光纤通信系统与网络(第5版)

目 录

第1章 光纤通信概论 1

1.1 光通信简介 1

1.1.1 光通信概念 1

1.1.2 光通信发展概况 2

1.2 光纤通信系统概况 4

1.2.1 光纤通信概念及发展概况 4

1.2.2 光纤通信系统概念及发展概况 8

1.3 光纤通信网络概况 10

1.3.1 光网络概念 10

1.3.2 光纤通信网络模型及发展概况 11

1.4 未来光通信 14

1.4.1 光纤、光缆发展趋势 14

1.4.2 光纤通信系统发展趋势 15

1.4.3 光纤通信网络发展趋势 15

1.4.4 光通信发展趋势 16

习题1 21

第2章 光纤传输原理及传输特性 22

2.1 光纤与光缆的结构及类型 22

2.1.1 光纤结构及类型 22

2.1.2 光纤标准及应用 25

2.1.3 光缆结构及类型 26

2.1.4 光缆型号、规格及特性 29

2.2 光纤传输原理分析 31

2.2.1 用射线理论分析光纤的传输原理 31

2.2.2 用波动理论分析光纤的传输原理 34

2.3 光纤的结构参数 40

2.3.1　几何参数 40

2.3.2 数值孔径 41

2.3.3 模场直径 41

2.3.4 截止波长 42

2.4 光纤的传输特性 42

2.4.1 损耗特性 42

2.4.2 色散特性 45

2.4.3 光纤双折射及偏振特性 49

2.4.4 光纤非线性特性 50

习题2 53

第3章 光纤通信基本器件 54

3.1 光有源器件 54

3.1.1 半导体激光器结构及原理 54

3.1.2 分布反馈式与可调谐式半导体激光器 60

3.1.3 半导体激光器的主要特性 63

3.1.4 半导体发光二极管（LED） 66

3.1.5 半导体发光二极管的主要特性 66

3.2 光检测器件 67

3.2.1 PD光电二极管 67

3.2.2 PIN光电二极管 68

3.2.3 APD雪崩光电二极管 68

3.2.4 光电二极管的主要特性 69

3.3 光纤放大器 72

3.3.1 EDFA的结构及原理 72

3.3.2 EDFA的主要特性 74

3.4 光纤连接器 76

3.4.1 光纤连接器的结构与种类 76

3.4.2 光纤连接器的主要性能指标 77

3.5 光分路耦合器与波分复用器 78

3.5.1 光分路耦合器 78

3.5.2 波分复用器 80

3.6 光隔离器与光环行器 85

3.6.1 光隔离器 85

3.6.2 光环行器 86

3.7 光衰减器与光开关 86

3.7.1 光衰减器 86

3.7.2 光开关 87

3.8 偏振控制器 88

习题3 89

第4章 光纤通信系统及设计 91

4.1 两种数字传输体制及系统模型 91

4.1.1 准同步数字传输体制（PDH） 91

4.1.2 同步数字传输体制（SDH） 92

4.1.3 光纤通信系统模型 92

4.2 光发射机 93

4.2.1 光调制 93

4.2.2 光发射机的结构及原理 96

4.2.3 光发射机的主要技术指标 101

4.3 光接收机 102

4.3.1 光接收机的结构及原理 102

4.3.2 光接收机的噪声分析 105

4.3.3 光接收机的主要技术指标 107

4.4 光纤线路及设施 109

4.4.1 光纤、光缆的选型 109

4.4.2 光纤线路设施 110

4.5 光中继器 112

4.6 光模块 113

4.6.1 常用光模块 113

4.6.2 光模块的功能结构及原理 113

4.6.3 光收发模块的型号及参数 113

4.7 系统的性能指标 114

4.7.1 误码性能 115

4.7.2 抖动与滑动性能 117

4.7.3 可靠性 119

4.8 光纤通信系统设计 120

4.8.1 系统总体设计 120

4.8.2 系统中继段距离设计估算 121

习题4 125

第5章 SDH/MSTP光同步网络 128

5.1 SDH概述 129

5.1.1 基本概念与帧结构 129

5.1.2 SDH的复用映射结构 130

5.1.3 2.048Mbit/s到STM-1的复用映射过程 132

5.2 SDH传送网 132

5.2.1 传送网分层与分割 132

5.2.2 传送网分层模型 133

5.3 SDH的基本网元及组网保护 134

5.3.1 SDH的基本网元设备 135

5.3.2 SDH网络结构 136

5.3.3 SDH自愈环网原理 137

5.3.4 SDH网络管理 139

5.3.5 SDH光网络在长途干线网中的应用 140

5.4 基于SDH的MSTP 140

5.4.1 MSTP的概念 141

5.4.2 MSTP的功能块模型及实现 141

5.4.3 MSTP网络的典型应用 144

习题5 147

第6章 DWDM/光传送网（OTN） 148

6.1 DWDM的基本概念 148

6.1.1 波分复用的概念及在传输网中的位置 148

6.1.2 DWDM系统模型 150

6.2 DWDM的基本网元设备 151

