第1章 光网络技术纵览 1
1.1 概述 1
1.2 波分复用技术 2
1.3 WDM 光网络 6
1.4 光传送网(OTN) 10
1.5 光网络的组成结构 13
1.5.1 广播与选择网 13
1.5.2 波长选路网 14
1.5.3 波长通道网络与虚波长通道网络 16
1.5.4 光网络的演变与发展 17
1.6.1 关键器件与技术 19
1.6 光网络技术的新发展 19
1.6.2 网络控制与管理 22
1.6.3 故障管理 23
1.6.4 光组播技术 25
1.6.5 IP over WDM 26
1.6.6 WDM 环网中的流量疏导 27
1.6.7 光分组交换 28
1.6.8 智能自动交换光网络 28
1.7 光网络优化设计的意义 30
1.7.1 物理层限制 31
1.7.2 节点结构的优化设计 34
1.7.3 网络层的算法优化 35
2.1 概述 38
第2章 光联网设备与选路系统 38
2.1.1 光网络节点的基本功能 39
2.1.2 光网络节点的结构分类 45
2.2 无源光耦合器 50
2.2.1 广播星形耦合器 50
2.2.2 阵列波导光栅 (AWG) 51
2.2.3 无环回 (LOOP-FREE) 广播星形耦台器 53
2.2.4 组播型耦合器 55
2.3 OADM 56
2.3.1 OADM 功能结构分类 56
2.3.2 OADM 性能参数 58
2.3.3 基于交换开关的 OADM 结构设计 60
2.3.4 基于 FBG 的 OADM 结构设计 79
2.3.5 基于 AWG 的 OADM 结构设计 85
2.4 OXC 92
2.4.1 OXC 性能指标 92
2.4.2 基于光纤光栅的 OXC 结构设计 95
2.4.3 基于星形耦合器和 SOA 门的 OXC 结构 99
2.4.4 基于 AWG 的 OXC 结构设计 105
2.4.5 基于波长变换器的 OXC 结构 112
2.5 光子分组交换机 115
2.5.1 光分组交换节点的结构模块 116
2.5.2 分组同步与冲突解决技术 118
2.5.3 光子时隙路由(PSR) 125
2.5.4 全光标记分组交换机 127
2.6 下一代多粒度标签交换机 128
2.6.1 智能自动交换节点 128
2.6.2 多粒度节点结构 131
第3章 光网络的组网与生存性 136
3.1 概述 136
3.2 光网络的拓扑结构 137
3.2.1 物理拓扑 137
3.2.2 逻辑拓扑 138
3.2.3 拓扑结构与网络设计的关系 139
3.3 环形光网络的结构 141
3.3.1 物理结构 141
3.3.2 逻辑结构 142
3.4 光网络的生存性 143
3.4.1 网络生存性的概念与意义 144
3.4.2 用户对业务恢复时间的要求 145
3.4.3 网络生存性策略——保护和恢复 146
3.5 保护恢复技术的分类 148
3.5.1 按协议层分类 148
3.5.2 按网络功能划分 150
3.5.3 按控制方式分类 151
3.5.4 按网络拓扑结构分类 152
3.5.5 按恢复容量的粒度来划分 153
3.6 点到点的光层保护倒换 154
3.6.2 1:1 光层保护 155
3.6.1 1+1 光层保护 155
3.6.3 1:N 光层保护 156
3.7 环形光网络的生存性 157
3.7.1 专用保护环 157
3.7.2 共享保护环 158
3.7.3 环网的故障判定、隔离与定位 160
3.7.4 环互联策略 162
3.7.5 环网自愈时间 162
3.7.6 WDM 环网自激 163
3.8 网状光网络的生存性 164
3.8.1 网状网的恢复 164
3.8.3 恢复算法的执行过程 167
3.8.2 网状网的保护 167
3.8.4 恢复路由的激发过程 170
3.9 光网络生存性策略的对比分析 171
第4章 光网络的规划与设计基础 174
4.1 概述 174
4.2 表征光网络的参数 175
4.2.1 表征拓扑的参数 175
4.2.2 表征物理限制的参数 176
4.2.3 表征业务需求的参数 177
4.2.4 表征结构的参数 178
4.2.5 表征生存性的参数 179
4.3 光纤通信中的仿真设计 179
4.3.1 光纤通信系统的仿真 180
4.4 SDH/WDM 网络的设计和规划 181
4.3.2 光纤通信网络的仿真 181
4.5 WDM 光网络的设计和规划 184
4.5.1 WDM 光网络的设计步骤 184
4.5.2 网状光网络的优化设计 185
4.5.3 环形光网络的优化设计 187
4.6 物理层的设计 189
4.6.1 物理层设备的优化配置 189
4.6.2 光网络中的传输损伤 191
