光网络单元--光数据通信基础与应用 [德] 福尔克马尔·布吕克纳, 刘继红 9787118 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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[德] 福尔克马尔·布吕克纳，刘继红 著

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店铺： 书逸天下图书专营店

出版社： 国防工业出版社

ISBN：9787118094787

商品编码：29377120028

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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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：下一代通信的基石 在信息爆炸的时代，数据传输的速度和容量正以前所未有的速度增长，这背后离不开一项关键技术——光网络。而光网络的核心组成单元，即光网络单元（Optical Network Unit, ONU），更是支撑起我们数字生活和未来通信发展的基石。本文将深入探讨光网络单元的构成、工作原理、关键技术及其在现代通信网络中的重要作用，旨在揭示这一看似简单却至关重要的设备是如何实现高速、稳定、高效的光数据通信的。 一、 光网络单元的定义与作用 光网络单元（ONU）是无源光网络（Passive Optical Network, PON）中用户端的光电转换设备。它位于光纤网络的末端，直接连接用户，将来自运营商骨干网的光信号转换成用户设备（如电脑、电视、手机等）能够识别和使用的电信号，同时也将用户设备的电信号转换成适合在光纤中传输的光信号，再发送回网络。简单来说，ONU就是连接光纤网络与用户终端的“桥梁”和“翻译官”，是实现“光进铜退”网络部署的关键设备之一。 ONU的主要作用体现在以下几个方面： 1. 光电信号转换： 这是ONU最基本也是最重要的功能。它接收来自光线路终端（Optical Line Terminal, OLT）的光信号，通过光电探测器将其转换为电信号；反之，它接收用户终端的电信号，通过激光器将其转换为光信号。 2. 用户接入与管理： ONU负责管理其连接的多个用户终端，并将其统一接入到PON网络中。它能够根据协议与OLT进行通信，实现用户身份认证、带宽分配、业务调度等功能，保证网络资源的公平有效利用。 3. 协议转换与接口适配： ONU内部集成了多种通信协议和接口，能够将光纤传输的信号转换成用户设备熟悉的以太网、Wi-Fi、语音等接口信号，实现不同设备之间的互联互通。 4. 数据传输与处理： 在传输过程中，ONU可能还需要进行一些数据的处理，例如数据封装、解封装、帧同步、差错检测等，以确保数据传输的准确性和完整性。 5. 用户体验提升： 通过支持高速率、低时延的传输，ONU直接关系到用户的上网速度、视频流畅度、游戏响应速度等关键体验指标。 二、 光网络单元的构成与工作原理 一个典型的ONU设备通常包含以下几个主要组成部分： 1. 光模块（Optical Module）： 这是ONU的核心部件，负责实现光信号的接收和发送。它包含两个关键器件： 光电探测器（Photodetector, PD）： 将接收到的光信号转换为电信号。常用的有PIN二极管或雪崩光电二极管（APD）。 激光器（Laser Diode, LD）： 将电信号转换为光信号发射出去。常用的有DFB激光器或FP激光器。 2. MAC层芯片（Media Access Control Chip）： 位于数据链路层，负责处理MAC帧的接收、发送、封装、解封装、地址识别、缓存管理以及与OLT的突发模式通信等。在PON网络中，由于多个ONU共享同一根光纤，OLT需要通过时分多址（Time Division Multiple Access, TDMA）或其他多址技术来调度ONU的传输，MAC层芯片是实现这一机制的关键。 3. PHY层芯片（Physical Layer Chip）： 负责物理层的信号处理，包括信号的编码/解码、时钟恢复、信号整形等，确保信号在光纤上传输的正确性。 4. CPU（Central Processing Unit）： 负责ONU的整体控制和管理，执行各种协议，处理用户指令，与OLT进行管理和控制信息交互。 5. 