光纤通信系统与网络

第1章 光纤通信概论 1

1．1 光纤通信系统发展现状 1

1．1．1 光纤通信的特点及发展简史 1

1．1．2 光纤通信系统及发展现状 5

1．2 光纤通信网络发展现状 7

1．2．1 通信网概念 7

1．2．2 光纤通信网络模型 8

1．2．3 光纤通信网络现状 9

1．3 光纤通信发展与演变趋势 11

1．3．1 光纤、光缆发展与演变趋势 11

1．3．2 光纤通信系统发展与演变趋势 12

1．3．3 光纤通信网络发展与演变趋势 12

习题1 14

第2章 光纤传输原理及传输特性 15

2．1 光纤和光缆的结构及类型 15

2．1．1 光纤结构及类型 15

2．1．2 光缆结构及类型 19

2．2 光纤传输原理分析 25

2．2．1 射线理论分析光纤的传输原理 25

2．2．2 波动理论分析光纤的传输原理 28

2．3 光纤的结构参数 34

2．3．1　几何参数 35

2．3．2 数值孔径 35

2．3．3 模场直径 35

2．3．4 截止波长 36

2．4 光纤的传输特性 37

2．4．1 损耗特性 37

2．4．2 色散特性 40

2．4．3 光纤双折射及偏振特性 44

2．4．4 光纤的非线性效应 46

习题2 49

第3章 光纤通信基本器件 50

3．1 光源器件 50

3．1．1 半导体激光器的结构及原理 50

3．1．2 分布反馈式和可调谐式半导体激光器 57

3．1．3 半导体激光器的主要特性 60

3．1．4 半导体发光二极管（LED） 64

3．1．5 半导体发光二极管的主要特性 65

3．2 光检测器件 66

3．2．1 PD光电二极管 66

3．2．2 PIN光电二极管 67

3．2．3 APD雪崩光电二极管 67

3．2．4 光电二极管的主要特性 68

3．3 光纤放大器（EDFA） 70

3．3．1 EDFA的结构及原理 71

3．3．2 EDFA的主要特性 73

3．4 光纤连接器件 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 76

3．5 光分路耦合器和波分复用器 78

3．5．1 光分路耦合器 78

3．5．2 波分复用器和解复用器 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 光衰减器和光开关 87

