光网络实用组网技术
目 录内容简介
第1章 光纤通信网络概述 1
1.1 电信网络结构 1
1.2 光学层 2
1.2.1 网络的分层结构 2
1.2.2 光学层概述 5
1.2.3 网络透明性 9
1.3 工作于光学层之上的用户层 10
1.3.1 SDH 10
1.3.2 ATM 16
1.3.3 IP 20
1.3.4 其他类型的用户层 23
1.4 光网络的演化发展 25
第2章 光纤通信网络纵览 32
2.1 全光网络 32
2.1.1 全光网的特性 32
2.1.2 全光网的结构 33
2.2 光传送网络 34
2.2.1 光传送网概述 34
2.2.2 光传送网的体系结构 36
2.2.3 光传送网的主要网元 38
2.3 光互联网络 40
2.3.1 传统IP网络的局限性 40
2.3.2 光网络互联 41
2.4 智能光网络 47
2.4.1 智能光网络概述 47
2.4.2 自动交换光网络 48
2.4.3 通用多协议标记交换智能光网络 52
2.5 光交换网络 55
2.5.1 光分组交换网络概述 55
2.5.2 光分组交换网络 56
2.5.3 光标记交换网络 60
2.6 光纤接入网络 63
2.6.1 光纤接入网络概述 63
2.6.2 无源光网络 66
2.6.3 有源光网络 68
第3章 光纤通信网技术基础 71
3.1 光纤 71
3.1.1 光纤的类型 71
3.1.2 光纤的色散和损耗 73
3.1.3 光纤的非线性 77
3.2 光调制技术 84
3.2.1 光调制的原理和特性 84
3.2.2 光调制的器件技术 88
3.3 光编码技术 90
3.3.1 光正交码 91
3.3.2 光时域编码 93
3.3.3 光频域编码 97
3.4 光信道多路复用技术和多址技术 101
3.4.1 光波分复用技术 101
3.4.2 光时分复用技术 103
3.4.3 光码分复用技术 105
3.5 光交换技术 106
3.5.1 空分光交换 107
3.5.2 时分光交换 108
3.5.3 波分光交换 108
3.5.4 码分光交换 109
第4章 光网络组网的核心网元 111
4.1 光网络有源器件 111
4.1.1 光发射器件 111
4.1.2 光放大器件 119
4.1.3 光检测器件 127
4.2 光网络无源器件 130
4.2.1 耦合器 130
4.2.2 隔离器和环形器 132
4.2.3 复用器和滤波器 133
4.3 光线路终端 153
4.4 光分插复用器件 155
4.4.1 光分插复用器的结构 156
4.4.2 可重配置的光分插复用器 159
4.5 光交叉互联器件 161
4.5.1 全光连接器结构 165
4.5.2 光开关 167
4.6 波长转换器件 175
第5章 光网络的规划与设计 181
5.1 光网络的规划与设计概述 181
5.2 表征光网络的参数 182
5.2.1 表征拓扑的参数 182
5.2.2 表征物理限制的参数 183
5.2.3 表征业务需求的参数 183
5.2.4 表征网络结构的参数 184
5.2.5 表征生存性的参数 185
5.3 光网络规划与设计的方法 185
5.3.1 光网络规划与设计问题分解 185
5.3.2 光网络的规划与设计的基本步骤 186
5.4 业务需求分析 187
5.4.1 现有业务的带宽需求预测 187
5.4.2 新业务的带宽需求预测 188
5.5 网络结构设计 189
5.5.1 光网络的基本结构 189
5.5.2 环状网与网状网的组网技术对比分析 190
5.6 WDM光层设计 194
5.6.1 环状光网络的设计 194
5.6.2 网状光网络的设计 195
5.6.3 网状光网络设计实例 196
5.7 物理层的设计 198
5.7.1 物理层中光信号的传输损伤模型 199
5.7.2 物理层设备优化配置分析 199
5.7.3 光网络链路传输系统设计 202
第6章 光网络逻辑拓扑优化设计 204
6.1 引言 204
6.2 基本概念 205
6.2.1 物理拓扑与逻辑拓扑 205
