光網絡單元：光數據通信基礎與應用 [Elements of Optical Networking: Basies and Practice of Optical Data Networking] pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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[德] 福爾剋馬爾·布呂剋納 著，劉繼紅 譯

圖書標籤:

• 光網絡
• 光通信
• 數據通信
• 光縴通信
• PON
• EPON
• GPON
• WDM
• 光網絡單元
• 網絡技術

齣版社： 國防工業齣版社

ISBN：9787118094787

版次：1

商品編碼：11507970

包裝：平裝

外文名稱：Elements of Optical Networking: Basies and Practice of Optical Data Networking

開本：16開

齣版時間：2014-06-01

用紙：膠版紙

頁數

編輯推薦

　　·內容全麵、精煉
　　·文字描述深入淺齣
　　·全書插圖豐富，多實例分析，少繁雜推導
　　·配有輔助計算分析程序，便於讀者進一步仿真分析

內容簡介

　　《光網絡單元：光數據通信基礎與應用》係統的介紹瞭構成光縴通信網絡的各種單元技術及其具體應用方式，以光縴通信發展曆史和光波基礎為引導，涵蓋瞭光綫技術、光收發機、通信用光器件、光放大器、光縴及光傳輸係統測量等，最後以光網絡及各種光復用技術總括全書。
　　《光網絡單元：光數據通信基礎與應用》作者福爾剋馬爾·布呂剋納博士是萊比锡德國電信應用技術大學教授，在激光光學、光縴技術和光電子學領域具有超過25年的科研和教學經曆，《光網絡單元：光數據通信基礎與應用》體現瞭作者的研究積纍和執教理念，具有鮮明的特色。

內頁插圖

目錄

第1章 緒論
第2章 光
2.1 什麼是光？
2.2 波粒二象性
2.2.1 波動理論
2.2.2 射綫模型
2.3 電磁波的功率與能量

第3章 光縴
3.1 光在波導中的傳播
3.1.1 平闆波導的導光機理
3.1.2 光縴中的導行波
3.2 光縴中光的傳播，多模和單模光縴
3.2.1 製作光縴的玻璃
3.2.2 光在光縴中的傳播，接收角和數值孔徑
3.2.3 光縴中的橫模，模式混閤
3.2.4 光縴的單模條件和截止波長
3.2.5 模場直徑
3.3 光縴的衰減
3.3.1 紫外吸收
3.3.2 瑞利散射
3.3.3 水分子的吸收
3.3.4 紅外吸收
3.3.5 光縴衰減係數隨波長的變化
3.4 光縴色散與色散補償
3.4.1 色散的概念及其影響
3.4.2 色散機理
3.4.3 光縴類型

第4章 光縴連接，耦閤器與光開關
4.1 光縴的連接和熔接
4.1.1 光縴熔接
4.1.2 光縴連接器
4.2 光耦閤器和光開關
4.2.1 光耦閤器
4.2.2 耦閤器的類型
4.2.3 光開關

第5章 光發射機
5.1 半導體光發射機的基本組成
5.2 有源介質
5.2.1 半導體的能帶結構，直接和間接躍遷
5.2.2 材料選擇
5.2.3 半導體的輻射發光，LED
5.2.4 半導體光發射機的基本結構
5.3 諧振腔
5.3.1 FP激光器
5.3.2 動態單縱模激光器（DSM）
5.4 激光器的特性
5.4.1 P-I特性，溫度穩定性和老化
5.4.2 半導體激光器的光譜
5.4.3 輻射特性
5.5 光網絡中激光器的選擇
5.5.1 具有DFB諧振腔的MQW激光器——邊發射發光二極管
5.5.2 垂直腔麵發射激光器（VCSEL）

第6章 激光的調製
6.1 激光調製的概念
6.2 光通信中的調製方法
6.2.1 幅度調製（AM），功率調製
6.2.2 脈衝幅度調製（PAM）
6.2.3 脈衝位置調製（PPM）
6.2.4 脈衝編碼調製（PCM）
6.3 半導體激光器的直接調製
6.4 半導體激光器的間接調製
6.4.1 相位和頻率調製
6.4.2 強度或功率調製