接口模块（Interface Module）： 提供与用户终端设备连接的接口，如以太网接口（RJ45）、Wi-Fi模块、语音接口（RJ11）等，满足不同用户的业务需求。 6. 电源管理单元（Power Management Unit）： 负责为ONU的各个组件提供稳定可靠的电源。 工作原理简述： 接收端（从OLT接收信号）： OLT发送的光信号通过分光器（Splitter）后，一部分到达ONU。ONU的光模块中的光电探测器接收到这些光信号，将其转换为电信号。MAC层芯片对接收到的电信号进行处理，识别出属于本ONU的数据帧，并进行解封装和差错检测。CPU根据接收到的数据帧中的信息，进一步处理并最终将数据通过相应的用户接口（如以太网口）发送给用户终端。 发送端（向OLT发送信号）： 用户终端产生的电信号首先到达ONU的用户接口，然后由MAC层芯片进行处理，包括封装成符合PON协议的数据帧，并分配好传输时隙（在TDMA模式下）。CPU控制MAC层芯片，在被OLT分配的指定时隙内，将封装好的数据帧转换为电信号。最后，ONU的光模块中的激光器将电信号转换为相应波长的光信号，通过光口发送到光纤网络中，传输回OLT。 三、 关键技术与发展趋势 光网络单元的发展与PON技术的演进息息相关，支撑着更高带宽、更低时延、更丰富业务的需求。 1. GPON (Gigabit Passive Optical Network)： GPON是当前主流的PON技术，下行速率可达2.5 Gbps，上行速率可达1.25 Gbps。GPON ONU通常支持GPON封装模式（GEM），能够更灵活地映射各种业务。 2. EPON (Ethernet Passive Optical Network)： EPON直接基于以太网帧，简化了协议，在某些场景下具有成本优势。它也支持较高的带宽，但通常需要更精细的带宽管理。 3. 10G PON (10 Gigabit Passive Optical Network)： 包括XG-PON（下行10 Gbps，上行2.5 Gbps）和XGS-PON（下行10 Gbps，上行10 Gbps）。XGS-PON能够提供对称的10 Gbps带宽，满足企业和高端家庭用户的需求，是未来PON演进的重要方向。 4. NG-PON2 (Next-Generation Passive Optical Network 2)： NG-PON2是一种更先进的PON技术，采用波分复用（WDM）技术，在同一根光纤上承载多个不同波长的光信号，每个波长可以支持10 Gbps或更高的速率。这使得ONU能够接入到更高带宽、更灵活的网络环境中。 5. Wi-Fi 6/6E/7 集成： 随着无线传输速率的不断提升，ONU逐渐集成了最新的Wi-Fi技术，如Wi-Fi 6、Wi-Fi 6E甚至Wi-Fi 7，为用户提供更稳定、更高速的无线接入体验，实现“千兆到户，万兆到室”。 6. 智能化与服务化： 新一代ONU不仅是数据传输的终端，更可能集成更多的智能功能，如本地缓存、边缘计算能力、网络诊断与优化、家庭网络安全管理等，为运营商提供更精细化的用户服务和网络管理能力。 7. 功耗优化： 随着设备数量的增加和用户对网络依赖的加深，降低ONU的功耗成为一个重要的考量因素，通过采用更高效的芯片和电源管理技术，实现绿色节能。 四、 光网络单元的应用场景 光网络单元的应用已经深入到我们生活的方方面面，主要包括： 1. 家庭宽带接入： 这是ONU最广泛的应用场景。通过GPON或EPON技术，ONU将运营商的光网络连接到家庭，提供高速互联网、IPTV、VoIP等服务，是实现“光纤到户”（FTTH）的核心设备。 2. 企业网络接入： 为中小企业提供高速、可靠的网络连接，支持数据传输、视频会议、远程办公等业务。 3. 智慧城市建设： 在智慧城市中，ONU是连接城市各类传感器、监控设备、智能交通系统、智能电网等终端的重要节点，实现海量数据的汇聚与传输。 4. 移动通信回传： 在5G网络中，ONU可以作为移动基站的接入点，提供高速的光纤回传能力，满足5G高带宽、低时延的需求。 5. 工业互联网： 为工业生产中的各种设备提供高可靠、低时延的数据通信，支持自动化控制、数据采集与分析等应用。 五、 结语 光网络单元，作为光纤通信网络中最贴近用户的终端设备，其重要性不言而喻。从最初的宽带接入，到如今支撑起智慧城市、5G网络等前沿应用，ONU始终站在技术前沿，不断演进，以满足日益增长的数据传输需求。随着技术的不断发展，未来ONU将更加智能化、高效化、集成化，为构建更美好的数字世界贡献力量。理解ONU的构成、工作原理和发展趋势，对于我们把握通信技术脉搏，理解现代信息社会运作机制，具有重要的意义。

