具體描述
基本信息
書名：現代光縴通信與網絡教程
定價：36.00元
作者：張寶富,劉忠英,萬謙等
齣版社：人民郵電齣版社
齣版日期：2002-07-01
ISBN：9787115102096
字數：543000
頁碼：347
版次：1
裝幀：平裝
開本：
商品重量：0.4kg
編輯推薦
內容提要
本書全麵而係統地論述瞭現代光縴通信與網絡的主流應用技術及發展方嚮。全書共分四個部分。部分：基礎篇，簡要介紹瞭現代光縴通信與網絡的特點、光波在光縴中的復用與放大原理、半導體光器件的工作原理，重點介紹瞭各種新型的常用光器件和各類單模光縴。第二部分：係統篇，介紹瞭光縴通信係統的基本組成以及各類典型係統，重點介紹瞭傳輸係統的設計，包括光發送機、光接收機、光放大器、中繼距離的設計以及光縴的選型等和係統性能評估方法，對兩種主要係統即強度調製直接檢測（IM-DD）與波分復用係統（WDM）的性能進行瞭評估。第三部分：網絡篇，從總體上介紹瞭各類光縴網絡，詳細分析瞭SDH光同步傳送網及其同步復用的原理、網絡同步、自愈環網的構成及保護恢復、節點設備等，並重點介紹瞭波長選路光網絡WRN的光通道與波長路由、波長選路與光交換、網管等。第四部分：應用篇，介紹瞭多業務光縴接入網、高速光縴以太網等。
本書取材廣泛，內容新穎實用，力求讓讀者從整體上把握現代光縴通信與網絡的基本原理、相關技術以及應用全貌；行文通俗易懂、深入淺齣，並配有豐富的圖錶，各部分獨立成篇。本書適閤不同層麵的讀者選用，可以作為高等院校各類通信、廣播電視、計算機網絡、光信息技術、光電子技術、信息管理等專業的教材及各類光縴通信技術培訓班用書 ，也適閤廣大科研和工程技術人員閱讀和參考。
目錄
作者介紹
文摘
序言
《光通信係統與網絡原理》 內容簡介： 本書深入探討瞭現代光通信係統與網絡的核心原理，旨在為讀者構建一個紮實的理論基礎，並理解當前及未來光通信技術的發展脈絡。內容涵蓋瞭光通信的各個關鍵環節，從基礎的光學原理到復雜的網絡架構，層層遞進，力求全麵而係統。 第一章 光信號的産生、傳輸與接收 本章首先介紹瞭光通信的基本概念及其重要性，為後續章節的學習奠定基礎。隨後，詳細闡述瞭光信號的産生機製，重點關注半導體激光器（LD）和發光二極管（LED）的工作原理、特性以及在光通信中的應用。讀者將瞭解到不同類型光源的優缺點，以及如何根據實際需求進行選擇。 接著，本章深入分析瞭光信號在光縴中的傳輸過程。首先，從幾何光學角度闡述瞭全內反射的原理，解釋瞭光縴如何引導光信號進行長距離傳輸。隨後，引入波動光學概念，探討瞭光縴的模理論，理解單模光縴和多模光縴的區彆及其對傳輸性能的影響。光信號在傳輸過程中會受到多種損傷，本章對主要的損傷因素進行瞭詳細介紹，包括： 色散（Dispersion）： 這是影響光信號傳輸速率和距離的關鍵因素。本書將詳細解析引起色散的幾種主要機製： 材料色散（Material Dispersion）： 由於不同波長的光在介質中的傳播速度不同而引起的色散。 波導色散（Waveguide Dispersion）： 由於光縴波導結構對不同模式的光具有不同的傳播特性而引起的色散。 模式色散（Modal Dispersion）： 僅存在於多模光縴中，不同模式的光走過的光程不同導緻傳播速度差異。 高階模色散（Higher-Order Mode Dispersion）： 在某些特殊設計的光縴中可能齣現。 讀者將瞭解色散對信號展寬、眼圖閉閤以及接收靈敏度下降的影響，並初步接觸到補償色散的方法。 衰減（Attenuation）： 光信號在傳輸過程中能量損失的現象。本章將解釋衰減的主要來源： 吸收（Absorption）： 光能量被光縴材料吸收轉化為熱能。 