光縴通信(第3版)(“十二五”職業教育國傢規劃教材 經全國職業教育教材審定委員會審定) pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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喬桂紅，辛富國 編

圖書標籤:

• 光縴通信
• 通信工程
• 光縴技術
• 網絡技術
• 職業教育
• 教材
• 通信原理
• 光電子技術
• 信息技術
• 物理學

齣版社： 人民郵電齣版社

ISBN：9787115360045

版次：3

商品編碼：11526297

包裝：平裝

叢書名： 21世紀高職高專電子信息類規劃教材

開本：16開

齣版時間：2014-09-01

用紙：膠版紙

頁數：296

正文語種：中文

內容簡介

　　本書為“十二五”職業教育國傢規劃教材。
　　本書對光縴通信做瞭全麵、係統的介紹，內容包括光縴通信係統的組成、光縴和光纜、有源光器件和無源光器件、光端機、SDH傳送網、WDM技術、光縴通信係統設計及光縴通信涉及的新技術(MSTP、ASON、OTN、PTN、全光網等)，最後介紹瞭光縴通信實訓方麵的知識。
　　本書緊扣行業標準和規範，具有較強的實用性，既可作為高職高專院校通信、電子信息類相關專業的教材，也可作為光縴通信技術人員的培訓用書，並可作為技能鑒定的參考用書。

內頁插圖

目錄

第1章　光縴通信概述　1
1．1　光縴通信的發展史　1
1．2　光縴通信的光波波譜　3
1．3　光縴通信係統的組成　4
1．4　光縴通信係統的特點及應用　5
1．4．1　光縴通信的特點　5
1．4．2　光縴通信的應用　6
1．5　光縴通信的發展趨勢　6
實踐項目與教學情境　8
小結　8
思考題與練習題　8

第2章　光縴和光纜　9
2．1　光縴的結構、分類和標準　9
2．1．1　光縴的結構　9
2．1．2　光縴的分類　10
2．1．3　光縴標準　13
2．2　光縴的導光原理　16
2．3　光縴特性　22
2．3．1　光縴的幾何特性　23
2．3．2　光縴的傳輸特性　25
2．3．3　光縴的機械特性　30
2．3．4　光縴的溫度特性　31
2．4　光纜的結構和種類　32
2．4．1　光纜的結構　32
2．4．2　光纜的種類　36
2．4．3　光纜的型號和規格　38
2．4．4　光纜端彆與縴序的識彆　41
2．5　光縴的熔接　41
2．5．1　光縴熔接機的分類　41
2．5．2　光縴熔接機的工作原理　42
2．5．3　光縴熔接的工作步驟　43
2．5．4　熔接質量評判　44
2．5．5　光縴接續時常見故障的處理　45
2．5．6　熔接機的保養及注意事項　46
2．6　光縴的冷接　47
實踐項目與教學情境　50
小結　50
思考題與練習題　51

第3章　通信用光器件　52
3．1　光源　52
3．1．1　激光器的工作原理　53
3．1．2　半導體激光器　57
3．1．3　分布反饋半導體激光器　60
3．1．4　量子阱半導體激光器　61
3．1．5　發光二極管　61
3．1．6　半導體光源的應用　63
3．2　光電檢測器　64
3．2．1　光電檢測器的工作原理　64
3．2．2　PIN光電二極管　65
3．2．3　雪崩光電二極管　66
3．2．4　光電檢測器的特性　67
3．3　無源光器件　69
3．3．1　光縴連接器　69
3．3．2　光衰減器　71
3．3．3　光耦閤器　71
3．3．4　光隔離器與光環行器　73
3．3．5　光開關　74
3．3．6　光波長轉換器　74
3．3．7　光波分復用器　75
3．3．8　光濾波器　76
3．3．9　光縴光柵　76
3．4　光放大器　77
3．4．1　光放大器的概念與分類　77
3．4．2　EDFA的基本結構與工作原理　78
3．4．3　EDFA的工作特性　80
3．4．4　EDFA的應用　82
實踐項目與教學情境　82
小結　82
思考題與練習題　83

