光网络 系统、器件与联网技术PDF电子书下载

第1章 概论 1

1.1 电信网的总体架构 1

1.2 发展下一代电信网的驱动力 3

1.3 传送网和光传送网的基本概念 6

1.4 光网络的透明性 9

1.5 OTN与ASON的标准概貌 13

参考文献 16

第2章 光纤光缆 17

2.1 光纤的种类 17

2.2 光纤光缆的主要参数 21

2.2.1 光纤的属性 22

2.2.2 光缆的属性 30

2.2.3 链路的属性 31

2.3 主要参数的规范 32

2.3.1 光纤光缆主要参数的规范 33

2.3.2 ITU-T有关光纤光缆主要参数的规范 37

2.3.3 用于系统设计的光缆链路参数 43

2.4 新型光纤和特殊光纤 44

2.4.1 非零色散光纤 45

2.4.2 低水峰光纤 53

2.4.3 色散补偿光纤 55

参考文献 59

第3章 有源光器件 61

3.1 光源 61

3.1.1 半导体激光器 61

3.1.2 发光二极管 75

3.2 光检测器 79

3.2.1 光检测器的主要特性 79

3.2.2 PIN管 82

3.2.3 APD管 84

3.3.1 光集成器件 87

3.3 光集成与光电集成器件 87

3.3.2 光电集成电路 89

3.4 光放大器 93

3.4.1 光放大器的特点和分类 93

3.4.2 掺铒光纤放大器 95

3.4.3 掺镨氟基光纤放大器 107

3.4.4 光纤喇曼放大器 108

3.4.5 半导体光放大器 117

3.4.6 掺铒波导放大器 120

3.5.1 概述［11］-［14］ 122

3.5 全光波长变换器 122

3.5.2 AOWC的类型和机理 123

参考文献 128

第4章 无源光器件 130

4.1 光纤耦合器 130

4.2 星形耦合器 136

4.3 波分复用器件 138

4.3.1 基本工作原理 138

4.3.2 衍射栅型WDM器件 141

4.3.3 介质膜滤波器型WDM器件 144

4.3.4 熔锥型WDM器件 147

4.3.5 集成光波导型WDM器件 148

4.3.6 光纤光栅型WDM器件 151

4.3.7 光间插器 152

4.4 光开关器件 154

4.4.1 光开关的分类 155

4.4.2 机械光开关［8］ 156

4.4.3 固体波导光开关 157

4.4.4 其他开关 161

4.4.5 微电子机械开关［14］-［17］ 164

4.4.6 各类光开关的比较 173

4.5 光调制器 174

4.5.1 电光调制器 174

4.5.2 电吸收调制器 178

4.6 光纤光栅器件 180

4.6.1 光纤光栅的工作原理和特性 180

4.6.2 光纤光栅的制作和应用 183

参考文献 187

第5章 光放大系统的传输损伤 189

5.1 光放大系统传输损伤的分类 189

5.2 光纤非线性损伤 190

5.2.1 克尔效应 191

5.2.2 受激散射 202

5.3 极化特性 206

5.4 色度色散特性 217

5.5 其他与光放大器相关的损伤 222

参考文献 227

第6章 SDH传送网 229

6.1 SDH的基本概念和特点 229

6.2 SDH的速率和帧结构 231

6.3 SDH复用和映射方法 234

6.4 SDH光接口分类与规范 237

6.5 SDH组网应用 251

6.6 高速光纤传输系统的硬件技术和光接口 255

6.6.1 高速光纤传输系统的硬件技术 255

6.6.2 40Gbit/s系统的特殊问题 257

6.6.3 使用光纤放大器的系统光接口 261

6.7 下一代SDH标准和城域网多业务平台 273

6.7.1 下一代SDH标准 273

6.7.2 城域网多业务平台 278

参考文献 291

7.1.1 波分复用传输原理 293

第7章 波分复用传输系统 293

7.1 波分复用传输 293

7.1.2 两种传输方式的特点 296

7.1.3 波分复用系统的容量演进和极限 298

7.2 波分复用系统 302

7.3 波分复用系统器件和光纤的选择 304

7.4 波分复用系统的光接口和光路设计 308

7.4.1 光接口分类 309

7.4.2 光接口参数定义和规范 312

7.4.3 光放大器的增益箝制技术 317

参考文献 321

8.1 传送网功能结构 322

8.1.1 传送网的基本概念 322

第8章 光传送网结构 322

8.1.2 网络构件［1］ 323

8.1.3 网络的分层和分割［1］ 333

8.2 从电联网向光联网的演进 347

8.2.1 传送网面临的挑战 347

8.2.2 从SDH向WDM演进 347

8.2.3 从WDM向ASON和全光网的演进 348

8.3.1 光网络的传送功能结构 354

8.3 光传送网功能结构 354

8.3.2 光传送网的分割 366

8.3.3 光传送网管理 370

8.3.4 光传送网生存性 378

