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[德] 福尔克马尔·布吕克纳，刘继红 著

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• EPON
• GPON
• 数据通信
• 光纤通信
• 网络技术
• 通信工程
• 宽带接入

店铺： 北京爱读者图书专营店

出版社： 国防工业出版社

ISBN：9787118094787

商品编码：29727269778

包装：平装

出版时间：2014-06-01

基本信息

书名：光网络单元--光数据通信基础与应用

定价：89.00元

作者： 福尔克马尔·布吕克纳, 刘继红

出版社：国防工业出版社

出版日期：2014-06-01

ISBN：9787118094787

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.4kg

编辑推荐

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内容提要

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《光网络单元：光数据通信基础与应用》系统的介绍了构成光纤通信网络的各种单元技术及其具体应用方式，以光纤通信发展历史和光波基础为引导，涵盖了光线技术、光收发机、通信用光器件、光放大器、光纤及光传输系统测量等，后以光网络及各种光复用技术总括全书。
　　《光网络单元：光数据通信基础与应用》作者福尔克马尔·布吕克纳博士是莱比锡德国电信应用技术大学教授，在激光光学、光纤技术和光电子学领域具有超过25年的科研和教学经历，《光网络单元：光数据通信基础与应用》体现了作者的研究积累和执教理念，具有鲜明的特色。

目录

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章 绪论
第2章 光
2.1 什么是光？
2.2 波粒二象性
2.2.1 波动理论
2.2.2 射线模型
2.3 电磁波的功率与能量
第3章 光纤
3.1 光在波导中的传播
3.1.1 平板波导的导光机理
3.1.2 光纤中的导行波
3.2 光纤中光的传播，多模和单模光纤
3.2.1 制作光纤的玻璃
3.2.2 光在光纤中的传播，接收角和数值孔径
3.2.3 光纤中的横模，模式混合
3.2.4 光纤的单模条件和截止波长
3.2.5 模场直径
3.3 光纤的衰减
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 红外吸收
3.3.5 光纤衰减系数随波长的变化
3.4 光纤色散与色散补偿
3.4.1 色散的概念及其影响
3.4.2 色散机理
3.4.3 光纤类型

第4章 光纤连接，耦合器与光开关
4.1 光纤的连接和熔接
4.1.1 光纤熔接
4.1.2 光纤连接器
4.2 光耦合器和光开关
4.2.1 光耦合器
4.2.2 耦合器的类型
4.2.3 光开关

第5章 光发射机
5.1 半导体光发射机的基本组成
5.2 有源介质
5.2.1 半导体的能带结构，直接和间接跃迁
5.2.2 材料选择
5.2.3 半导体的辐射发光，LED
5.2.4 半导体光发射机的基本结构
5.3 谐振腔
5.3.1 FP激光器
5.3.2 动态单纵模激光器（DSM）
5.4 激光器的特性
5.4.1 P-I特性，温度稳定性和老化
5.4.2 半导体激光器的光谱
5.4.3 辐射特性
5.5 光网络中激光器的选择
5.5.1 具有DFB谐振腔的MQW激光器——边发射发光二极管
5.5.2 垂直腔面发射激光器（VCSEL）
第6章 激光的调制
6.1 激光调制的概念
6.2 光通信中的调制方法
6.2.1 幅度调制（AM），功率调制
6.2.2 脉冲幅度调制（PAM）
6.2.3 脉冲位置调制（PPM）
6.2.4 脉冲编码调制（PCM）
6.3 半导体激光器的直接调制
6.4 半导体激光器的间接调制
6.4.1 相位和频率调制
6.4.2 强度或功率调制