第7章 光接收機
7.1 光接收機的基本工作原理
7.2 PIN光電二極管
7.3 雪崩光電二極管（APD）
7.4 接收機的噪聲，誤碼率
7.4.1 散粒噪聲
7.4.2 強度噪聲
7.4.3 熱噪聲（奈奎斯特噪聲）
7.4.4 倍增噪聲
7.4.5 誤碼率
7.4.6 光外差接收

第8章 光網絡元件
8.1 光放大器
8.1.1 EDFA
8.1.2 ROA
8.1.3 SOA
8.2 復用／解復用器（MUX／DEMUX）
8.2.1 用於波長MUX／DEMUX的光學濾波器
8.2.2 OADM
8.2.3 OXC

第9章 光縴與光通信係統的測量
9.1 光縴測量
9.1.1 摺射率分布的測量
9.1.2 光縴衰減的測量
9.1.3 色散測量
9.2 數據傳輸性能的測量
9.2.1 BER測量，接收機的靈敏度
9.2.2 眼圖

第10章 光縴的非綫性效應
10.1 光學非綫性效應
10.2 光縴中的非綫性效應
10.2.1 光縴中的非綫性散射
10.2.2 光縴中的三階非綫性效應，四波混頻
10.3 光縴中的啁啾
10.4 基於非綫性的偏振色散管理
10.4.1 減小啁啾
10.4.2 啁啾的利用
10.5 有源色散補償
10.6 光孤子

第11章 無源與有源光網絡
11.1 通信拓撲
11.2 復用方式
11.2.1 空分復用
11.2.2 時分復用
11.2.3 波分復用
11.3 WDM係統
11.4 信號再生
練習解答
參考文獻

前言/序言

　　光縴通信技術已成為現代通信的主要支柱之一，在現代電信網絡中起著舉足輕重的作用，尤其是近年來隨著相乾光通信和全光器件等技術的迅速發展，使得該領域涵蓋的內容越來越豐富。
　　本書係統介紹瞭構成光縴通信網絡的各種單元技術及其具體應用方式，以光縴通信發展曆史和光波基礎為導引，涵蓋瞭光縴技術、光收發機、通信用光器件、光放大器、光縴及光傳輸係統測量等，最後以光網絡及各種光復用技術總括全書。
　　作者Volkmar Brtickner博士是萊比锡德國電信應用技術大學教授，在激光光學、光縴技術和光電子學領域具有超過25年的科研和教學經曆。本書體現瞭作者的研究積纍和執教理念，具有鮮明的特色：內容全麵、精煉，文字描述深入淺齣；全書插圖豐富，多實例分析，少繁雜推導；配有輔助計算分析程序，便於讀者進一步仿真分析。
　　本書的翻譯工作得到瞭多位專傢、朋友的幫助和支持，在此特彆感謝北京郵電大學博士生導師張曉光教授、西安郵電大學陰亞芳教授，感謝Volkmar．B，ackner．教授在本書翻譯和齣版過程中給予的幫助，感謝西安郵電大學梁猛、陸蓉等同誌在翻譯和審校過程中給予的大力支持和幫助。
　　原書附帶光盤內容已經整理，如需要可與譯者或齣版社聯係。
　　由於譯者水平有限，不妥和疏誤之處敬請廣大讀者批評指正。
　　劉繼紅
　　2014年2月

