光縴通信係統與網絡（第3版） pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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鬍慶，劉鴻，張德民，楊曉波 著

圖書標籤:

• 光縴通信
• 光縴網絡
• 通信係統
• 網絡工程
• 信息技術
• 光通信
• 第三版
• 教材
• 通信原理
• 網絡技術

齣版社： 電子工業齣版社

ISBN：9787121241406

版次：3

商品編碼：11540984

包裝：平裝

叢書名： 國傢特色專業.通信工程.核心課程規劃教材

開本：16開

齣版時間：2014-09-01

用紙：膠版紙

頁數：256

正文語種：中文

內容簡介

本書係統闡述瞭現代光縴通信係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縴通信係統的原理、光縴傳輸原理及傳輸特性、基本光縴通信器件原理及性能指標、光縴通信係統及設計，同時根據光縴通信的最新進展，配閤“全光網、全IP化”大趨勢介紹瞭SDH/MSTP光同步網絡、基於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、設計與工程的結閤，精選瞭一些當前最新的實例進行分析，並且以形象直觀的圖錶形式來配閤文字敘述，有助於讀者學習。為瞭配閤教學和學習，每章都精選一定數量的習題。

作者簡介

從事通信與信息技術、傳輸技術科研和本科教學近二十年。發錶論文20餘篇，主編、參編著作教材10餘部。直接參與國傢級精品課程“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。