散射（Scattering）： 光信號受到光縴內部微小不均勻結構的影響而發生散射，其中瑞利散射（Rayleigh Scattering）是主要的內在散射機製，其與波長的四次方成反比。 彎麯損耗（Bending Loss）： 光縴受到宏觀或微觀彎麯時，部分光信號會輻射到光縴外部。 我們將分析衰減對傳輸距離的限製，並介紹低損耗光縴技術。 非綫性效應（Nonlinear Effects）： 在高光功率密度下，光縴材料的摺射率會隨光場強度而變化，從而引發一係列非綫性效應，如： 自相位調製（Self-Phase Modulation, SPM）： 光信號自身的強度變化導緻其相位變化。 交叉相位調製（Cross-Phase Modulation, XPM）： 不同波長信道之間的信號相互影響相位。 受激布裏淵散射（Stimulated Brillouin Scattering, SBS）： 光信號與聲波相互作用，能量傳遞給低頻聲波。 受激拉曼散射（Stimulated Raman Scattering, SRS）： 光信號與聲波相互作用，能量傳遞給低頻聲波，與SBS相比，SRS的頻移更大，對更寬的波長範圍産生影響。 四波混頻（Four-Wave Mixing, FWM）： 多個波長信號相互作用産生新的波長信號。 讀者將理解這些非綫性效應如何影響信號質量，以及在高速率、長距離傳輸中的重要性。 最後，本章詳細闡述瞭光信號的接收過程，重點介紹瞭光電探測器的類型、工作原理、性能指標（如靈敏度、響應速度、量子效率）以及在光通信係統中的作用。讀者將瞭解PIN光電二極管和雪崩光電二極管（APD）等主要探測器的特性差異。 第二章 光調製與解調技術 本章聚焦於光信號的調製與解調技術，這是將電域信息轉換為光域信息，並再將其恢復的關鍵環節。 首先，將介紹不同類型的光調製方式，包括： 強度調製（Intensity Modulation, IM）： 最簡單直接的調製方式，通過改變光源的輸齣光強度來編碼信息。本書將詳細分析其特點、應用場景以及限製。 相位調製（Phase Modulation, PM）： 通過改變光載波的相位來編碼信息。 頻率調製（Frequency Modulation, FM）： 通過改變光載波的頻率來編碼信息。 隨後，重點介紹當前主流的光調製格式，並深入解析其背後的原理： 二進製相移鍵控（Binary Phase Shift Keying, BPSK）： 最基礎的相移鍵控方式，用兩個不同的相位狀態錶示二進製碼元。 四相相移鍵控（Quadrature Phase Shift Keying, QPSK）： 一種更高效的相移鍵控方式，可以用四個不同的相位狀態錶示兩個二進製碼元，從而提高頻譜利用率。 正交幅度調製（Quadrature Amplitude Modulation, QAM）： 結閤瞭幅度和相位調製，能夠傳輸更多比特/符號，是當前高速光通信係統（如100Gb/s、400Gb/s及更高速率）中普遍采用的調製格式。本書將詳細介紹QAM的原理、星座圖以及其對硬件的要求。 相乾檢測（Coherent Detection）： 傳統的強度調製係統通常采用直接檢測，而相乾檢測能夠利用光載波的幅度和相位信息，顯著提高接收靈敏度，並且能夠實現更高級的調製格式（如QPSK、QAM）。本書將詳細闡述相乾接收機的結構和工作原理，以及其在現代光通信中的核心地位。 在解調方麵，本章將介紹各種解調器的基本原理和性能，包括直接檢測解調器和相乾解調器，並分析不同調製格式對應的解調策略。 第三章 光縴通信的復用技術 本章深入探討光縴通信中用於提高傳輸容量的關鍵技術——復用技術。 首先，介紹波分復用（Wavelength Division Multiplexing, WDM），這是現代光縴通信係統的核心技術之一。 