現代信息高速公路的基石：探索光網絡單元的奧秘 我們正身處一個信息爆炸的時代。從高清視頻流、實況遊戲到海量數據的實時分析，我們對通信帶寬的需求正以前所未有的速度增長。支撐這一切高速、海量信息傳輸的，正是我們日常生活中可能並不十分熟悉的“光網絡單元”。它們是構成現代信息高速公路的核心構件，確保著數據的安全、高效和即時傳遞。本書旨在深入剖析光網絡單元（Optical Network Unit，簡稱ONU）這一關鍵技術，全麵揭示其背後的基本原理，以及在蓬勃發展的光數據通信領域中的廣泛實踐應用。 第一章：光通信的宏偉藍圖與ONU的定位 要理解ONU，我們首先需要將其置於整個光通信的大圖景中。本章將帶您領略光通信技術如何從最初的設想發展至今，成為支撐全球互聯互通的生命綫。我們將迴顧光縴通信的曆史沿革，探討為何光信號能夠成為承載海量信息的理想載體。在這裏，您將瞭解到光信號的優勢，如極高的傳輸速率、極低的信號衰減以及齣色的抗電磁乾擾能力，這些都是傳統銅纜通信無法比擬的。 在構建瞭宏偉的光通信圖景之後，我們將精準地定位ONU的角色。ONU並非獨立存在，而是光網絡體係結構中至關重要的一環。本章將詳細闡述PON（Passive Optical Network，無源光網絡）的架構，這是ONU最常見的部署環境。我們將解析PON網絡的整體拓撲結構，明確OLT（Optical Line Terminal，光綫路終端）、ODN（Optical Distribution Network，光配綫網）以及ONU之間的協作關係。您將明白，ONU是連接用戶終端與PON網絡的“最後一公裏”的關鍵節點，它負責將來自光縴的光信號轉換為用戶終端（如電腦、路由器、電視等）能夠理解的電信號，並將用戶終端産生的電信號轉換成光信號，再通過光縴傳輸齣去。 第二章：ONU的內部構造與核心技術解析 要深入理解ONU的功能，就必須探究其內部的“心髒”與“大腦”。本章將為您揭示ONU的典型內部構造，並逐一剖析其中的核心技術組件。 光電轉換模塊： 這是ONU最核心的功能之一。我們將深入探討其工作原理，包括光接收單元（Photodiode）如何將接收到的光信號轉化為電流，以及光發射單元（Laser Diode）如何將電信號轉化為光信號。我們將介紹不同類型的光電二極管（如PIN二極管、APD）及其特性，以及激光二極管在光信號産生中的關鍵作用。 信號處理與調製解調： ONU不僅僅是一個簡單的“翻譯器”。它還需要對接收到的光信號進行進一步的處理，包括放大、濾波，以及將傳輸過來的各種數據進行解調。對於上傳信號，ONU則需要將用戶終端的電信號進行調製，以便高效地傳輸到光縴中。本章將詳細介紹這些信號處理的過程，以及涉及到的關鍵技術，如不同類型的調製方式（如FSK、ASK、PSK等）及其在PON係統中的應用。 網絡接口與協議支持： ONU需要與用戶終端進行通信，因此其網絡接口的設計至關重要。我們將探討ONU支持的常見用戶接口，如Ethernet接口（RJ45）、Wi-Fi接口、POS接口（Phone over Service）等。同時，本章也將深入講解ONU所支持的網絡協議，包括點對點協議（PPP）、IP協議、DHCP（動態主機配置協議）等，這些協議確保瞭ONU能夠與上層網絡設備進行順暢的通信，並為用戶提供穩定的網絡接入服務。 電源管理與散熱： 任何電子設備都需要穩定的電源供應和有效的散熱。本章將簡要介紹ONU的電源管理方案，以及如何確保設備在長時間運行中的穩定性和可靠性。 第三章：PON技術中的ONU：GPON與EPON的深度比較 PON技術是當前部署ONU最主流的方式，其中GPON（Gigabit Passive Optical Network，韆兆無源光網絡）和EPON（Ethernet Passive Optical Network，以太網無源光網絡）是兩種最常見的標準。本章將對這兩種技術進行深入的比較分析，幫助您理解它們各自的優劣勢以及在不同場景下的適用性。 GPON技術詳解： 我們將詳細解析GPON的技術特點，包括其采用的TDMA（Time Division Multiple Access，時分多址）和TDM（Time Division Multiplexing，時分復用）技術，以及GEM（GPON Encapsulation Method）幀格式。您將瞭解到GPON在傳輸速率、分光比、上下行帶寬不對稱性等方麵的優勢，以及其在數據、語音和視頻傳輸方麵錶現齣的強大能力。 EPON技術詳解： 接著，我們將深入剖析EPON的技術原理，特彆是其基於以太網的幀格式和TDMA的傳輸方式。本章將重點講解EPON在成本效益、組網靈活性以及與現有以太網基礎設施的兼容性方麵的優點。 GPON與EPON的橫嚮對比： 在詳細介紹完各自的技術細節後，本章將進入核心的對比環節。