6.2.1 光终端复用设备（OTM） 152

6.2.2 光线路放大设备（OLA） 157

6.2.3 光分插复用设备（OADM） 157

6.2.4 光交叉连接设备（OXC） 158

6.3 DWDM组网结构与保护 159

6.3.1 DWDM网络结构 159

6.3.2 DWDM自愈环网原理 161

6.3.3 DWDM网络管理 163

6.3.4 DWDM光网络在长途干线的应用 164

6.4 光传送网（OTN） 165

6.4.1 基本概念与分层结构 165

6.4.2 OTN的帧结构与开销 169

6.4.3 OTN的复用映射结构 171

6.5 OTN的基本网元和组网保护 174

6.5.1 OTN新增网元 174

6.5.2 OTN组网保护 177

6.5.3 OTN在长途干线的应用 179

习题6 179

第7章 PTN/SPN分组传送网络 181

7.1 PTN概述 181

7.1.1 PTN的基本概念及特点 181

7.1.2 PTN的主流技术标准 182

7.1.3 PTN与MSTP和IP/MPLS的性能比较 183

7.1.4 PTN网络体系结构 184

7.2 PTN基本网元及组网保护 186

7.2.1 PTN基本网元 186

7.2.2 PTN网元的功能结构 186

7.2.3 PTN基本网元的工作过程 187

7.2.4 PTN组网保护机制 189

7.3 PTN在传输网的组网应用 191

7.4 SPN概述 193

7.4.1 SPN的基本概念及特点 193

7.4.2 SPN技术标准 194

7.4.3 SPN与PTN的性能比较 195

7.5 SPN网络体系结构 195

7.5.1 SPN分层结构 195

7.5.2 SPN技术特征 197

7.6 SPN基本网元及组网保护 197

7.6.1 SPN基本网元 197

7.6.2 SPN网元的功能结构 198

7.6.3 SPN基本网元的工作过程 199

7.6.4 SPN组网保护机制 200

7.6.5 SPN在传输网中的组网应用 201

习题7 202

第8章 城域与接入光网络 203

8.1 城域光网络 203

8.1.1 城域光网络的结构 203

8.1.2 城域光网络的特点 204

8.2 光互联网络 205

8.2.1 光互联网络的概念 205

8.2.2 光互联网络的传输技术 205

8.2.3 光互联网络的体系结构 207

8.3 光纤接入网 208

8.3.1 光纤接入网概述 208

8.3.2 光纤接入网基本网元设备 210

8.3.3 光纤接入网的拓扑结构 212

8.4 无源光网络（PON） 214

8.4.1 PON的技术种类 214

8.4.2 APON、GPON、EPON接入技术比较 215

8.5 EPON系统结构及原理 216

8.5.1 EPON系统结构 216

8.5.2 EPON系统的工作原理 217

8.5.3 EPON帧结构及关键技术 218

8.5.4 EPON基本网络单元设备 221

8.5.5 EPON的组网应用 222

习题8 224

第9章 现代光通信系统 225

9.1　相干光通信系统 225

9.1.1 相干光通信系统的基本原理 225

9.1.2 相干光通信系统的关键技术 227

9.1.3 相干光通信系统的优点及前景 227

9.2 光孤子通信系统 228

9.2.1 光孤子通信系统的基本原理 228

9.2.2 光孤子通信系统的关键技术 229

9.2.3 光孤子通信系统的优点及前景 230

9.3 自由空间光通信系统 230

9.3.1 FSO通信系统的基本原理 230

9.3.2 FSO通信系统的关键技术 231

9.3.3 FSO通信系统的优点及前景 232

9.4 光量子通信系统 233

9.4.1 光量子通信系统的基本原理 233

9.4.2　光量子通信系统的关键技术 235

9.4.3　光量子通信系统的优点及前景 237

9.5 海底光缆通信系统 237

9.5.1 海底光缆通信系统的基本原理 238

9.5.2 海底光缆通信系统的关键技术 239

9.5.3 海底光缆通信系统的发展前景 241

习题9 244

第10章 现代全光网络 245

10.1 全光网络概述 245

10.1.1 全光网络的概念及特点 245

10.1.2 全光网络中的关键技术 246

10.1.3 全光网络的结构 247

10.2 智能光网络（ASON） 247

10.2.1 ASON的概念及体系结构 248

10.2.2 ASON的连接类型 249

10.2.3 ASON的结构模型 250

10.3 光分组交换网络 251

10.3.1 光分组交换的概念 251

10.3.2　光分组交换技术的原理 251

10.3.3 光分组交换网络的结构 252

10.4 光突发交换网络 253

10.4.1　光突发交换的概念 253

10.4.2　光突发交换技术的原理 253

10.4.3　光突发交换网络的结构 254

习题10 255

参考文献 256