4.6.3 光传输损伤参数和取值范围 194
4.6.4 功率均衡与功率管理技术 196
4.6.5 光网络中的环路问题 199
4.6.6 光网络的瞬态效应 200
第5章 光网络的路由与波长分配 203
5.1 基本概念及常见路由与波长分配的算法 203
5.1.1 基本概念 203
5.1.2 常见路由与波长分配的算法 204
5.2 单纤 WRON 中的 RWA 问题 206
5.2.1 网络模型 207
5.2.2 静态 RWA 问题与整数线性规划法(ILP) 208
5.2.3 静态 RWA 问题中波长需求的上、下限 210
5.2.4 启发式算法(Heuristic Algorithms) 212
5.2.5 规则连接网络与不规则连接网络 214
5.3 单纤网络中的链路故障恢复算法 214
5.3.1 网络模型及恢复方案 215
5.3.2 链路恢复问题中的 ILP 解法 216
5.3.3 链路故障恢复中的波长需求下限 219
5.3.4 链路故障恢复问题的启发式算法 220
5.3.5 对恢复方案的小结 221
5.4 设计多纤波长路由光网络 222
5.4.1 网络模型与恢复方案 222
5.4.2 多纤 WRON 上 RWA 问题的整数线性规划法 225
5.4.3 多纤 WRON 中 RWA 问题的下限 228
5.4.4 多纤 WRON 中 ILP 方法举例 230
5.4.5 多纤波长路由光网络 RWA 问题的启发式算法 231
5.4.6 网络流量与资源的关系 237
第6章 逻辑拓扑设计与路由优化 238
6.1 基本概念 238
6.2 建立模型 240
6.3 逻辑拓扑问题的 MILP 方法 242
6.3.1 MILP 法的数学描述 242
6.3.2 MILP 在不同网络条件下的应用 243
6.4 逻辑拓扑问题的界限 245
6.4.1 拥塞率下限 246
6.4.2 波长数下限 247
6.5 MILP 方法和下限求法举例 248
6.5.1 对小规模网络的逻辑拓扑设计 248
6.5.2 对可重构性的优化设计 250
6.6 逻辑拓扑的启发式算法 251
6.6.1 问题的分解 251
6.6.2 启发式算法 252
6.7 局域网的逻辑拓扑设计 257
6.7.1 局域网中规则逻辑拓扑的一些特性参数 258
6.7.2 星形 WDM LAN 中常用的规则逻辑拓扑结构 258
6.7.3 小结 263
第7章 波长变换技术及其对光网络性能的影响 264
7.1 波长变换器的功能分类 264
7.2 波长变换方法与技术 271
7.3 波长变换对光网络性能的影响 280
7.3.1 波长变换对网络阻塞性能的影响 281
7.3.2 波长变换对联网节点性能的影响 283
7.3.3 对网络逻辑拓扑结构设计的影响 284
7.3.4 对网络传输性能的影响 286
7.3.5 对网络管理系统的影响 287
第8章 波长路由光网络中波长转换器的优化配置 288
8.1 概述 288
8.2 网状光网络中波长转换器的优化配置 289
8.2.1 阻塞性能的分析和计算 290
8.2.2 使平均阻塞概率最小化的波长转换器的配置 292
8.2.3 使最大阻塞概率最小化的波长转换器的配置 295
8.3 树形拓扑及树状环形拓扑中波长转换器的优化配置 296
8.3.1 数学描述 297
8.3.2 树形拓扑的最小有效系 297
8.3.3 树状环形拓扑的最小有效系 299
8.4 在任意拓扑的 WDM 光网络中波长转换器的优化配置 301
8.4.1 网络分析模型 301
8.4.2 波长转换器的配置算法 302
8.4.3 算法分析 307
8.4.4 数值结果 307
8.4.5 结论 309
第9章 光网络中放大器的优化配置 310
9.1 光放大器技术 310
9.1.1 掺铒光纤放大器 311
9.1.2 宽带光纤放大器 313
9.2 在等功率情况下的优化配置 316
9.2.1 概述 316
9.2.2 解决方案 319
9.2.3 放大器优化配置举例 324
9.3.1 概述 331
9.3 不等功率情况下的优化配置 331
9.3.2 解决方案 334
9.3.3 放大器优化配置举例 340
第10章 光网络优化设计实例 344
10.1 中国网通(CNC)网状光网络的优化设计 344
10.1.1 优化设计思路和算法理论 344
10.1.2 设计结果和性能分析 348
10.2 OADM 在中国高速信息示范网中的组网应用 355
10.2.1 中国高速信息示范网总体结构 355
10.2.2 节点结构原理 356
10.2.3 实验结果及组网分析 362
附录 缩略语 369
参考文献 376