《光纤通信网》紧密结合光通信的发展,全面系统地介绍了光纤通信网络及其主要技术。《光纤通信网》包括两大部分,第一部分是对光纤通信系统组成及其主要技术的介绍,包括光纤结构及传输特性、各类有源和无源光器件的工作原理、光纤通信系统的组成以及光链路相关技术;第二部分紧扣光纤通信技术的发展方向,重点讨论了光传送网、光接入网、城域光网络、智能光网络、全光通信网和光互联网等光纤通信网络技术。
《光纤通信网》可作为高等学校电子、通信和信息类专业的教学用书,也可作为相关领域科技人员和管理人员的参考用书。
光纤通信自诞生以来,由于其具有的传输容量大、传输距离远和对业务透明等许多优点,已经成为现代信息社会最为基础的技术之一。随着技术的不断发展,光纤通信正从传统的承载网络向业务网络演进,光纤通信系统的结构也由点到点向网络化发展。本书全面系统地介绍了光纤通信网络的基本原理、主要技术和实际应用。
本书共分为10章:第1章概述了光纤通信以及光纤通信网络的基本原理、主要技术特点和发展方向;第2章介绍通信光纤的结构、传输原理和特性,光源、光检测器以及无源光器件的工作原理和特性;第3章介绍光纤通信系统的结构和组成,包括光发送机和光接收机的组成及性能、光中继器的基本原理和特性以及光纤通信系统的性能和设计;第4章介绍光系统链路技术,包括光放大器、色散补偿和管理技术、相干光通信、光孤子通信以及光波分复用、光频分复用、光时分复用和光码分复用等各种光复用技术原理;第5章介绍光传送网,包括传送网的体系结构、SDH传送网和光传送网;第6章介绍城域光网络的基本概念、主要特点和关键技术;第7章介绍光纤接入网的基本概念、关键技术以及各类有源光纤接入网和无源光纤接入网;第8章介绍全光网络技术,包括全光网的特性和网络结构、光交换技术、节点技术以及波长变换技术;第9章介绍智能光网络,包括自动交换光网络的体系结构、路由和信令技术、生存性和业务实现;第10章介绍光互联网技术,包括光互联网的概念、多协议标签交换技术和新型光互联网技术。
本书以基本概念、系统结构和关键技术为阐述重点,力求在概念和原理的讲述上严格、准确,同时注意理论适中,注重实用,尽量少用繁杂的数学推导,内容安排上力求体现教学的科学性、系统性、完整性和技术的先进性,以便于读者阅读和自学。
编者参考、吸取和借鉴了国内外有关著作、教材和科研成果,相关文献已列在15未的参考文献之中,在此一并对有关作者表示诚挚的感谢。
由于编者水平所限,书中难免存在不足之处,恳请读者批评指正。
第1章 光纤通信网概述
1.1 光纤通信的发展和应用
1.1.1 光纤通信的基本概念
1.1.2 光纤通信的主要优点
1.1.3 光纤通信的发展现状
1.1.4 光纤通信系统的构成
1.1.5 光纤通信系统的应用
1.2 光纤通信网络
1.2.1 光纤通信网络的基本概念
1.2.2 光纤通信网络的技术特点
1.2.3 光纤通信网络的发展方向
习题与思考题
第2章 光纤和光器件
2.1 光纤
2.1.1 光纤的结构和种类
2.1.2 光纤的传输原理
2.1.3 光纤中的模式传输
2.1.4 光缆的结构和类型
2.1.5 光纤的传输特性
2.2 光源和光调制器
2.2.1 光电转换器件的工作原理
2.2.2 半导体光源的工作原理
2.2.3 半导体光源的稳态特性
2.2.4 光源调制
2.3 光榆测器
2.3.1 半导体光检测器
2.3.2 本征型和雪崩型光检测器
2.3.3 光检测器的工作特性
2.4 无源光器件
2.4.1 光纤连接器
2.1.2 光纤耦合器
2.4.3 光衰减器
2.4.1 光隔离器与光环行器
2.4.5 光开关
