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本书不是一本纯技术书籍，更阐述了光网络关键技术的行业应用，实用性更强。书中的很多观点都从未公开发表，对整个业界非常有价值。

内容简介

本书对光网络的三个重要研究方向：高速大容量、组网、管理控制进行详细介绍。从超高速传输系统到光纤新技术，从骨干网到城域接入网，从电层组网到光层组网，从统一网管到传送网SDN，本书汇集了光网络发展的方方面面。
本书由光网络方面的专家精心编写，代表了业界的权威观点，对新技术和未来发展方向的一些见解非常具有参考性。本书适合从事通信领域的所有从业人员阅读，包括相关领域工程师、在校学生、运营商、设备商、模块商、咨询机构等。

作者简介

张成良，教授级高级工程师，现任中国电信股份有限公司北京研究院副院长，中国通信学会光通信委员会副主任，主持宽带与光网络方面的研究工作。以第一完成人获国家科技进步二等奖2项，省部级科技进步一等奖多项。2006年被信息产业部授予“信息产业科技创新先进工作者”， 2013年入选国家百千万人才工程的专家，并被授予“有突出贡献中青年专家”荣誉称号。

目　　录

第1章概述 1
1.1 互联网对通信网络的影响 2
1.1.1 互联网成为信息时代的基础 3
1.1.2 互联网的发展离不开光网络的支撑 7
1.2 光网络技术发展趋势 10
1.2.1 超高速传输系统的发展 10
1.2.2 新型光纤技术助推传输性能的提升 15
1.2.3 软件定义光网络带来新的机遇 15
1.3 本书组织架构 16
本章小结 17
缩略语 18
参考文献 19
第2章 WDM技术发展与应用 21
2.1 高速大容量WDM传输的技术挑战 22

