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基于相变材料的低损耗可重构无阻塞光交换网络

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光学学报 2024年第11期44卷 50-57页

作者：熊羽庭郭鹏星周佳豪侯维刚郭磊重庆邮电大学通信与信息工程学院重庆400065 重庆邮电大学智能通信与网络安全研究院重庆400065

提出一种以相变材料为基础的低损耗可重构无阻塞光交换网络架构。首先,设计基于低吸收损耗相变材料Sb2Se3与马赫-曾德尔干涉仪(MZI)的2×2全光开关单元,通过光控Sb2Se3相变状态实现开关状态的切换。该单元无需外界持续的偏置电压即可保... 详细信息

提出一种以相变材料为基础的低损耗可重构无阻塞光交换网络架构。首先,设计基于低吸收损耗相变材料Sb2Se3与马赫-曾德尔干涉仪(MZI)的2×2全光开关单元,通过光控Sb2Se3相变状态实现开关状态的切换。该单元无需外界持续的偏置电压即可保持开关状态,具有非易失性的特点,此外还能够降低功耗,减少芯片面积。基于此,通过Benes拓扑将2×2光开关与交叉波导级联,构建8×8无阻塞光交换网络。通过调整不同开关单元中Sb2Se3的相变状态,实现8×8光交换网络中任意输入端口至输出端口的可重构光路交换。运用Ansys Lumerical仿真平台对所设计的2×2光开关及交叉波导结构进行仿真与优化,验证所提光交换网络的全连接无阻塞数据交换功能。仿真结果显示,所提2×2光开关的插入损耗和串扰噪声分别低于0.072 dB和-55.66 dB,8×8光交换网络的插入损耗和串扰噪声分别低于0.500 dB和-45.00 dB。因此,所设计的低损耗性能优势的开关结构有助于实现大规模光子集成交换网络。

关键词：集成光学光交换非易失性可重构性马赫-曾德尔干涉仪相变材料

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宽带多载波微波光链路的自适应非迭代线性化技术

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光学学报 2024年第12期44卷 197-205页

作者：卢冰陈康侯维刚白一凡张佳昕郭磊重庆邮电大学通信与信息工程学院重庆400065 重庆邮电大学智能通信与网络安全研究院重庆400065

本文针对宽带多载波微波光子链路(MPL)中产生的带内三阶交调失真(IMD3)和带外互调失真(XMD),给出了相应的非线性失真模型,然后基于失真模型中的XMD和IMD3信号与基频信号符号相反的特性来获取具有闭式解的代价函数,从而在快速自适应获取... 详细信息

本文针对宽带多载波微波光子链路(MPL)中产生的带内三阶交调失真(IMD3)和带外互调失真(XMD),给出了相应的非线性失真模型,然后基于失真模型中的XMD和IMD3信号与基频信号符号相反的特性来获取具有闭式解的代价函数,从而在快速自适应获取最优线性化系数的同时完成对XMD和IMD3的补偿。与现有的XMD和IMD3补偿方法相比,该方法无需系统和信号的先验参数,无需复杂的训练和迭代优化过程,实用性更好。仿真结果表明,在基于马赫-曾德尔调制器的MPL中传输多音信号时,链路中产生的XMD和IMD3分别被抑制了35 dB和29 dB以上;此外,当传输多载波正交频分复用信号时,信号的误差矢量幅值从8.1%优化到了2.2%。

关键词：微波光子学数字线性化三阶交调失真互调失真

基于波长和模式混合复用的片上光交换网络架构

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光学学报 2023年第13期43卷 160-170页

作者：郭鹏星周佳豪侯维刚郭磊重庆邮电大学通信与信息工程学院重庆400065 重庆邮电大学智能通信与网络安全研究院重庆400065

为有效地提高片上光交换网络的交换容量及规模,提出了一种基于波长和模式混合复用的无阻塞片上光交换网络架构。首先设计了基于微环谐振器的波长和模式混合复用的2×2光开关,并采用Benes拓扑互连成大规模无阻塞的交换网络。此外,通过设... 详细信息

为有效地提高片上光交换网络的交换容量及规模,提出了一种基于波长和模式混合复用的无阻塞片上光交换网络架构。首先设计了基于微环谐振器的波长和模式混合复用的2×2光开关,并采用Benes拓扑互连成大规模无阻塞的交换网络。此外,通过设计波长和模式选择及复用模块,使所有节点间能够并行传输数据,并支持多播通信。为了验证所提观点,利用Ansys Lumerical仿真平台模拟了一个支持2种模式和4种波长混合复用的16×16光交换网络。仿真验证了所提交换网络能够实现所有节点间多维复用信号的并行数据交换,且16×16网络的最大插入损耗小于2.1 dB,模间串扰小于-18.4 dB,网络最大和最小插入损耗差值小于0.5 dB,证明该交换网络具有良好的公平性。最后将所提结构与传统的基于单波长单模式以及多波长单模式的光交换网络进行对比,证明了所提结构可以在不增加波长成本的情况下提升交换网络的容量及节点的规模。

关键词：集成光学片上光交换网络无阻塞微环谐振器波长和模式混合复用多播通信

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相变材料辅助的光子卷积神经网络加速器

光学学报 2023年第4期43卷 128-137页

作者：郭鹏星刘志远侯维刚郭磊重庆邮电大学通信与信息工程学院重庆400065 重庆邮电大学智能通信与网络安全研究院重庆400065

由于卷积神经网络(CNN)识别精度与人类接近,故其在计算机视觉、图像和语音处理等方面取得了巨大的成功,但这种成功离不开硬件加速器的支撑。受到电子器件功率与速率的限制,当前的电加速器难以满足未来大规模卷积运算对硬件算力和能耗的... 详细信息