6.2.2 逻辑拓扑设计的优化目标 206
6.3 采用MILP方法进行逻辑拓扑设计 207
6.3.1 LTD问题的MILP数学模型 207
6.3.2 采用MILP求解LTD问题示例 209
6.4 求解逻辑拓扑设计问题的启发式算法 212
6.4.1 MILP问题的启发式求解 212
6.4.2 最大化单跳业务流量法 213
6.4.3 最大化单跳和多跳的业务量法 214
6.4.4 优化网络节点配置算法 217
6.5 逻辑拓扑设计中的理论边界 218
6.5.1 拥塞下限 218
6.5.2 波长数下限 219
6.6 逻辑拓扑设计实例 219
6.6.1 基于业务量矩阵和时延矩阵的权重定义方式 220
6.6.2 基于权重均衡的光网络逻辑拓扑优化算法 222
6.6.3 算法仿真结果及其分析 223
第7章 波长路由光网络中的路由与波长分配 228
7.1 引言 228
7.2 波长路由光网络的概念和结构 228
7.2.1 波长路由光网络中的关键网元器件 228
7.2.2 波长路由光网络的体系结构 229
7.2.3 波长路由光网络中的两个限制条件 230
7.3 静态RWA问题 231
7.3.1 静态RWA问题描述 231
7.3.2 静态RWA的数学模型 231
7.3.3 静态RWA的类型及求解思路 232
7.3.4 静态RWA中的路由选择子问题 233
7.3.5 静态RWA中的波长分配子问题 235
7.4 动态RWA问题 238
7.4.1 动态RWA的问题描述 239
7.4.2 动态RWA问题的求解思路 239
7.4.3 动态RWA中的路由选择子问题 239
7.4.4 动态RWA中的波长分配子问题 241
7.5 RWA问题的理论边界 243
7.5.1 静态RWA中波长需求的下限 243
7.5.2 静态RWA中波长需求的上限 244
7.6 RWA中的其他问题 244
7.6.1 业务量疏导的RWA问题 244
7.6.2 多播RWA问题 245
7.6.3 抗毁网络的RWA问题 246
7.7 求解RWA问题实例分析 246
7.7.1 网络模型的建立 247
7.7.2 动态门限的定义和表述 248
7.7.3 动态门限的求解 248
7.7.4 基于动态门限的波长分配算法 250
7.7.5 算法仿真及结果分析 250
第8章 光网络的生存性 254
8.1 网络生存性的概念 254
8.1.1 网络生存性的定义 254
8.1.2 网络生存性的设计内容 255
8.1.3 网络生存性的部署方法 255
8.1.4 网络生存性的评价指标 256
8.2 光网络的保护和恢复 256
8.2.1 保护和恢复的概念 256
8.2.2 保护和恢复分类 257
8.2.3 故障类别及恢复原则 259
8.3 SDH层的保护和恢复技术 259
8.3.1 点到点链路保护技术 259
8.3.2 环网保护技术 261
8.4 光层的保护和恢复技术 266
8.4.1 光层自愈的必要性 266
8.4.2 光层的结构 267
8.4.3 光层中的线路保护倒换 267
8.4.4 光层中的环保护 268
8.4.5 光层中的网状网恢复 269
8.5 IP层的保护和恢复技术 271
8.5.1 IP动态路由——传统的IP恢复方案 272
8.5.2 改进的IP恢复方案 272
8.5.3 基于MPLS的生存性策略 273
8.5.4 双向转发检测 274
8.6 ATM层的保护和恢复技术 274
8.6.1 ATM层的保护技术 274
8.6.2 ATM恢复技术 276
8.7 网络的多层生存性 276
8.7.1 多层生存性的基本概念 276
8.7.2 多层生存性的规划原则 278
第9章 光网络的网络管理 280
9.1 光网络网络管理系统的基本功能 280
9.1.1 服务管理系统层 281
9.1.2 综合网络管理系统层 281
9.1.3 网络管理系统层 283
9.1.4 网元管理系统层 284
9.2 现有的几种典型网络管理体系结构 284
9.2.1 SNMP体系结构 284
9.2.2 CMIP体系结构 286
