好书推荐——《面向未来的光交换网络及其器件技术》

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书名：《面向未来的光交换网络及其器件技术》
作者：洪小斌
国际书号：ISBN 978-7-121-12413-6
版权字数：308千字
出版日期：2010-12
定价：36


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内容简介：本书比较全面地介绍了光威尼斯人官方网站网络中的光交换网络技术和关键器件——光开关，通过相关的应用实例，阐述了这些技术和产品在当前网络中的应用情况，展望了未来光交换网络中可能采用的技术和器件。全书分为两大部分，第一部分介绍各种光开关器件技术、产品及应用，包括已经商用的电光开关、MEMS开关、声光开关和热开关，以及目前还处于研究阶段的全光开关和光开关矩阵；第二部分介绍澳门威尼斯人app下载领域正在商用的光电路交换网络及未来的光分组交换网络，介绍了分组交换网络在威尼斯人官方网站网络中的应用案例，包括实验系统和光子网格等。
读者对象：本书可供澳门威尼斯人app下载运营商、设备商以及高等院校和研究机构中从事光纤威尼斯人官方网站系统和网络研发的科技人员阅读，使其对现有的和未来的光交换技术有一个比较全面的了解，也可作为企业员工的光交换技术培训教材或相关院校师生的教学参考资料。目    录
第0章  引言 1
0.1  光交换网络及其发展历程 2
0.2  光开关的性能参数 5
0.3  光开关矩阵的性能参数 6
第1章  电光开关 9
1.1  晶体中的电光效应 11
1.1.1  光在晶体中的传播特性 11
1.1.2  铌酸锂晶体的电光特性 14
1.2  马赫-泽德干涉型（MZI）电光开关 17
1.3  定向耦合器电光开关 19
1.3.1  波导中的耦合模理论 19
1.3.2  定向耦合器型电光开关 21
1.4  Y分叉型电光开关 23
1.5  多模电光开关 28
1.6  掺镧锆钛酸铅（PLZT）电光开关 29
1.6.1  PLZT的电光特性 30
1.6.2  PLZT电光开关 31
1.7  PLZT电光开关的商业应用 33
参考文献 34
第2章  MEMS光开关 37
2.1  MEMS光开关的工作原理和驱动方式 38
2.1.1  MEMS光开关的工作原理 38
2.1.2  MEMS光开关的驱动技术 40
2.2  MEMS光开关的结构 42
2.2.1  二维平面结构MEMS光开关 42
2.2.2  三维空间光束结构MEMS光开关 45
2.3  MEMS光开关的设计与制作 46
2.3.1  高斯光束及损耗 46
2.3.2  光束成像系统 47

