光纤通信简明教程/普通高等教育电子信息类规划教材 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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原荣 著

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• 光纤通信
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• 光通信
• 信息技术
• 网络工程

出版社： 机械工业出版社

ISBN：9787111434061

版次：1

商品编码：11307921

品牌：机工出版

包装：平装

丛书名： 普通高等教育电子信息类规划教材

开本：16开

出版时间：2013-08-01

页数：208

内容简介

　　《光纤通信简明教程/普通高等教育电子信息类规划教材》根据光纤通信技术和工程应用的最新进展，为满足一般院校教材的需求，就光纤通信系统的基本知识，以通俗易懂、简单明了的方式编写。
　　全书共分9章，首先讲解了光纤通信历史、系统构成和网络分类；接着介绍了光纤光缆、光无源/有源器件、光发射/接收；然后阐述了SDH、ATM、IP/GMPLS、HFC、WDM和光的相干检测传输系统，甚至还给出光正交频分复用（O-OFDM）和射频信号光纤传输（RoF）系统的一般概念；随后介绍了无源光网络接入技术、光纤通信测量仪器和指标测试方法；最后讲解了光传输网络管理（含ASON）和生存性措施。
　　《光纤通信简明教程/普通高等教育电子信息类规划教材》选取了光纤通信技术的最新素材，收录了大量有用的光纤通信工程数据和图表，反映了当前光纤通信技术的发展水平。
　　《光纤通信简明教程/普通高等教育电子信息类规划教材》可作为通信和电子信息类相关专业一般院校的教材。教师可根据教学对象和教学时间进行适当的选取和安排。对从事光纤通信系统和网络研究教学、规划设计、管理和维护的有关人员也有一定的参考价值。

目录

前言
第1章 光纤通信概述
1.1 光通信发展史
1.1.1 周幽王烽火戏诸侯——古老的光通信
1.1.2 中华民族对世界光学事业的贡献
1.1.3 谁发明了光电话
1.1.4 谁发明了激光器
1.1.5 最早的光通信系统
1.1.6 光纤是怎样传光的
1.1.7 光纤通信的鼻祖——高锟
1.2 光纤通信的优点
1.3 光纤通信系统
1.3.1 光纤通信系统组成
1.3.2 三种基本的光纤通信系统
1.4 光纤通信网络分类
1.5 均匀介质中的光波——光是电磁波
1.6 复习思考题
1.7 习题

第2章 光纤通信传输介质
2.1 光纤结构和类型
2.2 光纤传光原理
2.2.1 光的反射和折射
2.2.2 渐变多模光纤的传光原理
2.3 光纤传输特性
2.3.1 衰减
2.3.2 色散
2.3.3 光纤带宽
2.3.4 光纤比特率
2.4 光纤的种类
2.4.1 多模光纤和单模光纤
2.4.2 单模光纤的种类
2.5 光纤制造工艺
2.6 复习思考题
2.7 习题

第3章 光纤通信器件
3.1 光纤通信无源器件
3.1.1 光连接器
3.1.2 光耦合器
3.1.3 光滤波器
3.1.4 波分复用/解复用器
3.1.5 光开关
3.1.6 光调制器
3.2 光纤通信有源器件——光放大器
3.2.1 光放大器概述
3.2.2 掺铒光纤放大器（EDFA）的构成
3.2.3 EDFA的工作原理及其特性
3.2.4 光纤拉曼放大器
3.2.5 半导体光放大器（SOA）
3.2.6 光放大器应用
3.3 复习思考题
3.4 习题

第4章 光发射和接收
4.1 激光器和光发射机
4.1.1 发光机理
4.1.2 LD激光发射的条件
4.1.3 半导体激光器
4.1.4 波长可调半导体激光器
4.1.5 高速光发射机
4.2 光探测器和光接收机
4.2.1 光探测原理
4.2.2 PIN光探测器
4.2.3 雪崩光敏二极管（APD）
4.2.4 波导光探测器（WG-PD）
4.2.5 光接收机的工作原理和性能
4.2.6 相干光接收机
4.3 复习思考题
4.4 习题