第7章 光接收机
7.1 光接收机的基本工作原理
7.2 PIN光电二极管
7.3 雪崩光电二极管（APD）
7.4 接收机的噪声，误码率
7.4.1 散粒噪声
7.4.2 强度噪声
7.4.3 热噪声（奈奎斯特噪声）
7.4.4 倍增噪声
7.4.5 误码率
7.4.6 光外差接收
第8章 光网络元件
8.1 光放大器
8.1.1 EDFA
8.1.2 ROA
8.1.3 SOA
8.2 复用／解复用器（MUX／DEMUX）
8.2.1 用于波长MUX／DEMUX的光学滤波器
8.2.2 OADM
8.2.3 OXC
第9章 光纤与光通信系统的测量
9.1 光纤测量
9.1.1 折射率分布的测量
9.1.2 光纤衰减的测量
9.1.3 色散测量
9.2 数据传输性能的测量
9.2.1 BER测量，接收机的灵敏度
9.2.2 眼图
0章 光纤的非线性效应
10.1 光学非线性效应
10.2 光纤中的非线性效应
10.2.1 光纤中的非线性散射
10.2.2 光纤中的三阶非线性效应，四波混频
10.3 光纤中的啁啾
10.4 基于非线性的偏振色散管理
10.4.1 减小啁啾
10.4.2 啁啾的利用
10.5 有源色散补偿
10.6 光孤子
1章 无源与有源光网络
11.1 通信拓扑
11.2 复用方式
11.2.1 空分复用
11.2.2 时分复用
11.2.3 波分复用
11.3 WDM系统
11.4 信号再生
练习解答
参考文献

