光纖通信
本書涵蓋了光纖通信專業(yè)的相關(guān)內(nèi)容，包括光纖通信系統(tǒng)、光纖通信傳輸技術(shù)、分組傳送網(wǎng)（PTN）技術(shù)和光傳送網(wǎng)（OTN）技術(shù)。作者在編寫過程中結(jié)合了光纖通信的zui新發(fā)展及實際應(yīng)用情況，精選了部分思考與練習(xí)題，為學(xué)生自主學(xué)習(xí)提供了方便。
本書內(nèi)容系統(tǒng)全面，材料充實豐富，可供通信工程專業(yè)本科生及相關(guān)專業(yè)的高年級學(xué)生使用，也可作為通信專業(yè)的技術(shù)人員和通信管理干部的參考書。
信息傳輸是信息社會發(fā)展的重要支柱，而光纖傳輸技術(shù)的發(fā)展決定著整個通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展。光纖通信經(jīng)過短短幾十年的發(fā)展，在擴大網(wǎng)絡(luò)傳輸容量方面起到了其他方式不可替代的作用。在當(dāng)今信息高速網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展中，光纖通信又一次進入了現(xiàn)代光纖傳輸網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)高潮。展望未來，光纖通信仍將一如既往地向前發(fā)展，把通信網(wǎng)從電到光推向更高的臺階；不僅在傳輸，而且在網(wǎng)絡(luò)核心、網(wǎng)絡(luò)邊緣，都將引入光纖通信，最終把光纖送到千家萬戶。
為了適應(yīng)光纖通信技術(shù)發(fā)展的快速性、知識更新強烈的需求性，作者融合了光纖通信系統(tǒng)、光纖通信傳輸技術(shù)和光傳送網(wǎng)技術(shù)的精華內(nèi)容，特別結(jié)合了最新發(fā)展，加強了光纖通信系統(tǒng)應(yīng)用、分組傳送網(wǎng)（PTN）技術(shù)和光傳送網(wǎng)（OTN）技術(shù)等內(nèi)容，力求給讀者一個全面、系統(tǒng)，從理論到實際應(yīng)用的光纖通信的完整框架。
本書共分7章，前3章為光纖通信系統(tǒng)的基本原理，第4章則從系統(tǒng)角度解讀光纖通信的應(yīng)用，最后3章側(cè)重光傳輸技術(shù)及最新光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，緊跟光纖通信最新成果，使讀者感知光纖通信的飛速發(fā)展。其中，第1章介紹光纖通信的基本概念、特點，光纖通信系統(tǒng)的基本組成和發(fā)展趨勢等；第2章論述光纖結(jié)構(gòu)、光纖導(dǎo)光原理等；第3章論述光無源器件和光放大器等器件；第4章從典型光纖通信系統(tǒng)及系統(tǒng)的性能指標(biāo)與設(shè)計出發(fā)，重點介紹光波分復(fù)用系統(tǒng)、ROF系統(tǒng)等應(yīng)用實例；第5章詳細(xì)介紹同步數(shù)字傳輸體系（SDH）的基本構(gòu)成、幀結(jié)構(gòu)、復(fù)用和映射、指針等技術(shù)，并介紹多業(yè)務(wù)傳送平臺（MSTP）技術(shù)；第6章主要介紹分組傳送網(wǎng)（PTN）的基本概念、結(jié)構(gòu)及技術(shù)應(yīng)用等；第7章系統(tǒng)介紹光傳送網(wǎng)(OTN)的概念。
本書由李云霞和蒙文策劃、主編并統(tǒng)稿，康巧燕、徐志燕、馬麗華、石磊、李凡參與了全書內(nèi)容的編寫工作，蒙雨茜和李慧敏對本書的編寫做了大量的工作。在此，對同事們的大力支持和幫助表示衷心的感謝。本書參考了相關(guān)專業(yè)現(xiàn)已出版的部分教材和著作（詳見參考文獻），在此對相關(guān)作者一并表示誠摯的謝意。
由于作者水平所限，書中難免存在疏漏、錯誤和不足之處，懇請讀者批評指正。
作者
2016年4月
第1章概論1
1.1光纖通信的基本概念1
1.2光纖通信系統(tǒng)的基本組成2
1.3光纖通信的特點與應(yīng)用4
1.3.1光纖通信的特點4
1.3.2光纖通信的應(yīng)用5
