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赵尚弘，李勇军，吴继礼 著

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• 无线通信
• 光网络
• 通信工程
• 信息技术
• 5G/6G
• 遥感技术

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出版社： 科学出版社

ISBN：9787030270023

商品编码：29774120365

包装：平装

出版时间：2010-03-01

基本信息

书名：卫星光网络技术

定价：50.00元

作者：赵尚弘,李勇军,吴继礼

出版社：科学出版社

出版日期：2010-03-01

ISBN：9787030270023

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.422kg

编辑推荐

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作者从2001年开始从事卫星光通信方面的研究工作，已于2005年出版专著《卫星光通信导论》。2007年承担国家高技术发展研究计划(863)项目“基于激光链路的卫星光网络体系结构研究”及其他军内外相关科研项目。目前对卫星光网络的研究还处于起步阶段，为了给广大读者一个较为完整的系统介绍，在多届研究生教学讲义的基础上，将散见于外各种学术期刊上的**研究成果加以汇总，结合作者课题组的研究成果完成了本书。全书系统介绍了卫星光通信从链路到组网的基本原理和主要技术内容。

内容提要

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卫星光通信是21世纪新兴的通信技术，具有容量大、速率高、体积小、质量轻、功耗低以及高保密性和抗电磁干扰等优势，被公认为是构建未来天基信息系统的理想方案，在预警侦察、导航定位、深空探测以及全球通信等军事和民用领域具有广泛的应用前景。
本书内容丰富、新颖，理论讲解与技术实现相结合，是首部卫星光网络领域的专著。全书由卫星光通信技术和卫星光网络技术两大部分组成，详细介绍了卫星光通信系统原理，卫星光通信捕获、跟踪和瞄准技术，空间光信号的传输与接收，卫星激光链路组网体系结构，网络拓扑结构设计，路由算法等关键技术。
本书可作为空间光通信专业研究生的试用教材，也可供从事光通信及相关领域专业的科研人员和高等院校师牛参考。