作者介绍

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文摘

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序言

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光网络单元：连接未来的数字脉络 在信息爆炸的时代，我们对数据传输速度和网络容量的需求呈几何级增长。从高清视频流媒体到实时远程协作，从物联网设备的涌现到人工智能的深度应用，一切都离不开一个强大、高效、可靠的通信基础设施。而在这场信息洪流中，光网络单元（Optical Network Unit, ONU）扮演着至关重要的角色，它是连接我们数字生活与广阔信息世界的关键节点。 本书《光网络单元——光数据通信基础与应用》旨在为读者深入浅出地剖析光网络单元这一核心组成部分，揭示其背后蕴含的光通信技术精髓，并展望其在现代社会各个领域的广泛应用。我们并非仅仅关注设备本身，而是将其置于整个光网络通信的宏大叙事中，理解其在网络架构中的定位，及其如何协同工作，构筑起我们如今习以为常的数字互联世界。 第一章：光通信的黎明与曙光——点亮数字世界的基石 在深入探讨光网络单元之前，有必要回溯一下光通信技术发展的宏伟画卷。本章将带领您穿越时空，了解人类历史上第一次利用光进行信息传输的伟大构想，以及它如何从实验室的奇思妙想，一步步发展成为支撑现代通信的基石。我们将追溯光纤的诞生，理解其为何能够成为比铜线更优越的传输介质。从早期单模光纤的出现，到多模光纤的演进，再到各种光纤材料和结构的创新，都将在本章中得到梳理。 同时，我们也会探讨光信号的产生、调制、传输和接收等基本原理。激光器作为光信号的源头，其不同类型（如半导体激光器、光纤激光器）的特性和选择将是重点。信号的调制方式，如何将电信号转化为光信号的“语言”，例如幅度调制（AM）、频率调制（FM）以及更先进的相位调制（PSK）、正交幅度调制（QAM）等，将以直观易懂的方式进行阐述。 光信号在光纤中传播时会遇到的损耗和色散问题，是光通信设计中必须克服的挑战。本章将详细介绍这些物理现象，并引出我们将在后续章节中深入探讨的解决方案。此外，我们将简要介绍光网络的基本拓扑结构，如点对点、总线、环形以及星形，为理解ONU在网络中的位置奠定基础。 第二章：光网络单元（ONU）的诞生与演进——连接终端的智慧之眼 本章是本书的核心，我们将聚焦于光网络单元（ONU）本身。究竟什么是ONU？它为何如此重要？简单来说，ONU是连接用户接入网（如家庭、办公室）与城域网（MAN）或骨干网之间的光网络终端设备。它负责将来自光纤网络的光信号转换成用户设备（如电脑、路由器、电视）能够识别和处理的电信号，反之亦然。 我们将深入剖析ONU的内部结构和工作原理。这包括： 光接收模块（Optical Receiver）： 负责接收来自光纤的光信号，并将其转换为电信号。我们将介绍不同类型的光电探测器（如PIN光电二极管、雪崩光电二极管（APD））的特性、响应速度和灵敏度。 信号处理与调制解调（Signal Processing and Modulation/Demodulation）： 接收到的电信号需要经过一系列处理，包括放大、滤波、均衡等，以恢复原始数据。同时，ONU也负责将用户设备产生的电信号调制成光信号，以便通过光纤传输。我们将探讨不同的调制和解调技术在ONU中的具体实现。 接口模块（Interface Modules）： ONU需要提供与用户设备连接的接口，如以太网接口（RJ45）、Wi-Fi接口，甚至电话接口（FXS）。本章将详细介绍这些接口的技术标准、速率和功能。 控制与管理单元（Control and Management Unit）： ONU并非被动接收和发送信号，它拥有一定的智能化能力，负责配置、监控、故障诊断以及与网络管理系统（NMS）的通信。我们将探讨SNMP（Simple Network Management Protocol）等管理协议在ONU中的应用。 本章还将追溯ONU的发展历程。从早期的无源光网络（PON）中的简单光电转换器，到如今支持高速率、多业务、Wi-Fi 6/7等先进功能的智能ONU，其技术进步和功能演进令人瞩目。我们将区分不同类型的ONU，如EPON ONU、GPON ONU，以及FTTH（Fiber to the Home）、FTTB（Fiber to the Building）、FTTC（Fiber to the Curb）等不同部署场景下ONU的特点。 第三章：光网络单元在 PON 中的角色与协作——构建高效的“最后一公里” 无源光网络（Passive Optical Network, PON）是当前光纤接入网络的主流技术，而ONU则是PON网络中不可或缺的终端设备。