第4章　光端機　84
4．1　光發送機　85
4．1．1　光發送機的基本組成　85
4．1．2　光源的調製　87
4．1．3　自動功率控製和溫度控製　89
4．1．4　光發送機的主要指標　90
4．2　光接收機　90
4．2．1　光接收機的基本組成　90
4．2．2　光接收機的噪聲特性　92
4．2．3　光接收機的主要指標　93
4．3　光中繼器　94
實踐項目與教學情境　94
小結　94
思考題與練習題　95

第5章　SDH技術　96
5．1　SDH的産生和基本概念　96
5．2　SDH的速率與幀結構　99
5．3　映射原理與同步復用　102
5．3．1　基本復用映射結構　102
5．3．2　基本復用映射步驟　105
5．3．3　映射方法　105
5．3．4　復用方法　110
5．3．5　指針　115
5．4　SDH開銷　121
5．4．1　段開銷　122
5．4．2　通道開銷　124
5．5　SDH傳輸網　131
5．5．1　SDH傳輸網的物理拓撲　131
5．5．2　SDH網元　131
5．6　SDH自愈網　134
5．6．1　自愈網的概念　134
5．6．2　綫路保護倒換　135
5．6．3　ADM自愈環保護　136
5．6．4　DXC網形網保護　140
5．6．5　各種自愈保護比較　140
5．7　SDH網同步　141
5．7．1　網同步的工作方式　141
5．7．2　SDH網同步結構和同步方式　144
5．7．3　SDH網元的定時　146
5．8　SDH網絡管理　148
5．8．1　SDH網管的基本概念　148
5．8．2　SDH網管功能　151
5．9　SDH故障處理與案例分析　152
實踐項目與教學情境　153
小結　154
思考題與練習題　154

第6章　WDM係統　156
6．1　WDM技術概述　156
6．1．1　 WDM概述　156
6．1．2　WDM工作方式　158
6．1．3　WDM係統類型　159
6．1．4　WDM係統應用類型　160
6．2　WDM係統結構與設備　162
6．2．1　WDM係統的基本結構　162
6．2．2　WDM係統設備　163
6．2．3　WDM組網與網絡保護　165
6．2．4　WDM係統的監控　168
6．2．5　WDM係統的網絡管理　169
6．2．6　WDM係統的性能　170
6．3　WDM係統的關鍵技術　170
6．3．1　光源　170
6．3．2　光電檢測器　173
6．3．3　光波長轉換器　173
6．3．4　光放大器　173
6．3．5　光復用器和光解復用器　175
6．4　WDM係統規範　176
6．4．1　WDM波分配　176
6．4．2　WDM係統光接口　177
6．5　WDM係統案例分析　180
實踐項目與教學情境　181
小結　181
思考題與練習題　182

第7章　光縴通信係統設計　183
7．1　損耗受限係統設計　184
7．2　色散受限係統設計　186
7．3　波分復用係統的設計　188
7．4　應用舉例　189
實踐項目與教學情境　191
小結　191
思考題與練習題　191

第8章　光縴通信新技術　192
8．1　MSTP技術　192
8．1．1　MSTP概述　192
8．1．2　MSTP的關鍵技術　194
8．1．3　內嵌RPR的MSTP　201
8．2　ASON技術　202
8．2．1　ASON概述　202
8．2．2　ASON連接類型　205
8．2．3　ASON設備現狀及技術應用　206
8．3　OTN技術　207
8．3．1　OTN概述　207
8．3．2　OTN關鍵技術　208
8．3．3　OTN組網保護　209
8．3．4　OTN功能引入策略　212
8．4　PTN技術　213
8．4．1　PTN概述　213
8．4．2　PTN技術　214
8．4．3　PTN功能　215
8．4．4　PTN應用　216
8．5　光接入技術　216
8．5．1　光接入網的基本概念　216
8．5．2　無源光網絡　218
8．5．3　混閤光縴同軸網　220
8．6　全光通信網　223
8．6．1　全光網概述　223
8．6．2　全光網的光復用　225
8．6．3　全光網的光交換　227
8．7　相乾光通信技術　230
8．8　光孤子通信技術　233
實踐項目與教學情境　234
小結　234
思考題與練習題　235

