多维复用光网络

　　本书内容涵盖多维复用光网络的概念、系统组成、关键技术等，目的在于帮助读者能够更好地学习和掌握多维复用光网络的原理与技术。全书共分为8章：第1章为绪论，主要介绍光纤通信的发展并对多种复用技术进行简要概述；第2～4章分别详细介绍光纤通信系统中的复用技术，其中，第2章介绍波分复用的原理及关键技术，第3章介绍光时分复用的原理及关键技术，第4章介绍空分复用的原理及关键技术，第5～8章分别详细介绍多维复用光网络的原理及关键技术，其中，第5章主要介绍多维复用光网络的交换及组网技术，第6章主要介绍多维复用光网络的路由与频谱分配技术，第7章主要介绍多维复用光网络的频谱重构技术，第8章主要介绍多维复用光网络的虚拟化及映射技术。本书的适用对象主要是从事光网络研究的工程技术人员以及高校相关专业的研究生和教师。

　　郁小松，硕士生导师、美国加州大学戴维斯分校访问学者。2015年毕业于北京邮电大学，获工学博士学位。先后主持并参与10余项国家及省部级科研课题，包括“863”计划、“973”计划、国家自然科学基金等，同时参与多项业界研究机构和企业的产学研合作项目。获得中国通信学会科技进步奖一等奖、中国发明协会发明创业成果奖一等奖等。已在国内外重要学术期刊及会议上发表SCI/EI检索论文80余篇，出版学术专著2部，获得多项授权国家发明专利，并提交多项IETF国际标准文稿建议。担任IEEE/OSA SCI学术期刊及国际会议审稿专家，发表学术成果被引用300余次。目前主要研究方向为未来光网络（包括灵活栅格光网络及空分复用光网络）组网与控制技术、天地一体化网络组网与控制技术、软件定义光网络关键技术及基于量子密钥分发的安全光网络关键技术等。赵永利，北京邮电大学教授、博士生导师、美国加州大学戴维斯分校访问学者。2010年毕业于北京邮电大学，获工学博士学位，2016—2017年在美国加州大学戴维斯分校访问交流。目前担任IEEE高级会员，中国通信学会高级会员，国家科技专家库和国家自然科学基金委员会评审专家等。2018年获得国家优秀青年科学基金资助，入选北京市青年英才支持计划，国家科技进步二等奖、中国通信学会青年科技奖、中国产学研合作创新成果奖个人奖获得者。先后主持和参加“863”计划、“973”计划和国家自然科学基金等***项10余项，获得国家及省部级科技奖励9次，国际学术会议最佳（学生）论文奖6次。近5年，发表SCI收录论文108篇，出版学术专著8部，获得授权国家发明专利41项，软件著作权4项，提交IETF/ITU-T国际标准建议文稿8篇，制定国内通信领域行业标准2项，第一作者在国际学术会议上做特邀报告15次。担任国际学术期刊和国际学术会议InfoCom、GlobeCom等Co-Chair和TPC委员20余次。目前主要研究方向包括：软件定义网络、网络功能虚拟化、边缘计算、人工智能光联网、数据中心光互联、频谱灵活光网络、光网络安全等。 张杰，北京邮电大学教授、博士生导师、北京邮电大学信息光子学与光通信研究院院长、同名国家重点实验室副主任及其代表性学术成果的带头人。1998年毕业于北京邮电大学，获工学博士学位。享受政府特殊津贴专家，百千万人才工程***人选，***有突出贡献中青年专家等。中国通信学会光通信委员会委员，北京通信学会理事，北京通信学会青年工作委员会副主任委员。长期从事光通信领域研究工作，主持或参与了国家自然科学基金重大、重点和面上项目，“973”计划项目，“863”计划重大、重点项目等一批***科研项目，参与建设中国高速信息示范网等多个***示范网络。获国家技术发明二等奖2项、国家科技进步奖二等奖1项、国际会议最佳（学生）论文奖10余项、产学研合作企业“特别奖”等评价。主持完成的“863”计划项目被推荐为“十一五”亮点成果之一。韩佳巍，2013年毕业于北京邮电大学电磁场与微波技术专业，获工学博士学位。分别于2015年和2018年赴加拿大皇后大学、拉瓦尔大学等进行交流访问。目前于天津市无线移动通信与无线电能传输重点实验室（天津师范大学）从事科研和教学工作，研究兴趣包括空分复用光纤传输与网络、光纤通信系统中的数字信号处理技术等。主持国家自然科学基金、天津市自然科学基金、国家重点实验室开放课题基金等研究项目，在IEEE和OSA的光通信期刊和会议中发表多篇论文。