2.4.6 光纤光栅
习题与思考题
第3章 数字光纤通信系统
3.1 光纤通信系统的结构
3.1.1 数字光纤通信系统的组成
3.1.2 数字传输体制
3.1.3 调制信号的格式
3.2 光发送机
3.2.1 输入电路
3.2.2 光发送电路
3.2.3 光发送机的性能指标
3.3 光接收机
3.3.1 光接收放大电路
3.3.2 定时再生电路
3.3.3 输出电路
3.3.4 光接收机的性能指标
3.4 光电混合中继器
3.5 数字光纤通信系统的性能
3.5.1 光纤线路系统的传输损伤
3.5.2 数字传输参考模型
3.5.3 差错(误码)性能规范
3.5.4 抖动和漂移性能规范
3.5.5 数字光纤线路系统的可靠性
3.6 光纤线路系统设计
3.6.1 光纤线路系统设计方法
3.6.2 1M—DD系统最人中继距离的计算
习题与思考题
第4章 高速率大容量光纤传输技术
4.1 光纤通信复用技术
4.1.1 光波分复用技术
4.1.2 光频分复用技术
4.1.3 光时分复用技术
4.1.4 光码分复用技术
4.2 光放大器
4.2.1 半导体光放大器
4.2.2 掺杂光纤放大器
4.2.3 非线性光纤放大器
4.3 色散补偿和管理技术
4.3.1 降低色散影响的主要措施
4.3.2 色散补偿技术
4.3.3 色散管理
4.4 相干光通信技术
4.5 光孤子通信技术
习题与思考题
第5章 光传送网
5.1 传送网的体系结构
5.1.1 传送网的功能结构
5.1.2 传送网的生存性技术
5.1.3 传送网的同步和管理
5.2 SDH传送网
5.2.1 SDH传送网的结构
5.2.2 SDH网络的保护
5.2.3 SDH网络的同步和定时
5.2.4 SDH的网络管理
5.3 光传送网
5.3.1 光传送网的分层结构
5.3.2 光传送网的原子功能模型
5.3.3 光传送网的节点技术
5.3.4 光传送网的网络保护、恢复和管理
习题与思考题
第6章 城域光网络
6.1 城域网概述
6.1.1 城域网的定义
6.1.2 城域网的业务需求和技术特点
6.2 城域网要技术
6.2.1 稀疏波分复川技术
6.2.2 ATM技术
6.2.3 城域以人刚技术
6.2.1 城域多业务送技术
6.3 多业务传送平台(MSTP)技术
6.3.1 MSTP技术的发展历程
6.3.2 MSTP关键技术
6.4 弹性分组环RPR
6.4.1 弹性分组环原理
6.4.2 RPR的技术特点
6.4.3 弹性分组环在MSTP中的应用
习题与思考题
第7章 光纤接入网
7.1 光纤接入原理
7.1.1 接入网的基本概念
7.1.2 光纤接入网的结构及功能
7.1.3 光纤接人网的分类
7.2 光纤接入网关键技术
7.2.1 突发收发技术
7.2.2 突发同步技术
7.2.3 测距技术
7.2.4 多址接入技术,
7.2.5 服务质量和安全技术
7.3 有源光纤接入网AON
7.3.1 AON的基本概念
7.3.2 基于PDH的AON
7.3.3 基于SDH的AON
7.4 无源光纤接入网PON
7.4.1 PON的基本概念
7.4.2 基于ATM的APON
7.4.3 基于Ethernet的EPON
7.4.4 千兆比特兼容的GPON
7.5 光纤接入网中的光纤和光器件
7.5.1 光纤接入网中的光纤光缆
7.5.2 光纤接入网中的光器件
习题与思考题
第8章 全光网络技术
8.1 全光网的特性与结构
8.1.1 全光网的概念
8.1.2 伞光网的性能和类型
8.2 全光刚的结构
8.2.1 个光网的构成
8.2.2 全光网的拓扑结构
8.3 全光网络交换技术
