光網(wǎng)絡(luò)：系統(tǒng)、器件與聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

第1章　概論　1
1.1　電信網(wǎng)的總體架構(gòu)　1
1.2　發(fā)展下一代電信網(wǎng)的驅(qū)動力　3
1.3　傳送網(wǎng)和光傳送網(wǎng)的基本概念　6
1.4　光網(wǎng)絡(luò)的透明性　9
1.5　OTN與ASON的標(biāo)準(zhǔn)概貌　13
參考文獻(xiàn)　16
第2章　光纖光纜　17
2.1　光纖的種類　17
2.2　光纖光纜的主要參數(shù)　21
2.2.1　光纖的屬性　22
2.2.2　光纜的屬性　30
2.2.3　鏈路的屬性　31
2.3　主要參數(shù)的規(guī)范　32
2.3.1　光纖光纜主要參數(shù)的規(guī)范　33
2.3.2　ITU-T有關(guān)光纖光纜主要參數(shù)的規(guī)范　37
2.3.3　用于系統(tǒng)設(shè)計的光纜鏈路參數(shù)　43
2.4　新型光纖和特殊光纖　44
2.4.1　非零色散光纖　45
2.4.2　低水峰光纖　53
2.4.3　色散補償光纖　55
參考文獻(xiàn)　59
第3章　有源光器件　61
3.1　光源　61
3.1.1　半導(dǎo)體激光器　61
3.1.2　發(fā)光二極管　75
3.2　光檢測器　79
3.2.1　光檢測器的主要特性　79
3.2.2　PIN管　82
3.2.3　APD管　84
3.3　光集成與光電集成器件　87
3.3.1　光集成器件　87
3.3.2　光電集成電路　89
3.4　光放大器　93
3.4.1　光放大器的特點和分類　93
3.4.2　摻鉺光纖放大器　95
3.4.3　摻鐠氟基光纖放大器　107
3.4.4　光纖喇曼放大器　108
3.4.5　半導(dǎo)體光放大器　117
3.4.6　摻鉺波導(dǎo)放大器　120
3.5　全光波長變換器　122
3.5.1　概述[11]～[14]　122
3.5.2　AOWC的類型和機(jī)理　123
參考文獻(xiàn)　128
第4章　無源光器件　130
4.1　光纖耦合器　130
4.2　星形耦合器　136
4.3　波分復(fù)用器件　138
4.3.1　基本工作原理　138
4.3.2　衍射柵型WDM器件　141
4.3.3　介質(zhì)膜濾波器型WDM器件　144
4.3.4　熔錐型WDM器件　147
4.3.5　集成光波導(dǎo)型WDM器件　148
4.3.6　光纖光柵型WDM器件　151
4.3.7　光間插器　152
4.4　光開關(guān)器件　154
4.4.1　光開關(guān)的分類　155
4.4.2　機(jī)械光開關(guān)[8]　156
4.4.3　固體波導(dǎo)光開關(guān)　157
4.4.4　其他開關(guān)　161
4.4.5　微電子機(jī)械開關(guān)[14]～[17]　164
4.4.6　各類光開關(guān)的比較　173
4.5　光調(diào)制器　174
4.5.1　電光調(diào)制器　174
4.5.2　電吸收調(diào)制器　178
4.6　光纖光柵器件　180
4.6.1　光纖光柵的工作原理和特性　180
4.6.2　光纖光柵的制作和應(yīng)用　183
參考文獻(xiàn)　187
第5章　光放大系統(tǒng)的傳輸損傷　189
5.1　光放大系統(tǒng)傳輸損傷的分類　189
5.2　光纖非線性損傷　190
5.2.1　克爾效應(yīng)　191
5.2.2　受激散射　202
5.3　極化特性　206
5.4　色度色散特性　217
5.5　其他與光放大器相關(guān)的損傷　222
參考文獻(xiàn)　227
第6章　SDH傳送網(wǎng)　229
6.1　SDH的基本概念和特點　229
6.2　SDH的速率和幀結(jié)構(gòu)　231
6.3　SDH復(fù)用和映射方法　234
6.4　SDH光接口分類與規(guī)范　237
6.5　SDH組網(wǎng)應(yīng)用　251
6.6　高速光纖傳輸系統(tǒng)的硬件技術(shù)和光接口　255
6.6.1　高速光纖傳輸系統(tǒng)的硬件技術(shù)　255
6.6.2　40Gbit/s系統(tǒng)的特殊問題　257
6.6.3　使用光纖放大器的系統(tǒng)光接口　261
6.7　下一代SDH標(biāo)準(zhǔn)和城域網(wǎng)多業(yè)務(wù)平臺　273
6.7.1　下一代SDH標(biāo)準(zhǔn)　273
6.7.2　城域網(wǎng)多業(yè)務(wù)平臺　278
參考文獻(xiàn)　291
第7章　波分復(fù)用傳輸系統(tǒng)　293
7.1　波分復(fù)用傳輸　293
7.1.1　波分復(fù)用傳輸原理　293
7.1.2　兩種傳輸方式的特點　296
7.1.3　波分復(fù)用系統(tǒng)的容量演進(jìn)和極限　298