第5章 光纤通信系统
5.1 光纤通信系统基础
5.1.1 脉冲编码——将模拟信号变为数字信号
5.1.2 信道编码——减少误码方便时钟提取
5.1.3 信道复用——提高信道容量，充分利用光纤带宽
5.1.4 光调制——让光携带声音和数字信号
5.2 SDH光纤传输系统
5.2.1 时分复用的工作原理
5.2.2 SDH的基本概念
5.2.3 SDH帧结构和传输速率
5.2.4 SDH复用映射结构
5.2.5 SDH设备类型和系统组成
5.2.6 SDH物理层
5.2.7 SDH网同步
5.3 异步传输模式（ATM）技术
5.3.1 从同步模式（STM）到异步模式（ATM）
5.3.2 ATM的基本概念
5.3.3 ATM的信元结构
5.3.4 ATM复用和交换原理
5.3.5 ADSL接入系统
5.3.6 ATM的现状和未来
5.4 IP互联网
5.4.1 IP简述
5.4.2 以太网
5.4.3 IP骨干网技术及其演进
5.4.4 多协议标记交换（MPLS）
5.4.5 通用多协议标记交换（GMPLS）
5.5 光纤/电缆混合（HFC）网
5.5.1 频分复用（FDM）的工作原理
5.5.2 HFC网的网络结构
5.5.3 HFC网的构成
5.6 波分复用（WDM）系统
5.6.1 波分复用的概念
5.6.2 WDM的系统构成
5.7 光正交频分复用（O-OFDM）光纤传输系统
5.7.1 O-OFDM的基本原理
5.7.2 射频信号光纤传输（RoF）系统
5.8 光纤技术在移动通信中的应用
5.9 复习思考题
5.1 0习题

第6章 无源光网络接入技术
6.1 接入网在网络建设中的作用及发展趋势
6.1.1 接入网在网络建设中的作用
6.1.2 光接入网技术演进
6.1.3 三网融合——接入网的发展趋势
6.2 网络结构
6.2.1 网络结构概述
6.2.2 光线路终端（OLT）
6.2.3 光网络单元（ONU）
6.2.4 光分配网络（ODN）
6.3 无源光网络（PON）基础
6.3.1 分光比
6.3.2 结构和要求
6.3.3 下行复用技术
6.3.4 上行接入技术
6.3.5 安全性和私密性
6.4 PON接入系统
6.4.1 EPON系统
6.4.2 GPON系统
6.4.3 WDM-PON系统
6.4.4 正交频分复用PON（OFDM-PON）
6.5 复习思考题
6.6 习题

第7章 光纤通信仪器及指标测试
7.1 光纤通信测量仪器
7.1.1 光功率计
7.1.2 光纤熔接机
7.1.3 光时域反射仪
7.1.4 误码测试仪
7.1.5 PCM综合测试仪
7.1.6 SDH测试仪
7.1.7 光谱分析仪
7.1.8 多波长光源
7.1.9 光衰减器
7.1.1 0综合测试仪
7.2 光纤传输特性测量
7.2.1 损耗测量
7.2.2 带宽测量
7.2.3 色散测量
7.3 光器件参数测量
7.3.1 光源参数测量
7.3.2 探测器参数测量
7.3.3 无源光器件参数测量
7.4 光纤通信系统指标测试
7.4.1 平均发射光功率和消光比测试
7.4.2 光接收机灵敏度和动态范围测试
7.4.3 光纤通信系统误码性能测试
7.5 复习思考题

第8章 光传输网络管理
8.1 网络管理概述
8.1.1 网络管理协议和体系结构
8.1.2 对网络管理体系的要求
8.1.3 光网络的分级管理
8.2 光学层管理
8.2.1 对光学层的要求
8.2.2 设备的互操作性
8.2.3 光监控信道
8.2.4 光学安全管理
8.3 性能和故障管理
8.3.1 误码率测量
8.3.2 报警管理
8.3.3 控制
8.4 配置管理
8.4.1 设备管理
8.4.2 波长管理
8.4.3 连接管理
8.4.4 带宽和协议管理
8.4.5 适应性管理
8.5 自动交换光网络（ASON）
8.5.1 ASON概述
8.5.2 ASON的体系结构
8.5.3 ASON提供的3种连接
8.5.4 ASON网络结构模型
8.5.5 ASON网络管理
8.6 复习思考题