目錄

第1章 光縴通信概論 1
1．1 光縴通信係統發展現狀 1
1．1．1 光縴通信的特點及發展簡史 1
1．1．2 光縴通信係統及發展現狀 5
1．2 光縴通信網絡發展現狀 7
1．2．1 通信網概念 7
1．2．2 光縴通信網絡模型 8
1．2．3 光縴通信網絡現狀 9
1．3 光縴通信發展與演變趨勢 11
1．3．1 光縴、光纜發展與演變趨勢 11
1．3．2 光縴通信係統發展與演變趨勢 12
1．3．3 光縴通信網絡發展與演變趨勢 12
習題1 14
第2章 光縴傳輸原理及傳輸特性 15
2．1 光縴和光纜的結構及類型 15
2．1．1 光縴結構及類型 15
2．1．2 光纜結構及類型 19
2．2 光縴傳輸原理分析 25
2．2．1 射綫理論分析光縴的傳輸原理 25
2．2．2 波動理論分析光縴的傳輸原理 28
2．3 光縴的結構參數 34
2．3．1　幾何參數 35
2．3．2 數值孔徑 35
2．3．3 模場直徑 35
2．3．4 截止波長 36
2．4 光縴的傳輸特性 37
2．4．1 損耗特性 37
2．4．2 色散特性 40
2．4．3 光縴雙摺射及偏振特性 44
2．4．4 光縴的非綫性效應 46
習題2 49
第3章 光縴通信基本器件 50
3．1 光源器件 50
3．1．1 半導體激光器的結構及原理 50
3．1．2 分布反饋式和可調諧式半導體激光器 57
3．1．3 半導體激光器的主要特性 60
3．1．4 半導體發光二極管（LED） 64
3．1．5 半導體發光二極管的主要特性 65
3．2 光檢測器件 66
3．2．1 PD光電二極管 66
3．2．2 PIN光電二極管 67
3．2．3 APD雪崩光電二極管 67
3．2．4 光電二極管的主要特性 68
3．3 光縴放大器（EDFA） 70
3．3．1 EDFA的結構及原理 71
3．3．2 EDFA的主要特性 73
3．4 光縴連接器件 76
3．4．1 光縴連接器的結構與種類 76
3．4．2 光縴連接器的主要性能指標 76
3．5 光分路耦閤器和波分復用器 78
3．5．1 光分路耦閤器 78
3．5．2 波分復用器和解復用器 80
3．6 光隔離器與光環行器 85
3．6．1 光隔離器 85
3．6．2 光環行器 86
3．7 光衰減器和光開關 87
3．7．1 光衰減器 87
3．7．2 光開關 88
3．8 偏振控製器和光調製器 89
3．8．1 偏振控製器 89
3．8．2 光調製器 90
習題3 91
第4章 光縴通信係統及設計 92
4．1 兩種數字傳輸體製 92
4．1．1 準同步數字體係PDH 92
4．1．2 同步數字體係SDH 93
4．2 光發射機 94
4．2．1 光源直接強度調製 94
4．2．2 光發射機的構成及原理 95
4．2．3 光發射機的主要性能指標 102
4．3 光接收機 103
4．3．1 光接收機的結構及原理 103
4．3．2 光接收機的噪聲分析 106
4．3．3 光接收機的主要性能指標 109
4．4 光中繼器 111
4．5 係統的性能指標 112
4．5．1 誤碼性能 112
4．5．2 抖動和滑動性能 114
4．5．3 可靠性 116
4．6 光縴通信係統的設計 117
4．6．1 係統的總體考慮 117
4．6．2 中繼段長的設計 118
習題4 122
第5章 SDH/MSTP光同步網絡 124
5．1 SDH傳輸體製的基本概念 124
5．1．1 光傳輸網絡發展與演變 124
5．1．2 基本概念與幀結構 125
5．1．3 SDH的復用映射結構 128
5．2 SDH的基本網絡單元設備 131
5．2．1 終端復用器TM和分插復用器ADM 131
5．2．2 再生中繼器（REG） 132
5．2．3 數字交叉連接設備（DXC） 132
5．3 SDH傳送網 132
5．3．1 傳送網分層與分割 132
5．3．2 SDH網絡結構 135
5．3．3 SDH網同步的概念 138
5．3．4 SDH自愈環網原理 140
5．3．5 SDH網絡管理 141
5．4 基於SDH的MSTP 142
5．4．1 MSTP的概念 143
5．4．2 MSTP的功能塊模型及實現 144
5．4．3 MSTP技術應用 148
習題5 149
第6章 DWDM/OTN光傳送網絡 150
6．1 DWDM的基本概念 150
6．1．1 波分復用定義 150
6．1．2 DWDM在傳輸網中的定位 152
6．1．3 DWDM係統模型 152
6．1．4 實用DWDM係統的構成 153
6．2 DWDM的基本網絡單元設備 155
6．2．1 光終端復用設備（OTM） 156
6．2．2 光綫路放大設備（OLA） 161
6．2．3 光分插復用設備（OADM） 162
6．2．4 光交叉連接設備（OXC） 163
6．3 DWDM網絡結構與保護 164
6．3．1 DWDM網絡結構 164
6．3．2 DWDM自愈環網原理 166
6．3．3 DWDM網絡管理 168
6．3．4 DWDM光網絡在長途乾綫的應用 171
6．4 OTN的基本概念與幀結構 172
6．4．1 OTN的基本概念 172
6．4．2 OTN的分層結構 173
6．4．3 OTN的幀結構 177
6．4．4 OTN的復用映射結構 179
6．5 OTN的基本網元和組網保護 182
6．5．1 OTN新增網元 182
6．5．2 OTN組網保護 184
習題6 186
第7章 PTN分組傳送網 187
7．1 PTN的基本概念 187
7．1．1 PTN的基本概念及特點 188
7．1．2 PTN的標準 189
7．1．3 PTN與MSTP、以太網和IP/MPLS的比較 190
7．2 PTN網絡體係結構 191
7．2．1 PTN的分層結構 191
7．2．2 PTN的功能平麵 193
7．3 PTN網元結構 193
7．3．1 PTN網元分類 193
7．3．2 PTN網元的功能結構 194
7．3．3 PTN的業務承載與數據轉發 195
7．4 PTN組網應用及保護機製 197
習題7 198
第8章 城域與接入光網絡 199
8．1 城域光網絡 199
8．1．1 城域光網絡的結構 199
8．1．2 城域網的特點 200
8．2 光互聯網絡 201
8．2．1 光互聯網的概念 201
8．2．2 光互聯網的體係結構 203

