第1章 光纤通信网络概述 1
1.1光纤通信网络技术发展过程 1
1.1.1光纤通信史回顾和技术发展现状 1
1.1.2三种基本的光纤通信系统 4
1.1.3三代通信网络介绍 4
1.1.4全光网络——第三代网络介绍 7
1.1.5通信网络的分层结构 8
1.2网络性能 9
1.2.1网络性能参数 9
1.2.2全光网络的出现及应用 11
1.3光纤通信网络分类 12
1.3.1按主要性能分类 12
1.3.2按技术特征分类 13
1.4光传输网技术的演进 13
1.4.1对光传输网的要求和技术路线图 13
1.4.2光传输网标准化进展 16
1.4.3光传输网络技术和功耗的关系 19
1.4.4光通道层技术的演进 20
1.4.5波段节点技术的最新进展 20
复习思考题 22
参考文献 23
第2章 光纤通信网络拓扑结构 24
2.1方向耦合器 24
2.1.1 2x2光纤方向耦合器 24
2.1.2基于2x2方向耦合器的器件 26
2.1.3单纤双向光耦合器 26
2.2总线拓扑结构 27
2.2.1无源线形总线 27
2.2.2有源线形总线 29
2.3环状拓扑结构 30
2.3.1双环网 30
2.3.2星状环网 31
2.3.3菊花链双环网 32
2.4星状拓扑结构 33
2.4.1传输型星形耦合器网络 33
2.4.2反射型星形耦合器 34
2.4.3分布星状网络 35
2.4.4阵列波导光栅（AWG）星形耦合器 36
2.4.5有源星状网络 36
2.5多光纤系统 38
2.6树状拓扑结构 38
2.7多跳光网络拓扑结构 39
2.7.1单跳光网络 39
2.7.2多跳光网络 40
2.8复合网络 43
2.8.1星状/总线拓扑结构 43
2.8.2星状/树状拓扑结构 44
2.8.3环状/星状/总线拓扑结构 44
2.8.4星状/总线/星状拓扑结构 44
2.8.5正在运营的骨干网拓扑结构 45
复习思考题 45
参考文献 46
第3章 光纤通信网络用户 47
3.1 SDH 47
3.1.1 SDH的基本概念 47
3.1.2 SDH帧结构和传输速率 48
3.1.3 SDH复用映射结构 49
3.1.4 SDH设备类型和系统组成 50
3.1.5 SDH接入 52
3.1.6 SDH物理层 52
3.1.7 SDH网同步 53
3.2 ATM 54
3.2.1从STM到ATM 54
3.2.2 ATM的基本概念 55
3.2.3 ATM信元结构 56
3.2.4 ATM复用和交换原理 56
3.2.5 ATM物理层 60
3.2.6 ATM层和ATM适配层（AAL） 61
3.2.7流量整形、流量管理和拥塞控制 62
3.2.8 ATM的现状和未来 63
3.3 IP 64
3.3.1 IP简述 64
3.3.2以太网 65
3.3.3 IP骨干网技术及其演进 66
3.3.4多协议标签交换（MPLS ） 69
3.3.5通用多协议标签交换（GMPLS） 70
3.4光纤信道 71
复习思考题 72
参考文献 73
第4章 光纤通信传输媒质和器件 74
4.1光纤和光缆 74
4.1.1光纤结构和类型 74
4.1.2光纤传光原理 74
4.1.3光纤传输特性 75
4.1.4光纤种类 80
4.2光源和光发射机 81
4.2.1发光机理 82
4.2.2半导体激光器 82
4.2.3波长可调半导体激光器 83
4.2.4高速光发射机 84
4.3光探测器和光接收机 85
4.3.1光探测原理 85
4.3.2 PIN光敏探测器 86
4.3.3波导光敏探测器（WG-PD ） 86
4.3.4光接收机工作原理和性能 88
4.3.5相干光接收机 90
4.4光无源器件 90
4.4.1连接器 91
4.4.2光滤波器 91
4.4.3波分复用/解复用器 94
4.4.4光频交错（IL） DWDM复用/解复用器 97
4.4.5光调制器 98
4.5光放大器 101
4.5.1光放大器概述 101
4.5.2掺铒光纤放大器（EDFA）的构成 101
4.5.3 EDFA工作原理及其特性 102
4.5.4光纤拉曼放大器 103
4.6波长转换器 105
复习思考题 5
习题 106
参考文献 107
第5章 波分复用光纤通信网络 108
5.1波分复用网络的概念和进展 108
5.1.1 WDM概念 108
5.1.2 WDM系统 109
5.1.3高速WDM光纤传输系统 111
5.1.4相干光密集波分复用（CoDWDM）系统 113
5.1.5相干光正交频分复用（CO-OFDM） WDM系统 115
5.2 WDM网络单元 117
5.2.1光线路终端（OLT ） 117
5.2.2光分插复用器（OADM ） 118
5.2.3阵列波导光栅（AWG）光分插复用器 119