第9章 光纤通信网络的生存性
9.1 网络生存性基本概念
9.1.1 生存性定义和措施
9.1.2 工作路径和保护路径
9.1.3 单向保护切换和双向保护切换
9.2 SDH网络的保护
9.2.1 路径保护
9.2.2 环路保护
9.2.3 路由保护
9.2.4 保护切换准则
9.3 IP网络的生存性
9.3.1 IP/MPLS备用通道恢复
9.3.2 IP/MPLS 的LSP通道保护
9.4 光学层保护
9.4.1 光学层保护技术
9.4.2 1+1光信道专用保护
9.4.3 格状网的保护
9.4.4 WDM网络保护、生存和互联
9.5 ASON网络的生存性
9.5.1 ASON网络生存性新特点
9.5.2 基于控制平面的保护
9.5.3 基于传输平面的保护
9.5.4 ASON网络的恢复
9.6 复习思考题

附录
附录A 电磁波频率与波长的换算
附录B dBm与mW、μW的换算
附录C dB值和功率比
附录D 百分损耗（%）与分贝（dB）损耗换算表
附录E PDH与SDH速率等级
附录F WDM信道

前言/序言

探索通信的未来：光的世界 本书旨在为读者勾勒出一幅现代通信网络的核心图景，深入浅出地解析信息传输的奥秘，以及支撑这一切的先进技术。我们相信，理解光纤通信的原理，不仅是掌握一项关键技术，更是洞察未来信息时代发展脉络的钥匙。 第一章：信息时代的基石——通信的演进与需求 在信息爆炸的时代，数据量的激增对通信系统的性能提出了前所未有的挑战。从早期的电报、电话，到后来的无线通信、微波通信，每一次技术的飞跃都极大地拓展了人类交流的边界。然而，随着多媒体应用、高清视频、大数据分析、人工智能等新兴技术的发展，传统的通信方式在带宽、速率、延迟等方面逐渐显露出瓶颈。 本章将回顾通信技术的发展历程，重点分析当前信息传输面临的主要挑战，并阐述为什么光纤通信成为解决这些挑战的必然选择。我们将探讨信息时代对通信系统提出的更高要求，包括： 海量带宽需求： 互联网流量的指数级增长，以及4K/8K视频、VR/AR、云游戏等高带宽应用，要求通信链路能够承载前所未有的数据量。 超高速率传输： 实时性要求极高的应用，如远程医疗、自动驾驶、工业物联网等，需要极高的比特率来保证数据的及时传输。 极低延迟： 许多实时交互应用对延迟极其敏感，即使微小的延迟也会影响用户体验和系统性能。 高可靠性与稳定性： 关键基础设施、金融交易、国家安全等领域的通信，对系统的可靠性和稳定性有着近乎严苛的要求。 高能效与低成本： 随着通信网络规模的不断扩大，能耗和建设维护成本成为重要的考量因素，需要更高效、更经济的解决方案。 正是这些迫切的需求，推动着通信技术不断向前发展，而光纤通信以其独特的优势，成为了承载未来信息洪流的理想载体。 第二章：光的魔法——光在通信中的应用原理 光，这一古老而神秘的现象，在现代通信领域扮演着至关重要的角色。本书将深入剖析光的基本性质，以及这些性质如何被巧妙地应用于信息传输。我们将重点介绍： 光的电磁波本质： 理解光作为一种电磁波，其频率和波长决定了其携带信息的能力。我们将介绍光的频谱，以及通信系统如何利用特定的光频段进行信息调制。 光的传播特性： 光在不同介质中的传播速度、反射、折射等现象，是光纤通信的基础。我们将探讨全反射原理，以及它如何将光束约束在光纤内部传播，实现远距离无损传输。 光的调制解调： 如何将电信号转化为光信号，并将其“携带”在光波上传输，是光纤通信的核心技术之一。本章将介绍几种基本的光信号调制方式，例如幅度调制（AM）、频率调制（FM）和相位调制（PM），以及它们在光通信中的应用。同时，我们也将探讨如何从光信号中恢复出原始的电信号（解调）。 光作为信息载体的优势： 对比电信号传输，我们将详细阐述光信号在带宽、速率、抗干扰能力、传输损耗、安全性等方面的显著优势，从而深刻理解其作为信息载体的优越性。 