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。

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。

基于OCDM(光码分复用)技术和MPLS(多协议标签交换)技术，采用分离编解码方案对可并行光码标签路由技术进行研究。利用光极性特性实现标签与净荷的分离，采用FBG(光纤布拉格光栅)编码器对数据进行编解码。由于系统采用码分复用，允许不同净荷在时间上重叠，同一波长的OCDM标签路径在核心路由器中并行处理，提高了系统的吞吐量。

采用多个光正交码串行排列组成的多重光正交码(MOOC)标签格式，提高了可用标签的数目; 构建了基于MOOC标签的光分组交换系统(OPS)，对该系统中的各项关键技术，包括光分组信号产生单元、光标签处理单元、交换控制单元、光交换矩阵等进行了分析和研究; 完成了光分组交换系统演示实验，并对实验结果进行了讨论。

A novel label abstraction and erasion scheme based on a Fabry-Perot semiconductor optical amplifier (FP-SOA) is proposed for all-optical separation of the bit-serial label from payload and its performance is investigated by simulation. Important features of this scheme are that it does not make use of any high-speed electronics and only one device is needed. Using this scheme, label abstraction and erasion can be realized with the extinction ratio of 9.72 and 7.05 dB, respectively.

利用半导体光放大器增益饱和数学模型，第一次分析了基于单个半导体放大器进行光标签提取的节点性能．通过对半导体光放大器的参量分析和优化，仿真显示，对于标签速率2．5Gb／s、净荷速率40Gb／s的光分组包，提取的标签消光比可达到13dB．