第9章　光縴通信實訓　236
9．1　2M塞繩的製作　236
9．1．1　學習目的　236
9．1．2　工具與器材準備　237
9．1．3　具體操作步驟　237
9．2　用背嚮散射法測量光縴的衰減和光縴的長度　238
9．2．1　學習目的　238
9．2．2　光時域反射儀的原理與使用　238
9．2．3　儀錶、工具與器材準備　244
9．2．4　具體操作步驟　244
9．3　光縴通信設備的參觀與認識　245
9．3．1　學習目的　245
9．3．2　係統準備　245
9．3．3　具體過程　246
9．4　光端機電性能參數測試　246
9．4．1　學習目的　246
9．4．2　儀錶原理與使用　247
9．4．3　測量原理　247
9．4．4　儀錶、工具準備　252
9．4．5　具體操作步驟　252
9．5　光端機平均發送光功率和消光比的測試　252
9．5．1　學習目的　252
9．5．2　儀錶原理與使用　253
9．5．3　測量原理　254
9．5．4　儀錶、工具準備　255
9．5．5　具體操作步驟　255
9．6　光端機接收靈敏度和動態範圍的測試　256
9．6．1　學習目的　256
9．6．2　儀錶原理與使用　256
9．6．3　測量原理　257
9．6．4　儀錶、工具準備　258
9．6．5　具體操作步驟　258
9．7　光縴通信係統誤碼性能的測試　258
9．7．1　學習目的　259
9．7．2　儀錶原理與使用　259
9．7．3　儀錶、工具準備　276
9．7．4　測量係統圖及具體操作步驟　277
9．8　光縴通信係統抖動性能的測試　277
9．8．1　學習目的　277
9．8．2　測量原理　277
9．8．3　儀錶、工具準備　281
9．8．4　具體操作步驟　281
9．9　電路的開放與調度　283
9．9．1　學習目的　283
9．9．2　材料準備　283
9．9．3　具體操作步驟　283
9．10　係統告警與故障處理　284
9．10．1　學習目的　284
9．10．2　常見的告警及故障現象與故障處理　284
9．11　光纜綫路維護案例分析　291
小結　295
思考題與練習題　296

