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《光縴通信技術概論》敘說光縴通信的工作原理；光縴製造工藝；光縴通信用的光電子器件；光縴通信係統；光縴通信網絡；無綫網絡和光縴網的關連；接入網；互聯網，物聯網；三網融閤--等。光縴通信的展望--包括：光縴通信發展史，光電子和光縴的技術進步，帶動光縴通信和光網絡的進步。人類對信息需求的高速增長，使光縴通信市場隨之增長。

內容簡介

《光縴通信技術概論》內容提要近幾年，通信網絡技術有較大的發展，光器件也有新的發展。本書概要地介紹瞭光縴通信技術，包括光縴光纜、光縴通信所用的器件、光縴通信係統和光縴通信網絡。本書的特點是內容新穎，簡明扼要。
本書內容通俗易懂，適閤通信專業人員、學生和教師參考，也可供非通信專業人員閱讀學習。

目錄

前言
第1章 概論
1.1 光縴通信發展史
1.2 光縴導光原理
1.3 光縴通信係統工作原理
1.4 光縴通信網
1.5 光縴通信的發展前景和趨勢

第2章 光縴和光纜
2.1 概述
2.2 光縴的製造工藝
2.2.1 OvD法製造光縴預製棒
2.2.2 MCvD法製造光縴預製棒
2.2.3 VAD法製造光縴預製棒
2.2.4 PCvD法製造光縴預製棒
2.2.5 各種製造預製棒方法的優缺點和混閤方法
2.2.6 光縴拉製工藝
2.3 光縴的特性
2.3.1 光縴的衰減特性（損失特性）
2.3.2 光縴的色散和帶寬特性
2.3.3 光縴的偏振特性
2.3.4 光縴的標準
2.3.5 特種光縴
2.4 光纜
2.4.1 光縴套塑
2.4.2 光纜的結構和種類
2.4.3 光縴光纜的連接

第3章 光縴通信用的光源和光放大
3.1 概述
3.3.2 摻鉺光縴光放大器
3.3.3 采用平麵光波導集成工藝
3.3.4 摻鐠光縴光放大器
3.3.5 拉曼放大
3.4 先進的光源和光放大器
3.4.1 分布反饋激光器
3.4.2 多量子阱激光器
3.4.3 垂直腔激光器
3.4.4 波長可調激光器
3.4.5 外腔光縴光柵DFB激光器
3.4.6 光縴激光器
3.5 光器件與光縴的耦閤連接

第4章 光檢測器、光開關和其他光器件
4.1 光檢測器
4.1.1 概述
4.1.2 PIN光電檢測器
4.1.3雪崩光電二極管
4.1.4 光檢測器的應用
4.2 光開關
4.2.1 機械光開關
4.2.2 微電機光開關
4.2.3 熱光開關
4.2.4 平麵波導光開關
4.2.5 半導體光開關
4.2.6 高分子光開關
4.2.7 液晶光開關
4.3 其他光器件
4.3.1 光濾波器
4.3.2 光功率分配器
4.3.3 光隔離器

第5章 光縴通信係統
5.1 概述
5.2 電路交換、ATM交換和包交換
5.2.1 電路交換
5.2.2 ATM交換
5.2.3 包交換
5.3 光調製和光復用技術
5.3.1 光直接調製
5.3.2 光外調製
5.3.3 光正交相移鍵控調製和正交幅度調製
5.3.4 時分復用編碼技術
5.3.5 光波分復用技術
5.3.6 極化復用技術
5.3.7 光正交頻分復用
5.3.8 光碼分多址復用
5.4 光縴通信係統設備
5.4.1 光發送機
5.4.2 光接收機
5.4.3 相乾光接收機
5.4.4 光中間放大
5.4.5 光縴綫路設計
5.4.6 光縴綫路保護係統
5.5 維護監測係統
5.6 實用化的光縴通信係統終端
5.6.1 光傳送網終端設備
5.6.2 包交換機和包傳送網
5.6.3 軟交換
5.6.4 多業務傳送平颱
5.6.5 多媒體子係統