第1章 概述	1 
1.1 互联网对通信网络的影响	2 
1.1.1 互联网成为信息时代的基础	3 
1.1.2 互联网的发展离不开光网络的支撑	7 
1.2 光网络技术发展趋势	10 
1.2.1 超高速传输系统的发展	10 
1.2.2 新型光纤技术助推传输性能的提升	15 
1.2.3 软件定义光网络带来新的机遇	15 
1.3 本书组织架构 	16 
本章小结	17 
缩略语	18 
参考文献	19 
第2章 WDM技术发展与应用	21 
2.1 高速大容量WDM传输的技术挑战	22 
2.1.1 WDM传输技术概述	22 
2.1.2 WDM传输技术在我国的应用	24 
2.2 N×40Gb/s WDM传输关键技术与应用 	25 
2.2.1 40Gb/s调制与检测技术	25 
2.2.2 色散补偿技术	35 
2.2.3 偏振模色散（PMD）补偿技术	40 
2.2.4 40Gb/s WDM传输技术的应用	41 
2.3 100Gb/s WDM传输关键技术与应用 	43 
2.3.1 100Gb/s WDM传输技术的优势	43 
2.3.2 100Gb/s相关标准化情况	44 
2.3.3 相干光通信技术	48 
2.4 前向纠错（FEC）技术的发展与应用 	57 
2.4.1 FEC技术概述	57 
2.4.2 软判决与硬判决比较	60 
2.4.3 FEC性能评估方式	64 
2.5 “数字-模拟协同”WDM系统性能评测体系	66 
2.5.1 传统的WDM系统性能评测体系	67 
2.5.2 创新的“数字－模拟协同”评测体系	71 
本章小结	75 
缩略语	76 
参考文献 	78 
第3章 超100Gb/s超高速WDM传输	80 
3.1 N×400Gb/s WDM应用需求分析 	82 
3.1.1 概述	82 
3.1.2 400Gb/s的挑战	83 
3.1.3 400Gb/s传输的需求	85 
3.2 N×400Gb/s WDM技术国际标准化现状 	87 
3.2.1 ITU-T	87 
3.2.2 IEEE	90 
3.2.3 OIF	91 
3.3 N×400Gb/s WDM新技术研究	92 
3.3.1 N×400Gb/s WDM的研究现状	92 
3.3.2 N×400Gb/s WDM核心技术	93 
3.3.3 N×400Gb/s WDM技术方案	105 
3.4 灵活栅格（Flex-Grid）WDM技术应用分析 	114 
3.4.1 灵活栅格WDM技术引入背景分析	114 
3.4.2 引入灵活栅格对WDM系统的影响	116 
3.4.3 灵活栅格在400Gb/s WDM系统中的应用分析	117 
3.4.4 灵活栅格WDM技术应用研究小结	120 
本章小结	121 
缩略语	122 
参考文献	124 
第4章 新型光纤技术与应用	128 
4.1 单模光纤技术的发展与应用	129 
4.1.1 低损耗/超低损耗G.652光纤	133 
4.1.2 大有效面积光纤	142 
4.1.3 低损耗和大面积光纤对传输系统性能的影响	146 
4.2 新型光纤技术	154 
4.2.1 少模光纤	155 
4.2.2 多芯光纤	156 
本章小结	158 
缩略语	159 
参考文献	160 
第5章 城域WDM技术发展与应用	163 
5.1 城域WDM技术发展概述	164 
5.1.1 城域WDM传输技术的应用需求	164 
5.1.2 城域WDM传输系统的发展历程	165 
5.1.3 城域WDM系统的组网模式	166 
5.1.4 城域WDM系统的保护恢复功能	169 
5.1.5 小结	171 
5.2 城域100Gb/s WDM传输关键技术与应用	172 
5.2.1 城域100Gb/s WDM传输技术路线	172 
5.2.2 城域100Gb/s线路可插拔光模块技术	174 
5.2.3 城域100Gb/s/200Gb/s灵活光传输技术	177 
5.2.4 城域100Gb/s WDM传输技术的应用	178 