前言/序言

光縴通信：跨越時空的脈絡，連接未來的橋梁 在信息爆炸的時代，數據傳輸的速度和容量的需求日益增長，如何構建更高效、更可靠的通信網絡成為人類社會發展的重要課題。光縴通信，作為一種革命性的信息傳輸技術，憑藉其巨大的帶寬、低損耗、抗乾擾性強等優勢，已成為現代通信網絡的基石，深刻地改變著我們的生活、工作乃至整個社會的運作方式。它如同無數 invisible 的脈絡，橫跨大陸、深潛海底，將全球緊密地連接在一起，驅動著數字經濟的蓬勃發展，推動著科技創新的前沿步伐。 一、 光縴通信的演進之路：從電信號到光信號的飛躍 迴溯曆史，人類通信經曆瞭從烽火、信鴿到電報、電話的漫長演進。每一次技術的革新，都極大地拓展瞭信息的傳播範圍和速度。然而，傳統的電信號傳輸麵臨著信號衰減快、易受電磁乾擾、傳輸帶寬有限等諸多瓶頸，難以滿足日益增長的信息傳輸需求。 光縴通信的齣現，標誌著人類通信能力的一次質的飛躍。它巧妙地利用光作為信息載體，通過特製的光導縴維進行信息傳輸。光信號相比電信號，具有以下顯著優勢： 超大帶寬： 光的頻率遠高於電磁波，能夠承載的信息量呈指數級增長。一根細細的光縴，其信息承載能力遠超同等數量的銅綫。 極低損耗： 高質量的光縴在傳輸過程中損耗極低，使得信號能夠傳輸更遠的距離，從而大大減少瞭信號中繼器的數量，降低瞭網絡建設和維護成本。 抗電磁乾擾： 光縴是非導體材料，對電磁乾擾免疫，確保瞭通信信號的純淨和穩定，尤其是在復雜的電磁環境下。 保密性強： 光信號不易被竊聽，保證瞭通信的安全性和私密性。 體積小、重量輕： 光縴直徑通常僅為微米級彆，比銅綫更縴細，極大地節省瞭通信綫路的物理空間，便於敷設和維護。 正是憑藉這些卓越的特性，光縴通信在短短幾十年的時間裏，從實驗室走嚮實際應用，迅速取代瞭傳統的銅綫通信，成為全球信息高速公路的主乾。 二、 光縴通信的核心組成：光、縴、器件的協同之舞 要實現光信號的高效傳輸，離不開光縴通信係統的三大核心要素：光源（光産生）、光縴（光傳輸）、光電器件（光信號的産生、調製、解調和轉換）。 1. 光源：點亮信息傳遞的明燈 光縴通信的光源是産生光信號的關鍵。目前主流的光源包括激光器（Laser Diode, LD）和發光二極管（Light Emitting Diode, LED）。 激光器： 具有單色性好、方嚮性強、相乾性高等特點，能夠産生窄而集中的光束，非常適閤長距離、高速傳輸。在現代光縴通信係統中，多模激光器和單模激光器被廣泛應用。單模激光器輸齣的光波長單一，模式單一，能量集中，是實現超高速、超長距離通信的首選。 發光二極管： 結構簡單、成本低廉，但其發光光譜較寬，方嚮性較差，適用於短距離、低速率的通信場景，例如在局域網（LAN）中。 2. 光縴：信息的無聲載體 光縴是光信號傳輸的物理通道，其核心是縴芯，外層包裹著包層。縴芯和包層的摺射率不同，利用全反射原理，將光信號限製在縴芯內傳輸。根據其結構和傳輸模式的不同，光縴主要分為兩大類： 多模光縴（Multimode Fiber, MMF）： 縴芯直徑較大（通常為50微米或62.5微米），可以支持多條光路（模式）同時傳輸。由於不同模式的光傳輸路徑和速度不同，容易産生“模式色散”，限製瞭其傳輸距離和速率。多模光縴適用於短距離通信，如樓宇內布綫、數據中心互連。 單模光縴（Single-mode Fiber, SMF）： 縴芯直徑極小（通常為9微米），僅允許一條光路（基模）傳輸。消除瞭模式色散，傳輸損耗更低，帶寬更大，是實現長距離、高速率通信的標準選擇。目前全球的長途骨乾網、海底通信纜綫等都普遍采用單模光縴。 3. 光電器件：信號的魔法轉換器 光電器件是光縴通信係統中實現電信號與光信號相互轉換以及對光信號進行處理的關鍵。主要包括： 光調製器： 將電信號的數字信息編碼到光信號的強度、相位或頻率上，實現電信號嚮光信號的轉換。 光探測器（光接收器）： 接收傳輸過來的光信號，並將其轉換迴電信號，以便後續處理。常見的有PIN光電二極管和雪崩光電二極管（APD）。 光放大器： 在光信號長距離傳輸過程中，彌補信號損耗，將微弱的光信號放大，延長傳輸距離。摻鉺光縴放大器（EDFA）是目前最常用的光放大器。 光開關、光復用器/解復用器等： 用於實現光信號的路由、閤並與分離，是構建復雜光網絡的重要組成部分。 三、 光縴通信的應用場景：無處不在的信息脈絡 光縴通信的觸角已經深入到社會生産和生活的方方麵麵，構築瞭現代信息社會的基礎設施。 電信網絡： 這是光縴通信最核心的應用領域。從跨國長途電話、互聯網骨乾網，到我們傢中連接的寬帶互聯網，光縴網絡都是信息高速流動的動脈。用戶通過光縴接入終端，享受著前所未有的高速上網體驗。 移動通信： 4G、5G乃至未來的6G移動通信係統，其基站之間的數據傳輸都嚴重依賴光縴迴傳網絡。光縴提供瞭強大的帶寬支持，確保瞭移動用戶的高速、低延遲通信需求。 數據中心： 隨著雲計算、大數據、人工智能的興起，數據中心扮演著越來越重要的角色。數據中心內部的高速互聯，以及數據中心之間的大容量連接，都必須依靠光縴通信技術來實現。 有綫電視網絡（CATV）： 傳統的模擬電視信號傳輸逐漸被數字化高清電視信號取代，光縴通信提供瞭傳輸大量高清視頻信號所需的帶寬。 工業自動化和控製： 在對數據傳輸可靠性和實時性要求極高的工業環境中，如智能工廠、電力係統、交通控製等，光縴通信因其抗乾擾能力和高穩定性而被廣泛應用。 軍事和國防： 在軍事通信、雷達係統、無人機偵察等領域，光縴通信的保密性、抗乾擾性和高速率是不可或缺的關鍵技術。 醫療領域： 光縴內窺鏡、醫療診斷設備的光傳輸等，都利用瞭光縴的特性。 四、 光縴通信的未來展望：無限可能的探索 盡管光縴通信已經取得瞭輝煌的成就，但其發展並未止步。隨著科技的進步和應用需求的演變，光縴通信正朝著更高速度、更大容量、更智能化、更靈活的方嚮發展。 更高速度與更大容量： 新一代光器件和調製格式的研究，如相乾光通信、空分復用（SDM）等技術，將進一步突破光縴的傳輸極限，實現 Tbps 甚至 P bps 級彆的傳輸速率。 智能化與網絡化： 光網絡將更加智能化，通過軟件定義網絡（SDN）和網絡功能虛擬化（NFV）等技術，實現網絡資源的動態分配、智能調度和故障自愈，提高網絡運維效率和用戶體驗。 嚮更深更廣的領域延伸： 光縴通信將繼續嚮更遠的距離（如深空通信）、更小的終端（如物聯網設備）以及更復雜的場景（如水下通信）拓展。 與新興技術的融閤： 光縴通信將與人工智能、區塊鏈、量子通信等前沿技術深度融閤，催生齣更多顛覆性的應用。例如，利用 AI 優化光網絡設計和運行，利用量子密鑰分發（QKD）提升通信的絕對安全性。 光縴通信，這根承載著人類智慧與文明的“信息之光”，將繼續以其強大的生命力和無限的潛力，連接起世界的每一個角落，驅動著人類社會邁嚮一個更加互聯、智能、高效的未來。它不僅僅是傳輸數據的媒介，更是信息時代蓬勃發展的關鍵引擎，是連接人與人、人與信息、信息與世界的永恒紐帶。

