级信道, 得到携带1.25Gbit/s光标记的6Tbit/s的超级信道。仿真结果表明：在误码率为10-9时, 超级信道各子信道和光标记的接收光功率分别为-5.3和-18.12dBm, 实现了性能良好的高速光传输。

We present the performance analysis of 112 Gb/s×4 wavelength division multiplexing (WDM) 100 GHz channel spacing polarization division multiplexed-differential quadrature phase shift keying (PDM-DQPSK) optical label switching system with frequency swept coherent detected spectral amplitude code labels. Direct detection is chosen to demodulate the payload by applying a polarization tracker, while 4-bits of 156 Mb/s spectral amplitude code label is coherently detected with a scheme of frequently-swept coherent detection. We optimize the payload laser linewidth as well as the frequency spacing between the payload and label. The label and payload signal performances are assessed by the eye-diagram opening factor (EOF) and bit-error rate (BER) at 10-9 as a function of the received optical power (ROP) and the optical signal to noise ratio (OSNR). The payload could well be demodulated after 900 km at a bit error rate of 10×3 using forward error correction (FEC).

为了研究高带宽利用率和大容量的光分组交换系统, 对载波抑制调制原理进行理论分析,提出了一种载波抑制调制光标签的方案, 并对基于载波抑制调制的光标签系统进行了仿真分析和实验研究。结果表明, 载波抑制光标签的中心载波抑制比达到21.3dB;在622Mbit/s和1.25Gbit/s的标签调制速率下, 系统传输距离超过40km时, 依然能保持低于10-10的误比特率;以误比特率10-10为标准, 在传输距离为40km时, 两种标签调制速率的功率代价分别为1.7dB和1.9dB。此结果说明载波抑制光标签在光分组交换系统中具有串扰小、功率代价低等特点, 信号质量好, 适合远距离传输。

提出了一种基于标记栈技术的两跳相干探测光谱幅度码（SAC）标记交换系统。利用仿真软件，搭建了包含两个转发节点、两个156 Mb/s光谱幅度码标记、与40Gb/s差分正交相移键控（DQPSK）净荷的光标记交换系统。利用接收光功率与光信噪比（OSNR）分析系统传输性能，并得到结论：经两个节点传输后，标记与净荷产生的功率代价与OSNR代价均未超过3 dB。

副载波(SCM)光标记交换被提出以来，高速信号的SCM光标记交换一直是人们研究的热点。通过对载荷进行曼彻斯特编码，提出了一种新的带内SCM标记方案，在载荷和标记之间干扰较小的情况下，实现低频SCM标记的插入，为高速信号的SCM光标记交换提供了一个新的解决途径。使用提出的新方案，对100 Gb/s正交相移键控(QPSK)载荷的幅移键控(ASK)SCM标记分组进行了仿真分析，研究了耦合系数、标记速率、SCM频率等参数对系统性能的影响。经过80 km标准单模光纤传输，只对其进行色散补偿，相对于级联调制的带内SCM标记，载荷接收机灵敏度有近10 dBm的改善，且载荷性能几乎不受标记调制指数的影响。

以光正交频分复用信号作为光标记,利用两个不同波长的光载波分别经过强度调制,产生了10 Gb/sOOK光载荷和2.5 Gb/sOFDM光标记.测得了光分组信号经光纤传输前后接收载荷的眼图和标记的星座图以及误码率曲线,结果表明:经过40 km光纤传输后,载荷与标记的功率代价分别为1 dB和0.5 dB.

提出一种结构简单、易于实现的正交光标记擦除的新方法.利用频移键控调制产生80 Gbit/s载荷，采用强度调制产生2.5 Gbit/s标记，然后利用电吸收调制器在分组交换网络核心节点处擦除旧标记,再加入新标记实现信息在网络中继续传输.理论分析和数值模拟验证了此方案擦除标记的可行性.