目录

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序
前言
章 卫星光通信技术简介
1.1 引言
1.2 卫星光通信系统原理及组成
1.2.1 光发射端机
1.2.2 光接收端机
1.2.3 光学天线
1.2.4 光学系统
1.2.5 ATP子系统
1.2.6 其他参数
1.2.7 卫星光通信的关键技术
1.3 激光链路优势
1.4 外研究现状和发展趋势
1.4.1 国外研究现状
1.4.2 研究现状
1.4.3 卫星光通信发展趋势
参考文献
第2章 空间ATP技术
2.1 ATP系统的组成及工作原理
2.1.1 粗瞄准机构
2.1.2 精瞄准机构
2.1.3 预瞄准机构
2.1.4 传感器
2.1.5 ATP系统的原理
2.2 ATP系统关键技术及其参数设置
2.2.1 ATP的关键技术
2.2.2 信标光链路分析
2.2.3 跟踪灵敏度
2.2.4 捕获灵敏度
2.2.5 瞄准性能
2.3 光束捕获技术
2.3.1 捕获基本原理
2.3.2 捕获方法
2.3.3 天线扫描
2.3.4 焦平面扫描
2.3.5 焦平面阵列
2.3.6 阵列顺序搜索
2.3.7 固定阵列顺序搜索
2.4 捕获时间优化
2.4.1 系统配置和捕获协议
2.4.2 捕获时间小化
2.5 光束跟踪技术
2.5.1 空间光束跟踪原理
2.5.2 空间双向光束跟踪
2.5.3 光束跟踪对数据传输的影响
2.6 光束瞄准技术
2.6.1 瞄准光束特性
2.6.2 瞄准误差
参考文献
第3章 卫星振动对ATP系统的影响及抑制
3.1 概述
3.2 自适应带宽
3.3 改变光束宽度
3.4 功率控制
3.5 编码技术
3.6 通道分集
3.7 振动隔离
3.8 自我调节前反馈
参考文献
第4章 光信号的产生、发送与传输
4.1 光源
4.1.1 卫星光通信对光源要求
4.1.2 半导体激光器光源
4.1.3 光纤激光器光源
4.1.4 其他激光器光源
4.2 高斯光束的特性
4.3 高斯光束的发送
4.4 高斯光束的空间传播
4.5 高斯光束的聚焦与准直
4.5.1 高斯光束经透镜后参数的变化
4.5.2 高斯光束的准直
4.6 高斯光束的接收
4.7 背景干扰及滤波
4.7.1 背景干扰
4.7.2 滤波
4.8 空间环境对卫星光通信系统影响
4.8.1 高能带电粒子对卫星光通信的影响
4.8.2 背景光辐照对卫星光通信的影响
4.8.3 等离子体对卫星光通信的影响
4.8.4 其他环境对卫星光通信的影响
参考文献
第5章 空间光信号调制原理与技术
5.1 光信号调制基本参量
5.1.1 振幅调制
5.1.2 频率调制和相位调制
5.1.3 强度调制
5.1.4 脉冲位置调制
5.1.5 DPPM调制
5.1.6 DH-PIM调制
5.1.7 几种PPM调制性能比较
5.2 光信号体调制器
5.2.1 电光强度调制
5.2.2 电光相位调制
5.3 波导调制器
5.3.1 波导调制原理
5.3.2 波导相位调制
5.3.3 波导强度调制
参考文献
第6章 空间光信号接收
6.1 接收检测原理
6.2 相干PSK零差接收机
6.3 相干FSK外差接收机
6.4 直接检测OOK系统APD接收机
6.5 直接检测OOK系统PMT接收机
6.6 直接检测m-PPM系统APD接收机
6.7 直接检测m-PPM系统PMT接收机
参考文献
第7章 卫星光网络系统设计
7.1 卫星光网络概述
7.2 空间网络协议体系
7.3 分级卫星光网络设计
7.3.1 空间光频率与调制
7.3.2 空间网络拓扑模型
7.3.3 空间数据链路模式
7.3.4 空间信道编码
7.3.5 空间路由协议
7.3.6 空间网络故障恢复
7.4 卫星网络业务要求
7.4.1 电信业务估算
7.4.2 点到点连接带宽
7.4.3 星上处理载荷
7.5 卫星光网络管理
7.5.1 一般网络管理
7.5.2 卫星光网络管理
7.6 空间卫星光网络构建方法
参考文献
第8章 卫星光网络链路特性及拓扑结构
8.1 卫星节点特性
8.1.1 卫星轨道参数
8.1.2 卫星轨道方程
8.1.3 卫星轨道分类
8.1.4 星下点轨迹
8.2 通信卫星覆盖
8.3 星间激光链路
8.3.1 星间激光链路分类
8.3.2 星间激光链路坐标转换
8.3.3 星间激光链路空间位置
8.3.4 星际激光链路空间位置
8.4 卫星光网络动态拓扑
8.4.1 单层卫星光网络拓扑
8.4.2 极轨道卫星星座
8.4.3 倾斜轨道卫星星座
8.4.4 编队卫星
8.4.5 多层卫星光网络拓扑
8.5 几种典型的卫星网络系统
参考文献
第9章 WDM卫星光网络技术
9.1 光传输网结构
9.1.1 传送网的分层和分割
9.1.2 光传送网的功能和结构
9.2 WDM卫星光通信组网方案
9.2.1 波长路由卫星激光链路组网
9.2.2 波长通道网络与虚波长通道网络
9.2.3 卫星光网络光传输网设计
9.2.4 波长通道模型
9.3 光学／RF混合节点模型
9.4 光分叉复用器OADM
9.5 光交叉连接器OXC
9.6 波长分配算法
9.7 通信量路由选择和OTN的ISL尺寸
9.7.1 基于WDM的通信量路由选择
9.7.2 卫星光网络的光路容量的设计
9.7.3 卫星光网络的故障恢复
9.8 时延问题
9.9 小结
参考文献
0章 卫星光网络路由算法
10.1 卫星网络路由算法概述
10.2 卫星网络路由算法研究现状
10.3 卫星光网络路由算法的分类
10.3.1 面向连接的卫星网络路由算法
10.3.2 面向无连接的卫星网络路由算法
10.4 卫星IP业务
10.4.1 卫星通信在Inter中的应用
10.4.2 多址接入控制
10.4.3 卫星TCP／IP协议
10.4.4 卫星Inter架构
10.5 卫星网络业务
10.5.1 通信业务理论
10.5.2 M／M／n排队模型
10.5.3 M／M／n／N排队模型
10.5.4 链路容量设计
10.6 卫星网络的仿真工具
10.6.1 卫星网络协议仿真系统
10.6.2 卫星网络星座仿真系统
参考文献
1章 编队卫星光通信
11.1 编队卫星群简介
11.1.1 编队卫星群的概念
11.1.2 编队卫星的优点
11.2 编队卫星群间的光通信
11.2.1 星间通信概念
11.2.2 编队卫星间通信系统组成
11.2.3 编队卫星间激光通信链路的特点
11.2.4 编队卫星激光链路的网络拓扑结构
11.2.5 编队卫星间通信的主要关键技术
11.2.6 外编队卫星间通信技术现状
11.3 编队卫星光通信的多信号捕获方案
11.3.1 多信号捕获方案
11.3.2 数学分析
11.4 卫星激光通信中的多址连接
11.4.1 多址连接含义
11.4.2 几种常用的多址连接方式
参考文献