5.2.4可重构光分插复用器（ROADM） 121
5.2.5光交叉连接器（OXC） 122
5.2.6光线路放大器（OLA） 123
5.3 DWDM系统工程设计 123
5.3.1中心频率、信道间隔和带宽 123
5.3.2光收发模块和复用/解复用器规范 125
5.3.3光放大器系统设计 125
5.3.4光功率预算及其代价 128
复习思考题 129
习题 130
参考文献 130
第6章 光正交频分复用（O-OFDM）网络 131
6.1 OFDM介绍 131
6.1.1 OFDM系统发展概况 131
6.1.2 OFDM的基本原理 132
6.1.3傅里叶变换在OFDM中的应用 135
6.2 O-OFDM技术的发展 137
6.2.1 O-OFDM技术的发展状况 137
6.2.2 O-OFDM的基本思想 138
6.2.3 O-OFDM实现的基本原理 138
6.2.4 O-OFDM的优点和应用 140
6.2.5 O-OFDM的缺点和未来前景 141
6.3 O-OFDM技术综述 142
6.3.1光I/Q调制器 142
6.3.2 O-OFDM系统的相干探测和直接探测 143
6.3.3相干光OFDM的通用结构 144
6.3.4偏振复用CO-OFDM光纤传输系统 144
6.3.5 MIMO-OFDM系统 146
6.3.6正交带宽复用O-OFDM的频谱组成及系统实现 148
6.3.7副载波调制CO-OFDM技术 149
6.4 OFDM光纤通信系统 153
6.4.1 OFDM多模光纤通信系统 153
6.4.2 OFDM单模光纤传输系统 154
6.4.3相干光OFDM用于每信道1 Tb/s传输 156
6.4.4副载波调制O-OFDM系统 158
复习思考题 159
参考文献 160
第7章 光交换 162
7.1光交换概述 162
7.1.1通信交换技术的发展史 162
7.1.2光交换分类 163
7.1.3光交换技术的研究现状和发展方向 164
7.2光交换器件 165
7.2.1 MEMS（微机电系统）光开关 166
7.2.2半导体光放大器（SOA）开关 168
7.2.3耦合波导光开关 168
7.2.4热光波导开关 169
7.3光交换技术 170
7.3.1时分光交换 170
7.3.2波分光交换 171
7.3.3空分光交换 172
7.3.4多协议波长标签交换（MPλLS） 174
7.3.5光分组交换 175
7.3.6波分/空分混合交换系统 176
7.3.7多维交换系统 176
复习思考题 179
参考文献 179
第8章 光传输网络管理 181
8.1网络管理概述 181
8.1.1网络管理协议和体系结构 181
8.1.2对网络管理体系的要求 181
8.1.3光网络的分级管理 182
8.2光学层管理 183
8.2.1对光学层的要求 183
8.2.2设备的互操作性 183
8.2.3光监控信道 184
8.2.4光学安全管理 184
8.3性能和故障管理 185
8.3.1误码率测量 186
8.3.2报警管理 186
8.3.3控制 186
8.4配置管理 187
8.4.1设备管理 187
8.4.2波长管理 187
8.4.3连接管理 188
8.4.4带宽和协议管理 188
8.4.5适应性管理 189
8.5自动交换光网络（ASON） 189
8.5.1 ASON概述 189
8.5.2 ASON的体系结构 190
8.5.3 ASON提供的3种连接 192
8.5.4 ASON网络结构模型 192
8.5.5 ASON请求建立过程 193
8.5.6 ASON网络管理 194
复习思考题 195
参考文献 195
第9章 光纤通信网络的生存性 197
9.1网络生存性基本概念 197
9.1.1生存性定义和措施 197
9.1.2工作路径和保护路径 198
9.1.3单向保护切换和双向保护切换 198
9.2 SDHI网络的保护 199
9.2.1路径保护 199
9.2.2环路保护 200
9.2.3路由保护 202
9.2.4保护切换准则 202
9.3 IP网络的生存性 202
9.3.1 IP/MPLS备用通道恢复 203
9.3.2 IP/MPLS的LSP通道保护 203
9.4光学层保护 204
9.4.1光学层保护技术 204
9.4.2 1+1光信道专用保护 205
9.4.3格状网的保护 206
9.4.4 WDM网络保护、生存和互连 206
9.5 ASON网络的生存性 207
9.5.1 ASON网络生存性新特点 207
9.5.2基于控制平面的保护 208
9.5.3基于传输平面的保护 208
9.5.4 ASON网络的恢复 209
复习思考题 209
参考文献 209