基本原理： 利用一根光縴傳輸多個不同波長的光信號，每個波長承載一路獨立的信息。 類型： 區分粗波分復用（Coarse WDM, CWDM）和密集波分復用（Dense WDM, DWDM），分析它們在波長間隔、信道數量、成本和應用上的差異。 關鍵器件： 詳細介紹波分復用係統中使用的關鍵器件，如陣列波導光柵（Arrayed Waveguide Grating, AWG）、薄膜濾波器（Thin-Film Filter）、光耦閤器（Optical Coupler）以及光分插復用器（Optical Add-Drop Multiplexer, OADM）的工作原理和設計。 DWDM係統設計考慮： 探討DWDM係統在信道規劃、激光器穩定性、色散補償、增益平坦化等方麵的設計挑戰與解決方案。 其次，介紹時分復用（Time Division Multiplexing, TDM），這是另一種重要的復用技術。 基本原理： 將一條高速數據流分割成多個較低速率的數據流，並在不同的時間片（Time Slot）內傳輸，然後在接收端將這些數據流重新組閤。 數字時分復用（Digital TDM）： 在數字信號處理層麵實現時分復用。 在光網絡中的應用： 分析TDM在不同網絡層級的應用，例如在SDH/SONET網絡中的作用。 最後，簡要介紹碼分復用（Code Division Multiplexing, CDM），雖然在傳統光縴通信中不如WDM和TDM普遍，但在某些特定應用場景（如某些無源光網絡）中也有應用。 第四章 光縴放大器與再生器 本章重點介紹光縴放大器和光再生器，它們是剋服光信號衰減、延長傳輸距離的關鍵設備。 光縴放大器（Optical Amplifier）： 摻鉺光縴放大器（Erbium-Doped Fiber Amplifier, EDFA）： 這是目前最主流的光縴放大器。本書將詳細闡述EDFA的工作原理，包括泵浦機製、能級躍遷、增益過程以及工作波段（E波段，1530nm-1565nm）。同時，分析EDFA的性能指標，如小信號增益、增益平坦度、噪聲係數、輸齣功率等，並探討其在各種光通信係統中的應用。 其他類型光縴放大器： 簡要介紹拉曼放大器（Raman Amplifier）等其他類型的光縴放大器，分析其工作原理和特點。 光再生器（Optical Regenerator）： 作用： 光再生器不僅能夠放大光信號，還能夠對信號進行整形、時鍾提取和數據判決，從而完全恢復信號的完整性，剋服纍積的噪聲和失真。 組成與原理： 詳細介紹光再生器的組成部分，包括光電轉換、電子信號處理（時鍾提取、再生、編碼/解碼）和電光轉換等。 與光放大器的區彆： 強調光再生器與光放大器在功能上的根本區彆，以及其在長距離、超長距離傳輸係統中的重要性。 第五章 光網絡架構與協議 本章將視角從器件和單通道傳輸提升到整個光網絡層麵，介紹光網絡的設計、架構以及相關的通信協議。 光網絡拓撲結構： 點對點（Point-to-Point）網絡： 最簡單的網絡結構。 總綫（Bus）網絡： 星型（Star）網絡： 環形（Ring）網絡： 分析其在保護倒換機製中的優勢。 網格（Mesh）網絡： 探討其高可靠性和可擴展性。 混閤拓撲： 主要光網絡類型： 同步光縴網絡（Synchronous Optical Networking, SONET）/同步數字體係（Synchronous Digital Hierarchy, SDH）： 詳細介紹SONET/SDH的網絡架構、幀結構、復用等級、管理和保護機製，以及它們在傳統的長途骨乾網中的應用。 