作者介绍

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文摘

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序言

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深度解码：下一代通信的基石——“光纤通信系统原理与应用” 简介 在这个信息爆炸的时代，数据传输的速度和容量已成为衡量社会发展和科技进步的关键指标。而光纤通信，以其超高的带宽、极低的损耗以及不受电磁干扰的优良特性，早已成为现代通信网络的骨干。本书《光纤通信系统原理与应用》旨在为读者系统、深入地剖析光纤通信的底层原理，并全面介绍其在各个领域的广泛应用，为理解和掌握下一代通信技术奠定坚实的基础。 本书并非探讨近地轨道或远距离太空的光学信息传输，而是聚焦于地球表面的、由精密工程构建的通信网络。我们将从光纤材料的微观结构入手，追溯光信号如何在纤芯中以近乎光速传播，以及如何克服衰减和色散等固有挑战，最终实现远距离、高质量的信号传输。同时，本书还将深入浅出地讲解构成现代光通信系统的关键组件，如光源、光探测器、光调制器、光放大器等，并详细阐述它们的工作机制和性能指标。 第一章：光纤基础——信息传输的载体 本章将带领读者走进神奇的光纤世界。我们将首先回顾人类通信方式的演进，引出光纤通信的必要性和优越性。随后，重点将放在光纤材料学上。我们将详细介绍用于通信的光纤类型，包括单模光纤和多模光纤，分析它们在结构（纤芯、包层、涂覆层）上的差异，以及这些差异如何影响光的传播模式（基模、高次模）。 折射率与全内反射： 深入探讨光纤为何能够“弯曲”光线，这背后的物理原理——折射率的分布以及全内反射的条件，将是本章的核心内容。我们会通过数学模型和图示，清晰地展示光线在光纤中的传播路径。 光纤的损耗： 任何传输介质都存在损耗，光纤也不例外。本章将详细分析导致光纤损耗的主要因素，包括吸收损耗（本征吸收、杂质吸收）和散射损耗（瑞利散射、米氏散射），并探讨如何通过优化材料和制造工艺来降低损耗，从而实现更远的传输距离。 光纤的色散： 信号在传输过程中可能发生展宽，即色散。本章将重点讲解不同类型的色散，包括模间色散（主要发生在多模光纤）、材料色散和波导色散（主要发生在单模光纤），以及它们对通信速率和传输距离的影响。我们将介绍一些降低色散的方法，如使用色散补偿光纤等。 光纤的连接技术： 光纤网络需要将多段光纤连接起来，因此光纤连接技术至关重要。本章将介绍两种主要的连接方式：熔接（通过电弧熔合）和机械连接，并分析它们的优缺点、适用场景以及关键参数。 第二章：光信号的产生与调制——信息的“编码” 本章将聚焦于光信号的产生和如何将信息“嵌入”到光信号中。 光源： 光信号的源头是各种光源。我们将详细介绍半导体激光器（LD）和发光二极管（LED）作为光纤通信中最常用的光源。分析它们的结构、工作原理、光谱特性、输出功率、调制速率以及寿命等关键参数。重点讲解激光器的激励与受激辐射过程。 光调制： 如何将电信号转换成光信号，并携带信息，这就是光调制。本章将介绍不同的调制方式，包括直接调制（改变光源的电流）和外部调制（使用电光调制器）。重点讲解幅度调制（AM）、频率调制（FM）和相位调制（PM），以及更先进的数字调制格式，如脉冲幅度调制（PAM）、相移键控（PSK）和正交幅度调制（QAM），并分析它们在频谱效率和抗噪声能力方面的表现。 光调制器： 外部调制器是实现高速、高质量调制的关键。本章将详细介绍几种主流的光调制器，如马赫-曾德尔调制器（MZM）和电吸收调制器（EAM），分析它们的结构、驱动原理、调制深度、插入损耗和开关速度等。 