8．3 接入光網絡 204
8．3．1 光接入網的界定 204
8．3．2 光接入網基本網元設備 206
8．3．3 實用光接入網的基本構成 209
8．3．4 光接入網的拓撲結構 210
8．4 源光網絡（PON）接入網 212
8．4．1 PON的技術種類 212
8．4．2 APON， GPON， EPON接入技術比較 213
8．5 EPON係統結構及原理 215
8．5．1 EPON係統結構 215
8．5．2 EPON係統的工作原理 216
8．5．3 EPON幀結構 217
8．5．4 EPON關鍵技術 218
8．5．5 EPON 基本網絡單元設備 220
8．6 光縴接入網的應用 222
8．6．1 PON接入網應用 222
8．6．2 TDD+TDM+TDMA的PON的OAN 223
習題8 224
第9章 全光通信網 225
9．1 全光通信網概述 225
9．1．1 全光通信網的基本概念 225
9．1．2 全光通信網的結構 226
9．1．3 全光通信網的特點 227
9．1．4 全光通信網中的關鍵技術 228
9．2 光交換技術 229
9．2．1 光的電路交換技術 230
9．2．2 光的分組交換技術 232
9．2．3 光突發交換技術 234
9．2．4 光標簽交換技術 235
9．3 自動交換光網絡（ASON） 235
9．3．1 ASON的體係結構及主要功能 236
9．3．2 ASON的主要特點 238
9．3．3 ASON的3種連接 239
9．3．4 ASON的網絡結構模型 240
9．3．5 ASON的標準化 241
習題9 242
參考文獻 243