8.3.5 不同管理域的互连和互通 381

8.4 下一代传送网的可选网络结构 385

8.4.1 IP业务对传送网结构的影响 385

8.4.2 各种可选传送网结构的特点 386

参考文献 388

9.1 网络的生存性 389

第9章 网络保护和恢复 389

9.2 网络保护和恢复 393

9.2.1 保护和恢复概念 393

9.2.2 保护和恢复分类 396

9.3 SDH保护和恢复 400

9.3.1 保护方式与机理 400

9.3.2 恢复方式与机理 414

9.3.3 各种保护和恢复方法的比较和协调 427

9.4.1 光层保护恢复概述 429

9.4 OTN的保护和恢复 429

9.4.2 基本保护恢复方法分类 433

9.5 网络的多层生存性 442

参考文献 449

第10章 光传送网节点接口 452

10.1 概述 452

10.2 光通路开销 454

10.3 光网络接口与基本信号结构 457

10.3.1 基本信号结构 459

10.3.2 ONNI信息结构定义 460

10.4.1 OTM-n复用和映射结构 463

10.4 复用原理 463

10.4.2 比特率与容量 467

10.4.3 光传送模块 469

10.4.4 OTM-n域内接口 470

10.5 光通路信息结构 472

10.5.1 OTUk帧结构 472

10.5.2 ODUk帧结构 473

10.5.3 OPUk帧结构 473

10.5.4 API接入点标识 474

10.5.5 OTUk开销功能 477

10.5.6 ODUk开销功能 481

10.5.7 OPUk OH描述 491

10.5.8 OTUk、ODUk、OPUk之间的关系 496

10.6 OTM开销与维护信号 497

10.6.1 OTM层开销 498

10.6.2 管理维护信号 500

10.7 光接口的传输控制和前向纠错 501

10.8 客户信号的映射 503

10.8.1 CBR2G5、CBR10G、CBR40G信号映射进OPUk 503

10.8.2 ATM信元映射进OPUk 506

10.8.3 GFP帧信号映射进OPUk 507

10.8.4 测试信号映射进OPUk 508

10.8.5 非特定客户比特流映射进OPUk 510

10.9 OPUk虚级联 511

10.9.1 OPUk虚级联 512

10.9.2 OPUk-Xv开销描述 513

10.10 向OTN光传送网演进的方案和策略 522

参考文献 526

第11章 光传送网功能 527

11.1 概述 527

11.2 监控过程和管理信息流 537

11.3 OTN通用进程 545

11.4 OTN层功能描述 554

11.4.1 光传输层功能 554

11.4.2 光复用段层功能 564

11.4.3 光通路层功能 568

11.4.4 OTUK层功能 572

11.4.5 ODUK层功能 575

参考文献 589

12.1 Pre-OTN光接口 590

12.1.1 OTN与Pre-OTN 590

第12章 光传送网物理层接口 590

12.1.2 OTN单通路接口 591

12.1.3 OTN多通路接口 592

12.2 术语和参数的定义 592

12.3 光接口分类 593

12.3.1 参考点 593

12.3.2 系统代码 597

12.3.3 多通路域间接口 598

12.3.4 单通路域间接口 599

12.3.5 IaDI应增加的接口及其参数 605

12.4 IrDI光接口参数要求 606

12.4.1 IrDI多通路域间接口物理层参数要求 606

12.4.2 IrDI单通路域间接口要求 608

12.4.3 CWDM系统光接口 610

12.5 OTN系统的横向兼容性设计考虑 612

12.6 光安全进程 615

12.6.1 光功率安全性 615

12.6.2 APR功能和要求 616

12.6.3 采用OSC实现重启动进程的系统 617

参考文献 618

13.1 OADM和OXC在网络中的位置 620

第13章 光分插复用和光交叉连接 620

13.2 OADM节点结构 621

13.3 ROADM结构与OADM应用分析 624

13.4 OADM实现方案 629

13.5 全光交叉连接的特点与结构 634

13.6 全光交叉连接节点分类 637

13.6.1 基于空间交换的全光OXC结构 638

13.6.2 基于波长交换的全光OXC结构 645

13.6.3 全光OXC的挑战 648

13.7 光电光OXC与全光OXC 648

13.8 光电光混合交叉连接OXC 654

参考文献 658

第14章 光传送网网络性能 659

14.1 误码特性 659

14.1.1 误码的概念和影响 659

14.1.2 误码的产生和分布［1］-［5］ 660

14.1.3 误码性能的规范 662

14.1.4 OTN误码性能监控 664

14.1.5 OTN多运营商国际通道的误码性能参数 670

