光网络的组网与优化设计

　　目前基于波分复用（WDM）技术的新一代光通信网络系统已经被电信运营商大规模采用，而且随着全球电信骨干网络升级的推进，以及城域网建设高潮的来临，光网络市场正在迅速膨胀。那么如何实现高效、低成本的光传送网络，以及如何优化设计网络结构和有效配置网络设备就成为光网络研究的核心问题。本书全面系统地论述了光网络的组网和优化设计技术。主要对光联网设备、光网络的生存性、波长路由与波长分配技术、逻辑拓扑设计与路由优化技术，以及波长转换器和光放大器等关键设备的优化配置等技术的基本理论、执行原理和性能优化进行了详细研究和举例说明。本书系统收集了目前国际上关于光网络的最新科研成果和研究资料，并总结了作者多年来对WDM光网络、全光网、IP over WDM等技术的研究成果和经验。本书选材新颖、内容详尽、系统性强，在叙述时力求深入浅出，可供不同的读者群参考。既可作为电信专业的教材使用，也适合广大科技工作者、工程技术人员、教师、研究生和大学高年级学生阅读和参考。

　　叶培大，1915年生于上海市南汇县，1938年毕业于北洋工学院，后赴美国哥伦比亚大学研究院等机构深造。1949年前任前中央广播电台工程师，兼南京金陵大学副教授。1949年后任北洋大学教授，兼中央广播事业局工程师，天津大学教授兼电信系主任，北京邮电学院教授兼副院长、院长，现任北京邮电大学名誉校长，并兼任中国科学院资深院士、IEEE Life Fellow、美国麻省理工学院院士、ICCC理事。叶培大教授是我国著名的科学家、教育家和我国光通信及微波通信的先驱，曾连任四届全国政协委员。他学术造诣精深，治学态度严谨，多年讲授电磁场理论、微波技术、光纤通信等二十多门课程，从教六十余载，著述颇丰，桃李满天下，现在仍以87高龄亲临讲台，哺育英才，为国家培养了一大批高水平的优秀人才。叶教授成绩卓著，以他为我国通信事业所做出的杰出贡献而在国内外享有盛誉。

第1章 光网络技术纵览                  
 1.1 概述                  
 1.2 波分复用技术                  
 1.3 WDM光网络                  
 1.4 光网络的组成结构                  
 1.4.1 广播与选择网                  
 1.4.2 波长选路网                  
 1.4.3 波长通道网络与虚波长通道网络                  
 1.5光网络技术的新发展                  
 1.5.1关键器件与技术                  
 1.5.2网络控制与管理                  
 1.5.3故障管理                  
 1.5.4光组播技术                  
 1.5.5IPoverWDM                  
 1.5.6WDM环网中的流量疏导                  
 1.5.7光分组交换                  
 1.5.8智能自动交换光网络                  
 1.6光网络优化设计的意义                  
 1.6.1物理层限制                  
 1.6.2节点结构的优化设计                  
 1.6.3网络层的算法优化                  
                   
 第2章光联网设备与选路系统                  
 2.1概述                  
 2.1.1光网络节点的基本功能                  
 2.1.2光网络节点的结构分类                  
 2.2无源光耦合器                  
 2.2.1广播星形耦合器                  
 2.2.2阵列波导光栅(AWG)                  
 2.2.3无环回(LOOP-FREE)广播星形耦合器                  
 2.2.4组播型耦合器                  
 2.3OADM                  
 2.3.1OADM功能结构分类                  
 2.3.2OADM性能参数                  
 2.3.3基于交换开关的OADM结构设计                  
 2.3.4基于FBG的OADM结构设计                  
 2.3.5基于AWG的OADM结构设计                  
 2.4OXC                  
 2.4.1OXC性能指标                  
 2.4.2基于光纤光栅的OXC结构设计                  
 2.4.3基于星形耦合器和SOA门的OXC结构                  
 2.4.4基于AWG的OXC结构设计                  
 2.4.5基于波长变换器的OXC结构                  
 2.4.6共享“受限处理”的OXC结构                  
 2.5光子分组交换机                  
 2.5.1光分组交换节点的结构模块                  
 2.5.2分组同步与冲突解决技术                  
 2.5.3光子时隙路由(PSR)                  
 2.5.4全光标记分组交换机                  
 2.6下一代多粒度标签交换机                  
 2.6.1智能自动交换节点                  
 2.6.2多粒度节点结构                  
                   
 第3章光网络的组网与生存性                  
 3.1概述                  
 3.2光网络的拓扑结构                  
 3.2.1物理拓扑                  
 3.2.2逻辑拓扑                  
 3.2.3拓扑结构与网络设计的关系                  
 3.3环形光网络的结构                  
 3.3.1物理结构                  
 3.3.2逻辑结构                  
 3.4光网络的生存性                  
 3.4.1网络生存性的概念与意义                  
 3.4.2用户对业务恢复时间的要求                  
 3.4.3网络生存性策略－保护和恢复                  
 3.5保护恢复技术的分类                  
 3.5.1按协议层分类                  
 3.5.2按网络功能划分                  
 3.5.3按控制方式分类                  
 3.5.4按网络拓扑结构分类                  
 3.5.5按恢复容量的粒度来划分                  
 3.6点到点的光层保护倒换                  
 3.6.11+1光层保护                  
 3.6.21:1光层保护技术                  
 3.6.31:N光层保护                  
 3.7环形光网络的生存性                  
 3.7.1专用保护环                  
 3.7.2共享保护环                  
 3.7.3环网的故障判定. 隔离与定位                  
 3.7.4环互联策略                  
 3.7.5环网自愈时间                  
 3.7.6WDM环网自激                  
 3.8网状光网络的生存性                  
 3.8.1网状网的恢复                  
 3.8.2网状网的保护                  
 3.8.3恢复算法的执行过程                  
 3.8.4恢复路由的激发过程                  
 3.9光网络生存性策略的对比分析                  
                   