7.2　波分復(fù)用系統(tǒng)　302
7.3　波分復(fù)用系統(tǒng)器件和光纖的選擇　304
7.4　波分復(fù)用系統(tǒng)的光接口和光路設(shè)計　308
7.4.1　光接口分類　309
7.4.2　光接口參數(shù)定義和規(guī)范　312
7.4.3　光放大器的增益箝制技術(shù)　317
參考文獻(xiàn)　321
第8章　光傳送網(wǎng)結(jié)構(gòu)　322
8.1　傳送網(wǎng)功能結(jié)構(gòu)　322
8.1.1　傳送網(wǎng)的基本概念　322
8.1.2　網(wǎng)絡(luò)構(gòu)件[1]　323
8.1.3　網(wǎng)絡(luò)的分層和分割[1]　333
8.2　從電聯(lián)網(wǎng)向光聯(lián)網(wǎng)的演進(jìn)　347
8.2.1　傳送網(wǎng)面臨的挑戰(zhàn)　347
8.2.2　從SDH向WDM演進(jìn)　347
8.2.3　從WDM向ASON和全光網(wǎng)的演進(jìn)　348
8.3　光傳送網(wǎng)功能結(jié)構(gòu)　354
8.3.1　光網(wǎng)絡(luò)的傳送功能結(jié)構(gòu)　354
8.3.2　光傳送網(wǎng)的分割　366
8.3.3　光傳送網(wǎng)管理　370
8.3.4　光傳送網(wǎng)生存性　378
8.3.5　不同管理域的互連和互通　381
8.4　下一代傳送網(wǎng)的可選網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)　385
8.4.1　IP業(yè)務(wù)對傳送網(wǎng)結(jié)構(gòu)的影響　385
8.4.2　各種可選傳送網(wǎng)結(jié)構(gòu)的特點　386
參考文獻(xiàn)　388
第9章　網(wǎng)絡(luò)保護(hù)和恢復(fù)　389
9.1　網(wǎng)絡(luò)的生存性　389
9.2　網(wǎng)絡(luò)保護(hù)和恢復(fù)　393
9.2.1　保護(hù)和恢復(fù)概念　393
9.2.2　保護(hù)和恢復(fù)分類　396
9.3　SDH保護(hù)和恢復(fù)　400
9.3.1　保護(hù)方式與機(jī)理　400
9.3.2　恢復(fù)方式與機(jī)理　414
9.3.3　各種保護(hù)和恢復(fù)方法的比較和協(xié)調(diào)　427
9.4　OTN的保護(hù)和恢復(fù)　429
9.4.1　光層保護(hù)恢復(fù)概述　429
9.4.2　基本保護(hù)恢復(fù)方法分類　433
9.5　網(wǎng)絡(luò)的多層生存性　442
參考文獻(xiàn)　449
第10章　光傳送網(wǎng)節(jié)點接口　452
10.1　概述　452
10.2　光通路開銷　454
10.3　光網(wǎng)絡(luò)接口與基本信號結(jié)構(gòu)　457
10.3.1　基本信號結(jié)構(gòu)　459
10.3.2　ONNI信息結(jié)構(gòu)定義　460
10.4　復(fù)用原理　463
10.4.1　OTM-n復(fù)用和映射結(jié)構(gòu)　463
10.4.2　比特率與容量　467
10.4.3　光傳送模塊　469
10.4.4　OTM-n域內(nèi)接口　470
10.5　光通路信息結(jié)構(gòu)　472
10.5.1　OTUk幀結(jié)構(gòu)　472
10.5.2　ODUk幀結(jié)構(gòu)　473
10.5.3　OPUk幀結(jié)構(gòu)　473
10.5.4　API接入點標(biāo)識　474
10.5.5　OTUk開銷功能　477
10.5.6　ODUk開銷功能　481
10.5.7　OPUk OH描述　491
10.5.8　OTUk、ODUk、OPUk之間的關(guān)系　496
10.6　OTM開銷與維護(hù)信號　497
10.6.1　OTM層開銷　498
10.6.2　管理維護(hù)信號　500
10.7　光接口的傳輸控制和前向糾錯　501
10.8　客戶信號的映射　503
10.8.1　CBR2G5、CBR10G、CBR40G信號映射進(jìn)OPUk　503
10.8.2　ATM信元映射進(jìn)OPUk　506
10.8.3　GFP幀信號映射進(jìn)OPUk　507
10.8.4　測試信號映射進(jìn)OPUk　508
10.8.5　非特定客戶比特流映射進(jìn)OPUk　510
10.9　OPUk虛級聯(lián)　511
10.9.1　OPUk虛級聯(lián)　512
10.9.2　OPUk-Xv開銷描述　513
10.10　向OTN光傳送網(wǎng)演進(jìn)的方案和策略　522
參考文獻(xiàn)　526
第11章　光傳送網(wǎng)功能　527
11.1　概述　527
