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第1章 光网络技术纵览1

1.1 概述1

1.2 波分复用技术2

1.3 WDM光网络6

1.4 光传送网(OTN)10

1.5 光网络的组成结构13

1.5.1 广播与选择网13

1.5.2 波长选路网14

1.5.3 波长通道网络与虚波长通道网络16

1.5.4 光网络的演变与发展17

1.6.1 关键器件与技术19

1.6 光网络技术的新发展19

1.6.2 网络控制与管理22

1.6.3 故障管理23

1.6.4 光组播技术25

1.6.5 IP over WDM26

1.6.6 WDM环网中的流量疏导27

1.6.7 光分组交换28

1.6.8 智能自动交换光网络28

1.7 光网络优化设计的意义30

1.7.1 物理层限制31

1.7.2 节点结构的优化设计34

1.7.3 网络层的算法优化35

2.1 概述38

第2章 光联网设备与选路系统38

2.1.1 光网络节点的基本功能39

2.1.2 光网络节点的结构分类45

2.2 无源光耦合器50

2.2.1 广播星形耦合器50

2.2.2 阵列波导光栅(AWG)51

2.2.3 无环回(LOOP-FREE)广播星形耦合器53

2.2.4 组播型耦合器55

2.3 OADM56

2.3.1 OADM功能结构分类56

2.3.2 OADM性能参数58

2.3.3 基于交换开关的OADM结构设计60

2.3.4 基于FBG的OADM结构设计79

2.3.5 基于AWG的OADM结构设计85

2.4 OXC92

2.4.1 OXC性能指标92

2.4.2 基于光纤光栅的OXC结构设计95

2.4.3 基于星形祸合器和SOA门的OXC结构99

2.4.4 基于AWG的OXC结构设计105

2.4.5 基于波长变换器的OXC结构112

2.5 光子分组交换机115

2.5.1 光分组交换节点的结构模块116

2.5.2 分组同步与冲突解决技术118

2.5.3 光子时隙路由(PSR)125

2.5.4 全光标记分组交换机127

2.6 下一代多粒度标签交换机128

2.6.1 智能自动交换节点128

2.6.2 多粒度节点结构131

第3章 光网络的组网与生存性136

3.1 概述136

3.2 光网络的拓扑结构137

3.2.1 物理拓扑137

3.2.2 逻辑拓扑138

3.2.3 拓扑结构与网络设计的关系139

3.3 环形光网络的结构141

3.3.1 物理结构141

3.3.2 逻辑结构142

3.4 光网络的生存性143

3.4.1 网络生存性的概念与意义144

3.4.2 用户对业务恢复时间的要求145

3.4.3 网络生存性策略——保护和恢复146

3.5 保护恢复技术的分类148

3.5.1 按协议层分类148

3.5.2 按网络功能划分150

3.5.3 按控制方式分类151

3.5.4 按网络拓扑结构分类152

3.5.5 按恢复容量的粒度来划分153

3.6 点到点的光层保护倒换154

3.6.2 1∶1光层保护155

3.6.1 1+1光层保护155

3.6.3 1∶N光层保护156

3.7 环形光网络的生存性157

3.7.1 专用保护环157

3.7.2 共享保护环158

3.7.3 环网的故障判定、隔离与定位160

3.7.4 环互联策略162

3.7.5 环网自愈时间162

3.7.6 WDM环网自激163

3.8 网状光网络的生存性164

3.8.1 网状网的恢复164

3.8.3 恢复算法的执行过程167

3.8.2 网状网的保护167

3.8.4 恢复路由的激发过程170

3.9 光网络生存性策略的对比分析171

第4章 光网络的规划与设计基础174

4.1 概述174

4.2 表征光网络的参数175

4.2.1 表征拓扑的参数175

4.2.2 表征物理限制的参数176

4.2.3 表征业务需求的参数177

4.2.4 表征结构的参数178

4.2.5 表征生存性的参数179

4.3 光纤通信中的仿真设计179

4.3.1 光纤通信系统的仿真180

4.4 SDH/WDM网络的设计和规划181

4.3.2 光纤通信网络的仿真181

4.5 WDM光网络的设计和规划184

4.5.1 WDM光网络的设计步骤184

4.5.2 网状光网络的优化设计185

4.5.3 环形光网络的优化设计187

4.6 物理层的设计189

