The ComSoc Guide to Next Generation Optical Transport pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:van Helvoort, Huub

出品人:

页数:211

译者:

出版时间:2009-10

价格:513.00元

装帧:

isbn号码:9780470226100

丛书系列:

图书标签:

• Optical Transport
• Next Generation Networking
• Optical Communication
• Fiber Optics
• ComSoc
• Telecommunications
• Data Communication
• Network Architecture
• High-Speed Networks
• Optical Networks

光网络技术前沿探索：面向未来的传输系统设计与实践 本书概述 本书聚焦于当前光通信领域最前沿、最具颠覆性的技术趋势与挑战，深入剖析了下一代光传输系统（Next Generation Optical Transport）的理论基础、关键技术要素、系统架构设计以及面向未来应用场景的演进路径。本书旨在为光网络工程师、系统架构师、研究人员以及相关领域的学生提供一份全面、深入且具有实践指导意义的参考资料。 第一部分：下一代光网络需求的驱动力与挑战 第一章：网络演进的宏观背景与驱动力 本章首先回顾了过去几十年光网络技术的关键里程碑，从PDH、SDH到DWDM的演进，为理解当前面临的挑战奠定基础。随后，深入分析了驱动下一代光网络变革的五大核心力量： 1. 数据流量的指数级增长： 探讨了数据中心互联（DCI）、5G前传/回传、固定宽带接入（FTTx）以及新兴的元宇宙、AI计算对网络带宽提出的Tbps乃至Pbps级别需求。 2. 云原生与虚拟化： 阐述了软件定义网络（SDN）、网络功能虚拟化（NFV）如何渗透到光层，要求底层传输网络具备更强的可编程性、灵活性和快速部署能力。 3. 能效比的严峻挑战： 随着网络规模扩大，功耗成为运营商面临的主要运营成本。本章详细分析了如何通过新的调制格式、光电集成和智能管理实现单位比特能耗的显著降低。 4. 业务多样性与服务质量（QoS）的细粒度要求： 分析了从传统的电路交换到面向服务的颗粒化、差异化传输需求，例如对低延迟、高可靠性、低抖动的特定业务保障机制。 5. 光电融合的趋势： 探讨了硅光子学、相干探测技术以及光电集成对简化网络结构、降低成本和提高系统性能的深远影响。 第二章：下一代光传输面临的关键技术瓶颈 本章聚焦于当前光传输系统在实现更高容量和更远距离传输时遭遇的物理与工程瓶颈： 1. 光纤容量极限的逼近： 深入分析了香农极限在多模/单模光纤中的实际体现，探讨了如何通过空分复用（SDM）和更复杂的波形设计来突破传统单模光纤的容量瓶颈。 2. 色散与非线性效应的协同管理： 详细解析了在高速率（400G及以上）传输中，残余色散补偿（RDC）和非线性效应（如四波混频、自相位调制）对信号完整性的破坏作用，并引入了基于数字信号处理（DSP）的先进补偿技术。 3. 相干技术的复杂度与功耗： 对比了不同相干检测方案的优缺点，特别是高性能DSP芯片在实现高速率、高阶调制（如16QAM、64QAM）时带来的功耗墙问题，并展望了低功耗、高集成度DSP的发展方向。 4. 网络运维的复杂性： 传统的手动配置和基于告警的管理方式已无法应对动态变化的网络需求，提出了对全自动、自愈合、零接触运维（ZTO）的迫切需求。 第二部分：核心技术突破与架构创新 第三章：超高速率传输的调制与编码策略 本章是关于如何将更多信息有效地编码到光载波上的技术深度解析： 1. 相干调制格式的深度探索： 详细对比了DP-QPSK、DP-16QAM、DP-32QAM及更高阶调制在频谱效率、传输距离和信噪比（OSNR）需求之间的权衡。重点分析了新型脉冲塑形技术（如Nyquist、Fractionally Spaced Equalization）在提升系统性能中的作用。 2. 概率整形（Probabilistic Constellation Shaping, PCS）： 详尽阐述了PCS的理论基础——信息论指导下的动态比特分配，以及它如何实现“容量-距离”曲线的灵活定制，使得单个波长可以根据实际光链路条件动态优化其传输性能。 