11.2　監(jiān)控過程和管理信息流　537
11.3　OTN通用進(jìn)程　545
11.4　OTN層功能描述　554
11.4.1　光傳輸層功能　554
11.4.2　光復(fù)用段層功能　564
11.4.3　光通路層功能　568
11.4.4　OTUk層功能　572
11.4.5　ODUk層功能　575
參考文獻(xiàn)　589
第12章　光傳送網(wǎng)物理層接口　590
12.1　Pre-OTN光接口　590
12.1.1　OTN與Pre-OTN　590
12.1.2　OTN單通路接口　591
12.1.3　OTN多通路接口　592
12.2　術(shù)語和參數(shù)的定義　592
12.3　光接口分類　593
12.3.1　參考點　593
12.3.2　系統(tǒng)代碼　597
12.3.3　多通路域間接口　598
12.3.4　單通路域間接口　599
12.3.5　IaDI應(yīng)增加的接口及其參數(shù)　605
12.4　IrDI光接口參數(shù)要求　606
12.4.1　IrDI多通路域間接口物理層參數(shù)要求　606
12.4.2　IrDI單通路域間接口要求　608
12.4.3　CWDM 系統(tǒng)光接口　610
12.5　OTN系統(tǒng)的橫向兼容性設(shè)計考慮　612
12.6　光安全進(jìn)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實現(xiàn)重啟動進(jìn)程的系統(tǒng)　617
參考文獻(xiàn)　618
第13章　光分插復(fù)用和光交叉連接　620
13.1　OADM和OXC在網(wǎng)絡(luò)中的位置　620
13.2　OADM節(jié)點結(jié)構(gòu)　621
13.3　ROADM結(jié)構(gòu)與OADM應(yīng)用分析　624
13.4　OADM實現(xiàn)方案　629
13.5　全光交叉連接的特點與結(jié)構(gòu)　634
13.6　全光交叉連接節(jié)點分類　637
13.6.1　基于空間交換的全光OXC結(jié)構(gòu)　638
13.6.2　基于波長交換的全光OXC結(jié)構(gòu)　645
13.6.3　全光OXC的挑戰(zhàn)　648
13.7　光電光OXC與全光OXC　648
13.8　光電光混合交叉連接OXC　654
參考文獻(xiàn)　658
第14章　光傳送網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)性能　659
14.1　誤碼特性　659
14.1.1　誤碼的概念和影響　659
14.1.2　誤碼的產(chǎn)生和分布[1]～[5]　660
14.1.3　誤碼性能的規(guī)范　662
14.1.4　OTN誤碼性能監(jiān)控　664
14.1.5　OTN多運營商國際通道的誤碼性能參數(shù)　670
14.1.6　OTN多運營商國際通道維護(hù)與投入服務(wù)指標(biāo)　675
14.2　抖動特性　678
14.2.1　抖動的概念和影響　678
14.2.2　抖動的產(chǎn)生　679
14.2.3　OTUk接口網(wǎng)絡(luò)輸出抖動和漂移　681
14.2.4　OTN網(wǎng)絡(luò)接口抖動和漂移容限　683
14.2.5　ODUk時鐘要求　687
14.2.6　抖動積累模型和分析　696
14.2.7　STM-n客戶信號在OTN中傳送同步的要求　700
14.2.8　CBRx和ODUj[i]負(fù)載抖動積累特性分析　702
14.3　光信號的監(jiān)視　703
14.3.1　光監(jiān)測參數(shù)劣化和光損傷之間的關(guān)系　704
14.3.2　監(jiān)測方法的分類　706
14.3.3　光監(jiān)視參數(shù)　708
14.3.4　光性能的監(jiān)視方法　712
參考文獻(xiàn)　713
第15章　光傳送網(wǎng)管理　715
15.1　TMN基礎(chǔ)　715
15.1.1　TMN的結(jié)構(gòu)[1]、[2]　716
15.1.2　TMN的功能[4]　730
15.2　光傳送網(wǎng)網(wǎng)元管理要求　732
15.2.1　OTN管理結(jié)構(gòu)　733
15.2.2　OTN管理功能　740
15.3　WDM系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)管理功能　744
15.4　ASON管理平面總體結(jié)構(gòu)　755
15.5　ASON管理平面與傳統(tǒng)網(wǎng)管系統(tǒng)的關(guān)系　766
15.6　DCN網(wǎng)絡(luò)　770
15.7　網(wǎng)管分層結(jié)構(gòu)與多廠商網(wǎng)管互操作性　772
參考文獻(xiàn)　774
第16章　光因特網(wǎng)　776