第 1 章 绪论 1
1．1 光纤通信发展概述 1
1．2 光纤通信系统 3
1．3 光纤通信复用技术 4
1．3．1 波分复用技术 5
1．3．2 光时分复用技术 6
1．3．3 空分复用技术 6
1．3．4 多维复用技术 8
1．4 本章小结 9
参考文献 10
第 2 章 波分复用技术 13
2．1 波分复用基本原理 13
2．1．1 密集波分复用 13
2．1．2 稀疏波分复用 14
2．2 波分复用系统组成 15
2．3 波分复用关键技术 17
2．3．1 固定栅格 17
2．3．2 灵活栅格 22
2．4 本章小结 27
参考文献 27
第 3 章 光时分复用技术 32
3．1 光时分复用基本原理 32
3．2 光时分复用系统组成 34
3．2．1 发射部分 34
3．2．2 传输线路部分 35
3．2．3 接收部分 35
3．3 光时分复用关键技术 36
3．3．1 超短光脉冲生成技术 36
3．3．2 光时分复用/解复用技术 38
3．3．3 光时分交换技术 42
3．3．4 光时钟提取与同步技术 43
3．4 本章小结 46
参考文献 46
第 4 章 空分复用技术 49
4．1 空分复用基本原理 49
4．1．1 多芯光纤 49
4．1．2 轨道角动量 52
4．1．3 多模光纤 54
4．1．4 少模光纤 56
4．2 少模光纤模分复用系统 57
4．2．1 少模光纤特性 58
4．2．2 少模光纤模分复用系统的理论模型 63
4．2．3 少模光纤模分复用系统的建模分析 65
4．2．4 少模光纤模分复用系统的系统搭建 67
4．3 少模光纤模分复用关键技术 69
4．3．1 容量提升及编码技术 70
4．3．2 模分复用系统的调制优化算法 72
4．4 本章小结 75
参考文献 75
第 5 章 多维复用技术 79
5．1 多维复用光网络 79
5．2 多维复用光网络系统 80
5．3 多维复用光网络交换技术 82
5．3．1 多维复用节点交换结构 82
5．3．2 AoD 节点及构建方法 85
5．4 多维复用光网络组网技术 98
5．4．1 软件定义光网络 98
5．4．2 软件定义光网络核心使能技术 99
5．4．3 软件定义多维复用光网络组网技术 101
5．5 本章小结 103
参考文献 104
第 6 章 多维复用光网络路由与频谱分配技术108
6．1 路由与频谱分配问题 108
6．2 匹配因子最大化的路由与频谱分配 110
6．3 污染区域最小化的路由与频谱分配 117
6．3．1 污染区域 118
6．3．2 时不变业务场景 119
6．3．3 时变业务场景 ． 120
6．4 串扰感知虚级联路由与频谱分配 124
6．4．1 串扰感知虚级联路由与频谱分配模型 124
6．4．2 串扰感知虚级联路由与频谱分配算法 126
6．5 本章小结 132
参考文献 132
第 7 章 多维复用光网络频谱重构技术 137
7．1 光网络频谱重构技术概述 137
7．2 二维频谱重构技术 140
7．2．1 二维频谱重构模型 140
7．2．2 二维频谱重构方案 140
7．2．3 二维频谱重构算法 142
7．3 三维频谱重构技术 145
7．3．1 三维频谱连续度度量 145
7．3．2 三维频谱重构模型 147
7．3．3 三维频谱重构方案 147
7．3．4 三维频谱重构算法 149
7．4 仿真结果分析 153
7．4．1 仿真环境设置 153
7．4．2 二维频谱重构性能分析 153
7．4．3 三维频谱重构性能分析 157
7．5 本章小结 164
参考文献 164
第 8 章 多维复用光网络虚拟化及映射技术 168
8．1 光网络虚拟化 168
8．1．1 弹性光网络虚拟化 167
8．1．2 多维复用光网络虚拟化 170
8．2 面向立即提供资源业务的多维复用光网络映射技术 171
8．2．1 立即提供资源业务虚拟光网络模型 172
8．2．2 立即提供资源业务的虚拟光网络映射算法 176
8．3 面向预置资源业务的多维复用光网络映射技术 184
8．3．1 预置资源业务的虚拟光网络模型 184
8．3．2 预置资源业务的虚拟光网络映射算法 185
8．4 多维复用光网络生存性映射技术 193
8．4．1 网络生存性映射概述 193
8．4．2 基于故障规避的虚拟网络映射机制 194
8．5 本章小结 200
参考文献 200
名词索引 204