5.3 接入WDM传输关键技术与应用 	179 
5.3.1 接入段WDM需求分析	179 
5.3.2 传统WDM技术	183 
5.3.3 波分复用无源光网络（WDM-PON）	186 
本章小结	191 
缩略语	192 
参考文献 	193 
第6章 面向分组业务的新一代OTN	195 
6.1 OTN发展概述及分组业务的挑战	196 
6.1.1 OTN技术发展概述	196 
6.1.2 面向分组业务的新一代OTN的产生	203 
6.2 分组增强型OTN的关键技术 	206 
6.2.1 客户业务的标准封装[3]	206 
6.2.2 以太网业务的故障处理	215 
6.2.3 分组交换技术	220 
6.3 分组增强型OTN设备的发展与应用	225 
6.3.1 分组增强型OTN设备研发进展情况	225 
6.3.2 分组增强型OTN应用场景分析	227 
本章小结	239 
缩略语	240 
参考文献	242 
第7章 光交换技术及系统	243 
7.1 光交换技术概况	244 
7.2 ROADM技术原理及设备形态 	245 
7.2.1 ROADM技术概况	245 
7.2.2 基于WSS的ROADM设备的基本结构	249 
7.2.3 ROADM设备的上下路端口灵活性（CDCG ROADM）	250 
7.2.4 ROADM设备发展情况	256 
7.3 城域传送网ROADM设备应用策略 	259 
7.3.1 城域传送网的拓扑结构及ROADM位置	260 
7.3.2 城域传送网ROADM设备形态建议	261 
7.3.3 ROADM光层与OTN电层协同模式探讨	265 
7.3.4 ROADM网络的波长规划	267 
7.3.5 小结	268 
7.4 骨干传送网ROADM设备应用策略 	269 
7.4.1 骨干传送网ROADM应用特点	269 
7.4.2 骨干传送网ROADM设备应用模式	270 
7.4.3 骨干传送网ROADM的再生方式	271 
7.4.4 骨干传送网ROADM的组网结构	272 
本章小结 	273 
缩略语	274 
参考文献 	274 
第8章 光网络智能管理	276 
8.1 光网络网管现状 	277 
8.1.1 TMN架构	277 
8.1.2 厂家网管与综合网管	279 
8.1.3 网管功能	281 
8.1.4 网管接口	287 
8.1.5 压力与难题	288 
8.2 智能管理的压力 	290 
8.2.1 “哑”的光网络设备	290 
8.2.2 维护集约化的压力	292 
8.2.3 面向客户的主动监控	294 
8.2.4 核心难题：数据准确性与关联操作	295 
8.3 智能管理的助力 	296 
8.3.1 IT与互联网技术	297 
8.3.2 新型接口规范	303 
8.4 未来光网络智能管理方案 	307 
8.4.1 统一网管方案	307 
8.4.2 分层网管方案	309 
8.4.3 智能网关网元方案	312 
8.4.4 方案分析与对比	315 
本章小结 	318 
缩略语	318 
参考文献	320 
第9章 软件定义光网络（SDON）	322 
9.1 SDON的概念和渊源	323 
9.2 SDON的标准化	325 
9.2.1 ONF	325 
9.2.2 ITU-T	326 
9.2.3 OIF	327 
9.2.4 IETF	327 
9.3 SDON体系架构	328 
9.3.1 SDN体系架构	328 
9.3.2 SDON体系架构的特点	341 
9.3.3 SDN与网管系统的关系	344 
9.4 SDON的应用场景	348 
9.4.1 多厂商、多域组网环境下的统一控制	348 
9.4.2 多层网络的统一控制和管理	350 
9.4.3 传送网能力开放和提供新型传送业务	351 
9.4.4 IP+光协同组网	352 
9.4.5 运维自动化	353 
本章小结	358 
缩略语	359 
参考文献	361