2.3.3  光程变化的影响 48
2.3.4  偏振相关损耗 48
2.3.5  MEMS开关的制作工艺 49
2.4  MEMS光开关的集成 51
2.4.1  传统矩阵型MEMS光开关架构 51
2.4.2  L型MEMS光开关架构 52
2.4.3  Spark-Benes型MEMS光开关架构 54
2.4.4  5镜型MEMS光开关架构 55
2.4.5  大规模MEMS光开关的集成架构 57
2.5  MEMS光开关的商业应用 58
参考文献 59
第3章  声光开关 61
3.1  晶体中的声光效应 62
3.1.1  声致折射率调制 62
3.1.2  声致布喇格衍射 63
3.2  基于光束偏振的声光开关 66
3.2.1  声光耦合模方程 66
3.2.2  声光开关的工作原理 67
3.2.3  AOTF的理论分析及制作 69
3.3  其他类型的声光开关 73
3.4  声光开关的商业应用 74
参考文献 75
第4章  热光开关 77
4.1  热光开关的结构和工作原理 78
4.1.1  光波导中的热光效应 78
4.1.2  定向耦合器热光开关 80
4.1.3  M-Z干涉仪热光开关 81
4.1.4  数字热光开关 82
4.2  热光开关的设计和制作 83
4.2.1  硅基热光开关 83
4.2.2  聚合物热光开关 84
4.3  热光开关的商业应用 84
参考文献 86
第5章  全光开关 89
5.1  基于非线性光学环路镜的全光开关 90
5.2  马赫-泽德型光控光开关 94
5.3  基于SOA的全光开关 95
5.3.1  基于太赫兹光非对称解复用器的全光开关 95
5.3.2  基于UNI的全光开关 97
5.4  光子晶体全光开关 98
5.4.1  通过光子带隙迁移 99
5.4.2  通过缺陷模式迁移 100
5.4.3  通过非线性频率转换 100
5.4.4  利用光子态密度 100
5.4.5  利用双稳态 101
5.4.6  利用波导和微腔的耦合 101
5.5  几种光开关的性能分析和比较 102
参考文献 103
第6章  光交换矩阵 105
6.1  光交换矩阵的特性 106
6.2  空间交换矩阵 108
6.2.1  基本光开关模型 108
6.2.2  Crossbar交换矩阵 109
6.2.3  Clos交换矩阵 111
6.2.4  Benes交换矩阵 113
6.2.5  Spanke交换矩阵 114
6.3  交换矩阵的连接控制算法 115
6.3.1  路径搜索算法 116
6.3.2  重排算法 119
6.4  AWG交换 121
6.4.1  AWG的结构和原理 122
6.4.2  AWG波长路由选择器 122
6.5  波长选择开关交换 127
6.5.1  波长选择开关 127
6.5.2  基于MEMS的波长选择开关 128
6.5.3  基于AOTF的波长选择开关 131
参考文献 135
第7章  光电路交换 137
7.1  光电路交换概述 138
7.1.1  光电路交换的原理 138
7.1.2  光路保护及恢复 142
7.2  自动交换光网络 150
7.2.1  传送平面 152
7.2.2  控制平面 152
7.2.3  管理平面 157
7.2.4  DCN 158
7.2.5  接口和参考点 158
7.3  光电路交换商用系统 159
参考文献 161
第8章  光分组交换 163
8.1  光分组交换（OPS） 164
8.1.1  光分组交换的原理 164
8.1.2  光分组交换网络的关键技术 169
8.2  光突发交换（OBS） 173
8.2.1  OBS网络原理 174
8.2.2  OBS网络节点结构 174
8.2.3  OBS网络关键技术 176
8.3  光分组交换技术的应用 183
8.3.1  光突发交换试验平台与现场实验 183
8.3.2  基于OBS的以太网EtherBurst 184
参考文献 186
第9章  光子网格 189
9.1  网格技术 190
9.2  光子网格技术 192
9.2.1  基于OCS网络的光子网格 193
9.2.2  基于OBS网络的光子网格 195
9.2.3  基于OBS/OCS混合式网络的光子网格 200
参考文献 202
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序
去年的今天，网上传出一则消息，让全球从事光纤威尼斯人官方网站的科技工作者，特别是华人，兴奋不已：“光纤之父”高锟荣获2009年诺贝尔物理学奖。诺贝尔奖评委会颁奖词这样描述说：“光流动在细小如线的玻璃丝中，它携带着各种信息数据传递向每一个方向，文本、音乐、图片和视频因此能在瞬间传遍全球。”
高锟早期对于“光在纤维中传导方面的研究为光纤威尼斯人官方网站带来开拓性进展”，这集中地表现在他发表于1966年的题为《用于光频的介质纤维表面波导》的论文中。是他，发明了威尼斯人官方网站用的光纤。
44年后的今天，光纤威尼斯人官方网站的发展远远超乎高锟当年的预期。光纤放大器和波分复用技术的成功应用，使得光纤威尼斯人官方网站的频谱效率正在向着每赫每秒5比特的“仙农极限”逼近。
然而，正在逼近“极限”的仅仅是光纤的传送速率。在光网络的节点，光的交换和路由速率却百倍千倍地落后于传送速率，因为在光网络的节点，人们仍然采用“光-电-光”转换，用电子技术完成信号处理的方法来完成交换和路由，而“电子瓶颈”难以逾越。
最近十多年来，越来越多的研究人员探索光交换的可能性。洪小斌博士、郭宏翔博士和伍剑教授是国内较早从事光交换、光路由研究的学者。洪、郭两位博士分别在加拿大和日本完成了博士后的研究，回国工作以后，又参与多项国际合作项目；伍剑教授多年来一直是一个80多人研究团队的科研项目的组织者。他们整理完成的这一本介绍光交换及其器件的书籍，不仅是理论的阐述，更是实际经验的介绍，又有对于研究前沿的展望。我相信，它的出版必定有利于工程师、博士生、硕士生了解光交换技术，有助于推动光交换技术在中国的研究和发展。
        