第10章 光纤接入网 210
10.1接入网在网络建设中的作用及发展趋势 210
10.1.1接入网在网络建设中的作用 210
10.1.2光接入网技术演进 210
10.1.3三网融合——接入网的发展趋势 212
10.2网络结构 213
10.2.1网络结构 213
10.2.2光线路终端（OLT） 215
10.2.3光网络单元（ONU） 216
10.2.4光分配网络（ODN） 218
10.3无源光网络（PON）基础 220
10.3.1分光比 220
10.3.2结构和要求 220
10.3.3下行复用技术 221
10.3.4上行接入技术 221
10.3.5安全性和私密性 223
10.4 PON接入系统 224
10.4.1 EPON系统 224
10.4.2 GPON系统 226
10.4.3 WDM-PON系统 230
10.4.4 WDM/TDM混合无源光网络 234
10.5光正交频分复用（O-OFDM）接入网 235
10.5.1 OFDM在射频信号光纤传输（RoF）无线通信网络中的应用 235
10.5.2混合使用OFDM和TDM的10 Gb/s PON 236
10.5.3偏振复用直接探测40 Gb/s MIMO OFDM-PON 238
10.5.4 OFDM-PON的优点 239
10.6光纤/电缆混合（HFC）网络 240
10.6.1 HFC网络的结构和功能 241
10.6.2 HFC网络的频谱安排 242
10.6.3 HFC网络的调制和复用 242
10.7射频信号光纤传输（RoF）宽带接入网 243
10.7.1光频间插（IL） DWDM毫米波RoF系统光谱图 244
10.7.2微波信号的光学产生 245
10.7.3单边带光调制 247
10.7.4光纤传输宽带无线接入网 247
复习思考题 249
习题 250
参考文献 251
第11章 光纤通信网络设计 252
11.1网络设计的总体考虑 252
11.1.1系统结构 253
11.1.2光纤损耗限制系统 255
11.1.3光纤色散限制系统 256
11.2传输层设计 257
11.2.1空分复用 257
11.2.2时分复用 257
11.2.3波分复用 258
11.3功率预算 258
11.3.1系统功率预算 258
11.3.2功率代价因素 259
11.4带宽设计 261
11.4.1上升时间带宽设计 261
11.4.2电带宽和光带宽 263
11.5单信道光纤通信系统设计 263
11.5.1模拟系统设计 264
11.5.2数字系统设计 266
复习思考题 268
习题 269
参考文献 269
第12章 海底光缆通信网络 270
12.1海底光缆网络概述 270
12.1.1海底光缆通信网络的发展历程 270
12.1.2海底光缆网络分类 272
12.1.3 ITU-T海底光缆系统标准研究进展 274
12.1.4海底光缆网络的拓扑结构 274
12.2海底光缆系统技术 276
12.2.1全光放大中继技术 277
12.2.2光调制技术 278
12.2.3前向纠错技术 278
12.2.4光纤技术 280
12.2.5色散管理和补偿技术 281
12.2.6波分复用技术 282
12.2.7偏振复用/相干接收技术 283
12.2.8性能和可靠性保证技术 284
12.3海底光缆系统光放大中继技术 286
12.3.1海底中继器 286
12.3.2分支单元 287
12.3.3终端传输设备 289
12.3.4线路监视 292
12.3.5供电设备 293
12.4海底光缆系统无中继技术 294
12.4.1传输终端 294
12.4.2无中继系统的设计 297
12.4.3无中继系统维护设备 298
12.4.4无中继系统的发展 299
12.5海底光缆系统 300
12.5.1中继海底光缆系统 300
12.5.2无中继海底光缆系统 302
12.5.3 WDM无中继传输试验系统 303
12.5.4偏振复用相干接收无中继传输试验系统 305
12.6海底光缆通信系统工程设计 306
12.6.1工程设计应考虑的问题 306
12.6.2系统路由选择原则 309
12.6.3选择海底光缆的注意事项 309
12.6.4损耗和功率预算 310
复习思考题 314
参考文献 314
附录A电磁波频率与波长的换算 316
附录B dBm与MW、 μW的换算 316
附录C dB值和功率比 317
附录D百分损耗（%）与分贝（dB）损耗换算表 318
附录E PDH与SDH速率等级 318
附录F WDM信道Δλ和ΔV的关系 319
附录G物理常数 319
附录H 系统设计参数 320
附录I电磁波频谱表 321
附录J名词术语索引 322