我們將從多個維度對GPON和EPON進行係統性的比較，包括： 傳輸速率與帶寬： 比較兩者在上下行速率上的差異，以及實際可用帶寬的錶現。 分光比與覆蓋範圍： 分析兩者在連接用戶數量和最大傳輸距離上的限製。 協議與幀格式： 探討GPON的GEM幀與EPON的Ethernet幀在數據封裝與傳輸效率上的區彆。 設備成本與部署復雜度： 評估在同等條件下，兩種技術的設備成本和網絡部署的難易程度。 市場占有率與發展趨勢： 結閤當前的市場情況，分析GPON和EPON各自的發展前景和應用領域。 通過本章的學習，您將能夠清晰地認識到GPON和EPON之間的關鍵區彆，並為理解不同場景下ONU的選擇提供科學依據。 第四章：ONU在現代通信中的多元化應用 ONU不僅僅是運營商部署光縴到戶（FTTH）的終端設備，它的應用已經延伸到更廣泛的通信領域。本章將為您展示ONU在不同場景下的多元化應用，揭示其在構建現代化通信網絡中的重要價值。 光縴到戶（FTTH）與傢庭網絡： 這是ONU最普遍的應用場景。本章將詳細闡述ONU如何將運營商的核心網絡連接到韆傢萬戶，為傢庭用戶提供高速穩定的互聯網、IPTV（網絡電視）、VoIP（網絡電話）等服務。我們將探討不同類型的FTTH ONU，例如單端口ONU、多端口ONU，以及集成瞭Wi-Fi功能的ONU，它們如何滿足現代傢庭日益增長的多媒體娛樂和工作需求。 光縴到商業（FTTB）與企業網絡： 對於企業用戶而言，穩定、高速的網絡連接是業務運行的生命綫。本章將介紹ONU在FTTB場景下的應用，它們如何為企業提供高帶寬的互聯網接入、VPN（虛擬專用網絡）接入以及企業內部網連接。我們將探討適閤企業用戶需求的ONU特性，例如更高的安全性、更強的管理功能以及對復雜網絡拓撲的支持。 工業物聯網（IIoT）與智能製造： 隨著物聯網技術的飛速發展，工業生産正朝著智能化、自動化方嚮邁進。ONU在工業物聯網領域扮演著越來越重要的角色，它們能夠為各種工業傳感器、控製器和設備提供可靠的網絡連接，實現數據的實時采集、傳輸和分析。本章將探討ONU在智能工廠、智慧農業、智慧物流等場景下的應用，以及它們如何賦能工業4.0。 智慧城市與公共服務： 智慧城市的建設離不開強大的通信基礎設施。ONU在智慧城市中的應用包括為智能交通係統、公共安全監控、智慧照明、環境監測等提供網絡支持。本章將展示ONU如何構建起城市的信息傳輸通道，助力提升城市管理效率和居民生活品質。 5G前傳與迴傳網絡： 隨著5G網絡的部署，對基站的連接要求也日益提高。PON技術，尤其是GPON和EPON，正在被廣泛應用於5G網絡的前傳和迴傳部分，為基站提供高帶寬、低時延的光縴連接。本章將簡要介紹ONU在5G網絡架構中的作用，以及它們如何為5G服務的普及提供堅實的基礎。 第五章：ONU的性能優化與未來發展趨勢 技術的發展永無止境，ONU也正朝著更高性能、更智能化的方嚮不斷演進。本章將探討ONU的性能優化策略，並展望其未來的發展趨勢。 提高傳輸速率與帶寬： 隨著用戶對帶寬需求的不斷提升，下一代PON技術（如10G PON、40G PON）正在逐步商用。本章將介紹這些新技術在提高ONU傳輸速率和帶寬方麵的突破，以及它們如何滿足未來高清視頻、VR/AR、雲計算等應用的需求。 增強網絡安全性： 在數據安全日益受到重視的今天，ONU的網絡安全性能也成為關注的焦點。本章將探討ONU在身份認證、數據加密、抗DDoS攻擊等方麵的安全增強措施，以保障用戶數據的安全和隱私。 提升設備智能化與管理能力： 未來的ONU將更加智能化，能夠實現更精細化的網絡管理和故障診斷。本章將介紹ONU在遠程配置、性能監控、自動故障定位等方麵的智能化發展，以及它們如何為運營商提供更高效的網絡運維服務。 融閤通信與多業務支持： 隨著通信技術的融閤，ONU將支持更多樣化的通信業務，包括高清語音、視頻會議、遠程醫療等。本章將展望ONU在融閤通信領域的發展潛力。 綠色節能設計： 在全球倡導綠色環保的背景下，ONU的能耗問題也受到關注。本章將探討ONU在低功耗設計、智能電源管理等方麵的進步，以實現更環保、可持續的網絡部署。 結語 光網絡單元，作為現代通信網絡的關鍵節點，其重要性不言而喻。本書從光通信的基礎概念齣發，深入剖析瞭ONU的內部構造、工作原理，以及在PON技術中的關鍵作用。我們詳細對比瞭GPON和EPON兩種主流技術，並廣泛介紹瞭ONU在FTTH、FTTB、IIoT、智慧城市以及5G網絡等領域的多元化應用。最後，我們展望瞭ONU在未來技術發展中的優化方嚮和趨勢。 希望通過本書的學習，讀者能夠對光網絡單元有一個全麵、深入的認識，理解其在構建信息社會中扮演的基石角色，並為理解和參與未來的通信技術發展奠定堅實的基礎。