第三章：光信号的接收与解调——信息的“解码” 本章将探讨如何准确地接收和还原传输过来的光信号。 光电探测器： 光信号需要被转换成电信号才能被处理。本章将详细介绍光电探测器的种类，如PIN光电二极管和雪崩光电二极管（APD），分析它们的结构、工作原理、响应速度、量子效率、暗电流和噪声等性能指标。 光解调： 接收到的光信号需要经过解调才能恢复原始信息。本章将结合不同的调制方式，详细讲解相应的解调技术，包括幅度解调、频率解调、相位解调以及相干解调等。 光接收机： 一个完整的光接收机通常包括光电探测器、低噪声放大器、滤波器等组件。本章将分析光接收机的设计原理、噪声来源以及如何优化设计以提高接收灵敏度。 第四章：光信号的传输与增强——克服距离的限制 即使有低损耗的光纤，长距离传输依然面临挑战。本章将介绍如何延长光信号的传输距离。 光放大器： 为了克服光纤损耗，需要在传输过程中对光信号进行放大。本章将重点介绍掺铒光纤放大器（EDFA），深入分析其工作原理、增益特性、噪声系数以及在不同波长范围的应用。还会简要介绍其他类型的光放大器，如拉曼放大器。 再生中继： 在极长距离的传输中，单纯的光放大可能不足以完全补偿信号的失真。本章将介绍光再生技术，它通过对光信号进行“重新整形”和“定时恢复”，实现信号的完整还原。 光网络的拓扑结构： 介绍常见的点对点、点对多点、总线型、环型和星型等光纤网络拓扑结构，以及它们在组网灵活性、可扩展性和成本方面的权衡。 第五章：光通信系统的应用——连接世界的脉搏 光纤通信已渗透到我们生活的方方面面。本章将从宏观层面展示光纤通信系统的广泛应用。 电信网络： 详细介绍长途骨干网、城域网和接入网（FTTx，如FTTH、FTTB）中的光纤通信应用，以及它们在支持语音、数据和视频业务方面的作用。 互联网和数据中心： 探讨光纤通信在支撑庞大的互联网流量、连接数据中心以及实现云计算和大数据处理中的关键作用。 有线电视网络： 分析光纤技术如何提升有线电视的传输质量和带宽，支持高清、超高清视频传输。 工业控制和传感： 介绍光纤在恶劣环境下的可靠通信能力，以及其在工业自动化、电力系统监测和分布式传感等领域的应用。 未来发展趋势： 展望下一代光通信技术，如相干光通信、空分复用（SDM）、可见光通信（VLC）等，以及它们将为通信领域带来的变革。 总结 《光纤通信系统原理与应用》将是一本理论与实践相结合的权威著作。本书力求以严谨的科学态度，清晰的逻辑思维，丰富的图文示例，为读者提供一个全面、深入的光纤通信知识体系。无论您是通信工程专业的学生、科研人员，还是对现代通信技术充满好奇的业余爱好者，本书都将是您探索信息高速公路奥秘的绝佳向导，帮助您理解支撑现代社会高效运转的通信“脉络”。

评分☆☆☆☆☆

作为一个对前沿技术抱有浓厚兴趣的工程师，我最看重的是一本书能否提供足够深入且具有前瞻性的技术细节。这本书在这方面表现得相当出色。它不仅仅停留在原理层面，而是深入到了器件级别和系统架构的优化策略。比如，在介绍相干检测技术时，作者不仅讲解了本振光注入的原理，还详细剖析了数字信号处理（DSP）芯片在实现相位和频率同步中的关键算法细节，包括但不限于最大似然估计和卡尔曼滤波在光通信系统中的具体应用场景和性能权衡。这种对实现细节的关注，对于想要从事底层研发工作的读者来说，简直是宝藏。另外，书中对新型光调制格式的讨论也十分透彻，从传统的DP-QPSK到高阶的16QAM、64QAM，作者清晰地对比了它们在频谱效率和抗噪能力上的取舍，并辅以详尽的星座图演变过程。阅读这些章节，我能明显感觉到作者不仅是理论的阐述者，更是实践的参与者和创新者，其文字中蕴含着丰富的一线经验。

