计算机网络基础与Internet应用 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:中国水利水电出版社

作者:王俊红主编

出品人:

页数:282

译者:

出版时间:2005-6

价格:26.00元

装帧:简裝本

isbn号码:9787508429236

丛书系列:

图书标签:

• 计算机网络
• 网络基础
• Internet
• TCP/IP
• 数据通信
• 网络协议
• 网络应用
• 自顶向下
• 计算机科学
• 通信原理

深入理解现代通信：光纤通信技术与网络架构 书籍主题： 本书聚焦于现代通信领域的核心技术——光纤通信系统的工作原理、关键器件、网络架构设计以及未来发展趋势。全书旨在为读者构建一个全面且深入的技术认知框架，从物理层的光信号传输到系统级的网络部署和管理，进行系统化的阐述。 --- 第一部分：光纤通信的基础理论与物理载体 第一章：电磁波与光波的传播特性 本章首先回顾经典电磁波理论在光频范围内的适用性，重点阐述光波在自由空间和介质中的传播规律，包括惠更斯-菲涅尔原理。随后，深入探讨光在不同介质中的色散现象。我们详尽分析了材料色散（Material Dispersion）和波导色散（Waveguide Dispersion）的数学模型及其对超快脉冲传输的限制。特别地，对零色散波长、色散补偿技术（如色散补偿光纤DFF和布拉格光栅FBG）的原理和实践应用进行了细致的分析。此外，本章还将介绍光在传输过程中损耗的物理机制，包括瑞利散射、吸收损耗、弯曲损耗，并建立损耗与光纤结构参数之间的定量关系。 第二章：光导纤维的结构与模式理论 本章是理解光纤性能的基石。我们首先从几何光学角度描述阶跃型光纤（Step-Index Fiber）的多模传输特性，推导归一化频率（V数）的概念及其在判断单模/多模传输中的作用。随后，转向更精确的电磁场理论，详细推导并分析了线型光纤中的基本模式——$ ext{LP}_{01}$ 模式的电场和磁场分布。我们深入探讨了单模光纤（SMF）的模场直径（MFD）和截止波长，以及它们对光纤连接损耗的影响。针对色散管理，本章引入了非零色散位移光纤（NZDSF）的设计理念，解释了如何通过优化弯曲和应力结构来控制非线性效应和色散。 第三章：光电转换与放大技术 本章聚焦于光纤通信系统的核心有源器件。首先，详细剖析半导体激光器的基本结构、工作原理（如受激辐射、谐振腔设计）和关键参数（如阈值电流、边模抑制比SMSR）。针对光信号的接收，深入讲解了PIN光电二极管和雪崩光电二极管（APD）的响应机制、量子效率和噪声特性。核心内容放在了光信号的放大技术上。我们全面对比了光电再生技术与光放大技术的优劣。重点阐述了掺铒光纤放大器（EDFA）的能级结构、增益带宽的形成机制，以及泵浦源的选择对工作性能的影响。同时，简要介绍了半导体光放大器（SOA）的原理及在特定场景下的应用。 --- 第二部分：光网络架构与系统实现 第四章：光通信系统的链路设计与性能评估 本章将理论与工程实践相结合。首先建立端到端光通信链路的数学模型，分析传输容量、信噪比（SNR）和误码率（BER）之间的关系。我们详细论述了系统裕度（Margin）的计算方法，以及如何根据链路预算（Link Budget）确定光发射功率和接收灵敏度。针对高速率系统，本章着重分析了非线性效应，如四波混频（FWM）、自相位调制（SPM）和交叉相位调制（XPM），并介绍了如何通过增加光纤色散或采用相干检测技术来抑制这些限制。 第五章：波分复用（WDM）技术原理与应用 波分复用是现代光网络实现超大容量的关键。本章首先解释了WDM、密集波分复用（DWDM）和粗波分复用（CWDM）的频谱划分和技术差异。我们深入分析了阵列波导光栅（AWG）作为多通道复用/解复用器的结构和性能指标，如插入损耗和串扰。在网络层面，本章讨论了光功率均衡技术，包括增益平坦光纤放大器（Gain Flattened EDFA）和动态功率控制策略。此外，还引入了下一代技术——拉曼放大器（Raman Amplifier）的分布式放大原理。 第六章：光交叉连接与网络动态管理 本章探讨光网络如何实现灵活的路由和资源调度。我们详细介绍了光层连接技术，包括基于MEMS、液晶或全光开关的光交叉连接（OXC）系统的硬件结构和控制机制。不同于传统的电路交换，本章重点阐述了光分路开关（OADM）在构建简易环网和多活环结构中的作用。针对网络资源管理，我们引入了弹性光网络（Elastic Optical Network, EON）的概念，解释了如何通过动态分配连续或非连续的频谱块来提高频谱利用率，并探讨了集中式与分布式控制平面在EON中的实现挑战。 --- 第三部分：高速传输与前沿技术展望 第七章：相干光通信系统 相干检测技术是实现Tbps级别传输速率的基石。本章从原理上详细阐述了数字信号处理（DSP）在光通信中的核心地位。我们解析了相干接收机的工作流程，包括本振光与接收光信号的混频过程，以及如何通过数字域的均衡算法实现对色散、偏振模色散（PMD）和非线性效应的精确补偿。深入分析了调制格式，如QPSK、16-QAM、64-QAM等，并量化了它们在频谱效率和抗噪声能力上的权衡。 第八章：光网络中的安全与运维 本章关注光网络的可靠性、可维护性及安全性。在可靠性方面，我们讨论了网络拓扑设计中的冗余方案（如路径保护和倒换机制）。在运维方面，引入了基于光纤分布式传感技术（如基于OTDR的故障定位）的实时监测方法。关于安全性，本章探讨了光层加密技术（如量子密钥分发QKD在光纤网络中的集成可能性），以及如何通过监控光信号的物理层特征来防范窃听和篡改行为。 第九章：光计算与下一代光网络展望 本章展望光通信技术的未来发展方向。深入探讨了空分复用（SDM）技术的潜力，包括多芯光纤（MCF）和少模光纤（Few-Mode Fiber）的工作原理，以及如何通过空分复用矩阵（SDM-OXC）实现空口和芯间解复用。最后，本书对全光处理（All-Optical Processing）的前景进行了评估，包括光逻辑门、光缓冲区和光内存器件的研究进展，以期实现真正的“光进光出”网络，彻底摆脱电层的速率瓶颈。

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