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第0章 引言 1

0.1概述 1

0.2光纤网络与最后／最初1英里瓶颈 2

0.3另一种接入技术 3

0.4 FSO工作波长 5

0.5发射机与接收机通道 6

0.6大气层 7

参考文献 8

第1章 非导引介质中的光波传播 9

1.1绪论 9

1.2光束特性 9

1.2.1波长 9

1.2.2光束剖面和模式 10

1.2.3光束发散角 11

1.2.4瑞利长度 13

1.2.5近场和远场分布 14

1.2.6峰值波长 15

1.2.7相干度 15

1.2.8光度量术语 15

1.2.9辐射度量术语 17

1.2.10光束功率和强度 17

1.2.11分贝单位 17

1.2.12激光安全性 19

1.2.13激光器分类 20

1.3大气层 23

1.4大气效应对光信号的影响 24

1.4.1空气折射率 25

1.4.2大气电场 26

1.4.3大气潮汐 26

1.4.4定义 26

1.4.5吸收和衰减 27

1.4.6雾 29

1.4.7烟雾 30

1.4.8雨 31

1.4.9雪 31

1.4.10太阳干扰 31

1.4.11散射 32

1.4.12闪烁 35

1.4.13风和光束漂移 36

1.5大气光传输编码 36

1.6激光雷达 37

参考文献 38

第2章F50收发机设计 43

2.1绪论 43

2.2光源 43

2.2.1激光器按工作距离分类 43

2.2.2激光源参数 44

2.2.3发光二极管 44

2.2.4激光器 46

2.3调制器 51

2.3.1幅度调制 52

2.4光检测器和接收机 53

2.4.1截止波长 54

2.4.2光检测器参数 55

2.4.3 PIN光电二极管 56

2.4.4 APD光电二极管 56

2.4.5光检测器的品质因数 57

2.4.6硅和InGaAs光检测器 58

2.5光放大 59

2.5.1光放大器特性 59

2.5.2半导体光放大器 60

2.5.3光纤放大器 61

2.5.4掺铒光纤放大器 62

2.6光信噪比 64

2.6.1信号质量 64

2.6.2信号质量监测方法 65

2.7捕获、对准及跟踪 66

2.7.1捕获 66

2.7.2对准 67

2.7.3跟踪 68

2.7.4角反射器 69

2.8自适应光学和有源光学 70

2.8.1自适应光学和有源光学的方法 71

2.8.2参考星 72

2.9激光安全性 72

2.10节点箱及底座 73

参考文献 75

第3章 点到点F50系统 77

3.1绪论 77

3.2简单的PtP设计 78

3.2.1简单的PtP收发机设计 79

3.2.2风对LoS的影响 80

3.2.3简单的PtP功率预算 80

3.2.4大气损耗模型 82

3.3带转发器的PtP链路 83

3.3.1带分插的PtP收发机设计 84

3.3.2带分插节点的PtP的功率预算 84

3.4 FSO和RF的混合 85

3.5点到多点FSO 86

3.6点到移动的FSO 87

参考文献 88

第4章 环形自由空间光通信系统 89

4.1绪论 89

4.2环形网络拓扑和业务保护 90

4.3带有分插功能的环形网络节点 91

4.4级联／相交环 93

4.5具有网络连通性的环网 93

参考文献 94

第5章 网状自由空间光通信系统 95

5.1绪论 95

5.2网状拓扑的FSO节点 96

5.2.1 Mesh-FSO拓扑的相关参数 96

5.2.2 Mesh-FSO的节点设计 99

5.2.3 Mesh-FSO的网络保护 99

5.2.4 Mesh-FSO的可扩展性 100

5.3 Mesh-FSO与RF的混合 101

5.4 FSO-光纤混合网 102

参考文献 103

第6章 波分复用网状自由空间光通信 104

6.1绪论 104

6.2光的属性 104

6.3光学介质 105

6.3.1均匀和非均匀介质 105

6.3.2各向同性和各向异性 106

6.3.3光在透明绝缘电介质中的传输 106

6.4光与介质的相互作用 107

6.4.1反射和折射——Snell定律 107

6.4.2光与介质的偏振 108

6.5介质的双折射 111

6.6 DWDM和CWDM光信道 112

6.6.1 DWDM波长间隔 112

6.6.2 CWDM波长间隔 112

6.7波分复用FSO链路 113

6.8波分复用网状FSO网络 113

6.8.1网状网设计 113

6.8.2链路对准 114

6.8.3网状网优化 114

6.9网状网FSO的业务保护 116

6.9.1链路性能恶化 116

6.9.2链路硬故障 117

6.9.3多节点失效 117

6.10 WDM网状FSO与EM无线网 117

参考文献 118

第7章 网状自由空间光通信与公网的综合 120

7.1绪论 120

7.2以太网协议 121

7.2.1 1Gb以太网 123

7.2.2 1 0Gb以太网 126

7.3TCP／IP协议 127

7.3.1传输控制协议 128

7.3.2用户数据报协议 128

7.3.3实时传输协议 129

7.3.4互联网协议 130

7.4 ATM协议 130

7.5无线协议 134

7.5.1 WiFi 135

7.5.2WiMAX 135

7.5.3 WiFi和WiMAX的比较 137

7.5.4 LTE 137

7.5.5 LTE和WiMAX的比较 138

7.6下一代SONET／SDH协议 139

7.6.1传统的SONET／SDH 139

7.6.2 SONET的帧结构 140

7.6.3虚支路及支路单元 141

7.6.4 STS-N帧 143

7.7下一代SONET／SDH网络 145

7.7.1下一代环形网络 145

7.7.2下一代网状网络 146

7.8下一代协议 149

7.8.1 NG - S中的级联 150

7.9 GMPLS协议 151

7.9.1 MPLS 151

7.9.2 GMPLS 152

7.10 GFP协议 153

7.10.1 GFP的报头、差错控制和同步 154

7.10.2 G FP帧结构 155

7.10.3 GFP-F和GFP-T模式 156

7.11 LCAS协议 157

7.12 LAPS协议 158

7.13基于SONET／SDH的任何协议 159

7.13.1例1：基于NG -S的LAPS中的IP 159

7.13.2例2：基于WDM的NG -S中基于LAPS的任意净负荷 160

参考文献 161

第8章F50网络安全 163

8.1绪论 163

8.2加密 164

8.3安全级别 165

8.4安全层 166

8.4.1信息层安全 167

8.4.2 MAC／网络层的安全 167

8.4.3链路层安全 167

8.4.4 FSO -WLAN安全 168

8.5 FSO固有的安全特性 169

8.5.1 FSO光束泄漏 169

8.5.2波束窃听 170

8.5.3 FSO电缆窃听 170

8.6结论 170

参考文献 170

第9章 自由空间光通信的特殊应用 172

9.1绪论 172

9.2高速公路辅助通信的FSO网络 172

9.3灾区的FSO网状网 173

9.4可见光通信 174

9.5总结 175

参考文献 176