评分☆☆☆☆☆

这本《光网络单元——光数据通信基础与应用》真是让我大开眼界，它不仅仅是一本教科书，更像是一次深入光通信世界的探险指南。作者对基础原理的阐述清晰而有条理，从最基本的物理学原理到复杂的网络架构，层层递进，毫不拖沓。尤其是对于光纤本身的特性、传输损耗以及色散的分析，讲解得细致入微，即便是初次接触这个领域的读者，也能通过严谨的推导和生动的比喻，快速建立起扎实的理论基础。我记得最开始对“模场直径”和“截止波长”这些概念感到有些模糊，但读完这几章后，那种豁然开朗的感觉非常棒。书中对于不同类型光纤的比较，比如单模和多模，也给出了非常实际的工程参考价值，让人明白在设计具体链路时应该如何选择最合适的介质。这本书的价值在于它没有停留在概念的罗列，而是真正引导读者去思考背后的物理机制，构建一个完整的知识体系框架。读完第一部分，我对光通信的“为什么”和“是什么”已经有了非常深刻的理解，这为后续学习更复杂的系统设计打下了坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

我对这本书中关于光通信系统性能评估的部分印象最为深刻，简直是工程实践的宝典。书中对信噪比（SNR）、误码率（BER）的计算方法讲解得非常透彻，不仅给出了公式，还结合了实际的系统裕度设计案例。这对于我们这些需要在实际项目中优化链路性能的人来说，简直是太及时了。很多理论书籍往往只关注理想情况下的数学推导，但这本书却非常务实地讨论了调制格式对频谱效率和传输距离的影响，比如相干检测技术在当前超高带宽传输中的核心作用。我尤其欣赏作者对非线性效应的讨论，例如受激拉曼散射（SRS）和四波混频（FWM），这些在长距离、大容量传输中是致命的瓶颈，书里给出的抑制方法和评估标准，让我对未来100G、400G甚至更高速率网络的挑战有了更清醒的认识。它不是教你如何照搬公式，而是教你如何“驾驭”这些复杂现象，这才是专业书籍的精髓所在。

评分☆☆☆☆☆

这本书的排版和逻辑结构堪称典范，阅读体验非常流畅。每一章的开始都会有一个清晰的概述，明确本章要解决的核心问题和达成的目标，这对于时间紧张的专业人士来说极其友好，能够快速定位重点。章节内部的论述结构清晰，从宏观概念到微观细节的过渡自然，没有跳跃感。我特别喜欢它在每小节末尾设置的“小结”或“思考题”，虽然这并非传统教材的标配，但它有效地促使读者停下来消化刚刚学到的信息，加深理解的程度。此外，书中引用的参考文献和标准列表非常详尽，为希望深入研究某一特定领域的读者提供了极佳的拓展路径。总而言之，对于任何希望系统性掌握光数据通信核心技术的工程师、研究人员或高年级学生而言，这本书的价值是无可替代的，它提供了一个稳固的基石，让人能够自信地面对这个快速迭代的行业中的各种技术挑战。

评分☆☆☆☆☆

从应用角度来看，这本书的广度和深度都超出了我的预期。它不仅覆盖了核心网和城域网的光传输技术，还对接入网（如FTTx）和数据中心内部的光互连技术（DCI）有专门的论述。尤其是在讲解光交叉连接（OXC）和波长选择开关（WSS）这些关键的动态网络单元时，结构描述得非常清晰，配图质量也很高，让人能迅速在脑海中构建起一个三维的网络拓扑图。对于光电混合架构的讨论也相当及时，它揭示了未来网络从纯光传输向更灵活的电光融合演进的必然趋势。我发现自己过去在理解某些网络协议和设备选型时存在的模糊点，在阅读相关章节后都得到了圆满解答。这本书真正体现了“基础与应用”的结合，即理论知识如何直接转化为解决实际工程问题的工具箱。它提供的不仅仅是知识，更是一种解决问题的思维模式和方法论。

评分☆☆☆☆☆

这本书的国际化视野和跨学科整合能力令人赞叹。虽然它专注于光通信的基础与应用，但作者巧妙地将电子学、信号处理乃至部分量子光学的前沿概念融入其中，使得内容更加丰富和前沿。例如，在讨论光器件时，书中不仅涵盖了传统的PIN二极管和雪崩光电二极管（APD），还详细介绍了基于量子点和硅光子学的最新进展，这让我感受到了光通信领域正在经历的深刻变革。刘继红教授的翻译和本地化处理也做得非常到位，确保了技术术语的准确性和专业性，使得我们阅读起来没有隔阂感。更让我感到惊喜的是，书中穿插了一些历史性的回顾，简要介绍了光纤通信从理论走向实践的关键里程碑，这使得学习过程充满了故事性和人文关怀，而不是枯燥的技术堆砌。这种将历史脉络、前沿技术与工程实践完美融合的写作手法，极大地提升了阅读的趣味性和深度。