第三章：光之通道——光纤的结构与特性 光纤，如同信息高速公路的“轨道”，承载着高速、远距离的光信号传输。本章将详细介绍光纤的构成、种类以及其关键的光学特性。 光纤的基本结构： 我们将深入了解光纤的内部构造，包括纤芯（core）、包层（cladding）和涂覆层（coating）。重点解析纤芯和包层不同的折射率如何实现光的全反射，以及涂覆层对光纤的保护作用。 光纤的种类： 根据传输模式的不同，光纤可分为多模光纤（multimode fiber）和单模光纤（singlemode fiber）。本章将详细介绍这两种光纤的结构差异、工作原理、各自的优缺点以及适用的场景。我们将着重强调单模光纤为何是实现超高速、超远距离通信的理想选择。 光纤的传输特性： 衰减（Attenuation）： 光信号在传输过程中会逐渐减弱，即衰减。本章将分析导致衰减的主要因素，如吸收、散射等，并介绍衡量光纤衰减的重要参数——衰减系数。 色散（Dispersion）： 色散是指光信号中不同频率（或波长）的光在光纤中传播速度不同，导致信号脉冲展宽，从而影响传输质量。我们将重点介绍几种主要的色散类型，如模间色散（modal dispersion）、材料色散（material dispersion）和波导色散（waveguide dispersion），以及它们对通信系统的影响。 非线性效应（Nonlinear Effects）： 在高功率光信号传输时，光纤材料会表现出非线性特性，可能导致信号失真和串扰。本章将简要介绍主要的非线性效应，如受激拉曼散射（SRS）、受激布里渊散射（SBS）和克尔效应（Kerr effect），以及它们在高性能光通信系统中的处理方法。 第四章：光之源泉与听众——光电器件 要实现光纤通信，必须有能够产生光信号的“光源”和能够接收并还原光信号的“光探测器”。本章将聚焦于这些关键的光电器件。 光发射器件（Light Sources）： 发光二极管（LEDs）： 作为一种成本较低、易于驱动的光源，LED在低速率、短距离的光通信中有广泛应用。我们将介绍LED的工作原理、光谱特性以及其在通信系统中的优势与局限。 激光二极管（LDs）： 激光器能够产生高亮度、窄光谱、高相干性的激光束，是实现高速、远距离光纤通信的关键。本章将深入讲解LD的结构、工作机理，介绍不同类型的激光器（如DFB激光器），并分析其在通信系统中的重要性。 光接收器件（Photodetectors）： 光电二极管（Photodiodes）： 光电二极管能够将接收到的光信号转换为电信号，是光纤通信中最常用的光接收器件。我们将介绍PIN光电二极管和雪崩光电二极管（APD）的工作原理、性能指标（如响应速度、灵敏度）以及它们在不同应用场景下的选择。 光电倍增管（PMTs）： 虽然在光纤通信中不如光电二极管普遍，但PMTs在某些特殊应用中因其极高的灵敏度而被采用。本章将对其进行简要介绍。 第五章：数据之舞——光信号的调制与解调 将数字信息“编码”到光信号中，并从接收到的光信号中“解码”出原始信息，是光纤通信的核心过程。本章将详细探讨光信号的调制与解调技术。 数字信号调制： 强度调制（Intensity Modulation）： 最常用的调制方式，通过改变光源的输出光强度来代表二进制的0和1。我们将介绍开关键控（OOK）等具体方案。 相位调制（Phase Modulation, PM）： 通过改变光的相位来携带信息。 频率调制（Frequency Modulation, FM）： 通过改变光的频率来携带信息。 复数调制（Complex Modulation）： 如正交幅度调制（QAM），能够同时调制幅度和相位，进一步提高频谱效率。 数字信号解调： 直接检测（Direct Detection）： 最简单的解调方式，利用光电二极管直接检测光信号的强度变化。 相干检测（Coherent Detection）： 通过与本地振荡光进行干涉来提取光信号的幅度和相位信息，具有更高的灵敏度和更好的抗干扰能力。 