Optical Network Design and Modeling pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Springer

作者:Tomkos, Ioannis; Neri, Fabio; Pareta, Josep Sole

出品人:

页数:471

译者:

出版时间:2007-7-11

价格:USD 129.00

装帧:Paperback

isbn号码:9783540727293

丛书系列:

图书标签:

• 光网络
• 网络设计
• 网络建模
• 光通信
• 通信工程
• 网络优化
• 性能分析
• WDM
• PON
• 网络规划

穿越光学网络的脉络：理论、实践与未来展望 本书并非一本详尽阐述“Optical Network Design and Modeling”这一特定主题的书籍。相反，它旨在提供一个更宏观、更具前瞻性的视角，引领读者深入理解现代通信网络的核心——光学网络的演进历程、关键技术原理、设计实现方法以及其在未来数字社会中的关键作用。我们将抛开具体工程设计手册的束缚，从更基础、更原理性的层面出发，探索光学网络之所以成为信息高速公路的驱动力。 第一章：光通信的黎明与星辰大海 在深入探讨现代光学网络之前，我们有必要回顾信息通信技术的发展轨迹。从最初的电信号传输，到电报、电话的诞生，再到无线电波的出现，人类从未停止对更快、更远、更可靠通信方式的追求。而光，作为一种能量传播形式，其固有的高带宽、低损耗特性，早已被科学家们所洞察。本章将追溯光通信概念的萌芽，介绍早期光纤通信的探索与突破，包括关键的半导体激光器和光电探测器的发明，以及光纤制造技术的进步。我们将看到，正是这些基础性的科学发现和工程创新，为后来波澜壮阔的光网络时代奠定了坚实的基础。理解这些历史的足迹，有助于我们更好地把握光学网络发展的内在逻辑。 第二章：光纤的奥秘与传输的艺术 光纤，作为光学网络最核心的物理媒介，其结构、特性以及信号在其中传输的物理原理，是理解整个网络运作的关键。本章将详细解析不同类型光纤的结构，如单模光纤和多模光纤，它们各自的优势与劣势，以及在不同应用场景下的选择考量。我们将深入探讨光在光纤中传输时遇到的关键现象，包括全反射原理、色散（模式色散、色度色散、偏振模色散）的成因及其对信号完整性的影响。理解这些物理现象，是后续进行网络设计、优化和故障排除的基础。此外，本章还将介绍光纤连接技术，如熔接和连接器，以及它们对信号损耗的影响。 第三章：光信号的诞生与演变：从光源到调制 要将信息 encoded（编码）并传输到远方，就需要可靠的光源和高效的调制技术。本章将聚焦于产生和塑造光信号的关键技术。我们将探讨不同类型的光源，如半导体激光器（LD）和发光二极管（LED）的工作原理、光谱特性、功率以及它们在不同光网络中的应用。随后，我们将深入研究光信号的调制过程。这包括早期的强度调制（IM），以及在现代高速率传输中至关重要的相位调制（PM）和正交幅度调制（QAM）。我们将解析这些调制方式如何将数字信息叠加到光载波上，以及它们对传输速率、频谱效率和对噪声鲁棒性的影响。理解信号的产生与调制，是掌握信息如何在光网络中流动的第一步。 第四章：跨越光域的魔法：无源与有源器件 光信号在网络中传输，需要各种器件的引导、分路、合路以及信号的增强。本章将详细介绍构成光学网络骨架的各类无源与有源器件。无源器件是光信号的“路径规划师”，我们将学习波分复用器（WDM）和复用器（DEMUX）如何将多个不同波长的光信号合并传输和分离，这是现代高速光网络实现带宽复用的核心技术。此外，我们将介绍光耦合器（Coupler）、光分束器（Splitter）、光环形器（Circulator）以及光开关（Optical Switch）等，理解它们在网络拓扑构建、信号路由和资源分配中的作用。