評分☆☆☆☆☆

這本書的敘述方式非常獨特，它總能以一種意想不到的角度來闡釋復雜的概念。我曾對某些深奧的光學原理感到睏惑，但在這本書中，通過作者彆齣心裁的類比和比喻，這些難題迎刃而解。例如，在講解光的乾涉和衍射時，作者將其與日常生活中的現象聯係起來，使得原本枯燥的物理概念變得生動有趣。對於光縴中的信號傳播，書中運用瞭許多形象的比喻，例如將光信號比作在狹窄的管道中奔跑的粒子，將損耗比作管道的滲漏，將色散比作粒子速度的不一緻，這些都極大地幫助我理解瞭光在光縴中傳播的物理過程。書中對一些關鍵器件的介紹也彆具一格，並非照本宣科地羅列技術參數，而是著重於講解它們的設計理念和工作原理背後的邏輯。讀完這本書，我感覺自己不僅僅是在學習知識，更是在與一位博學多纔的導師進行一場深入的對話，他在引導我思考，啓發我的靈感。這種學習體驗是非常難得的，讓我對光縴通信這個領域産生瞭更加濃厚的興趣，並渴望進一步探索其奧秘。

評分☆☆☆☆☆

這本教材的深度和廣度都令人稱贊。它並沒有止步於基礎知識的介紹，而是深入探討瞭許多復雜而關鍵的技術細節。例如，在講解光信號的産生和檢測時，書中詳細闡述瞭激光器、LED、PIN光電二極管、APD等器件的工作原理、關鍵參數和選擇依據，並給齣瞭大量的對比分析。對於光縴放大器，如EDFA（摻鉺光縴放大器）的增益特性、噪聲係數以及動態範圍等，書中都有詳盡的論述。我特彆喜歡書中關於光縴傳輸係統設計的部分，它不僅介紹瞭各種傳輸模塊和設備的性能指標，還指導讀者如何根據實際需求進行係統集成和優化。例如，在設計一個長距離光通信鏈路時，需要考慮的各種因素，如信號衰減、色散補償、誤碼率等，書中都給齣瞭具體的計算方法和設計指導。此外，本書還對一些先進的光縴通信技術，如相乾光通信、空分復用等進行瞭介紹，這為我們瞭解未來的發展趨勢提供瞭寶貴的參考。總的來說，這本書不僅是學習光縴通信基礎知識的良好教材，更是深入瞭解和掌握該領域前沿技術的重要參考書。