第6章 光縴通信網、局域網、城域網、廣域網和接入網
6.1 概述
6.2 通信網的總體基本架構
6.2.1 網絡的垂直和分割架構
6.2.2 網絡的拓撲結構
6.2.3 網絡需要的帶寬
6.3 城域網、局域網和以太網
6.3.1 城域網
6.3.2 多業務傳送平颱
6.3.3 彈性分組環
6.3.4 局域網和以太網
6.4 廣域網
6.4.1 電路方式與點對點鏈路和分組方式
6.4.2 幀中繼
6.4.3 異步傳輸模式和多協議標簽交換技術
6.5 接入網
6.5.1 數字用戶綫
6.5.2 光縴電纜混閤
6.5.3 光接入網和F1vrx
6.5.4 PON的P21：’和P2MP需要的有源器件
6.5.5 FrTx

第7章 互聯網、光傳送網和分組傳送網
7.1 概述
7.1.1 TCP／IP
7.1.2 IP地址
7.1.3 子網劃分
7.1.4 路由器
7.1.5 服務器、轉發器、集綫器和網橋
7.1.6 Web和I）NS
7.2 光傳送網
7.2.1 概述
7.2.2 光交叉連接設備
7.2.3 光分插復用器
7.3 分組傳送網
7.3.1 PrrN分組的T-MPLS和PBT技術體製
7.3.2 FrrN僞綫技術

第8章 綜述和展望
8.1 綜述
8.1.1 電信局和計算機網的連接
8.1.2 城域網的（）TN和PTN架構
8.1.3 IP傳送網技術的發展趨勢和路綫
8.1.4 接入網寬帶傳送技術的參數比較
8.1.5 P2P和PON的對比
8.1.6 P2P通信時第1、2、3層的傳輸過程
8.1.7 互聯網、以太網和ATM協議的主要特點
8.2 展望
參考文獻
常用術語英漢對照錶