先进调制技术： 随着通信速率的不断提高，我们将简要介绍一些更高级的调制技术，如相干光通信中的多进制幅度相位键控（M-QAM），以及它们如何实现更高的频谱效率。 第六章：信号的旅程——光传输系统 光信号在经过调制后，需要通过一系列的设备才能实现远距离、高效的传输。本章将构建起完整的“光传输系统”的图景。 光收发模块： 集成光发射器件、光接收器件以及驱动电路、放大电路等，是光信号输入输出的接口。 光放大器（Optical Amplifiers）： 光信号在传输过程中会衰减，需要周期性地进行放大。本章将重点介绍掺铒光纤放大器（EDFA），分析其工作原理、增益特性、噪声特性以及在光通信网络中的关键作用。此外，我们也将简要提及其他类型的光放大器，如半导体光放大器（SOA）。 光复用技术（Optical Multiplexing）： 为了在单根光纤中传输更多的数据，需要采用复用技术。 波分复用（Wavelength Division Multiplexing, WDM）： 通过在同一根光纤中传输不同波长（颜色）的光信号来增加传输容量。我们将详细介绍波分复用的基本原理、器件（如合波器/分波器）以及其在现代通信网络中的重要性。 时分复用（Time Division Multiplexing, TDM）： 将不同数据流分配到不同的时间片段上传输。 码分复用（Code Division Multiplexing, CDM）： 通过不同的编码序列来区分不同的用户。 光网络的组成： 从点到点通信到复杂的网络拓扑，我们将介绍光网络的基本构成，包括中继段、节点、交换设备等。 第七章：网络之脉——光通信网络架构与应用 光纤通信技术已经渗透到现代社会通信网络的各个层面，构成了信息传输的“神经网络”。本章将介绍光通信网络的架构和在各个领域的广泛应用。 接入网（Access Network）： 连接用户终端与核心网络的最后一公里，如光纤到户（FTTH）技术，将光纤直接引入家庭，提供高带宽的宽带接入服务。 城域网（Metropolitan Area Network, MAN）： 连接城市内各个区域的光网络，为企业、政府机构等提供高速通信连接。 骨干网（Backbone Network）： 承载全国乃至全球长距离通信的超高速光网络，是信息流通的“大动脉”。 应用场景： 互联网服务提供商（ISP）： 光纤通信是提供宽带互联网接入的基础。 数据中心互联（DCI）： 连接分散的数据中心，满足海量数据交换的需求。 移动通信回传（Mobile Backhaul）： 连接基站与核心网络的传输链路，支撑4G、5G等移动通信系统的运行。 海底通信： 跨越海洋连接大陆的通信光缆，是全球通信不可或缺的部分。 企业专线： 为大型企业提供独立的、高带宽的通信线路。 科学研究： 高能物理实验、天文观测等需要超高带宽的数据传输。 第八章：未来展望——光通信的新发展 光纤通信技术从未停止发展的脚步。本章将对光通信领域的最新进展和未来发展趋势进行展望。 更高容量与速率： 探索如何在现有光纤基础上进一步提升传输容量和速率，如开发更高阶的调制格式、相干光通信的进一步演进。 更低能耗与成本： 研发更高效的光电器件和传输技术，降低通信网络的运行成本和能耗。 新型光纤技术： 如空心光纤、多芯光纤等，为突破现有光纤传输瓶颈提供新的可能性。 光计算与光互联： 将光信号处理能力引入计算领域，实现更快的计算速度；以及在芯片内部实现光互联，解决电子互联的瓶颈。 智能化光网络： 利用人工智能和机器学习技术，实现光网络的自动化管理、故障预测和资源优化。 通过对光纤通信的全面介绍，本书旨在为读者构建一个清晰、完整的认知体系，使其能够深刻理解这项改变世界的通信技术，并为投身于信息通信技术的学习和研究奠定坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