14.1.6 OTN多运营商国际通道维护与投入服务指标 675

14.2.1 抖动的概念和影响 678

14.2 抖动特性 678

14.2.2 抖动的产生 679

14.2.3 OTUk接口网络输出抖动和漂移 681

14.2.4 OTN网络接口抖动和漂移容限 683

14.2.5 ODUk时钟要求 687

14.2.6 抖动积累模型和分析 696

14.2.7 STM-n客户信号在OTN中传送同步的要求 700

14.2.8 CBRx和ODUj［i］负载抖动积累特性分析 702

14.3 光信号的监视 703

14.3.1 光监测参数劣化和光损伤之间的关系 704

14.3.2 监测方法的分类 706

14.3.3 光监视参数 708

14.3.4 光性能的监视方法 712

参考文献 713

第15章 光传送网管理 715

15.1 TMN基础 715

15.1.1 TMN的结构［1］、［2］ 716

15.1.2 TMN的功能［4］ 730

15.2 光传送网网元管理要求 732

15.2.1 OTN管理结构 733

15.2.2 OTN管理功能 740

15.3 WDM系统网络管理功能 744

15.4 ASON管理平面总体结构 755

15.5 ASON管理平面与传统网管系统的关系 766

15.6 DCN网络 770

15.7 网管分层结构与多厂商网管互操作性 772

参考文献 774

第16章 光因特网 776

16.1 概述 776

16.2 IP业务量的特点 778

16.3.1 网络互联 781

16.3 网络互联与路由器［1］、［2］ 781

16.3.2 路由选择原理和协议 783

16.3.3 路由器 791

16.4 MPLS技术和应用 800

1 6.5 IP传送技术 806

16.6 光因特网基本结构和参考模型 812

参考文献 817

第17章 自动交换光网络 818

17.1 自动交换光网络的基本概念和标准化 818

17.2.1 控制面基本功能 823

17.2 控制面功能要求 823

17.2.2 支持连接管理的控制面功能 830

17.2.3 信令进程—连接管理过程 837

17.2.4 信令网 839

17.2.5 网络拓扑的隐藏性和资源管理 842

17.3 传送资源及其组织 843

17.4 控制面结构 845

17.4.1 概述 845

17.4.2 策略和联邦 847

17.4.3 结构元件 849

17.4.4 用于连接建立的元件间交互 858

17.5 网管能力和网络性能要求 863

17.6 网络的演进结构 865

17.6.1 IP层与光传送层的融合 865

17.6.2 网络的演进结构［14］～［17］ 868

17.6.3 将MPLS应用于光层后的特点和适配［18］～［23］ 875

参考文献 883

第18章 高速光系统设计和工程考虑 885

18.1 光系统工作频带的规定 885

18.2 线路码的考虑 888

18.3 光网络拓扑 891

18.4 高速光纤系统的传输限制 895

18.5 光传输设计和系统升级考虑 905

18.6 最坏值法系统设计 912

18.7 统计法系统设计 917

18.8 误比特率和光信噪比 921

18.8.1 误比特率、Q值和光信噪比的关系 921

18.8.2 光信噪比的要求和余度 925

18.8.3 噪声积累 927

18.8.4 光串音 931

18.9 前向纠错 937

18.10 物理层横向和纵向兼容性 946

参考文献 950

第19章 光网络测试 953

19.1 WDM线路系统测试 953

19.1.1 通路中心频率和中心频率偏移 954

19.1.2 光信噪比 955

19.1.3 光放大器 959

19.1.4 波分复用器件 961

19.1.5 光监控通路 963

19.1.6 WDM系统传输性能和OTU级联能力 963

19.1.7 OTU抖动转移函数和B1/J0字节非介入监视 965

19.1.8 自动功率均衡 968

19.1.9 光通道代价 969

19.1.10 自动光功率减少 972

19.1.11 WDM系统的在线监视和维护 973

19.1.12 WDM系统富余度 974

19.2 FEC增益测试 977

19.3 TMUX测量 980

19.4 WDM系统测试仪表 983

19.5 SDH超长复用段保护环APS测试 985

19.5.1 APS保护倒换时间计算 986

19.5.2 APS测试原理 988

19.5.3 SDH环的测试方法 993

19.6 光网络测试 995

19.6.1 OADM环网的倒换时间 995

19.6.2 OXC隔离度 996

19.6.3 G709接口光传送网 997

19.7 ASON网络性能指标 997

19.7.1 控制面功能和性能测试 998

19.7.2 管理面测试 1001

参考文献 1001

附录 术语 1003