评分☆☆☆☆☆

这本书的宏大视角和结构完整性，构建了一个完整的知识殿堂。它成功地将高速光传输系统与整个网络架构紧密联系起来，展现了技术与应用之间不可分割的关系。作者没有将光网络视为孤立的技术单元，而是将其置于整个信息基础设施的背景下进行考察。例如，在讨论城域网和骨干网的架构差异时，作者非常清晰地区分了它们在波长规划、故障恢复机制和业务承载能力上的不同需求，这对于系统集成工程师而言，提供了极具操作性的指导框架。我特别喜欢其中关于“光电融合”趋势的章节，作者对未来网络流量爆炸式增长的预测，以及由此催生的全光化、简网化等变革方向的论述，极具启发性。这种跳出纯技术细节，关注产业生态和未来走向的写作手法，让这本书的阅读价值得到了质的提升。它不仅教授“如何做”，更引导读者思考“为何要这样做”以及“下一步该往哪里去”。

评分☆☆☆☆☆

这本书的内容编排，可以说是将复杂的理论知识进行了精妙的“手术刀式”解构与重塑。我发现作者在处理像物理层调制、信道编码这些核心模块时，没有采用堆砌公式和晦涩难懂的语言，而是巧妙地融入了大量的工程实例和实际运行中的案例分析。这种接地气的叙述风格，极大地降低了读者的理解门槛。例如，在讨论光纤通信的损耗模型时，作者不仅详细阐述了瑞利散射和吸收损耗的数学表达式，还配上了不同工作波段下的实际衰减曲线图，这对于理解为什么特定波长在长距离传输中具有优势至关重要。更让我印象深刻的是，作者对未来发展趋势的预判和分析，展现了深厚的行业洞察力。他没有停留在已有的技术标准上，而是大胆地探讨了下一代光网络可能需要解决的瓶颈问题，这使得阅读体验不再是简单的知识复习，而更像是一次与行业顶尖专家的思想碰撞。书中的图表制作精良，信息密度适中，完美地充当了文字的有力补充，真正做到了图文并茂，互相印证。

评分☆☆☆☆☆

从排版和装帧的角度来看，这本书的制作水准无疑是顶级水准。纸张的质感细腻而厚实，保证了在反复翻阅和标记重点时不会轻易磨损。封面和内文插图的色彩还原度极高，特别是一些复杂的原理示意图和链路拓扑结构图，线条清晰，层次分明，即便是最复杂的交叉连接场景，也能一目了然。装订工艺也十分考究，书脊平整，无论是平摊在桌面上还是手持阅读，都非常舒适稳定。这体现了出版社对专业技术书籍应有质量的尊重。在内容上，除了技术的前沿性，这本书在参考资料的引用上也做得极其严谨，附录部分列出的标准和经典论文，为希望进行更深层次学术研究的读者提供了坚实的后盾。总的来说，这是一本兼具学术深度、工程实用性和优秀阅读体验的典范之作，无论是高校师生还是行业老兵，都能从中汲取到宝贵的养分。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计非常引人注目，色彩搭配上运用了深邃的蓝色和充满活力的橙色，仿佛将人拉入了一个浩瀚的宇宙空间。书名本身就充满了科幻色彩和技术深度，让人对内容充满了好奇。当我翻开第一页时，就被作者严谨的逻辑和清晰的叙述方式所吸引。整本书的排版也很舒服，字体大小和行间距都经过了精心设计，长时间阅读也不会感到视觉疲劳。作者在引言部分就明确指出了当前信息传输领域面临的挑战，并为读者勾勒出了一个宏伟的蓝图，让我立刻感受到了这本书的价值所在。它不仅仅是一本教科书，更像是一次对未来通信技术的深度探索之旅。我尤其欣赏作者在专业术语解释上的耐心，即使是对这个领域初涉足的读者，也能通过生动的比喻和清晰的图示快速掌握核心概念。这种深入浅出的讲解方式，让原本枯燥的技术内容变得引人入胜。这本书的结构安排也很有章法，从基础原理到前沿应用，层层递进，保证了知识体系的完整性。