16.1　概述　776
16.2　IP業(yè)務(wù)量的特點　778
16.3　網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)與路由器[1]、[2]　781
16.3.1　網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)　781
16.3.2　路由選擇原理和協(xié)議　783
16.3.3　路由器　791
16.4　MPLS技術(shù)和應(yīng)用　800
16.5　IP傳送技術(shù)　806
16.6　光因特網(wǎng)基本結(jié)構(gòu)和參考模型　812
參考文獻(xiàn)　817
第17章　自動交換光網(wǎng)絡(luò)　818
17.1　自動交換光網(wǎng)絡(luò)的基本概念和標(biāo)準(zhǔn)化　818
17.2　控制面功能要求　823
17.2.1　控制面基本功能　823
17.2.2　支持連接管理的控制面功能　830
17.2.3　信令進(jìn)程——連接管理過程　837
17.2.4　信令網(wǎng)　839
17.2.5　網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞碾[藏性和資源管理　842
17.3　傳送資源及其組織　843
17.4　控制面結(jié)構(gòu)　845
17.4.1　概述　845
17.4.2　策略和聯(lián)邦　847
17.4.3　結(jié)構(gòu)元件　849
17.4.4　用于連接建立的元件間交互　858
17.5　網(wǎng)管能力和網(wǎng)絡(luò)性能要求　863
17.6　網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn)結(jié)構(gòu)　865
17.6.1　IP層與光傳送層的融合　865
17.6.2　網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn)結(jié)構(gòu)[14]～[17]　868
17.6.3　將MPLS應(yīng)用于光層后的特點和適配[18]～[23]　875
參考文獻(xiàn)　883
第18章　高速光系統(tǒng)設(shè)計和工程考慮　885
18.1　光系統(tǒng)工作頻帶的規(guī)定　885
18.2　線路碼的考慮　888
18.3　光網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洹?91
18.4　高速光纖系統(tǒng)的傳輸限制　895
18.5　光傳輸設(shè)計和系統(tǒng)升級考慮　905
18.6　最壞值法系統(tǒng)設(shè)計　912
18.7　統(tǒng)計法系統(tǒng)設(shè)計　917
18.8　誤比特率和光信噪比　921
18.8.1　誤比特率、Q值和光信噪比的關(guān)系　921
18.8.2　光信噪比的要求和余度　925
18.8.3　噪聲積累　927
18.8.4　光串音　931
18.9　前向糾錯　937
18.10　物理層橫向和縱向兼容性　946
參考文獻(xiàn)　950
第19章　光網(wǎng)絡(luò)測試　953
19.1　WDM線路系統(tǒng)測試　953
19.1.1　通路中心頻率和中心頻率偏移　954
19.1.2　光信噪比　955
19.1.3　光放大器　959
19.1.4　波分復(fù)用器件　961
19.1.5　光監(jiān)控通路　963
19.1.6　WDM系統(tǒng)傳輸性能和OTU級聯(lián)能力　963
19.1.7　OTU抖動轉(zhuǎn)移函數(shù)和B1/J0字節(jié)非介入監(jiān)視　965
19.1.8　自動功率均衡　968
19.1.9　光通道代價　969
19.1.10　自動光功率減少　972
19.1.11　WDM系統(tǒng)的在線監(jiān)視和維護(hù)　973
19.1.12　WDM系統(tǒng)富余度　974
19.2　FEC增益測試　977
19.3　TMUX測量　980
19.4　WDM系統(tǒng)測試儀表　983
19.5　SDH超長復(fù)用段保護(hù)環(huán)APS測試　985
19.5.1　APS保護(hù)倒換時間計算　986
19.5.2　APS測試原理　988
19.5.3　SDH環(huán)的測試方法　993
19.6　光網(wǎng)絡(luò)測試　995
19.6.1　OADM環(huán)網(wǎng)的倒換時間　995
19.6.2　OXC隔離度　996
19.6.3　G.709 接口光傳送網(wǎng)　997
19.7　ASON網(wǎng)絡(luò)性能指標(biāo)　997
19.7.1　控制面功能和性能測試　998
19.7.2　管理面測試　1001
參考文獻(xiàn)　1001
附錄　術(shù)語　1003