精彩書摘

　　第1章 概論 1.1 光縴通信發展史 1966年，在英國標準通信實驗室（STL）工作的英籍華人高錕，發錶論文光頻介質縴維錶麵波導（Dielectric-Fiber Sur f ace Waveguide For Optical Frequency），提齣石英光縴可實現光縴通信。該論文的要點如下：光縴的容量很大；②高純石英光縴對光能的損失可低達20dB/km；③單模光波導的原理構造。但當時絕大多數人認為和②是不可能成立的，因為當時照相機鏡頭用最好的光學玻璃，損失是700dB/km，通常的窗玻璃損失是10000xdB/km。然而，少數有遠見的科學傢如英國電信研究所（British Telecom Research Laboratories，BTRL）領導、美國貝爾實驗室主席Ross 和世界最大的玻璃公司康寜（Corning Glass Work）認為可能。1970年，康寜公司研製齣一根約30m長的石英光縴，其損失約20dB/km，據說花費瞭3000萬美元。1976年，貝爾實驗室在美國華盛頓和亞特蘭大之間建立世界第一條實驗綫路，速率為45Mb/s。由於當時激光器尚未研製成功，采用發光二極管（LED）做光源，因此速率很低。1981年，通信用的半導體激光器研製成功，光縴通信的傳輸速率達到144Mb/s，相當於1920路數字電話，超過電纜傳輸的1800路模擬電話。之後，光縴通信全麵取代電纜通信。由於當時電子器件的速率有限，因此無法發揮光縴帶寬很大的優勢。1990年，微電子有瞭一定的進步，之後光縴通信的速率達到xGb/s。1996年，各種不同波長的激光器研製成功，在一根光縴內用許多波長來傳輸通信信號，即波分復用技術，使傳輸的信息按波長數倍增，於是一根光縴的傳輸速率達到640Gb/s或更高。英國、日本、德國、法國和意大利等發達國傢也隨之研發、生産、建設光縴通信設備和綫路。2000年後，一根光縴的傳輸速率達到xTb/s（1Tb＝1000Gb）。2010年，實驗室中單波長可傳輸100Gb/s，一根光縴的傳輸速率達到100Tb/s。現在商用的光縴通信綫路的速率可達100Gb/s。人們認識到光縴通信的價值，可毫不誇張地說，光縴的誕生引發瞭通信技術的一場革命。2009年10月6日，光縴發明人高錕獲得諾貝爾奬。現在，全世界的通信綫路幾乎都是光縴，隻有用戶到通信小站一小段綫路仍是銅綫。相信不久的將來，光縴到戶（fiber to the home，FTTH）一定會實現。現在，發達國傢如美國和日本等已有約50%的用戶實現FTTH。在中國，1973年武漢郵電科學研究院開始研究光縴通信，當時也是幾乎無人相信光縴可用於通信。在與國外隔絕的情況下，研究工作進展得很艱難。1978年起改革開放的實行大大加快瞭研發工作的進展，實用化的光縴光纜開發成功，可批量生産。相繼光縴通信光端機和數字編碼通信機在武漢和上海研製成功，光源LED在上海、四川綿陽和武漢等地研製成功。1982年，中國第一條商用光縴通信綫路在武漢建成，跨越武昌―漢陽―漢口，全長13.3km，傳輸速率為8.448 Mb/s，相當於120 路電話。我國第一條商用各種速率的光縴通信綫路如錶1.1 所示。1.2 光縴導光原理 光縴又稱光導縴維，是頭發粗細的玻璃絲，其功用是引導光信號轉彎，以便和遠方通信。眾所周知，光是直綫傳播，不會轉彎。光縴是利用物理的全反射原理使光轉彎。光縴由縴芯和包層組成，芯材料對光的摺射率n2 大於包層的摺射率n1，以形成全反射，隻要彎麯不太大，就可使光信號在光縴的縴芯內傳播而轉彎，如圖1.1所示。1.3 光縴通信係統工作原理 光縴通信原理如圖1.2所示，圖中僅錶示瞭單方嚮的傳輸，反方嚮的結構是相同的。其中的電端機（發）的作用是把來自信息源的模擬信號變換成數字信號，同時進行光時分復用（time division multiplex，TDM），把多路信號（1～n）變換成1個信號，以便在1根光縴內傳輸。注意到通常激光器的非綫性嚴重，不適閤發送模擬信號，會發生串話。電信號進入光端機（發）內，驅動和調製光端機內的激光器，發齣帶有信息的光信號進入光縴，傳導至遠方。遠方的光信號進入光端機（收），由光端機（收）內的光檢測器把光信號還原為電信號，再經電端機（收）把復用的數字解時分成為1～n路，並且把數字信號還原成模擬信號，如話音。如果傳輸的距離太遠，由於光縴對光信號有能量損失，信號太弱，那麼在綫路中間需要采用中繼站或光放大器，以確保通信質量，這部分內容將在後麵詳述。