3. 先进前向纠错（FEC）技术： 重点介绍了软判决FEC（如Clustered LDPC, Hard-Decoding-Aware FEC）相比于传统硬判决FEC在提升OSNR容限和实现超远距传输方面的关键作用，以及其在DSP中的硬件实现挑战。 第四章：相干光引擎与器件集成 本章聚焦于光电混合集成技术，这是实现下一代高密度、低成本传输系统的基石： 1. 硅光子集成（Silicon Photonics）： 详细介绍了硅光子技术在集成激光器、调制器、探测器和复用器方面的进展。重点分析了如何通过片上集成实现高带宽、低串扰的收发模块（Coherent Pluggables）。 2. 可插拔光模块的标准化与挑战： 深入讨论了CFP2-DCO、QSFP-DD等新兴可插拔接口在功率限制、散热设计和互操作性方面带来的挑战，以及它们如何推动传输网络向“无源化”和“白盒化”演进。 3. 光器件的材料创新： 探讨了III-V族半导体（如InP）与硅光子平台的集成技术（异质集成），以期在保持光性能的同时利用CMOS工艺的规模经济性。 第五章：波长选择开关（WSS）与灵活网络 本章关注传输层面的动态重构能力，这是实现网络灵活性的关键： 1. 无源与有源ROADM架构演进： 从传统的Gridless ROADM到Flex-Grid ROADM，分析了动态波长分配、通道带宽调整（Spectrum Slicing）如何提升网络资源利用率。 2. WSS的关键技术： 深入解析了基于MEMS和LCoS技术的WSS在插入损耗、串扰、偏振相关损耗（PDL）等关键指标上的性能差异，以及它们如何支持动态光路配置。 3. 全光恢复与保护机制： 探讨了在不进行光电-电光转换的情况下，实现光层自动保护倒换、动态波长转换和动态功率均衡的技术方案。 第三部分：网络架构与智能运维 第六章：光传输网络的分层架构重构 本章探讨了如何将传统的“传输管道”升级为智能、可编程的网络层： 1. 光层与包层的解耦与融合： 分析了IP over DWDM（IPoDWDM）架构的深化，以及新的架构如何平衡光层的带宽效率与包层的业务灵活性。 2. SDN在传输层的应用： 详细描述了SDN控制器如何通过南向接口（如NetConf/YANG）对光网络单元（如相干线路卡、ROADM节点）进行集中控制，实现端到端的路径计算、资源调配和故障隔离。 3. 边缘计算对传输网络的要求： 阐述了MEC（Multi-access Edge Computing）场景下，对超低延迟、高可靠性和局部流量卸载能力的需求如何反作用于光传输网络的拓扑设计和调度策略。 第七章：面向未来的网络管理与人工智能 本章是关于如何利用数据和算法实现网络运维的范式转变： 1. 实时遥测与数据采集： 探讨了如何从光层设备中实时采集高频、多维度的性能数据（如OSNR、PMD、光功率、温度），以及这些数据如何支撑更精确的网络健康评估。 2. AI驱动的性能优化： 重点介绍如何利用机器学习模型来预测光链路性能衰退、自动优化调制格式、进行拥塞预警和故障根因分析（RCA）。 3. 自组织网络（SON）在光域的实现： 讨论了网络层面的自配置、自优化和自修复功能，如何通过闭环控制机制减少人工干预，提高网络弹性。 第八章：光网络面向新兴应用的集成部署 本章将前述技术应用于具体的业务场景，展示下一代传输网络的实际价值： 1. 数据中心互联（DCI）： 探讨了针对城域、区域和长途DCI场景下的特定需求，如超大容量（800G/1.2T单波长）、超低延迟要求，以及如何部署开放式、可插拔的传输解决方案。 2. 5G承载网的融合挑战： 分析了5G网络对传输层在同步精度、抖动控制、流量隔离（利用eCPRI/Splitting技术）方面的特殊要求，以及如何利用光网络实现时间敏感网络（TSN）的关键特性。 3. 海洋与海底光缆系统的挑战： 讨论了超长距离传输系统在信噪比极低环境下的挑战，以及海底电缆系统如何集成先进的轨道放大器和新型光纤技术来保障数十年稳定运行。 结语：展望下一代光网络的融合愿景 本书最后展望了光网络技术的长期发展方向，包括对全光交换（All-Optical Switching）、量子密钥分发（QKD）在商用网络中的集成，以及如何构建一个真正意义上“容量无限、延迟极低、运维智能”的未来信息基础设施。

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