前言/序言

光縴通信係統與網絡（第3版） 簡介 《光縴通信係統與網絡（第3版）》是一部全麵深入探討光縴通信技術發展、係統設計、網絡構建及未來趨勢的權威性專著。本書以嚴謹的科學態度和清晰的邏輯結構，係統梳理瞭光縴通信領域的核心概念、關鍵原理、前沿技術及工程實踐，旨在為讀者提供一個完整而深入的知識體係，助其掌握光縴通信的本質，理解其在現代信息社會中的關鍵作用，並預測其未來的發展方嚮。 本書第三版在繼承前兩版精華的基礎上，緊密追蹤近些年來光縴通信技術日新月異的步伐，對現有內容進行瞭大量更新與擴展。新增瞭更多關於高速率傳輸、先進調製編碼技術、相乾光通信、光網絡智能化、軟件定義網絡（SDN）在光網絡中的應用、光網絡安全、以及新興的光通信應用場景（如5G/6G、數據中心互聯、物聯網等）的詳實闡述。同時，對現有章節也進行瞭精細化調整與優化，力求更加貼閤當前學術界和産業界的最新研究熱點與工程實踐需求。 內容概要 本書共分為二十餘章，從基礎理論到復雜係統，層層遞進，內容涵蓋麵廣，深度適中，適閤於通信工程、電子工程、計算機科學、信息技術等相關專業的本科生、研究生，以及在光縴通信領域從事研發、設計、運營和維護工作的工程師和技術人員。 第一部分：光縴通信基礎與關鍵器件 第一章：引言與發展概述 介紹光縴通信的起源、曆史演進，以及其在現代信息社會中的戰略地位和核心價值。 闡述光縴通信相對於傳統電通信的顯著優勢，如高帶寬、低損耗、抗電磁乾擾等。 展望光縴通信技術未來發展趨勢，包括更高傳輸速率、更長傳輸距離、更低成本、以及更智能化的網絡管理。 第二章：光波導與光縴 詳細講解光在光縴中的傳播原理，包括全反射、摺射率分布（階躍型光縴、漸變型光縴）等。 深入分析不同類型光縴的結構、特性及其適用場景，如單模光縴、多模光縴（OM1-OM5）、塑料光縴等。 探討光縴的關鍵參數，如數值孔徑、截止波長、模場直徑、色散（模間色散、材料色散、波導色散）、非綫性效應（剋爾效應、拉曼散射、布裏淵散射）等，並分析這些參數對係統性能的影響。 介紹光縴的製造工藝、敷設方式（直埋、管道、架空、水下）及其對信號傳輸的影響。 第三章：光光源 深入介紹各種光縴通信中常用的光源，包括半導體激光器（FP激光器、DFB激光器、VCSEL）和光縴激光器。 講解這些光源的工作原理、特性參數（如波長、輸齣功率、光譜寬度、調製帶寬、穩定性）、可靠性以及在不同應用場景下的選擇依據。 特彆關注高速率通信所需的窄綫寬、高穩定性的激光器技術。 第四章：光探測器 詳細闡述光縴通信中使用的主要光探測器，包括PIN光電二極管和雪崩光電二極管（APD）。 分析其工作原理、性能指標（如靈敏度、響應速度、量子效率、暗電流、噪聲等）及其對係統接收性能的影響。 介紹新型光探測器技術，如矽光電導探測器、矽光電倍增管（SiPM）在特定應用中的潛力。 第五章：光調製與解調 講解實現光信號調製的各種技術，包括強度調製（IM）、相位調製（PM）、頻率調製（FM）以及更復雜的數字調製格式，如PAM（脈衝幅度調製）、QPSK（四相相移鍵控）、16QAM（16電平正交幅度調製）等。 分析不同調製格式的性能權衡，包括頻譜效率、抗噪聲能力、對器件的要求等。 介紹光信號的解調方法，重點關注相乾檢測技術及其在高比特率係統中的應用。 第六章：光放大器 深入探討光縴通信係統中關鍵的有源器件——光放大器。 重點介紹摻鉺光縴放大器（EDFA）的工作原理、性能參數（如增益、噪聲係數、放大帶寬、飽和光功率）及其在長距離傳輸中的重要作用。 介紹其他類型的光放大器，如拉曼放大器、半導體光放大器（SOA），並分析其各自的優缺點及適用領域。 討論光放大器的串聯和並聯配置，以及其對係統信噪比（SNR）和動態範圍的影響。 第七章：光開關與光電集成器件 介紹用於光信號路由和復用的各種光開關技術，如微機電係統（MEMS）光開關、熱光開關、液晶光開關等。 探討光電器件的集成技術，如光電集成（PIC）和矽光子技術，分析其在減小器件尺寸、降低功耗、提高集成度和降低成本方麵的優勢，及其在未來光通信網絡中的重要地位。 第二部分：光縴傳輸係統設計與優化 第八章：光縴傳輸係統的基本組成與設計 闡述一個典型的光縴傳輸係統的基本構成，包括發射機、光縴鏈路、接收機、中繼器（光放大器）等。 詳細講解係統設計的基本原則和流程，包括確定傳輸速率、傳輸距離、誤碼率（BER）要求、信號質量指標（如Q值、OSNR）等。 分析影響係統性能的主要因素，如損耗、色散、非綫性效應、噪聲等，並介紹相應的補償和抑製技術。 第九章：光縴傳輸係統的損耗分析與控製 全麵分析光縴傳輸鏈路中的各種損耗，包括光縴本身的傳播損耗、連接器損耗、熔接損耗、光分路器/閤路器損耗等。 介紹精確的損耗預算方法，以及如何在設計中考慮和控製損耗，以確保信號的有效傳輸。 討論如何通過閤理的光縴選擇、高品質的連接器和熔接技術來最小化損耗。 第十章：光縴傳輸係統的色散分析與補償 深入分析不同類型的色散（材料色散、波導色散、模式色散）及其在高比特率係統中的纍積效應。 詳細介紹各種色散補償技術，包括色散位移光縴（DSF）、色散補償光縴（DCF）、光柵補償器、液晶可調濾波器（Tunable Filter）以及數字信號處理（DSP）補償技術。 分析不同補償技術的原理、優缺點、適用範圍及其對係統性能的影響。 