 第4章光网络的规划与设计基础                  
 4.1概述                  
 4.2表征光网络的参数                  
 4.2.1表征拓扑的参数                  
 4.2.2表征物理限制的参数                  
 4.2.3表征业务需求的参数                  
 4.2.4表征结构的参数                  
 4.2.5表征生存性的参数                  
 4.3SDH/WDM网络的设计和规划                  
 4.4WDM光网络的设计和规划                  
 4.4.1WDM光网络的设计步骤                  
 4.4.2网状光网络的优化设计                  
 4.4.3环形光网络的优化设计                  
 4.5物理层的设计                  
 4.5.1物理层设备的优化配置                  
 4.5.2光网络中的传输损伤                  
 4.5.3光传输损伤参数和取值范围                  
 4.5.4功率均衡与功率管理技术                  
 4.5.5光网络中的环路问题                  
 4.5.6光网络的瞬态效应                  
                   
 第5章光网络的路由与波长分配                  
 5.1基本概念及常见路由与波长分配的算法                  
 5.1.1基本概念                  
 5.1.2常见路由与波长分配的算法                  
 5.2单纤WRON中的RWA问题                  
 5.2.1网络模型                  
 5.2.2静态RWA问题与整数线性规划法(ILP)                  
 5.2.3静态RWA问题中波长需求的上. 下限                  
 5.2.4启发式算法(HeuristicAlgorithms)                  
 5.2.5规则连接网络与不规则连接网络                  
 5.3单纤网络中的链路故障恢复算法                  
 5.3.1网络模型及恢复方案                  
 5.3.2链路恢复问题中的ILP解法                  
 5.3.3链路故障恢复中的波长需求下限                  
 5.3.4链路故障恢复问题的启发式算法                  
 5.3.5对恢复方案的小结                  
 5.4设计多纤波长路由光网络                  
 5.4.1网络模型与恢复方案                  
 5.4.2多纤WRON上RWA问题的整数线性规划法                  
 5.4.3多纤WRON中RWA问题的下限                  
 5.4.4多纤WRON中ILP方法举例                  
 5.4.5多纤波长路由光网络RWA问题的启发式算法                  
 5.4.6网络流量与资源的关系                  
                   
 第6章逻辑拓扑设计与路由优化                  
 6.1基本概念                  
 6.2建立模型                  
 6.3逻辑拓扑问题的MILP方法                  
 6.3.1MILP法的数学描述                  
 6.3.2MILP在不同网络条件下的应用                  
 6.4逻辑拓扑问题的界限                  
 6.4.1拥塞率下限                  
 6.4.2波长数下限                  
 6.5MILP方法和下限求法举例                  
 6.5.1对小规模网络的逻辑拓扑设计                  
 6.5.2对可重构性的优化设计                  
 6.6逻辑拓扑的启发式算法                  
 6.6.1问题的分解                  
 6.6.2启发式算法                  
 6.7局域网的逻辑拓扑设计                  
 6.6.1局域网中规则逻辑拓扑的一些特性参数                  
 6.6.2星形WDMLAN中常用的规则逻辑拓扑结构                  
 6.6.3小结                  
                   
 第7章波长变换技术及其对光网络性能的影响                  
 7.1波长变换器的功能分类                  
 7.2波长变换方法与技术                  
 7.3波长变换对光网络性能的影响                  
 7.3.1波长变换对网络阻塞性能的影响                  
 7.3.2波长变换对联网节点性能的影响                  
 7.3.3对网络逻辑拓扑结构设计的影响                  
 7.3.4对网络传输性能的影响                  
 7.3.5对网络管理系统的影响                  
                   
 第8章波长路由光网络中波长转换器的优化配置                  
 8.1概述                  
 8.2网状光网络中波长转换器的优化配置                  
 8.2.1阻塞性能的分析和计算                  
 8.2.2使平均阻塞概率最小化的波长转换器的配置                  
 8.2.3使最大阻塞概率最小化的波长转换器的配置                  
 8.3树形拓扑及树状环形拓扑中波长转换器的优化配置                  
 8.3.1数学描述                  
 8.3.2树形拓扑的最小有效系                  
 8.3.3树状环形拓扑的最小有效系                  
 8.4在任意拓扑的WDM光网络中波长转换器的优化配置                  
 8.4.1网络分析模型                  
 8.4.2波长转换器的配置算法                  
 8.4.3算法分析                  
 8.4.4数值结果                  
 8.4.5结论                  
                   
 第9章光网络中放大器的优化配置                  
 9.1光放大器技术                  
 9.1.1掺铒光纤放大器                  
 9.1.2宽带光纤放大器                  
 9.2在等功率情况下的优化配置                  
 9.2.1概述                  
 9.2.2解决方案                  
 9.2.3放大器优化配置举例                  
 9.3不等功率情况下的优化配置                  
 9.3.1概述                  
 9.3.2解决方案                  
 9.3.3放大器优化配置举例                  
                   
 第10章光网络优化设计实例355                  
 10.1中国网通(CNC)网状光网络的优化设计355                  
 10.1.1优化设计思路和算法理论355                  
 10.1.2设计结果和性能分析359                  
 10.2OADM在中国高速信息示范网中的组网应用366                  
 10.2.1中国高速信息示范网总体结构366                  
 10.2.2节点结构原理367                  
 10.2.3实验结果及组网分析373                  
 附录                  
 缩略词                  
 参考文献