評分☆☆☆☆☆

老實說，在翻開《光網絡單元》之前，我對光通信這個領域一直有點望而卻步，覺得它是一個非常高深的專業技術。但這本書的語言風格卻意外地親切，很多概念的解釋都用到瞭我們日常生活中能夠理解的類比，比如在講到光信號的調製解調時，作者就形象地將它比作給“信使”（光子）加上不同的“錶情”或“旗語”來傳遞信息，不同的“錶情”代錶不同的數據。這種方式極大地降低瞭學習門檻，讓原本枯燥的物理過程變得生動有趣。而且，書中對於不同數據編碼方式的闡述也讓我大開眼界，比如NRZ和RZ編碼，以及更先進的PAM4等，它們各自的優缺點，在不同速率和距離下的適用性，作者都做瞭非常細緻的比較分析，並配上瞭清晰的波形圖。我之前一直不明白為什麼需要這麼多不同的編碼方式，讀完這本書纔恍然大悟，原來這背後涉及到信號的抗乾擾能力、頻譜利用率以及傳輸速率的權衡。總的來說，這本書的科普性做得非常齣色，即使沒有相關背景知識的讀者，也能從中獲得寶貴的知識。

評分☆☆☆☆☆

讀瞭《光網絡單元：光數據通信基礎與應用》之後，我最大的感受是，這本書真的把那些原本晦澀難懂的光通信原理講得深入淺齣。比如，在介紹光信號的産生和傳輸部分，作者並沒有堆砌一堆復雜的公式，而是用非常形象的比喻，像是把光比作“信息的小精靈”，在光縴這個“高速公路”上奔跑。我特彆喜歡其中關於光源特性的章節，它不僅僅是告訴你激光器和LED有什麼區彆，更深入地分析瞭它們的發光機製、光譜特性以及在不同應用場景下的優劣勢，甚至還提到瞭如何通過調整注入電流來控製激光器的輸齣功率和波長穩定性。這對於我這種初學者來說，簡直是福音。再者，書中對於光縴的分類和損耗機製的闡述也極其到位，不同類型光縴（單模、多模）的結構特點、縴芯和包層摺射率的精妙設計，以及光信號在傳輸過程中會遇到的散射、吸收等損耗，都有詳細的圖示和數據說明，讓我能夠直觀地理解為什麼光信號會衰減，以及如何通過技術手段來剋服這些挑戰。這本書的優點在於，它能夠讓你在理解“是什麼”的同時，也明白“為什麼”和“怎麼做”，為後續深入學習打下瞭堅實的基礎。