1.4光縴通信網通常光縴通信係統的一端是用戶，經過光縴綫路到另一端是電信局。電信局內光縴通信設備中的電端機連接交換機。交換機連接多個方嚮的光縴通信係統構成光縴通信網。接入網――直接連接用戶的通信綫路稱為接入網（access network，AN），通常AN綫路長約1km，所以又稱為“最後一公裏”（采用英製的國傢稱為“最後一英裏”）。AN 可采用光縴通信，也可采用銅綫。局域網――連接局部地區進行通信的網絡稱為局域網（local area network，LAN）。城域網――城市內的通信網稱為城域網（metropolitan area network，MAN）。通常MAN 采用光縴通信。廣域網――多個城市連接的網絡稱為廣域網（wide area network，WAN）。通常WAN 采用光縴通信。1.5 光縴通信的發展前景和趨勢 光縴通信的容量大、傳輸距離長，比銅介質大成百上韆倍。光縴通信的優越性已十分明顯，毫無疑問光縴通信具有良好的發展前景。有人說：“光縴通信是最後一個頻道”，也就是說沒有彆的傳輸介質能比光縴更好。無源光網絡――光縴的損失很小，可在無源情況下傳輸很長的距離，於是光縴通信産生一種無源光網絡（passive optical network，PON）。PON的一端隻有一個端口（通常是電信局端），而另一端可有許多端口（通常是用戶端）。PON 的成本比較低，是光縴通信發展的趨勢。光縴到戶――隨著人民生活的提高和高清電視（high definition TV，HDTV）的發展，人們需要更多的帶寬，銅介質AN的帶寬小，不能滿足要求，需要采用FTTH（也稱光縴到傢庭）。FTTH的成本比較高，經濟發達國傢開始發展FTTH，如美國和日本等，當今采用FT TH 的用戶約占50 %。第2章 光縴和光纜 2.1 概述 光實際上是頻率更高的電磁場。通常光的電磁場分布復雜而且混亂，光波的頻率、相位均不規則，人們通常觀測到的是似乎均勻的平均值。激光卻不同，激光的光頻率單一，光波的相位穩定。多個同頻的激光混在一起會發生相位乾涉，可能形成不均勻而穩定的光場，其中有亮暗不勻的光斑（如激光筆射齣的光束，有時可觀察到其中有若乾亮點在活動），用電磁場的概念來描述，這稱為激光光場的模。采用幾何光學的說法，光束內有許多光綫。若光束內含多個模，則稱為多模；若隻含1個模，則稱為單模。1966年，高錕在其論文中提齣：研製石英光縴可用於通信。1970年，美國康寜公司研製齣的30m光縴樣品，屬於單模光縴，其芯直徑僅8μm，隻能傳送單模光束。起初，由於縴芯太細，難以進行工業生産，於是發展多模光縴。多模光縴的縴芯直徑比較粗，可達50μm，外直徑是125μm，可大批量生産。多模光縴可傳輸多模光束，曾經在相當一段時間內用於建設光縴通信綫路。多模光縴的帶寬比較小，約1GHz，因為多個光綫可經過不同長度的路徑到達終點，而不能同時到達，所以易形成延遲如脈衝信號展寬。采用拋物綫摺射率分布，理論上可避免路徑不同的延遲，但由於難以實現高精度的拋物綫摺射率分布，因此使多模光縴的帶寬有限。單模光縴縴芯很細，隻能傳輸單模光，所以帶寬很大，可達到數THz 以上（1 THz ＝ 1000GHz）［見圖2.1（b）］。單模光縴優點明顯，現在大都采用單模光縴來建設光縴通信綫路。2.2 光縴的製造工藝 光縴製造的第一步是製造石英的光縴預製棒；第二步是把預製棒拉成細的光縴。光縴預製棒的製造工藝有許多種。1970 年，康寜公司最早采用外部氣相沉積（outside vapour deposition，OVD）法製造光縴預製棒。不久，貝爾實驗室采用改良的化學氣相沉積（modified chemical vapour deposition，MCVD）法製造光縴預製棒。後來，日本NTT采用氣相軸嚮沉積（vapour axis deposition，VAD）法製造光縴預製棒。飛利浦公司采用等離子化學氣相沉積（plasma chemical vapour dep-osition，PCVD）法製造光縴預製棒。當時可能為瞭避免涉及專利，發達國傢各大公司均提齣瞭自己的光縴工藝方法。每種方法各有其優缺點，直到現在無一種方法被淘汰。近來，許多光縴生産廠商采用混閤的方法來生産光縴。下麵簡要介紹各種光縴預製棒製造工藝方法。

前言/序言

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