評分☆☆☆☆☆

這本書的內容確實非常豐富，涵蓋瞭光縴通信領域的方方麵麵。從基礎的光學原理，到各種光縴的類型和特性，再到光源、探測器等關鍵器件的介紹，這本書都做瞭深入淺齣的講解。特彆是關於光縴損耗、色散等影響傳輸質量的因素，作者的分析非常透徹，並且提供瞭多種解決方案。在閱讀過程中，我發現書中結閤瞭大量的實例和圖示，這使得一些比較抽象的概念變得容易理解。例如，在講解多模光縴和單模光縴的區彆時，書中通過生動的比喻和清晰的對比圖，讓我迅速掌握瞭它們的核心差異。此外，對於光縴網絡的拓撲結構、傳輸協議以及一些前沿技術，如DWDM（密集波分復用）和OTN（光傳送網）等，書中都有詳細的闡述，這對於我瞭解當前光縴通信技術的最新發展非常有幫助。我特彆欣賞的是，這本書不僅理論知識紮實，還非常注重實踐應用。它提供瞭許多實際操作的指導，這對於我們這些希望將理論知識轉化為實際技能的學生來說，無疑是寶貴的財富。總而言之，這本書為我構建瞭一個完整而係統的光縴通信知識體係，讓我對這個領域有瞭更深刻的認識。

評分☆☆☆☆☆

這本書的實用性絕對是我最看重的一點。它並非僅僅停留在理論層麵，而是真正地將理論與實踐緊密結閤。書中提供瞭大量與實際工程項目相關的案例分析，例如不同場景下光縴綫路的敷設、光縴傳感網絡的部署、以及通信係統的故障排除等。這些案例讓我能夠將書本上的知識點活學活用，理解它們在真實世界中的應用價值。我對書中關於光縴的連接和測試方法的部分尤其感興趣。它不僅詳細講解瞭光縴熔接機的操作步驟和注意事項，還介紹瞭OTDR（光時域反射儀）等測試儀器的使用方法，並教會我們如何解讀測試報告，從而準確地判斷光縴綫路的質量和是否存在故障。這對於我們這些即將進入工作崗位的學生來說，簡直是福音。此外，書中還對光通信工程項目的預算、成本控製以及項目管理等方麵的內容有所涉及，這為我們將來從事相關工作打下瞭良好的基礎。這本書就像一位經驗豐富的工程師，手把手地教導我們如何將光縴通信技術應用到實際生産中。

評分☆☆☆☆☆

這本書的編排邏輯清晰，章節過渡自然，讓我能夠循序漸進地學習。從最基礎的光學基本概念講起，例如光的傳播、摺射、衍射等，為後續理解光縴的原理打下瞭堅實的基礎。接著，詳細介紹瞭各種類型光縴的結構、製造工藝以及它們在不同應用場景下的優勢和劣勢，比如石英光縴、塑膠光縴等。書中對光縴的傳輸特性，如損耗、色散、非綫性效應等，進行瞭細緻的分析，並且針對這些問題，提齣瞭很多實用的解決方案和優化方法。我尤其對書中關於光縴連接技術的部分印象深刻，從光縴的切割、研磨，到連接器和熔接，每一個步驟都講解得非常到位，配以精美的插圖，即使是初學者也能依葫蘆畫瓢般地掌握。此外，本書還涉及瞭光縴傳感技術、光縴傳感網絡以及光縴通信在各個領域的應用，例如在通信、醫療、工業自動化等方麵的最新進展。通過閱讀這些內容，我不僅學到瞭理論知識，還對光縴通信技術的廣闊應用前景有瞭更直觀的認識。這本書的語言風格也比較平實易懂，沒有過多的專業術語堆砌，使得學習過程更加輕鬆愉快。