評分☆☆☆☆☆

當我看完《光網絡單元：光數據通信基礎與應用》時，我最深的體會是，這本書的邏輯結構安排得非常閤理，層層遞進，讓讀者能夠循序漸進地掌握知識。它從最基礎的光的物理性質開始，逐步深入到光縴通信的原理，再到具體的網絡設備和係統架構，最後落腳到應用和發展趨勢，整個過程非常流暢，沒有跳躍感。我很欣賞書中關於光信號傳輸的章節，它詳細介紹瞭光信號在光縴中傳播的各種模式，以及如何通過控製光源的發射特性和光縴的結構來優化傳輸性能。對於初學者來說，理解這些物理過程可能有些睏難，但本書通過大量的圖錶和實例，將復雜的概念可視化，比如通過瑞利散射模型來解釋光在光縴中的衰減，通過馬赫-曾德爾乾涉儀來解釋光開關的工作原理。這種嚴謹的學術態度和細緻的講解方式，讓我對光網絡技術有瞭更全麵、更深刻的認識。這本書的價值在於，它不僅是一本技術手冊，更是一次知識的旅程，帶領讀者探索光通信的奧秘。

評分☆☆☆☆☆

這本書的深度和廣度都令人稱贊，尤其是在探討光網絡的前沿技術和未來發展趨勢方麵，讓我看到瞭這個領域的無限可能。書中關於下一代光網絡架構的討論，例如軟件定義網絡（SDN）在光網絡中的應用，以及如何實現網絡資源的靈活調度和自動化管理，這些內容讓我對未來的通信技術充滿瞭期待。作者還涉及瞭光子集成電路（PIC）的發展，以及如何將更多的光網絡功能集成到芯片上，這無疑將是未來光網絡小型化、低功耗和高效率的關鍵。此外，書中還探討瞭光網絡在5G、物聯網、雲計算等新興技術中的作用和挑戰，比如如何構建支持超高帶寬和超低延遲的光網絡來滿足這些應用的需求。我特彆喜歡關於光網絡安全性的章節，它深入分析瞭光網絡可能麵臨的各種安全威脅，以及相應的防護策略，這對於確保通信數據的安全至關重要。這本書不僅傳授瞭基礎知識，更讓我看到瞭光網絡技術發展的宏偉藍圖。

評分☆☆☆☆☆

這本書帶給我的驚喜在於，它不僅僅停留在理論層麵，更是緊密結閤瞭實際應用。我尤其對書中關於光網絡設備部署和維護的章節印象深刻。它詳細介紹瞭各種光網絡設備，例如光放大器（EDFA）、光開關、波分復用器（WDM）等，它們在網絡中的作用和工作原理，以及如何將它們集成到實際的網絡架構中。書中提供的案例分析非常貼切，比如在構建長距離骨乾網時，如何閤理選擇光放大器的類型和數量來補償傳輸損耗，確保信號質量；在建設城域網時，如何利用波分復用技術，在同一根光縴上承載多路信號，大大提高傳輸效率。更讓我受益匪淺的是，它還探討瞭光網絡的故障診斷和排除方法，列舉瞭一些常見的故障場景，並提供瞭係統性的解決方案，比如如何通過OTDR（光時域反射儀）來定位光纜故障點，如何分析光信號的誤碼率來判斷網絡健康狀況。這種將理論知識與實踐操作相結閤的方式，讓我覺得這本書不僅是學習的教材，更是一本實用的工具書，能夠幫助我在實際工作中少走彎路，提高解決問題的能力。