本章将深入探讨ONU在PON架构中的关键作用。 我们将详细介绍PON的架构，包括： 光线路终端（Optical Line Terminal, OLT）： 部署在运营商机房，是PON网络的“大脑”，负责管理整个PON网络，并与核心网连接。 无源光分配网络（Passive Optical Distribution Network, PODN）： 由光分路器（Splitter）组成，能够将来自OLT的光信号进行多路分光，传输给多个ONU，反之亦然。由于其无源特性，大大降低了网络的维护成本。 光网络单元（ONU）： 部署在用户侧，完成光电信号的转换，并与用户终端连接。 本章将重点阐述ONU与OLT之间的通信机制。在下行方向（OLT到ONU），OLT将数据广播给所有连接的ONU，而ONU则根据其地址信息，只接收属于自己的数据。在上行方向（ONU到OLT），由于多个ONU共享同一根光纤，需要采用时分多址（TDMA）等技术，由OLT调度各ONU的上行传输时隙，避免信号冲突。我们将深入剖析EPON（Ethernet PON）和GPON（Gigabit PON）等主流PON标准中ONU的上行和下行传输协议。 此外，本章还将讨论ONU在PON网络中的带宽分配、服务质量（QoS）保障以及多业务支持（语音、数据、视频）等方面的具体实现。理解ONU在PON网络中的协同工作，对于构建高速、可靠、经济高效的光纤接入网络至关重要。 第四章：光网络单元的关键技术与性能指标——精益求精的数字传输 为了实现高效、可靠的数据传输，ONU的设计和制造需要关注一系列关键技术和性能指标。本章将对此进行详细阐述。 传输速率与带宽： 不同类型的ONU支持不同的传输速率，从早期的Mbps级别，到如今Gbps甚至10Gbps的速率。我们将介绍速率对用户体验的影响，以及不同标准（如GPON、10G-EPON、XG-PON）的速率特点。 光模块性能： ONU的光模块是其核心部件，其性能直接影响信号的传输质量。我们将讨论光模块的发射功率、接收灵敏度、波长稳定性、温度特性等关键参数，以及它们如何影响ONU的传输距离和可靠性。 功耗与散热： 随着ONU功能的日益强大和集成度的提高，功耗和散热成为设计中需要重点考虑的问题。本章将探讨如何通过优化设计和采用节能技术来降低ONU的功耗。 可靠性与稳定性： 作为网络接入的关键节点，ONU的可靠性至关重要。我们将讨论影响ONU可靠性的因素，如元器件质量、环境适应性（温度、湿度）、防雷击设计等，并介绍相关的测试和认证标准。 安全性： 在信息安全日益受到重视的今天，ONU的安全性也不容忽视。本章将探讨ONU可能面临的安全威胁，如非法接入、数据窃听等，以及相应的安全防护措施。 多业务承载能力： 现代ONU不仅提供数据接入，还需要支持语音（VoIP）、视频（IPTV）等多种业务。我们将讨论ONU如何通过QoS机制和协议支持，为不同业务提供差异化服务。 第五章：光网络单元在现代生活中的应用——无处不在的连接力量 光网络单元不再仅仅是运营商网络的一部分，它已经深入到我们生活的方方面面，成为连接现代生活数字脉络的重要节点。本章将聚焦ONU在不同领域的广泛应用。 家庭宽带接入（FTTH）： 这是ONU最普遍的应用场景。从传统的拨号上网到如今的千兆光纤入户，ONU为家庭用户提供了前所未有的高速网络体验，支撑着高清视频、在线游戏、智能家居等应用的普及。 企业与办公网络： 在企业环境中，ONU为办公室提供了稳定、高速的数据连接，支持着视频会议、云计算、远程办公等业务，提升了工作效率。 智慧城市与物联网（IoT）： 随着物联网设备的爆发式增长，ONU在智慧城市建设中扮演着越来越重要的角色。它为智能交通、智能安防、环境监测、智慧医疗等应用提供可靠的数据传输通道。 工业自动化与智能制造： 在工业4.0时代，ONU为工业现场的传感器、控制器、机器人等设备提供高速、低延迟的网络连接，支撑着自动化生产和智能化管理。 无线接入点（Wi-Fi）： 许多现代ONU集成了Wi-Fi功能，直接为用户提供无线网络接入，方便了智能手机、平板电脑等设备的连接。 其他新兴应用： 随着5G和未来通信技术的发展，ONU也在不断演进，为更多新兴应用提供支持，如VR/AR、边缘计算等。 结语：展望光网络单元的未来——连接无限的可能 展望未来，光网络单元将继续在信息通信领域扮演核心角色。随着技术的不断发展，ONU将朝着更高的速率、更低的延迟、更智能化的方向演进。光通信技术的突破，如相干光通信、空分复用等，将进一步提升网络的带宽和效率，而ONU作为接入层的终端，也将随之升级。 我们相信，通过对光网络单元的深入了解，读者将能更好地理解现代通信网络的运作机制， appreciate 光纤通信的强大力量，并为未来的技术发展和创新奠定坚实的基础。这本书不仅仅是一本技术手册，更是一扇通往未来数字世界的窗口，带领您探索连接无限的可能。