4.6.1 物理层设备的优化配置189

4.6.2 光网络中的传输损伤191

4.6.3 光传输损伤参数和取值范围194

4.6.4 功率均衡与功率管理技术196

4.6.5 光网络中的环路问题199

4.6.6 光网络的瞬态效应200

第5章 光网络的路由与波长分配203

5.1 基本概念及常见路由与波长分配的算法203

5.1.1 基本概念203

5.1.2 常见路由与波长分配的算法204

5.2 单纤WRON中的RWA问题206

5.2.1 网络模型207

5.2.2 静态RWA问题与整数线性规划法(ILP)208

5.2.3 静态RWA问题中波长需求的上、下限210

5.2.4 启发式算法(Heuristic Algorithms)212

5.2.5 规则连接网络与不规则连接网络214

5.3 单纤网络中的链路故障恢复算法214

5.3.1 网络模型及恢复方案215

5.3.2 链路恢复问题中的ILP解法216

5.3.3 链路故障恢复中的波长需求下限219

5.3.4 链路故障恢复问题的启发式算法220

5.3.5 对恢复方案的小结221

5.4 设计多纤波长路由光网络222

5.4.1 网络模型与恢复方案222

5.4.2 多纤WRON上RWA问题的整数线性规划法225

5.4.3 多纤WRON中RWA问题的下限228

5.4.4 多纤WRON中ILP方法举例230

5.4.5 多纤波长路由光网络RWA问题的启发式算法231

5.4.6 网络流量与资源的关系237

第6章 逻辑拓扑设计与路由优化238

6.1 基本概念238

6.2 建立模型240

6.3 逻辑拓扑问题的MILP方法242

6.3.1 MILP法的数学描述242

6.3.2 MILP在不同网络条件下的应用243

6.4 逻辑拓扑问题的界限245

6.4.1 拥塞率下限246

6.4.2 波长数下限247

6.5 MILP方法和下限求法举例248

6.5.1 对小规模网络的逻辑拓扑设计248

6.5.2 对可重构性的优化设计250

6.6 逻辑拓扑的启发式算法251

6.6.1 问题的分解251

6.6.2 启发式算法252

6.7 局域网的逻辑拓扑设计257

6.7.1 局域网中规则逻辑拓扑的一些特性参数258

6.7.2 星形WDM LAN中常用的规则逻辑拓扑结构258

6.7.3 小结263

第7章 波长变换技术及其对光网络性能的影响264

7.1 波长变换器的功能分类264

7.2 波长变换方法与技术271

7.3 波长变换对光网络性能的影响280

7.3.1 波长变换对网络阻塞性能的影响281

7.3.2 波长变换对联网节点性能的影响283

7.3.3 对网络逻辑拓扑结构设计的影响284

7.3.4 对网络传输性能的影响286

7.3.5 对网络管理系统的影响287

第8章 波长路由光网络中波长转换器的优化配置288

8.1 概述288

8.2 网状光网络中波长转换器的优化配置289

8.2.1 阻塞性能的分析和计算290

8.2.2 使平均阻塞概率最小化的波长转换器的配置292

8.2.3 使最大阻塞概率最小化的波长转换器的配置295

8.3 树形拓扑及树状环形拓扑中波长转换器的优化配置296

8.3.1 数学描述297

8.3.2 树形拓扑的最小有效系297

8.3.3 树状环形拓扑的最小有效系299

8.4 在任意拓扑的WDM光网络中波长转换器的优化配置301

8.4.1 网络分析模型301

8.4.2 波长转换器的配置算法302

8.4.3 算法分析307

8.4.4 数值结果307

8.4.5 结论309

第9章 光网络中放大器的优化配置310

9.1 光放大器技术310

9.1.1 掺铒光纤放大器311

9.1.2 宽带光纤放大器313

9.2 在等功率情况下的优化配置316

9.2.1 概述316

9.2.2 解决方案319

9.2.3 放大器优化配置举例324

9.3.1 概述331

9.3 不等功率情况下的优化配置331

9.3.2 解决方案334

9.3.3 放大器优化配置举例340

第10章 光网络优化设计实例344

10.1 中国网通(CNC)网状光网络的优化设计344

10.1.1 优化设计思路和算法理论344

10.1.2 设计结果和性能分析348

10.2 OADM在中国高速信息示范网中的组网应用355

10.2.1 中国高速信息示范网总体结构355

10.2.2 节点结构原理356

10.2.3 实验结果及组网分析362

附录 缩略语369

参考文献376