9.2.3 TMN体系结构 287
9.2.4 CORBA体系结构 289
9.3 SDH的网络管理系统 290
9.3.1 SDH管理网的管理层次 290
9.3.2 SDH管理网的管理功能 291
9.3.3 SDH管理网的组织模型 292
9.3.4 SMN、 SMS和TMN之间的关系 293
9.4 WDM的网络管理系统 293
9.4.1 WDM网管分层结构 293
9.4.2 WDM系统网元划分 294
9.4.3 WDM网元管理系统要求 295
9.5 OTN的网络管理系统 299
9.5.1 OTN管理结构 299
9.5.2 OTN管理功能 303
9.6 ASON的网络管理系统 306
9.6.1 ASON管理架构 306
9.6.2 ASON网络各个平面间的管理关系 307
9.6.3 管理面与控制面 307
9.6.4 ASON管理面要求 307
9.7 网管分层结构与多厂商网管互操作性 311
9.7.1 网管系统的升级 311
9.7.2 OTN网络下的网管互通 311
9.7.3 ASON网络下的网管互通 311
第10章 光网络应用实例 313
10.1 国内光网络应用概况 313
10.1.1 国内光网络试验网 313
10.1.2 国内电信运营商的光网络应用情况 322
10.2 国外光网络应用概况 323
10.2.1 国外光网络试验网示例 323
10.2.2 国外电信运营商的光网络应用情况 329
10.3 长距离光网络个案研究 330
10.4 城域环网的个案研究 336
附录 缩略语对照表 340
参考文献 353
1.1 电信网络结构 1
1.2 光学层 2
1.2.1 网络的分层结构 2
1.2.2 光学层概述 5
1.2.3 网络透明性 9
1.3 工作于光学层之上的用户层 10
1.3.1 SDH 10
1.3.2 ATM 16
1.3.3 IP 20
1.3.4 其他类型的用户层 23
1.4 光网络的演化发展 25
第2章 光纤通信网络纵览 32
2.1 全光网络 32
2.1.1 全光网的特性 32
2.1.2 全光网的结构 33
2.2 光传送网络 34
2.2.1 光传送网概述 34
2.2.2 光传送网的体系结构 36
2.2.3 光传送网的主要网元 38
2.3 光互联网络 40
2.3.1 传统IP网络的局限性 40
2.3.2 光网络互联 41
2.4 智能光网络 47
2.4.1 智能光网络概述 47
2.4.2 自动交换光网络 48
2.4.3 通用多协议标记交换智能光网络 52
2.5 光交换网络 55
2.5.1 光分组交换网络概述 55
2.5.2 光分组交换网络 56
2.5.3 光标记交换网络 60
2.6 光纤接入网络 63
2.6.1 光纤接入网络概述 63
2.6.2 无源光网络 66
2.6.3 有源光网络 68
第3章 光纤通信网技术基础 71
3.1 光纤 71
3.1.1 光纤的类型 71
3.1.2 光纤的色散和损耗 73
3.1.3 光纤的非线性 77
3.2 光调制技术 84
3.2.1 光调制的原理和特性 84
3.2.2 光调制的器件技术 88
3.3 光编码技术 90
3.3.1 光正交码 91
3.3.2 光时域编码 93
3.3.3 光频域编码 97
3.4 光信道多路复用技术和多址技术 101
3.4.1 光波分复用技术 101
3.4.2 光时分复用技术 103
3.4.3 光码分复用技术 105
3.5 光交换技术 106
3.5.1 空分光交换 107
3.5.2 时分光交换 108
3.5.3 波分光交换 108
3.5.4 码分光交换 109
第4章 光网络组网的核心网元 111
4.1 光网络有源器件 111
4.1.1 光发射器件 111
4.1.2 光放大器件 119
4.1.3 光检测器件 127
4.2 光网络无源器件 130
4.2.1 耦合器 130
4.2.2 隔离器和环形器 132
4.2.3 复用器和滤波器 133
4.3 光线路终端 153
4.4 光分插复用器件 155
4.4.1 光分插复用器的结构 156