第十一章：光縴傳輸係統的非綫性效應及抑製 詳細講解光縴中的主要非綫性效應，如自相位調製（SPM）、交叉相位調製（XPM）、四波混頻（FWM）和受激拉曼散射（SRS）、受激布裏淵散射（SBS）。 分析這些非綫性效應對信號波形畸變、信道串擾和係統性能的影響。 介紹抑製非綫性效應的策略，包括優化光功率、選擇閤適的調製格式、采用補償技術（如逆嚮拉曼放大）、以及利用多芯光縴或偏振復用等。 第十二章：光縴傳輸係統的噪聲分析與信噪比優化 分析光縴傳輸係統中存在的各種噪聲源，包括激光器的強度噪聲、探測器的散粒噪聲、放大器的自發輻射噪聲（ASE）等。 推導和計算各種噪聲對係統誤碼率（BER）的影響。 詳細介紹提高信噪比（SNR）和信號光信噪比（OSNR）的策略，包括選擇高性能的光源和探測器、優化光放大器設計、以及采用先進的信號處理技術。 第十三章：高速率光傳輸技術 聚焦於當前和未來高速率光通信係統的技術挑戰和解決方案。 詳細介紹高階調製格式（如16QAM、64QAM）的設計和實現，及其對器件和信號處理的要求。 深入講解相乾光通信係統的工作原理、關鍵技術（如相乾檢測、數字信號處理、前嚮糾錯編碼 FEC）。 探討多維復用技術，如偏振復用（PDM）、波長復用（WDM）、空間復用（SM）在提升單通道和總係統容量中的作用。 第三部分：光縴網絡與應用 第十四章：光復用技術（WDM/DWDM） 詳細講解波分復用（WDM）技術，包括密集波分復用（DWDM）和粗波分復用（CWDM）的工作原理、關鍵器件（如光復用器/解復用器、可調諧激光器）和係統架構。 分析WDM技術在增加網絡容量、提供靈活帶寬分配方麵的巨大優勢。 介紹WDM係統的網絡拓撲、管理和保護機製。 第十五章：光網絡架構與拓撲 介紹不同類型的光網絡架構，包括點到點、環形、星形、網格形拓撲及其在不同場景下的應用。 深入探討光網絡層級，包括物理層、傳輸層、網絡層，以及它們之間的接口和協同工作。 分析光網絡在電信骨乾網、城域網、接入網和數據中心互聯（DCI）中的部署模式。 第十六章：光交換與路由 講解光域交換技術，包括電路交換、分組交換和混閤交換。 重點介紹光開關在構建可重構光分插復用器（ROADM）和全光交叉連接（OXC）中的作用，以及它們在網絡靈活性和資源利用率方麵的優勢。 探討在光域實現數據包交換的可能性和挑戰。 第十七章：軟件定義光網絡（SDN）與網絡功能虛擬化（NFV） 闡述SDN和NFV如何賦能傳統光網絡嚮更智能、更靈活、更可編程的方嚮發展。 介紹SDN在光網絡中的應用，如集中式控製、網絡拓撲可見性、動態資源分配和流量工程。 討論NFV在光網絡中的部署，如虛擬化網絡功能（VNF）的管理和編排。 第十八章：光接入網絡（PON） 詳細介紹無源光網絡（PON）的技術原理、係統構成（OLT, ONU, ODN）和工作流程。 分析各種PON標準，如EPON, GPON, XG-PON, NG-PON2，及其在提供高速寬帶接入方麵的技術演進。 探討PON在FTTx（光縴到戶/樓/路）部署中的關鍵作用，以及其麵臨的挑戰和未來發展方嚮。 第十九章：數據中心互聯（DCI）與城域光網絡 分析數據中心之間大容量、低時延光連接的需求，以及DCI技術（如DWDM, OTN, FlexEthernet）的解決方案。 探討城域光網絡的特點、挑戰和關鍵技術，包括IP/MPLS與光網絡的融閤、服務鏈的構建等。 第二十章：光網絡安全與可靠性 討論光網絡麵臨的安全威脅，如竊聽、拒絕服務攻擊、欺騙等。 介紹光網絡中的安全機製，如密鑰管理、身份認證、數據加密等，以及相關的標準化工作。 深入分析光網絡的可靠性設計，包括冗餘備份、故障檢測與恢復機製（如1+1保護、SNCP/SNCNP）、以及災難恢復策略。 第四部分：前沿技術與未來展望 第二十一章：新興光通信技術 介紹當前和未來可能對光通信産生深遠影響的新興技術，如： 可見光通信（VLC）：利用LED光源進行數據傳輸，在特定室內場景下的應用潛力。 空腔光縴激光器（Fiber Laser Cavities）：在高功率、高穩定性光源方麵的新進展。 集成矽光子技術：實現光電集成，降低成本，提升性能，推動光計算、光傳感等應用。 多芯光縴（MCF）與空分復用（SDM）：通過增加光縴芯數來突破單縴容量極限，實現超高密度傳輸。 光量子通信：在信息安全和高性能計算領域的新興應用。 人工智能（AI）與機器學習（ML）在光網絡中的應用：用於網絡優化、故障預測、資源調度等。 第二十二章：未來光通信發展趨勢 總結本書內容，並對未來光通信的發展進行展望。 討論網絡帶寬需求的持續增長、數據中心規模的不斷擴大、以及物聯網、人工智能、虛擬現實等新興應用的驅動作用。 預測下一代光通信技術（如6G、超高速光網絡）的可能形態和技術方嚮，包括全光網絡、智能光網絡、綠色光通信等。 總結 《光縴通信係統與網絡（第3版）》以其內容的係統性、先進性、權威性，以及對理論與實踐相結閤的重視，成為光縴通信領域一本不可或缺的學習和參考用書。本書能夠幫助讀者構建紮實的光縴通信知識基礎，理解復雜的技術原理，掌握係統設計與優化的方法，並能洞察行業發展的最新動態和未來趨勢，從而在不斷變革的信息通信技術領域中保持領先地位。

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