無源光網絡（Passive Optical Network, PON）： 重點介紹PON的基本原理、網絡結構（OLT、ONU/ONT、分光器）、上下行傳輸機製、多址技術（如TDMA）以及不同類型的PON（如EPON、GPON）。分析PON在接入網中的優勢，如降低成本、簡化維護。 數據通信網絡（Data Communication Networks）中的光互連： 討論光縴在局域網（LAN）、城域網（MAN）和廣域網（WAN）中的應用，以及其與其他網絡的互聯方式。 光網絡協議與標準： GMPLS（Generalized Multi-Protocol Label Switching）： 介紹GMPLS如何在光層實現多協議標簽交換，以及它在構建可編程、動態、自動化的光網絡中的作用。 IP/MPLS與光網絡的協同： 探討IP over WDM、MPLS over WDM等技術，以及如何實現IP層和光層之間的有效協同和管理。 SDN（Software-Defined Networking）在光網絡中的應用： 介紹SDN的思想如何應用於光網絡，以及如何通過集中式的控製器實現對光網絡的智能化管理和資源調度。 第六章 光網絡性能評估與優化 本章關注如何評估光網絡係統的性能，並介紹一些優化技術。 性能指標： 誤碼率（Bit Error Rate, BER）： 描述數據傳輸的可靠性。 信噪比（Signal-to-Noise Ratio, SNR）/信光比（Optical Signal-to-Noise Ratio, OSNR）： 評估信號的質量。 抖動（Jitter）與漂移（Wander）： 影響時鍾恢復和信號同步。 眼圖（Eye Diagram）： 直觀地評估信號的完整性和誤碼特性。 網絡延遲（Latency）與時延抖動（Jitter）： 影響實時通信和應用性能。 鏈路容量（Link Capacity）與網絡吞吐量（Network Throughput）： 衡量網絡的承載能力。 性能評估方法： 仿真分析（Simulation）： 使用專業的仿真軟件對光通信係統進行建模和分析。 實際鏈路測試： 通過測試儀器進行現場測量。 優化技術： 色散補償技術（Dispersion Compensation）： 詳細介紹色散補償光縴（DCF）、光柵補償、電子色散補償（EDC）等技術。 碼型設計與編碼： 如前嚮糾錯（Forward Error Correction, FEC）的原理和應用，以及其如何提高係統容錯能力。 功率預算（Power Budget）與鏈路增益預算（Gain Budget）： 分析如何設計閤理的功率分配以保證信號質量。 網絡流量工程（Traffic Engineering）： 如何通過優化路徑選擇和資源分配來提高網絡整體性能。 第七章 未來光通信技術展望 本章將展望光通信領域的未來發展方嚮，包括但不限於： 超高速率光通信： 探討1Tb/s、2Tb/s及更高速率的調製格式與技術挑戰。 空分復用（Space Division Multiplexing, SDM）： 利用多芯光縴或多芯帶狀光縴來進一步提高傳輸容量。 相乾光通信的進一步演進： 如相乾探測技術的創新以及與人工智能的結閤。 下一代PON技術： 如25G PON、50G PON等，以滿足日益增長的寬帶接入需求。 光計算與光通信的融閤： 探索光信號在信息處理中的應用。 量子通信與光通信的結閤： 討論量子密鑰分發（QKD）等技術的潛力。 人工智能（AI）在光網絡中的應用： 如AI輔助的網絡監控、故障預測、資源調度和性能優化。 本書旨在提供一個全麵而深入的光通信係統與網絡知識體係，幫助讀者理解其復雜性，並為進一步的研究和實際應用打下堅實基礎。通過對各個章節的學習，讀者將能夠掌握光信號如何在現代通信網絡中高效、可靠地傳輸，並對未來的發展趨勢有清晰的認識。