评分☆☆☆☆☆

这本书的结构安排，说实话，有点像一本按部就班的教科书，章节之间的逻辑推进非常平稳，但缺乏那种让人眼前一亮的、能够串联起零散知识点的“核心洞察”。我希望看到的是，作者能提炼出当前光网络设计中的几个关键矛盾点，并给出基于这些矛盾的解决方案，例如如何在提升传输容量的同时有效控制OSNR的劣化，或者如何平衡光电混合架构中的信号处理复杂性。书中对不同光器件特性的描述虽然详尽，但总感觉缺少一个宏观的视角——即这些底层技术是如何协同工作来构建一个可运营、可扩展的整体网络的。例如，缺乏对多径干扰、非线性效应等在实际超高速传输系统中如何通过先进的数字信号处理（DSP）技术进行补偿和缓解的深入剖析。这种对“系统级”复杂性规避，使得全书读起来像是一系列独立的技术模块堆砌，而非一个有机整体，使得读者难以形成一个全面的、面向工程实践的知识体系。

评分☆☆☆☆☆

我原本对“光数据通信基础与应用”这个副标题抱有很高的期待，尤其是在“应用”这一块。我希望看到的是当下运营商和大型互联网公司在城域网、接入网乃至数据中心互联（DCI）中，实际部署的光网络单元（ONU/ONT）的最新架构，比如GPON/XG-PON/NG-PON2的实际部署挑战、不同接入技术在5G回传中的适配性分析，以及软件定义网络（SDN）如何被用来优化光网络资源的调度和管理。然而，这本书对“应用”的阐述显得有些陈旧和概念化。它更多地停留在对基本光通信链路建立的描述，比如光收发模块的工作流程，而不是深入探讨在海量物联网设备和4K/8K视频流冲击下，边缘光网络单元在能耗控制、协议栈简化以及安全性增强方面所做的创新。阅读体验下来，感觉作者的关注点似乎还停留在光纤入户的初期阶段，对于当前网络正在经历的智能化、白盒化和灵活调度转型讨论得不够充分，略显脱节。

评分☆☆☆☆☆

这本书，说实话，我买的时候主要是冲着它的名字去的，以为能看到很多关于现代光网络前沿技术的深入剖析，比如WDM技术的最新进展、网络功能虚拟化（NFV）在光层面的应用，或者PON技术的演进路线图，甚至是对量子通信在光网络中潜在整合的探讨。结果呢，读下来感觉更像是回到了光通信的“基础理论课本”。它花了大量的篇幅去讲解光纤的物理特性、光器件的基本原理，像是给一个刚刚接触光通信的学生准备的入门读物。比如，关于色散和损耗的章节，虽然详细，但缺乏将这些理论如何影响到现代超高速、长距离传输网络设计与优化的实际案例分析。我更期待看到的是，在当前TB/s级别的带宽需求下，工程师们是如何权衡不同调制格式（如QPSK、16QAM）的频谱效率与抗PMD能力的。这本书在这方面显得有些保守和基础，对于期望了解如何设计一个具备弹性、高可靠性且具备前瞻性的骨干网架构的专业人士来说，提供的“新知”非常有限。它更像是一份合格的理论考试复习资料，而非一本驱动行业创新的技术手册。

评分☆☆☆☆☆

我关注这个领域，是希望能了解如何将光网络与云计算、大数据处理进行深度融合，特别是关于光层面的QoS保障机制以及如何实现跨域资源的动态开通。这本书的笔触非常聚焦于物理层和数据链路层的基础概念，对于如何利用软件定义和自动化技术来“管理”这些物理光网络单元的资源，讨论得非常浅显。例如，如何利用集中式控制器对波长资源进行全局优化，实现毫秒级的业务恢复或配置变更，这在现代承载网中是至关重要的能力。书本中似乎完全忽略了这些“智能”层面的内容，导致它更像是一本关于“光纤能做什么”的物理说明书，而不是一本关于“如何高效利用光网络承载现代信息”的工程指南。对于希望提升网络运维自动化水平和实现灵活资源调度的读者来说，这本书提供的价值非常有限，它停留在“能通”的层面，而没有触及“如何优化和管理”的层面。

评分☆☆☆☆☆

从排版和图示的角度来看，这本书的设计也偏向传统，这在一定程度上影响了阅读体验的流畅性。现代技术书籍往往会采用大量的流程图、对比表格和高分辨率的光谱图来辅助理解复杂的物理现象和系统架构。而这本书中的示意图，清晰度上尚可，但似乎很久没有更新过，很多图示反映的还是十多年前的标准配置或器件形态，比如对光交叉连接（OXC）的描述，更偏向早期的光机械开关，而不是当前主流的波长选择开关（WSS）技术在扁平化网络中的应用优势。对于一个追求“光网络单元”前沿概念的读者，这种视觉上的滞后感，会让人不禁怀疑内容的更新频率和深度。阅读时，我常常需要自己打开搜索引擎，去寻找这些旧图对应的现代解决方案，这无疑大大降低了阅读效率和沉浸感，使得学习过程变得有些低效和重复。