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第0章 引言1

0.1概述1

0.2光纤网络与最后／最初1英里瓶颈2

0.3另一种接入技术3

0.4 FSO工作波长5

0.5发射机与接收机通道6

0.6大气层7

参考文献8

第1章 非导引介质中的光波传播9

1.1绪论9

1.2光束特性9

1.2.1波长9

1.2.2光束剖面和模式10

1.2.3光束发散角11

1.2.4瑞利长度13

1.2.5近场和远场分布14

1.2.6峰值波长15

1.2.7相干度15

1.2.8光度量术语15

1.2.9辐射度量术语17

1.2.10光束功率和强度17

1.2.11分贝单位17

1.2.12激光安全性19

1.2.13激光器分类20

1.3大气层23

1.4大气效应对光信号的影响24

1.4.1空气折射率25

1.4.2大气电场26

1.4.3大气潮汐26

1.4.4定义26

1.4.5吸收和衰减27

1.4.6雾29

1.4.7烟雾30

1.4.8雨31

1.4.9雪31

1.4.10太阳干扰31

1.4.11散射32

1.4.12闪烁35

1.4.13风和光束漂移36

1.5大气光传输编码36

1.6激光雷达37

参考文献38

第2章F50收发机设计43

2.1绪论43

2.2光源43

2.2.1激光器按工作距离分类43

2.2.2激光源参数44

2.2.3发光二极管44

2.2.4激光器46

2.3调制器51

2.3.1幅度调制52

2.4光检测器和接收机53

2.4.1截止波长54

2.4.2光检测器参数55

2.4.3 PIN光电二极管56

2.4.4 APD光电二极管56

2.4.5光检测器的品质因数57

2.4.6硅和InGaAs光检测器58

2.5光放大59

2.5.1光放大器特性59

2.5.2半导体光放大器60

2.5.3光纤放大器61

2.5.4掺铒光纤放大器62

2.6光信噪比64

2.6.1信号质量64

2.6.2信号质量监测方法65

2.7捕获、对准及跟踪66

2.7.1捕获66

2.7.2对准67

2.7.3跟踪68

2.7.4角反射器69

2.8自适应光学和有源光学70

2.8.1自适应光学和有源光学的方法71

2.8.2参考星72

2.9激光安全性72

2.10节点箱及底座73

参考文献75

第3章 点到点F50系统77

3.1绪论77

3.2简单的PtP设计78

3.2.1简单的PtP收发机设计79

3.2.2风对LoS的影响80

3.2.3简单的PtP功率预算80

3.2.4大气损耗模型82

3.3带转发器的PtP链路83

3.3.1带分插的PtP收发机设计84

3.3.2带分插节点的PtP的功率预算84

3.4 FSO和RF的混合85

3.5点到多点FSO86

3.6点到移动的FSO87

参考文献88

第4章 环形自由空间光通信系统89

4.1绪论89

4.2环形网络拓扑和业务保护90

4.3带有分插功能的环形网络节点91

4.4级联／相交环93

4.5具有网络连通性的环网93

参考文献94

第5章 网状自由空间光通信系统95

5.1绪论95

5.2网状拓扑的FSO节点96

5.2.1 Mesh-FSO拓扑的相关参数96

5.2.2 Mesh-FSO的节点设计99

5.2.3 Mesh-FSO的网络保护99

5.2.4 Mesh-FSO的可扩展性100

5.3 Mesh-FSO与RF的混合101

5.4 FSO-光纤混合网102

参考文献103

第6章 波分复用网状自由空间光通信104

6.1绪论104

6.2光的属性104

6.3光学介质105

6.3.1均匀和非均匀介质105

6.3.2各向同性和各向异性106

6.3.3光在透明绝缘电介质中的传输106

6.4光与介质的相互作用107

6.4.1反射和折射——Snell定律107

6.4.2光与介质的偏振108

6.5介质的双折射111

6.6 DWDM和CWDM光信道112

6.6.1 DWDM波长间隔112

6.6.2 CWDM波长间隔112

6.7波分复用FSO链路113

6.8波分复用网状FSO网络113

6.8.1网状网设计113

6.8.2链路对准114

6.8.3网状网优化114

6.9网状网FSO的业务保护116

6.9.1链路性能恶化116

6.9.2链路硬故障117

6.9.3多节点失效117

6.10 WDM网状FSO与EM无线网117

参考文献118

第7章 网状自由空间光通信与公网的综合120

7.1绪论120

7.2以太网协议121

7.2.1 1Gb以太网123

7.2.2 1 0Gb以太网126

7.3TCP／IP协议127

7.3.1传输控制协议128

7.3.2用户数据报协议128

7.3.3实时传输协议129

7.3.4互联网协议130

7.4 ATM协议130

7.5无线协议134

7.5.1 WiFi135

7.5.2WiMAX135

7.5.3 WiFi和WiMAX的比较137

7.5.4 LTE137

7.5.5 LTE和WiMAX的比较138

7.6下一代SONET／SDH协议139

7.6.1传统的SONET／SDH139

7.6.2 SONET的帧结构140

7.6.3虚支路及支路单元141

7.6.4 STS-N帧143

7.7下一代SONET／SDH网络145

7.7.1下一代环形网络145

7.7.2下一代网状网络146

7.8下一代协议149

7.8.1 NG - S中的级联150

7.9 GMPLS协议151

7.9.1 MPLS151

7.9.2 GMPLS152

7.10 GFP协议153

7.10.1 GFP的报头、差错控制和同步154

7.10.2 G FP帧结构155

7.10.3 GFP-F和GFP-T模式156

7.11 LCAS协议157

7.12 LAPS协议158

7.13基于SONET／SDH的任何协议159

7.13.1例1：基于NG -S的LAPS中的IP159

7.13.2例2：基于WDM的NG -S中基于LAPS的任意净负荷160

参考文献161

第8章F50网络安全163

8.1绪论163

8.2加密164

8.3安全级别165

8.4安全层166

8.4.1信息层安全167

8.4.2 MAC／网络层的安全167

8.4.3链路层安全167

8.4.4 FSO -WLAN安全168

8.5 FSO固有的安全特性169

8.5.1 FSO光束泄漏169

8.5.2波束窃听170

8.5.3 FSO电缆窃听170

8.6结论170

参考文献170

第9章 自由空间光通信的特殊应用172

9.1绪论172

9.2高速公路辅助通信的FSO网络172

9.3灾区的FSO网状网173

9.4可见光通信174

9.5总结175

参考文献176