麵嚮未來的光交換網絡及其器件技術 洪小斌,郭宏翔,伍劍著 9787121124136 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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洪小斌，郭宏翔，伍劍著 著

圖書標籤:

• 光交換網絡
• 光通信
• 器件技術
• 未來網絡
• 洪小斌
• 郭宏翔
• 伍劍
• 通信工程
• 網絡技術
• 信息技術
• 9787121124136

店鋪： 書逸天下圖書專營店

齣版社： 電子工業齣版社

ISBN：9787121124136

商品編碼：29572166524

包裝：平裝

齣版時間：2011-01-01

基本信息

書名：麵嚮未來的光交換網絡及其器件技術

定價：36.00元

作者：洪小斌,郭宏翔,伍劍著

齣版社：電子工業齣版社

齣版日期：2011-01-01

ISBN：9787121124136

字數：

頁碼：

版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.359kg

編輯推薦

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內容提要

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本書比較全麵地介紹瞭光通信網絡中的光交換網絡技術和關鍵器件——光開關，通過相關的應用實例，闡述瞭這些技術和産品在當前網絡中的應用情況，展望瞭未來光交換網絡中可能采用的技術和器件。全書分為兩大部分，部分介紹各種光開關器件技術、産品及應用，包括已經商用的電光開關、MEMS開關、聲光開關和熱開關，以及目前還處於研究階段的全光開關和光開關矩陣；第二部分介紹電信領域正在商用的光電路交換網絡及未來的光分組交換網絡，介紹瞭分組交換網絡在通信網絡中的應用案例，包括實驗係統和光子網格等。
本書可供電信運營商、設備商以及高等院校和研究機構中從事光縴通信係統和網絡研發的科技人員閱讀，使其對現有的和未來的光交換技術有一個比較全麵的瞭解，也可作為企業員工的光交換技術培訓教材或相關院校師生的教學參考資料。

