本書系統闡述了現代光纖通信系統與網絡的基本構成、基本原理、基本概念、基本理論、基本性能指標和關鍵技術,主要內容包括典型光纖通信系統的原理、光纖傳輸原理及傳輸特性、基本光纖通信器件原理及性能指標、光纖通信系統及設計,同時根據光纖通信的最新進展,配合“全光網、全IP化”大趨勢介紹了SDH/MSTP光同步網絡、基于SDH的MSTP、DWDM/OTN光傳送網絡、PTN分組傳送網絡、城域與接入光網絡及全光通信網等實用技術。
全書注重理論與實踐、設計與工程的結合,精選了一些當前最新的實例進行分析,并且以形象直觀的圖表形式來配合文字敘述,有助于讀者學習。為了配合教學和學習,每章都精選一定數量的習題。
胡慶,從事通信與信息技術、傳輸技術科研和本科教學近二十年。發表論文20余篇,主編、參編著作教材10余部。直接參與國家級精品課程“現代交換原理”建設,主持重慶市級精品課程“電信傳輸原理”建設、 市級資源共享精品課程“電信傳輸原理”和重慶市視頻精品視頻公開課“通信改變人類生活”等,主持和直接參與重慶市重點教改項目多項、學校教改項目多項。
第1章 光纖通信概論
1.1 光纖通信系統發展現狀
1.1.1 光纖通信的特點及發展簡史
1.1.2 光纖通信系統及發展現狀
1.2 光纖通信網絡發展現狀
1.2.1 通信網概念
1.2.2 光纖通信網絡模型
1.2.3 光纖通信網絡現狀
1.3 光纖通信發展與演變趨勢
1.3.1 光纖、光纜發展與演變趨勢
1.3.2 光纖通信系統發展與演變趨勢
1.3.3 光纖通信網絡發展與演變趨勢
習題
第2章 光纖傳輸原理及傳輸特性
2.1 光纖和光纜的結構及類型 第1章 光纖通信概論
1.1 光纖通信系統發展現狀
1.1.1 光纖通信的特點及發展簡史
1.1.2 光纖通信系統及發展現狀
1.2 光纖通信網絡發展現狀
1.2.1 通信網概念
1.2.2 光纖通信網絡模型
1.2.3 光纖通信網絡現狀
1.3 光纖通信發展與演變趨勢
1.3.1 光纖、光纜發展與演變趨勢
1.3.2 光纖通信系統發展與演變趨勢
1.3.3 光纖通信網絡發展與演變趨勢
習題
第2章 光纖傳輸原理及傳輸特性
2.1 光纖和光纜的結構及類型
2.1.1 光纖結構及類型
2.1.2 光纜結構及類型
2.2 光纖傳輸原理分析
2.2.1 射線理論分析光纖的傳輸原理
2.2.2 波動理論分析光纖的傳輸原理
2.3 光纖的結構參數
2.3.1 幾何參數
2.3.2 數值孔徑
2.3.3 模場直徑
2.3.4 截止波長
2.4 光纖的傳輸特性
2.4.1 損耗特性
2.4.2 色散特性
2.4.3 光纖雙折射及偏振特性
2.4.4 光纖的非線性效應
習題
第3章 光纖通信基本器件
3.1 光源器件
3.1.1 半導體激光器的結構及原理
3.1.2 分布反饋式和可調諧式半導體激光器
3.1.3 半導體激光器的主要特性
3.1.4 半導體發光二極管(LED)
3.1.5 半導體發光二極管的主要特性
3.2 光檢測器件
3.2.1 PD光電二極管
3.2.2 PIN光電二極管
3.2.3 APD雪崩光電二極管
3.2.4 光電二極管的主要特性
3.3 光纖放大器(EDFA)
3.3.1 EDFA的結構及原理
3.3.2 EDFA的主要特性
3.4 光纖連接器件
3.4.1 光纖連接器的結構與種類
3.4.2 光纖連接器的主要性能指標
3.5 光分路耦合器和波分復用器
3.5.1 光分路耦合器
3.5.2 波分復用器和解復用器
3.6 光隔離器與光環行器
3.6.1 光隔離器
3.6.2 光環行器
3.7 光衰減器和光開關
3.7.1 光衰減器
3.7.2 光開關
3.8 偏振控制器和光調制器
3.8.1 偏振控制器
3.8.2 光調制器
習題
第4章 光纖通信系統及設計
4.1 兩種數字傳輸體制
4.1.1 準同步數字體系
4.1.2 同步數字體系
4.2 光發射機
4.2.1 光源直接強度調制
4.2.2 光發射機的構成及原理
4.2.3 光發射機的主要性能指標
4.3 光接收機
4.3.1 光接收機的結構及原理
4.3.2 光接收機的噪聲分析
4.3.3 光接收機的主要性能指標
4.4 光中繼器
4.5 系統的性能指標
4.5.1 誤碼性能
4.5.2 抖動和滑動性能
4.5.3 可靠性
4.6 光纖通信系統的設計
4.6.1 系統的總體考慮
4.6.2 中繼段長的設計
習題
第5章 SDH/MSTP光同步網絡
5.1 SDH傳輸體制的基本概念
5.1.1 光傳輸網絡發展與演變
5.1.2 基本概念與幀結構
5.1.3 SDH的復用映射結構
5.2 SDH的基本網絡單元設備
5.2.1 終端復用器TM和分插復用(ADM)
5.2.2 再生中繼器(REG)
5.2.3 數字交叉連接設備(DXC)
5.3 SDH傳送網
5.3.1 傳送網分層與分割
5.3.2 SDH網絡結構
5.3.3 SDH網同步的概念
5.3.4 SDH自愈環網原理
5.3.5 SDH網絡管理
5.4 基于SDH的
5.4.1 MSTP的概念
5.4.2 MSTP的功能塊模型及實現