8.3.1 空分光交换
8.3.2 时分光交换
8.3.3 波分光交换
8.3.4 码分光交换
8.3.5 复合光交换
8.4 全光网络节点
8.4.1 光交叉连接器OXC
8.4.2 光分插复用器OADM
8.4.3 全光波长变换器
习题与思考题
第9章 智能光网络
9.1 智能光网络概述
9.2 自动交换光网络ASON
9.2.1 ASON网络的基本结构
9.2.2 ASON中的连接
9.2.3 ASON传送平面
9.2.4 ASON控制平面
9.2.5 ASON管理平面
9.3 ASON路由和信令
9.3.1 通用多协议标签交换GMPLS
9.3.2 ASON路由技术
9.3.3 ASON信令技术
9.3.4 ASON链路管理技术
9.4 ASON生存性
9.4.1 传送平面生存性
9.4.2 控制平面生存性
9.4.3 多层网络生存性
9.5 ASON业务
9.5.1 按需带宽提供BoD
9.5.2 光虚拟专网
9.5.3 服务等级约定SLA
习题与思考题
第10章 光互联网技术
10.1 概述
10.1.1 Internet 的高速增长
10.1.2 新型增值服务的涌现
10.1.3 高速宽带组网技术的需要
10.1.4 光互联网观念的产生
10.2 光互联网技术
10.2.1 光网络数据业务实现技术
10.2.2 IP over ATM
10.2.3 IP over SDH
10.2.4 IP over WDM
10.2.5 光互联网发展方向
10.3 多协议标签交换技术
10.3.1 多协议标签交换技术的背景
10.3.2 MPLS体系结构
10.3.3 MPLS流量工程技术
10.3.4 MPLS光域扩展
10.4 新型光互联网技术
10.4.1 Packet over WDM
10.4.2 多协议波长标签交换技术
10.4.3 光突发标签交换技术
10.4.4 光分组交换技术
10.4.5 全光标签分组交换技术
习题与思考题
参考文献
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光纤通信是将要传送的电报、电话、图像和数据等信号调制到光载波上,以光纤作为传输媒介的通信方式。它的诞生和发展给世界通信技术带来了划时代的革命,它使高速率、大容量的通信成为可能。作为现代通信主要传输手段的光纤通信,在现代通信网中起着重要作用。
本章简要介绍光纤通信的发展、特点和系统组成及各部分的作用,分析光纤通信网络的技术特点及其发展趋势。
1.1 光纤通信的发展和应用
1.1.1 光纤通信的基本概念
光纤通信是指利用相干性和方向性极好的激光作为载波(也称光载波)来携带信息,并利用光导纤维(光纤)来进行传输的通信方式。
将需要传输的信息以某种方式调制在光载波上进行远距离传输的思想很早就已提出,但始终未能实现。这主要有两方面的原因。其一是没有合适的光源,通常的自然光源及电光源光谱很宽,是非相干的,很难按无线电波方式进行调制以实现通信;其二是没有合适的传输媒质,光在大气中传播时受天气影响极为严重,同时光信号在一般的介质材料中传播时损耗极大。在20世纪60年代以前,即便在最好的光学玻璃中传播时,光信号的传输损耗也在每公里1000dB以上,在这样的介质中实现光信号的长距离传输显然也是不现实的。
20世纪50年代末60年代初,激光的出现为实现现代意义上的光通信提供了合适的光源。激光器是谱线极窄、方向性极好的相干光源,可以对其进行类似于无线电波那样的调制。在各种类型的激光器中,半导体激光器由于其体积小、寿命长、价格低廉等特点而成为实用化、商品化的通信光源。