坦白说，这本书给我的感觉更像是一本“参考词典”的缩写版。它的叙述方式非常精炼，每个章节都像是对一个特定主题的概览。例如，当我翻到关于“光纤放大器”的部分时，它会提及EDFA、SOA等几种类型，并简要介绍其工作原理。然而，想要了解这些放大器在不同应用场景下的性能表现、选择标准，或者它们与其他器件如何协同工作以构建完整的传输系统，这本书的信息就显得非常有限了。我感觉它更像是给那些已经具备一定基础，只是想快速查找某个名词解释或者某个基础概念的用户准备的。对于我这样希望能从零开始，一步步建立起完整知识体系的读者来说，这种“简明”反而带来了一种“障碍”，让我难以触及到更深层次的理解。

评分☆☆☆☆☆

这本书的内容给我一种“应试教育”的影子，很多地方更像是知识点的堆砌，而不是对概念的深入剖析。比如，关于光信号在光纤中传输的损耗问题，它会列举几种主要的损耗类型（吸收、散射、弯曲损耗等），并给出相应的公式。但这些公式是怎么推导出来的，每项参数的物理意义是什么，在实际设计中如何去控制和减小这些损耗，这些关键信息却被忽略了。读的时候，总感觉自己是在机械地记忆一些概念和公式，而没有真正理解其背后的原理。这种学习方式对于我这种希望能够举一反三，灵活运用知识去解决实际问题的人来说，实在是一种挑战。我更期待的是一本能够引导我思考，让我能够理解“为什么”的书，而不是仅仅告诉我“是什么”。

评分☆☆☆☆☆

这本书的结构安排和语言风格，让我觉得它更适合作为一本“入门指导”，而不是一本能够让你深入掌握某项技术的“教科书”。它在介绍光器件时，比如激光器、调制器、探测器等，只是简单地陈述了它们的功能和基本的分类，对于不同类型器件的具体结构、工作机制、关键参数的含义以及如何根据具体需求进行选型，都没有进行详细的说明。读完后，我对这些器件的基本概念有所了解，但如果要让我去设计一个光收发模块，或者对现有的设计进行优化，这本书提供的帮助可以说是微乎其微。它更像是一份“产品目录”的说明书，告诉你有哪些东西，它们能做什么，但不会告诉你如何使用它们去实现你的目标。

评分☆☆☆☆☆

这本书我断断续续看了有两周了，感觉它更像是一本“速成手册”，而不是真正的教程。对于我这种之前对光纤通信领域一窍不通的新手来说，它提供的知识点确实很“简明”，点到即止，像是列了一份清单，告诉你“这里有个概念叫XX”，然后就过去了。但是，很多核心的原理、深入的推导过程，甚至是实际应用中的一些细节，都几乎没有涉及。比如，谈到调制解调，它只是提到了几种常见的调制方式，但对于它们是如何实现的，各自的优缺点在哪里，在什么场景下选择哪种调制方式最合适，这些都没有深入解释。读完之后，我感觉自己好像是站在一个光纤通信的“地图”前，看到了很多地名，但具体怎么从一个地方走到另一个地方，甚至为什么要去那里，都还是模糊不清。感觉它更适合作为一本“预习”或者“快速浏览”的材料，用来对整个领域有个大概的了解，然后还需要再找其他更深入的资料来填补知识的空白。

评分☆☆☆☆☆

这本书的“简明”之处，体现在它对每一个知识点的阐述都非常“点到为止”。比如说，在讲解“波分复用”技术时，它会提到如何在同一根光纤上传输多个不同波长的光信号，并且会给出一个简单的示意图。但是，关于如何进行精确的波长划分、各个信道之间的串扰问题如何解决、如何设计高效的复用/解复用器件，以及在实际系统中如何管理和监控大量的波长通道，这些更具挑战性和实用性的内容，在书中几乎是隻字未提。读完之后，我脑子里充斥着各种术语和概念，但缺乏将这些零散的知识点串联起来，形成一个完整、可操作的知识体系的能力。感觉像是学习了一堆孤立的“单词”，但还不知道如何将它们组成有意义的“句子”，更别说写一篇“文章”了。