目錄

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作者介紹

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文摘

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序言

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光網絡領域的革命浪潮：連接未來的核心技術 在信息爆炸的時代，數據量的激增對傳統的通信網絡提齣瞭嚴峻的挑戰。我們正身處一場由光縴通信驅動的革命之中，這場革命以前所未有的速度重塑著我們連接世界的方式，並為人類社會的未來發展注入瞭強大的動力。本書將深入探討支撐這場革命的核心——麵嚮未來的光交換網絡及其關鍵器件技術，揭示其如何構築起連接未來的信息高速公路，以及驅動這一前沿領域不斷突破的關鍵技術創新。 一、 光交換網絡的時代圖景：從電路交換到光交換的飛躍 迴顧通信網絡的發展曆程，從早期的電信號傳輸，到以太網的崛起，再到如今蓬勃發展的光通信，每一次技術的革新都帶來瞭性能的指數級提升和應用場景的拓展。然而，隨著高清視頻、虛擬現實、人工智能、大數據分析等新興應用的興起，傳統基於電信號的處理和交換方式逐漸顯露齣其瓶頸。數據在進入交換設備後，需要經過多次的電信號轉換（光-電-光），這一過程不僅增加瞭延遲，消耗瞭大量的能量，更成為瞭網絡帶寬提升的“卡脖子”環節。 麵嚮未來的光交換網絡，正是為瞭剋服這些挑戰而誕生的。它並非僅僅是帶寬的簡單提升，而是一次對網絡架構和信息處理方式的根本性變革。光交換網絡的核心理念在於，盡可能地在光域內完成信號的路由和交換，最大限度地減少電信號的轉換，從而實現超高帶寬、超低延遲、超低能耗的網絡性能。這如同將原本擁堵的城市道路，升級為四通八達、暢通無阻的立體交通網絡，讓信息流以光速自由穿梭。 1.1. 光交換網絡的核心優勢： 超高帶寬： 光縴作為信息傳輸的物理介質，其理論帶寬遠超現有電纜，為海量數據的傳輸提供瞭堅實的基礎。光交換技術能夠更有效地利用光縴的潛能，實現 Tbps 甚至 Pbitps 級彆的網絡容量。 超低延遲： 減少光-電-光轉換環節，意味著信號在傳輸和處理過程中受到的阻礙更少，從而大幅降低網絡延遲。這對於需要實時響應的應用，如自動駕駛、遠程手術、高頻交易等至關重要。 超低能耗： 電信號的轉換和處理需要消耗大量的能量，而光信號的傳輸和交換則更為節能。隨著數據中心和網絡規模的不斷擴大，節能效益將日益顯著。 更高的安全性： 在某些光交換架構中，信息在傳輸過程中保持光學形態，不易被截獲和破解，從而提高瞭網絡安全性。 網絡靈活性與可編程性： 未來的光交換網絡將具備更高的靈活性和可編程性，能夠根據業務需求動態地調整網絡資源，實現按需分配和智能調度，極大地提升瞭網絡的適應性和效率。 1.2. 光交換網絡的架構演進： 從早期的基於機械開關的光開關，到逐漸發展的微電子機械係統（MEMS）光開關，再到如今蓬勃發展的矽光子、鈮酸鋰等集成光交換技術，光交換網絡的架構也在不斷演進。未來的光交換網絡將更加趨嚮於集成化、智能化和軟件定義化。 集成化： 將更多的光器件（如光源、調製器、探測器、開關、波導等）集成到單個芯片上，實現小型化、低功耗、高可靠性的光交換單元。 智能化： 引入人工智能和機器學習算法，實現對網絡流量的智能預測、優化調度和故障自愈，使網絡具備更強的自主運行能力。 軟件定義（SDN/NFV）： 將網絡控製平麵與數據轉發平麵分離，通過軟件編程的方式實現對網絡資源的靈活控製和管理，實現網絡的按需定製和動態重構。 二、 驅動未來的關鍵：光交換網絡的核心器件技術 光交換網絡的性能提升和廣泛應用，離不開其底層關鍵器件技術的不斷突破。這些微小的光學“積木”，共同構築起支撐龐大信息洪流的橋梁。 2.1. 光源技術：信息傳遞的起點 光源是光信號的源頭，其性能直接影響著整個網絡的質量。目前，激光器仍然是光網絡中最主要的光源。 半導體激光器： 包括直接調製激光器（IM-LD）和外部調製激光器（EM-LD）。隨著技術的進步，半導體激光器在波長穩定性、輸齣功率、調製速率和集成度方麵不斷提升。 分布式反饋（DFB）激光器和分布布拉格反射（DBR）激光器： 廣泛應用於長距離通信，提供窄綫寬、高穩定性的光源。 光縴激光器： 在高功率輸齣、光束質量和光電轉換效率等方麵具有優勢，正逐漸應用於一些特殊領域。 其他新型光源： 例如量子點激光器、矽基激光器等，正處於研究和開發階段，有望為未來光網絡帶來更優異的性能和更低的成本。 2.2. 調製技術：信息編碼的藝術 將數字信息加載到光信號上的過程，即為光調製。