3．7．1 光衰减器 87

3．7．2 光开关 88

3．8 偏振控制器和光调制器 89

3．8．1 偏振控制器 89

3．8．2 光调制器 90

习题3 91

第4章 光纤通信系统及设计 92

4．1 两种数字传输体制 92

4．1．1 准同步数字体系PDH 92

4．1．2 同步数字体系SDH 93

4．2 光发射机 94

4．2．1 光源直接强度调制 94

4．2．2 光发射机的构成及原理 95

4．2．3 光发射机的主要性能指标 102

4．3 光接收机 103

4．3．1 光接收机的结构及原理 103

4．3．2 光接收机的噪声分析 106

4．3．3 光接收机的主要性能指标 109

4．4 光中继器 111

4．5 系统的性能指标 112

4．5．1 误码性能 112

4．5．2 抖动和滑动性能 114

4．5．3 可靠性 116

4．6 光纤通信系统的设计 117

4．6．1 系统的总体考虑 117

4．6．2 中继段长的设计 118

习题4 122

第5章 SDH/MSTP光同步网络 124

5．1 SDH传输体制的基本概念 124

5．1．1 光传输网络发展与演变 124

5．1．2 基本概念与帧结构 125

5．1．3 SDH的复用映射结构 128

5．2 SDH的基本网络单元设备 131

5．2．1 终端复用器TM和分插复用器ADM 131

5．2．2 再生中继器（REG） 132

5．2．3 数字交叉连接设备（DXC） 132

5．3 SDH传送网 132

5．3．1 传送网分层与分割 132

5．3．2 SDH网络结构 135

5．3．3 SDH网同步的概念 138

5．3．4 SDH自愈环网原理 140

5．3．5 SDH网络管理 141

5．4 基于SDH的MSTP 142

5．4．1 MSTP的概念 143

5．4．2 MSTP的功能块模型及实现 144

5．4．3 MSTP技术应用 148

习题5 149

第6章 DWDM/OTN光传送网络 150

6．1 DWDM的基本概念 150

6．1．1 波分复用定义 150

6．1．2 DWDM在传输网中的定位 152

6．1．3 DWDM系统模型 152

6．1．4 实用DWDM系统的构成 153

6．2 DWDM的基本网络单元设备 155

6．2．1 光终端复用设备（OTM） 156

6．2．2 光线路放大设备（OLA） 161

6．2．3 光分插复用设备（OADM） 162

6．2．4 光交叉连接设备（OXC） 163

6．3 DWDM网络结构与保护 164

6．3．1 DWDM网络结构 164

6．3．2 DWDM自愈环网原理 166

6．3．3 DWDM网络管理 168

6．3．4 DWDM光网络在长途干线的应用 171

6．4 OTN的基本概念与帧结构 172

6．4．1 OTN的基本概念 172

6．4．2 OTN的分层结构 173

6．4．3 OTN的帧结构 177

6．4．4 OTN的复用映射结构 179

6．5 OTN的基本网元和组网保护 182

6．5．1 OTN新增网元 182

6．5．2 OTN组网保护 184

习题6 186

第7章 PTN分组传送网 187

7．1 PTN的基本概念 187

7．1．1 PTN的基本概念及特点 188

7．1．2 PTN的标准 189

7．1．3 PTN与MSTP、以太网和IP/MPLS的比较 190

7．2 PTN网络体系结构 191

7．2．1 PTN的分层结构 191

7．2．2 PTN的功能平面 193

7．3 PTN网元结构 193

7．3．1 PTN网元分类 193

7．3．2 PTN网元的功能结构 194

7．3．3 PTN的业务承载与数据转发 195

7．4 PTN组网应用及保护机制 197

习题7 198

第8章 城域与接入光网络 199

8．1 城域光网络 199

8．1．1 城域光网络的结构 199

8．1．2 城域网的特点 200

8．2 光互联网络 201

8．2．1 光互联网的概念 201

8．2．2 光互联网的体系结构 203

8．3 接入光网络 204

8．3．1 光接入网的界定 204

8．3．2 光接入网基本网元设备 206

8．3．3 实用光接入网的基本构成 209

8．3．4 光接入网的拓扑结构 210

8．4 源光网络（PON）接入网 212

8．4．1 PON的技术种类 212

8．4．2 APON， GPON， EPON接入技术比较 213

8．5 EPON系统结构及原理 215

8．5．1 EPON系统结构 215

8．5．2 EPON系统的工作原理 216

8．5．3 EPON帧结构 217

8．5．4 EPON关键技术 218

8．5．5 EPON 基本网络单元设备 220

8．6 光纤接入网的应用 222

8．6．1 PON接入网应用 222

8．6．2 TDD+TDM+TDMA的PON的OAN 223

习题8 224

第9章 全光通信网 225

9．1 全光通信网概述 225

9．1．1 全光通信网的基本概念 225

9．1．2 全光通信网的结构 226

9．1．3 全光通信网的特点 227

9．1．4 全光通信网中的关键技术 228

9．2 光交换技术 229

9．2．1 光的电路交换技术 230

9．2．2 光的分组交换技术 232

9．2．3 光突发交换技术 234

9．2．4 光标签交换技术 235

9．3 自动交换光网络（ASON） 235

9．3．1 ASON的体系结构及主要功能 236

9．3．2 ASON的主要特点 238

9．3．3 ASON的3种连接 239

9．3．4 ASON的网络结构模型 240

9．3．5 ASON的标准化 241

习题9 242

参考文献 243

本书系统阐述了现代光纤通信系统与网络的基本构成、基本原理、基本概念、基本理论、基本性能指标和关键技术，主要内容包括典型光纤通信系统的原理、光纤传输原理及传输特性、基本光纤通信器件原理及性能指标、光纤通信系统及设计，同时根据光纤通信的最新进展，配合“全光网、全IP化”大趋势介绍了SDH/MSTP光同步网络、基于SDH的MSTP、DWDM/OTN光传送网络、PTN分组传送网络、城域与接入光网络及全光通信网等实用技术。
全书注重理论与实践、设计与工程的结合，精选了一些当前最新的实例进行分析，并且以形象直观的图表形式来配合文字叙述，有助于读者学习。为了配合教学和学习，每章都精选一定数量的习题。