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前　　言

推荐序
信息社会已经全面进入互联网时代，在新一代信息网络基础设施中，光网络无疑是其中*基础，也是*重要的一个层面。光网络承载了互联网产生的海量数据流量，是整个信息世界的高速铁路和高速公路。就像人体离不开血液，信息社会的“血液”就是携带各种信息的数据流，而光网络就是信息社会这个人体中的“血管”。
随着人们对通信容量、传输速度、通信质量等要求的不断提高，现有的光网络技术越来越不能满足人们的需求。
一方面，网络带宽和需求持续高速增长。以4K/8K 超高清电视、虚拟现实游戏为代表的未来业务的类型更丰富，带宽需求更大，性能要求更高。随着FTTH和4G移动宽带业务的规模开展，业务网络对光网络容量和带宽的需求迅猛增加，目前光纤到户（FTTH）家庭宽带已经具备100Mb/s接入能力，在可预见的未来将出现GE入户的需求，城域网和骨干网将出现几十Tb/s的汇聚带宽。而随着移动互联网、物联网等应用的兴起，预计至2020年，互联设备的数量可能高达500亿。海量的连接需求以及单位连接带宽需求的高速增长相结合，给光网络带来了巨大的带宽压力。

推荐序 
信息社会已经全面进入互联网时代，在新一代信息网络基础设施中，光网络无疑是其中*基础，也是*重要的一个层面。光网络承载了互联网产生的海量数据流量，是整个信息世界的高速铁路和高速公路。就像人体离不开血液，信息社会的“血液”就是携带各种信息的数据流，而光网络就是信息社会这个人体中的“血管”。 
随着人们对通信容量、传输速度、通信质量等要求的不断提高，现有的光网络技术越来越不能满足人们的需求。 
一方面，网络带宽和需求持续高速增长。以4K/8K 超高清电视、虚拟现实游戏为代表的未来业务的类型更丰富，带宽需求更大，性能要求更高。随着FTTH和4G移动宽带业务的规模开展，业务网络对光网络容量和带宽的需求迅猛增加，目前光纤到户（FTTH）家庭宽带已经具备100Mb/s接入能力，在可预见的未来将出现GE入户的需求，城域网和骨干网将出现几十Tb/s的汇聚带宽。而随着移动互联网、物联网等应用的兴起，预计至2020年，互联设备的数量可能高达500亿。海量的连接需求以及单位连接带宽需求的高速增长相结合，给光网络带来了巨大的带宽压力。 
另一方面，网络架构开始发生变化。随着云计算、物联网的兴起，数据中心（Data Center，DC）逐渐成为网络的核心。海量数据在云上汇集和处理，部分数据实时性要求很高，期待光网络灵活高效、减少层级、降低时延。终端用户带宽和流量的高速增长导致网络的带宽瓶颈从网络核心向网络边缘延伸，光网络技术的应用也随之从核心向边缘扩展。总体来讲，超高速、大容量光传输与全光交换成为未来光网络的发展方向。 
纵观光传输发展历史，三十年来其发展速度迅猛，为了实现超大容量光纤传输，系统主要采用多路复用方式，频域复用技术得到了广泛的应用，通常也被人们称为波分复用。单模光纤的可用频谱在11THz左右，考虑到传输距离因素，单模光纤系统的极限容量在100Tb/s左右。当前学术实验已经达到这个极限，考虑到传输距离和容量的乘积，现网试验距离极限也相差不大。虽然目前的商用系统还有较大的潜力可挖，但是考虑到性价比，扩展的空间已经很小，未来的传输系统一方面需要更优化的介质——新型光纤来降低传输损耗和非线性效应，另一方面可能需要向着空间复用的方向发展。光网络的组网技术也将从纯粹的电层组网演进为大容量电交叉与光层交换统一组网。 
管理和互操作性也一直是困扰光网络发展的一大难题，不同厂家设备之间无法互通，造成跨厂家和跨域的带宽提供变得十分复杂和昂贵。实现对多厂商设备和多域网络的统一控制和管理是软件定义光传送网的主要应用场景，采用Openflow协议扩展可以实现多厂商传送网设备的统一控制和管理，在光网络跨域统一管控方面是跨时代的突破，为多域网络中的端到端业务快速开通和管理提供了一种可行方案，为传送网络能力开放和业务创新提供了条件。在此基础上，运营商可以对传统的传送网业务进行创新。统一的控制器可以管理各个厂家各个域的多种设备并向上提供北向接口，多种多样的应用可以通过北向接口来调用控制器的能力，从而快速组网、变更业务、调整带宽。SDN技术为光网络带来了新的生命，有望从根本上解决光网络难以互通、业务建立和修改缓慢、新业务创新困难等问题。 
本书将对光网络的三个重要研究方向：高速大容量光传输、光层组网、智能管理控制进行详细介绍。通过本书，读者首先可以认识到互联网已经成为信息社会的核心，而光网络是实现互联网的基础设施中的重中之重。读者既可以对光网络的发展趋势有总体的认识，也可以详细地了解光网络的各项关键技术。从超高速传输系统到光纤新技术，从骨干网到城域接入网，从电层组网到光层组网，从统一网管到传送网SDN，本书汇集了当前光网络各个方面的****发展情况，对从事通信网络领域相关工作的技术人员和相关专业学生，都是一本很好的参考书籍。 
韦乐平 
中国电信集团公司科技委主任 
2015年11月30日

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媒体评论

本书作者是运营商从事光网络技术与应用的资深研究人员，从业务发展和应用角度阐述了光网络的发展趋势，又从非常专业的角度解读了其中的关键技术，很多观点都是首次公开发表，对整个业界非常有价值。
清华大学电子工程系教授 973首席科学家郑小平博士

随着高速宽带网络建设步伐的加快和互联网云数据中心的迅猛发展，光通信新技术层出不穷，光网络的基础支撑作用越来越重要。本书是少有的从骨干网到城域网，再到用户边缘全方位介绍光网络技术的书籍，具有系统性和实用性的突出优点，对学术界和产业界都有较高的参考价值。
北京邮电大学信息光子学与光通信研究院副院长张杰教授

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