北京邮电大学教授，前校长  
中国威尼斯人官方网站学会会士，前副理事长
英国IET协会会士     
2010年9月于北京

前    言
近10年间，基于波分复用（WDM）技术的光传输技术极大地扩充了威尼斯人官方网站网络的带宽资源，成为现代威尼斯人官方网站网络的技术基础。与光传输巨大的容量相比，节点交换的能力却始终无法取得突破，与目前威尼斯人官方网站网络中光传输和电交换的组合形式相比，光传输和光交换这种组合无疑更能够充分发挥光威尼斯人官方网站技术高速、宽带的优点，不仅可以克服“电子瓶颈”导致的威尼斯人官方网站网络容量受限问题，而且还能够简化网络的结构和复杂性，提高网络的灵活性和生存性，实现网络速率和协议的透明性，是威尼斯人官方网站网络的最终解决方案。正是基于这样的愿景，光交换技术在威尼斯人官方网站技术领域一直是一个热点研究领域，得到广泛重视。对光交换技术的研究也从来没有停止过，不断有新的光交换概念和新的光交换器件出现。
本书旨在对当前光交换的技术和应用从各个方面进行一个比较全面的描述，不仅讨论了当前成熟的并且在威尼斯人官方网站领域广泛应用的光交换器件和网络技术，还展望了未来可能应用的光交换器件和网络技术。主要内容包括两大部分，第一部分介绍了光交换的各种光开关器件的基本原理和技术特性，主要包括电光开关、声光开关、热光开关和微机械（MEMS）光开关等已商用的光开关以及还处于研究阶段的全光开关，简单讨论了这些光开关器件的制造技术、产品形式和商业应用；第二部分介绍了如何利用光开关器件构成一个光交换矩阵所涉及的技术，建立在不同光交换技术基础上的光交换系统和网络技术及其商业应用情况，其中包含交换矩阵的构造、矩阵的控制算法和矩阵的性能分析。对于不同光交换技术的交换速度和交换粒度，光交换系统和网络就具有不同的架构、协议和信令等，如光电路交换和光分组交换。物联网技术在政府的推动下风起云涌，产业应用空前高涨，由网格计算演化而来的云计算已成为物联网关键技术之一，在本书的最后讨论了光交换技术与网格计算结合形成的光子网格技术。
本书每章内容都是光交换技术研究领域内的一部分内容，都力图自成一个小的体系，其中有分析也有描述性的内容，不仅包含理论和实验，也包含具体的应用实例，既有学术研究方面的观点，也有业界实际应用的考虑。另一方面，通过精心的组织，各章内容又紧密地联系在一起，形成一个对光交换技术的全面、系统的描述，从而使读者对这个领域的技术和应用有一个完整的认识和了解。因此，在这个意义上，本书面向的读者群是比较广泛的，它既可以作为相关院校高年级本科生或光交换技术领域研究生的教科书，也可作为信息威尼斯人官方网站领域内其他专业师生的参考书，无论是器件技术还是网络应用，它都是对相关内容一个很好的补充。对光网络领域的研究人员来说，本书也具有很好的参考价值，它不仅提供了一个对光交换技术总体方面概括性的描述，在具体技术上也有较深入的阐述和讨论。此外，本书对澳门威尼斯人app下载领域的相关人员也有一定的参考价值。
光交换技术并不是一个单一的技术领域，它实际包含多个方面的具体技术，从底层的物理器件到上层的网络架构和协议，涉及多个学科领域。要完全理解或掌握光交换这个交叉学科领域内所有方面的知识是十分困难的，即使尝试去完整、全面地描述也存在不小的困难。
本书凝聚了编著者所在项目组多年来的教学和科研成果，全书由洪小斌、郭宏翔、伍剑执笔，洪小斌统稿，特别感谢吴冰冰、张文甲、曹孝元、王敏学、李兰兰、刘雷和邱菊芳在本书撰写过程中帮助收集和整理相关资料。
本书编著者在写作过程中广泛收集了大量的国内外资料，充分总结了编著者及所在研究组在光交换技术方面多年的研究成果，力图对当前的光交换技术进行比较准确、全面、完整的阐述，但由于所涉及的技术还在不断发展之中，加之编著者水平有限，难免有疏漏与错误之处，恳请同行和广大读者批评指正。
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