4.4.2 可重配置的光分插复用器 159
4.5 光交叉互联器件 161
4.5.1 全光连接器结构 165
4.5.2 光开关 167
4.6 波长转换器件 175
第5章 光网络的规划与设计 181
5.1 光网络的规划与设计概述 181
5.2 表征光网络的参数 182
5.2.1 表征拓扑的参数 182
5.2.2 表征物理限制的参数 183
5.2.3 表征业务需求的参数 183
5.2.4 表征网络结构的参数 184
5.2.5 表征生存性的参数 185
5.3 光网络规划与设计的方法 185
5.3.1 光网络规划与设计问题分解 185
5.3.2 光网络的规划与设计的基本步骤 186
5.4 业务需求分析 187
5.4.1 现有业务的带宽需求预测 187
5.4.2 新业务的带宽需求预测 188
5.5 网络结构设计 189
5.5.1 光网络的基本结构 189
5.5.2 环状网与网状网的组网技术对比分析 190
5.6 WDM光层设计 194
5.6.1 环状光网络的设计 194
5.6.2 网状光网络的设计 195
5.6.3 网状光网络设计实例 196
5.7 物理层的设计 198
5.7.1 物理层中光信号的传输损伤模型 199
5.7.2 物理层设备优化配置分析 199
5.7.3 光网络链路传输系统设计 202
第6章 光网络逻辑拓扑优化设计 204
6.1 引言 204
6.2 基本概念 205
6.2.1 物理拓扑与逻辑拓扑 205
6.2.2 逻辑拓扑设计的优化目标 206
6.3 采用MILP方法进行逻辑拓扑设计 207
6.3.1 LTD问题的MILP数学模型 207
6.3.2 采用MILP求解LTD问题示例 209
6.4 求解逻辑拓扑设计问题的启发式算法 212
6.4.1 MILP问题的启发式求解 212
6.4.2 最大化单跳业务流量法 213
6.4.3 最大化单跳和多跳的业务量法 214
6.4.4 优化网络节点配置算法 217
6.5 逻辑拓扑设计中的理论边界 218
6.5.1 拥塞下限 218
6.5.2 波长数下限 219
6.6 逻辑拓扑设计实例 219
6.6.1 基于业务量矩阵和时延矩阵的权重定义方式 220
6.6.2 基于权重均衡的光网络逻辑拓扑优化算法 222
6.6.3 算法仿真结果及其分析 223
第7章 波长路由光网络中的路由与波长分配 228
7.1 引言 228
7.2 波长路由光网络的概念和结构 228
7.2.1 波长路由光网络中的关键网元器件 228
7.2.2 波长路由光网络的体系结构 229
7.2.3 波长路由光网络中的两个限制条件 230
7.3 静态RWA问题 231
7.3.1 静态RWA问题描述 231
7.3.2 静态RWA的数学模型 231
7.3.3 静态RWA的类型及求解思路 232
7.3.4 静态RWA中的路由选择子问题 233
7.3.5 静态RWA中的波长分配子问题 235
7.4 动态RWA问题 238
7.4.1 动态RWA的问题描述 239
7.4.2 动态RWA问题的求解思路 239
7.4.3 动态RWA中的路由选择子问题 239
7.4.4 动态RWA中的波长分配子问题 241
7.5 RWA问题的理论边界 243
7.5.1 静态RWA中波长需求的下限 243
7.5.2 静态RWA中波长需求的上限 244
7.6 RWA中的其他问题 244
7.6.1 业务量疏导的RWA问题 244
7.6.2 多播RWA问题 245
7.6.3 抗毁网络的RWA问题 246
7.7 求解RWA问题实例分析 246
7.7.1 网络模型的建立 247
7.7.2 动态门限的定义和表述 248
7.7.3 动态门限的求解 248
7.7.4 基于动态门限的波长分配算法 250
7.7.5 算法仿真及结果分析 250
第8章 光网络的生存性 254
8.1 网络生存性的概念 254
8.1.1 网络生存性的定义 254
8.1.2 网络生存性的设计内容 255
8.1.3 网络生存性的部署方法 255
8.1.4 网络生存性的评价指标 256