有源器件则是信号的“能量助推器”，我们将重点分析光放大器（Optical Amplifier），特别是掺铒光纤放大器（EDFA）的工作原理、增益特性、噪声以及它们如何克服光信号在长距离传输中的衰减，是实现超长距离传输的关键。 第五章：光网络架构的演进：从点对点到智能骨干 光学网络并非一成不变，其架构也在不断演进，以适应日益增长的网络需求。本章将追溯光学网络架构的发展历程。我们将从最基础的点对点（Point-to-Point）连接开始，理解其简单性与局限性。随后，我们将深入探讨无源光网络（PON）在接入网中的应用，以及它们如何经济高效地将光信号分发给众多用户。接着，我们将重点介绍密集波分复用（DWDM）网络的兴起，理解它如何通过在同一根光纤上传输成百上千个不同波长的信号，实现前所未有的传输容量。最后，我们将展望软件定义网络（SDN）和网络功能虚拟化（NFV）在光学网络中的应用，理解它们如何为光网络带来更高的灵活性、自动化和智能化，使其能够动态地适应业务需求的变化。 第六章：网络层面的挑战与解决方案：路由、管理与保护 构建一个高效、可靠的光学网络，不仅需要理解底层的物理原理，还需要解决网络层面的诸多挑战。本章将聚焦于光学网络的运行与管理。我们将探讨光路（Optical Path）的概念，以及在DWDM网络中如何进行光路的建立、管理和释放。我们将深入研究光网络中的路由算法，理解不同算法在寻求最优路径、避免拥塞以及平衡网络负载方面的作用。同时，本章还将关注网络的监控与管理，介绍必要的网络管理系统（NMS）功能，以及如何通过可视化工具来监测网络状态、识别故障并进行性能优化。最后，我们将重点讨论光网络的保护与恢复机制，如1+1保护、N+1保护和环形保护等，理解它们如何在发生链路或节点故障时，迅速将业务切换到备用路径，保证通信的连续性。 第七章：超越极限：高速率传输与前沿技术探索 随着数据需求的爆炸式增长，光学网络正不断挑战传输速率的极限。本章将带领读者探索推动光网络迈向更高速度和更高容量的前沿技术。我们将介绍相干光通信（Coherent Optical Communication）的革命性进步，理解它如何通过利用光信号的振幅、相位和偏振信息，极大地提升了频谱效率和传输距离。我们将深入分析先进的调制格式（如256-QAM）和先进的编码技术（如低密度奇偶校验码LDPC和极化码Polar Code）在克服噪声、提升性能方面的作用。此外，本章还将展望下一代光学网络的技术趋势，例如相干检测在数据中心互连（DCI）中的应用，以及下一代可编程光网络（Programmable Optical Networks）的可能性，这些技术将为未来的通信网络带来更强大的能力。 第八章：光学网络在未来数字社会的角色 光学网络并非仅仅是通信技术的基石，更是驱动未来数字社会发展的强大引擎。本章将从更宏观的视角，探讨光学网络在不同领域的重要作用。我们将分析它如何支撑大数据、人工智能、物联网、5G/6G移动通信以及云计算等新兴技术的发展，提供海量的数据传输能力。我们将探讨光学网络在智慧城市、远程医疗、自动驾驶以及虚拟现实/增强现实等领域的应用前景，理解它们如何依赖于低延迟、高带宽的光纤连接。最后，本章将思考光学网络在构建绿色、可持续的数字基础设施方面的潜力，以及未来可能面临的挑战与机遇，为读者勾勒出光学网络在构建智能、互联世界中的宏伟蓝图。 通过以上八个章节的探索，本书将引导读者逐步建立起对光学网络全面而深入的理解，从基础的物理原理到复杂的网络架构，从经典的技术到前沿的探索。它将激发读者对信息传输奥秘的好奇心，并为他们在相关领域的研究与实践提供坚实的基础和广阔的视野。

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