高效、低功耗、高比特率的調製技術是提升網絡吞吐量的關鍵。 幅度調製（AM）、頻率調製（FM）、相位調製（PM）： 基礎的光調製方式。 相乾光通信： 利用光的振幅、相位和偏振等多個維度攜帶信息，大幅提升瞭頻譜效率和傳輸容量。相乾調製格式（如 QPSK, 16QAM, 64QAM 等）是其核心。 矽光子調製器： 將電信號轉化為光信號的器件，基於矽材料的芯片級集成，具有體積小、功耗低、速度快、成本低等優勢，是未來光交換網絡的重要發展方嚮。例如，馬赫-曾德爾乾涉儀（MZI）調製器、電吸收調製器（EAM）等。 鈮酸鋰調製器： 以其優異的電光係數，在高速、低驅動電壓的調製方麵錶現齣色，是高端光通信和光計算領域的重要選擇。 2.3. 光開關技術：信號路由的指揮官 光開關是實現光信號路由和交換的核心器件。它能夠在光域內直接改變光信號的路徑，避免瞭電信號轉換帶來的損耗和延遲。 微電子機械係統（MEMS）光開關： 通過微小的機械結構改變光路，具有低插損、低串擾的優點，但速度相對較慢。 熱光開關： 利用熱效應改變波導的摺射率，實現光信號的切換，速度一般。 電光開關： 利用電場改變材料的摺射率，速度較快，是高性能光交換設備的重要組成部分。 集成光開關： 將多個光開關集成在矽光子或鈮酸鋰等平颱上，實現小型化、高密度的光交換矩陣。例如，基於 MMI（多模乾涉）的交叉開關、基於 MZI 的開關等。 波長選擇開關（WSS）： 能夠在不同波長的光信號之間進行選擇和路由，是 WDM（波分復用）網絡中的關鍵器件。 2.4. 光探測器技術：接收和識彆光信號 光探測器負責將接收到的光信號轉換迴電信號，以便進行後續的處理和分析。 PIN 光電二極管： 廣泛應用於中低速光通信。 雪崩光電二極管（APD）： 具有內部增益，能夠檢測微弱的光信號，適用於長距離通信。 相乾探測器： 在相乾光通信中，需要與本地振蕩器（LO）光混閤，實現對光信號的精確解調。 矽光子探測器： 同樣是矽光子平颱的重要組成部分，與矽光子調製器和開關集成，實現全光信號處理。 2.5. 光縴與連接技術：信息傳輸的血管 作為光信號傳輸的載體，光縴和相應的連接技術也扮演著至關重要的角色。 單模光縴（SMF）和多模光縴（MMF）： 不同的光縴類型適用於不同的傳輸距離和應用場景。 光連接器和耦閤器： 確保光信號在不同器件和光縴之間的有效傳輸，低插損、高可靠性的連接技術是網絡性能的基礎。 光放大器： 如摻鉺光縴放大器（EDFA）和拉曼放大器，用於補償光信號在傳輸過程中的衰減，實現長距離傳輸。 三、 麵嚮未來的挑戰與機遇 盡管光交換網絡和相關器件技術取得瞭顯著的進步，但仍麵臨著諸多挑戰，同時也孕育著巨大的機遇。 3.1. 麵臨的挑戰： 集成度的進一步提升： 如何在單個芯片上實現功能更強大、集成度更高的光交換芯片，降低成本和功耗。 功耗優化： 盡管光交換比電交換節能，但數據中心和核心網絡的巨大規模仍對整體能耗提齣挑戰，需要持續的功耗優化。 算法與控製： 如何開發更高效、更智能的算法來管理和調度海量數據流，實現網絡的自主運行。 成本效益： 新型光器件和網絡的部署成本仍然較高，如何通過規模化生産和技術創新降低成本，加速其商業化進程。 標準化與互操作性： 建立統一的行業標準，確保不同廠商設備之間的互操作性，促進整個生態係統的健康發展。 新技術融閤： 如何將量子計算、人工智能等新興技術與光交換網絡融閤，創造全新的應用模式。 3.2. 蘊藏的機遇： 5G/6G 通信： 5G 和未來 6G 網絡對低延遲、高帶寬的需求，將極大地推動光交換網絡的發展和應用。 數據中心互聯： 數據中心內部及之間的高速互聯是光交換網絡的重要應用場景，能夠顯著提升數據中心的處理能力和效率。 人工智能與邊緣計算： AI 訓練和推理需要海量數據的高速傳輸，邊緣計算的興起也需要更靠近用戶、低延遲的網絡支持，都為光交換網絡提供瞭廣闊空間。 科學研究與高性能計算： 在粒子物理、天文觀測、基因測序等領域，海量數據的處理和傳輸對光交換網絡提齣瞭更高要求。 新興應用場景： 虛擬現實（VR）、增強現實（AR）、自動駕駛、智慧城市等未來新興應用，都將受益於光交換網絡帶來的超凡性能。 結論 麵嚮未來的光交換網絡及其器件技術，正以一種不可逆轉的趨勢，引領著通信領域的深刻變革。從最初的點對點通信，到如今復雜、智能、高速的光網絡，我們見證瞭人類在連接信息、驅動創新方麵的無限潛能。本書的深入探討，旨在揭示這場變革的宏觀圖景，剖析支撐其發展的核心技術脈絡，並展望其在塑造未來信息社會中的關鍵作用。這是一場關於速度、效率與智能的競賽，而光交換網絡，正是這場競賽中最耀眼的明星，它將為我們構建一個更加高效、互聯、智能的未來。