8.2 光网络的保护和恢复 256
8.2.1 保护和恢复的概念 256
8.2.2 保护和恢复分类 257
8.2.3 故障类别及恢复原则 259
8.3 SDH层的保护和恢复技术 259
8.3.1 点到点链路保护技术 259
8.3.2 环网保护技术 261
8.4 光层的保护和恢复技术 266
8.4.1 光层自愈的必要性 266
8.4.2 光层的结构 267
8.4.3 光层中的线路保护倒换 267
8.4.4 光层中的环保护 268
8.4.5 光层中的网状网恢复 269
8.5 IP层的保护和恢复技术 271
8.5.1 IP动态路由——传统的IP恢复方案 272
8.5.2 改进的IP恢复方案 272
8.5.3 基于MPLS的生存性策略 273
8.5.4 双向转发检测 274
8.6 ATM层的保护和恢复技术 274
8.6.1 ATM层的保护技术 274
8.6.2 ATM恢复技术 276
8.7 网络的多层生存性 276
8.7.1 多层生存性的基本概念 276
8.7.2 多层生存性的规划原则 278
第9章 光网络的网络管理 280
9.1 光网络网络管理系统的基本功能 280
9.1.1 服务管理系统层 281
9.1.2 综合网络管理系统层 281
9.1.3 网络管理系统层 283
9.1.4 网元管理系统层 284
9.2 现有的几种典型网络管理体系结构 284
9.2.1 SNMP体系结构 284
9.2.2 CMIP体系结构 286
9.2.3 TMN体系结构 287
9.2.4 CORBA体系结构 289
9.3 SDH的网络管理系统 290
9.3.1 SDH管理网的管理层次 290
9.3.2 SDH管理网的管理功能 291
9.3.3 SDH管理网的组织模型 292
9.3.4 SMN、 SMS和TMN之间的关系 293
9.4 WDM的网络管理系统 293
9.4.1 WDM网管分层结构 293
9.4.2 WDM系统网元划分 294
9.4.3 WDM网元管理系统要求 295
9.5 OTN的网络管理系统 299
9.5.1 OTN管理结构 299
9.5.2 OTN管理功能 303
9.6 ASON的网络管理系统 306
9.6.1 ASON管理架构 306
9.6.2 ASON网络各个平面间的管理关系 307
9.6.3 管理面与控制面 307
9.6.4 ASON管理面要求 307
9.7 网管分层结构与多厂商网管互操作性 311
9.7.1 网管系统的升级 311
9.7.2 OTN网络下的网管互通 311
9.7.3 ASON网络下的网管互通 311
第10章 光网络应用实例 313
10.1 国内光网络应用概况 313
10.1.1 国内光网络试验网 313
10.1.2 国内电信运营商的光网络应用情况 322
10.2 国外光网络应用概况 323
10.2.1 国外光网络试验网示例 323
10.2.2 国外电信运营商的光网络应用情况 329
10.3 长距离光网络个案研究 330
10.4 城域环网的个案研究 336
附录 缩略语对照表 340
参考文献 353
目 录内容简介
本书比较详尽地描述了光网络组网涉及的各个关键单元技术， 并侧重于以设计实例的形式来阐述相关技术的应用。 在保证内容系统性和先进性的同时， 着意突出了实用性。 本书共10章， 主要内容包括光纤通信网络概述、 光纤通信网络纵览、 光纤通信网技 术基础、 光网络组网的核心网元、 光网络的规划与设计、 光网络逻辑拓扑优化设计、 波长路由光网络中的路由与波长分配、 光网络的生存性、 光网络的网络管理， 以及光网络应用实例， 书末附缩略语对照表。
本书可作为从事信息技术， 特别是通信与计算机网络技术研究和应用的研发人员、 工程技术人员和高等院校相关专业本科生、 研究生和教师的参考书。
本书可作为从事信息技术， 特别是通信与计算机网络技术研究和应用的研发人员、 工程技术人员和高等院校相关专业本科生、 研究生和教师的参考书。
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