5.4.3 MSTP技術應用
習題
第6章 DWDM/OTN光傳送網絡
6.1 DWDM的基本概念
6.1.1 波分復用定義
6.1.2 DWDM在傳輸網中的定位
6.1.3 DWDM系統模型
6.1.4 實用DWDM系統的構成
6.2 DWDM的基本網絡單元設備
6.2.1 光終端復用設備(OTM)
6.2.2 光線路放大設備(OLA)
6.2.3 光分插復用設備(OADM)
6.2.4 光交叉連接設備(OXC)
6.3 DWDM網絡結構與保護
6.3.1 DWDM網絡結構
6.3.2 DWDM自愈環網原理
6.3.3 DWDM網絡管理
6.3.4 DWDM光網絡在長途干線的應用
6.4 OTN的基本概念與幀結構
6.4.1 OTN的基本概念
6.4.2 OTN的分層結構
6.4.3 OTN的幀結構
6.4.4 OTN的復用映射結構
6.5 OTN的基本網元和組網保護
6.5.1 OTN新增網元
6.5.2 OTN組網保護
習題
第7章 PTN分組傳送網
7.1 PTN的基本概念
7.1.1 PTN的基本概念及特點
7.1.2 PTN的標準
7.1.3 PTN與MSTP、以太網和IP/MPLS的比較
7.2 PTN網絡體系結構
7.2.1 PTN的分層結構
7.2.2 PTN的功能平面
7.3 PTN網元結構
7.3.1 PTN網元分類
7.3.2 PTN網元的功能結構
7.3.3 PTN的業務承載與數據轉發
7.4 PTN組網應用及保護機制
習題
第8章 城域與接入光網絡
8.1 城域光網絡
8.1.1 城域光網絡的結構
8.1.2 城域網的特點
8.2 光互聯網絡
8.2.1 光互聯網的概念
8.2.2 光互聯網的體系結構
8.3 接入光網絡
8.3.1 光接入網的界定
8.3.2 光接入網基本網元設備
8.3.3 實用光接入網的基本構成
8.3.4 光接入網的拓撲結構
8.4 無源光網絡(PON)接入網
8.4.1 PON的技術種類
8.4.2 APON, GPON, EPON接入技術比較
8.5 EPON系統結構及原理
8.5.1 EPON系統結構
8.5.2 EPON系統的工作原理
8.5.3 EPON幀結構
8.5.4 EPON關鍵技術
8.5.5 EPON 基本網絡單元設備
8.6 光纖接入網的應用
8.6.1 PON接入網應用
8.6.2 TDD+TDM+TDMA的PON的
習題
第9章 全光通信網
9.1 全光通信網概述
9.1.1 全光通信網的基本概念
9.1.2 全光通信網的結構
9.1.3 全光通信網的特點
9.1.4 全光通信網中的關鍵技術
9.2 光交換技術
9.2.1 光的電路交換技術
9.2.2 光的分組交換技術
9.2.3 光突發交換技術
9.2.4 光標簽交換技術
9.3 自動交換光網絡(ASON)
9.3.1 ASON的體系結構及主要功能
9.3.2 ASON的主要特點
9.3.3 ASON的3種連接
9.3.4 ASON的網絡結構模型
9.3.5 ASON的標準化
習題
參考文獻
信息傳輸是信息社會的三大標志之一,“光纖傳輸技術”的發展,決定著“整個通信網絡”的發展。為了適應光纖通信技術發展的快速性,知識更新強烈的需求性,作者融合了近二十年的教學經驗、多年的工程實踐以及光纖通信發展多樣化而進行第三次修訂本教材。在教材修訂編寫過程中,主編人員重新梳理理論知識點之間的銜接關系,進而縮減部分理論分析難度和目前減退技術的篇幅,同時根據光纖通信的最新進展,重點增補當前光網絡的實用新技術的內容,如基于SDH的MSTP、光傳送網(OTN)、分組傳送網PTN(IP RAN)、城域與接入光網絡和自動交換光網絡(ASON)等應用技術。力求給讀者一個比較全面、系統從理論到實際的光纖通信系統與網絡的完整框架。
本書比較全面、系統地講述了現代光纖通信系統的基本原理、基本技術、系統設計和光纖通信網絡。全書共9章:第1章~第4章主要介紹了光纖通信系統所包含的基礎內容,,即光纖通信發展趨勢、光纖傳輸原理及傳輸特性、光纖通信的基本器件和光纖通信系統構成原理及設計方法;第5章介紹SDH/MSTP光同步網絡;第6章討論DWDM/OTN光傳送網絡;第7章介紹了PTN分組傳送網絡;第8章介紹了城域與接入光網絡,重點對城域光、網絡光互聯網絡和APON/GPON/EPON接入技術作了介紹;第9章介紹全光通信網,包括全光通信網的結構、光交換技術、自動交換光網絡(ASON)等。
本書第1~5章由胡慶修訂,第7章、第9章張德民和胡慶修訂,第6章由劉鴻修訂、第8章由楊曉波修訂。全書由胡慶統稿,由張德民審核。在全書編寫期間得到了嚴常青、張毅、胡敏、張愛平等同志的大力協助,在此一并表示感謝。
為適應當前高校課程門類多、課時壓縮的教學特點,本書在概念和原理的講述上力求嚴謹、準確、精練,理論適中,注重實用,主要面向工科院校,盡量少用繁雜的數學推導。
本書可作為高等學校通信工程、電子信息工程、信息工程、電子信息科學與技術以及其他電子信息類專業本科生教材,也可供研究生、科技工作者和工程技術人員參考。
由于編著者水平有限,書中難免存在疏漏和錯誤,懇請讀者批評指正。