評分☆☆☆☆☆

這本關於未來光交換網絡和器件技術的著作，對於我們這些長期關注通信領域前沿的工程師來說，簡直就是一本“及時雨”。我記得第一次翻開這本書時，就被其中對下一代網絡架構的宏大設想所吸引。它不僅僅是簡單地羅列現有技術的優缺點，而是深入探討瞭如何利用光子學的最新突破來重塑數據傳輸的核心——交換層。書中對超高速、低延遲網絡的物理層實現進行瞭細緻的剖析，尤其是在波長選擇開關和集成光子芯片的研發路徑上，提供瞭非常具有前瞻性的見解。作者們似乎將自己對未來數據中心和骨乾網的思考全部傾注其中，很多關於彈性網絡和軟件定義光網絡的論述，讓我對傳統網絡運維模式産生瞭深刻的反思。閱讀過程中，我多次停下來，對照我們目前正在進行的項目，思考如何將書中所描繪的藍圖逐步落地。對於希望在光通信領域深耕，並力求掌握未來技術製高點的技術人員，這本書無疑是一份極具價值的參考指南，它提供的不僅僅是知識，更是一種麵嚮未來的思維框架。

評分☆☆☆☆☆

閱讀體驗上，這本書的敘事節奏把握得非常好，它成功地將枯燥的工程技術內容，轉化成瞭一場引人入勝的探索之旅。從宏觀的網絡架構演進，到微觀的單個光柵耦閤器的設計參數，過渡得自然流暢。尤其是那些配圖和示意圖，設計得非常清晰，極大地幫助瞭對復雜光路結構的可視化理解。我記得有一次我在調試一個光路係統時遇到瞭瓶頸，迴來翻閱書中關於多通道串擾抑製的章節，書中提齣的一個巧妙的濾波設計思路，立馬為我打開瞭新的思路。這本書的價值在於，它不僅僅停留在理論層麵，而是大量融入瞭實際工程中的優化思路和“黑科技”。它讓我意識到，在光交換領域，解決一個看似簡單的問題背後，可能需要跨越多個學科的壁壘。對於正在從事光網絡研發工作的我來說，這本書提供的具體設計技巧和調優經驗，比任何標準化的教程都來得更直接、更有效。

評分☆☆☆☆☆

說實話，這本書的專業深度是超乎我想象的。我本來以為這是一本偏嚮應用和綜述類的書籍，但很快我發現，作者們對於光子器件的底層物理機製有著極其深刻的理解。特彆是關於非綫性效應在高速光通信中的抑製與利用這一章節，論述得極為精闢。他們沒有迴避技術難題，反而直麵瞭如偏振模色散、光縴非綫性等老生常談的問題，並提齣瞭幾套極具創新性的解決方案思路。我個人對其中關於矽基光子集成技術在交換矩陣中應用的探討尤為感興趣，書中詳細分析瞭當前集成度麵臨的挑戰以及如何通過先進的微納加工工藝來剋服這些瓶頸。整本書的行文風格嚴謹、邏輯縝密，仿佛作者們在與一位資深的同行進行深入的學術對話。對於初學者來說，可能需要一定的物理和光學基礎纔能完全領會其精髓，但對於有誌於成為領域專傢的研究人員來說，這絕對是一本值得反復研讀的經典之作。它提供的細節是如此豐富，讓人感覺作者是親手參與瞭這些器件的誕生與優化過程。

評分☆☆☆☆☆

這本書給我的整體感覺是“雄心勃勃且腳踏實地”。它一方麵描繪瞭未來光網絡將如何支撐萬物互聯、沉浸式體驗這些“科幻”場景，另一方麵，又非常務實地分析瞭當前實現這些目標所需要的關鍵技術節點。我特彆欣賞作者們在討論器件選型時所展現的平衡視角。比如，他們對比瞭基於SOA（半導體光放大器）和基於MEMS（微機電係統）的交換技術各自的優勢和局限性，沒有偏袒任何一方，而是根據不同的應用場景給齣瞭具體的權衡標準。這種客觀公正的分析態度，極大地提升瞭閱讀體驗。我感覺作者團隊在撰寫過程中，顯然是匯集瞭來自不同研究方嚮專傢的智慧，使得全書的知識體係異常全麵和立體。它不隻是一本教材，更像是一份産業發展路綫圖的深度解讀，指導著我們如何分辨哪些是眼下的熱點，哪些纔是能支撐十年以上發展的核心技術。

評分☆☆☆☆☆

這是一部充滿前瞻性思考的專業著作。它最大的亮點在於對“麵嚮未來”這一主題的深度挖掘，而非僅僅停留在對現有主流技術的總結。書中對於量子通信與經典光交換網絡融閤的探討，尤其讓我感到振奮。作者們並沒有把量子技術視為一個孤立的研究方嚮，而是將其嵌入到未來異構網絡統一管理的大框架下進行分析。這種跨領域的融閤視角，正是當前通信技術發展所急需的。此外，全書的參考文獻引用非常廣泛且新穎，顯示瞭作者團隊緊跟國際最新研究動態的努力。閱讀結束後，我感覺自己的知識結構得到瞭一次徹底的更新和重塑，尤其是在理解網絡流量的幾何增長趨勢與光交換容量擴展極限之間的內在矛盾時，書中的分析提供瞭非常深刻的見解。它讓我對這個行業的技術演進路徑有瞭更清晰的預判，是一本不可多得的、具有裏程碑意義的專業參考書。