1.4光纖通信的發(fā)展和演變6
1.4.1光纖、光纜6
1.4.2光纖通信系統(tǒng)7
1.4.3光纖通信網(wǎng)絡(luò)7
思考與練習(xí)題9
第2章光纖傳輸原理及傳輸特性10
2.1光纖的結(jié)構(gòu)與分類10
2.1.1光纖的結(jié)構(gòu)10
2.1.2光纖的分類11
2.1.3光纖的制造工藝12
2.2光纖的傳輸原理13
2.2.1用射線理論分析光纖的傳輸原理13
2.2.2用波動理論分析光纖的傳輸原理16
2.3光纖的傳輸特性24
2.3.1光纖的損耗特性24
2.3.2光纖的色散特性27
2.3.3光纖的非線性效應(yīng)28
2.4單模光纖的性能參數(shù)及種類31
2.4.1光纖的主要性能參數(shù)31
2.4.2單模光纖的種類31
2.5光纖接續(xù)32
2.6光纜34
2.6.1光纜的基本結(jié)構(gòu)34
2.6.2光纜的分類34
思考與練習(xí)題36
第3章光纖通信系統(tǒng)的基本器件37
3.1光纖通信用光源37
3.1.1半導(dǎo)體光源的發(fā)光機理37
3.1.2發(fā)光二極管LED39
3.1.3半導(dǎo)體激光器LD40
3.2光檢測器43
3.2.1PIN光電二極管43
3.2.2雪崩光電二極管APD44
3.3光放大器45
3.3.1光放大器的作用與分類45
3.3.2摻鉺光纖放大器47
3.3.3拉曼光纖放大器51
3.4光纖連接器54
3.4.1光纖連接損耗55
3.4.2光纖連接器的性能參數(shù)55
3.4.3光纖連接器的外形56
3.4.4光纖連接器的插針端面57
3.5光耦合器57
3.5.1光耦合器的性能參數(shù)58
3.5.2各種光耦合器59
3.6光開關(guān)61
3.6.1光開關(guān)的作用61
3.6.2光開關(guān)的種類61
思考與練習(xí)題66
第4章光纖通信系統(tǒng)及設(shè)計67
4.1光發(fā)送機67
4.1.1光發(fā)送機的組成67
4.1.2調(diào)制方式68
4.1.3光發(fā)送機的主要技術(shù)要求69
4.1.4光源與光纖的耦合69
4.2光接收機70
4.2.1光接收機的組成70
4.2.2集成光接收機72
4.2.3光接收機的主要技術(shù)指標(biāo)72
4.3光中繼器與分插復(fù)用器73
4.3.1光中繼器73
4.3.2分插復(fù)用器73
4.4光波分復(fù)用系統(tǒng)74
4.4.1光波分復(fù)用技術(shù)的定義74
4.4.2光波分復(fù)用系統(tǒng)的基本形式77
4.4.3光波分復(fù)用技術(shù)的特點78
4.4.4光波長區(qū)的分配79
4.4.5光波分復(fù)用器80
4.5ROF系統(tǒng)概述86
4.5.1ROF系統(tǒng)的構(gòu)成86
4.5.2ROF技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀87
4.5.3ROF系統(tǒng)的基本原理87
4.5.4ROF系統(tǒng)的特點88
4.6系統(tǒng)的性能指標(biāo)89
4.6.1誤碼性能89
4.6.2抖動性能90
4.7系統(tǒng)結(jié)構(gòu)91
4.7.1點到點連接91
4.7.2廣播和分配網(wǎng)92
4.7.3局域網(wǎng)92
4.8光纖損耗和色散對系統(tǒng)性能的影響93
4.8.1損耗限制系統(tǒng)93
4.8.2色散限制系統(tǒng)94
4.9光纖通信系統(tǒng)的設(shè)計95
4.9.1功率預(yù)算95
4.9.2上升時間預(yù)算96
4.9.3色散預(yù)算97
4.9.4系統(tǒng)功率代價98
思考與練習(xí)題101
第5章同步數(shù)字傳輸體系102
5.1SDH的引入102
5.1.1準(zhǔn)同步數(shù)字系列PDH102
5.1.2PDH的復(fù)用102
5.1.3PDH的缺點103
5.1.4SDH的特點104
5.1.5SDH的基本組成105
5.1.6我國SDH的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)107