由于卷积神经网络(CNN)识别精度与人类接近,故其在计算机视觉、图像和语音处理等方面取得了巨大的成功,但这种成功离不开硬件加速器的支撑。受到电子器件功率与速率的限制,当前的电加速器难以满足未来大规模卷积运算对硬件算力和能耗的需求。作为一种替代方案,提出了一种低能耗存算一体光子CNN加速器结构。该结构采用微环谐振器和非易失性相变材料Ge_(2)Sb_(2)Te_(5)构成无源光学矩阵乘法器来实现存内计算,从而减小了权重数据读取的能耗。利用Ansys Lumerical仿真平台验证了10 Gb/s与20 Gb/s速率下4×4规模的光学矩阵乘法的运算。与传统的基于电光微环谐振器的光子CNN加速器数字电子与模拟光子(DEAP)相比,所提加速器结构在保持原运算速率的情况下减少了48.75%的功耗,并且在矩阵运算处的面积能够减少49.75%。此外,基于MNIST与notMNIST数据集对所提加速器的推理效果进行了仿真验证,识别精度分别为97.80%和92.45%。

关键词：机器视觉光子卷积神经网络加速器微环谐振器相变材料存算一体

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云数据中心网络中的先应式碎片整理算法

数据采集与处理 2015年第3期30卷 519-527页

作者：郭磊侯维刚东北大学信息科学与工程学院沈阳110819

在云数据中心网络内,虚拟机(Virtual machine,VM)被动态创建和下线,这就导致资源碎片不被后续VM请求所利用。为解决上述问题,以最小化使用服务器数量为目标的服务器整合技术被提出。虽然这种方法可以在某一时间段内减少资源碎片,但却付... 详细信息

在云数据中心网络内,虚拟机(Virtual machine,VM)被动态创建和下线,这就导致资源碎片不被后续VM请求所利用。为解决上述问题,以最小化使用服务器数量为目标的服务器整合技术被提出。虽然这种方法可以在某一时间段内减少资源碎片,但却付出了较大的VM迁移代价。因此本文提出了一种基于预测的先应式碎片整理算法,在减少无效VM迁移的同时,将资源碎片重新整合为可用的连续资源,从而最大化VM收益。文中对此问题进行了数学定义,随后设计了启发式方法获取近似最优解。仿真结果表明,所提算法能够获取最大收益,并能够大幅度降低VM迁移成本。

关键词：云数据中心网络虚拟机迁移资源碎片整理

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软件定义多维光网络研究进展与展望

通信学报 2020年第1期41卷 152-161页

作者：郭磊张旭侯维刚刘业君张琦涵曹子峥重庆邮电大学通信与信息工程学院重庆400065 东北大学计算机科学与工程学院辽宁沈阳110169 埃因霍芬理工大学电气工程学院埃因霍芬999025

为了满足多样化的业务需求,基于架构按需节点和多核光纤的软件定义多维光网络将实现可定制化的网络服务。针对多维网络资源管控问题,首先,介绍了软件定义多维光网络的架构;接着,评述了软件定义多维光网络的使能技术;最后,展望了软件定... 详细信息

为了满足多样化的业务需求,基于架构按需节点和多核光纤的软件定义多维光网络将实现可定制化的网络服务。针对多维网络资源管控问题,首先,介绍了软件定义多维光网络的架构;接着,评述了软件定义多维光网络的使能技术;最后,展望了软件定义智能多维光网络的发展方向。

关键词：软件定义光网络多维光网络智能控制与管理架构按需节点多核光纤

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空间信息网中的FSO/RF通信技术

科技导报 2016年第16期34卷 76-81页

作者：郭磊亓伟敬侯维刚赵鹏艳东北大学计算机科学与工程学院沈阳110819

空间信息网是以多种空间平台(如同步卫星或中、低轨道卫星、平流层浮空器及有人或无人驾驶飞行器等)为载体,实时获取、传输和处理空间信息的网络系统。由于其节点种类多,通信链路状态相对复杂。调研了空间信息网通信链路传输技术,分析... 详细信息

空间信息网是以多种空间平台(如同步卫星或中、低轨道卫星、平流层浮空器及有人或无人驾驶飞行器等)为载体,实时获取、传输和处理空间信息的网络系统。由于其节点种类多,通信链路状态相对复杂。调研了空间信息网通信链路传输技术,分析了空间信息网中微波射频通信(RF)、自由空间光通信(FSO)和FSO/RF混合通信技术。分析表明,星-星链路适合FSO通信,但对于受天气影响严重或定位困难的其他类型链路,FSO/RF混合通信更具有优势。提出了空间信息网中基于大数据预测的FSO/RF自适应切换通信技术的开放思路。

关键词：空间信息网络微波射频通信自由空间光通信混合通信

计算机等级考试网上报名系统接口的设计与实现

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科技信息 2008年第26期 415-416页

作者：侯维刚西安航空技术高等专科学校计算机工程系陕西西安710077

本文介绍了实现网上计算机等级报名系统接口的设计思路与设计过程,讨论了在程序设计中需要注意的问题,并客观的给出系统接口的优缺点。

关键词： B/S结构系统接口全国计算机等级考试网上报名

面向高可靠性三维片上光网络的IP核映射算法

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面向高可靠性三维片上光网络的IP核映射算法