5.1.7SDH的發(fā)展109
5.2分層模型與幀結(jié)構(gòu)109
5.2.1SDH傳送網(wǎng)分層模型109
5.2.2SDH的幀結(jié)構(gòu)110
5.2.3段開銷112
5.3復(fù)用和映射115
5.3.1復(fù)用的基本原理115
5.3.2復(fù)用的結(jié)構(gòu)116
5.3.3映射的基本原理120
5.3.42048 kb/s到STM1的映射和復(fù)用122
5.3.534.368 Mb/s到STM1的映射和復(fù)用129
5.3.6139.264 Mb/s到STM1的映射和復(fù)用131
5.3.74個AUGN復(fù)用進AUG4N131
5.3.8ATM信元的映射132
5.3.9IP數(shù)據(jù)包的映射134
5.4指針134
5.4.1指針的作用134
5.4.2指針的位置134
5.4.3指針的調(diào)整135
5.4.4支路單元指針調(diào)整技術(shù)139
5.5SDH網(wǎng)同步140
5.5.1網(wǎng)同步的基本原理140
5.5.2數(shù)字網(wǎng)中的同步方式141
5.5.3從時鐘的工作方式143
5.5.4我國SDH同步網(wǎng)的結(jié)構(gòu)143
5.5.5定時基準(zhǔn)的分配144
5.5.6同步網(wǎng)定時信號傳輸鏈146
5.5.7SDH網(wǎng)元設(shè)備定時147
5.6網(wǎng)絡(luò)保護技術(shù)148
5.6.1基本的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)148
5.6.2鏈形網(wǎng)149
5.6.3環(huán)形網(wǎng)——自愈環(huán)152
5.6.4復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及特點159
5.7基于SDH的多業(yè)務(wù)傳送平臺（MSTP）161
5.7.1MSTP的功能結(jié)構(gòu)162
5.7.2MSTP承載以太網(wǎng)業(yè)務(wù)的核心技術(shù)162
5.7.3MSTP的主要特點163
思考與練習(xí)題164
第6章分組傳送網(wǎng)（PTN）166
6.1PTN概述166
6.2PTN的體系結(jié)構(gòu)168
6.2.1PTN的分層結(jié)構(gòu)168
6.2.2PTN的功能平面169
6.3PTN的關(guān)鍵技術(shù)170
6.4PTN的技術(shù)特點及應(yīng)用176
6.4.1PTN的技術(shù)特點176
6.4.2PTN的應(yīng)用177
思考與練習(xí)題181
第7章光傳送網(wǎng)（OTN）182
7.1OTN的基本概念182
7.1.1OTN技術(shù)的背景182
7.1.2OTN概念的特點182
7.1.3OTN標(biāo)準(zhǔn)的進展185
7.2OTN體系架構(gòu)186
7.2.1OTN分層及接口186
7.2.2OTN光傳送模塊189
7.2.3OTN幀結(jié)構(gòu)和開銷193
7.2.4OTN復(fù)用/映射結(jié)構(gòu)197
7.3OTN保護與恢復(fù)199
7.3.1線性保護技術(shù)200
7.3.2環(huán)網(wǎng)保護技術(shù)203
7.3.3網(wǎng)狀網(wǎng)恢復(fù)技術(shù)205
7.4OTN交叉連接技術(shù)206
7.4.1OTN電交叉連接技術(shù)207
7.4.2OTN光交叉連接技術(shù)209
7.4.3OTN通用交叉連接技術(shù)214
7.5可重構(gòu)光分插復(fù)用器（ROADM）215
7.5.1ROADM節(jié)點的結(jié)構(gòu)215
7.5.2ROADM技術(shù)的實現(xiàn)217
7.5.3ROADM組網(wǎng)的應(yīng)用220
思考與練習(xí)題222
參考文獻223
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