面向?qū)拵o線接入的光載無線系統(tǒng)

前言

　　通信終端設備，電話也好，電腦也好，如果是通過導線來連接的，那么該設備只屬于一個房間、一張書桌或一個電話亭、一個網(wǎng)吧桌。只有剪斷通信終端的這根“辮子”，采用無線／移動接入的手段，才能使此終端設備“真正”屬于個人。　　從某種意義上講，電信技術(shù)的進步歷程就是一部不斷剪“辮子”的歷史，是一部地址通信向個人通信進化的歷史。昨天的非對稱數(shù)字用戶環(huán)技術(shù)（ADSL）提供下行10 Mbps、20 Mbps接入速率，今天的無線／移動通信技術(shù)也已經(jīng)能做到：今天的光纖到戶（FTTH）技術(shù)能夠提供100 Mbps，200 Mbps接入速率，明天的無線，移動通信技術(shù)一定也要實現(xiàn)這一目標。　　信息論的基本原理告訴我們，用無線電波傳載信息，電波頻率越高，可傳信息帶寬就越大。第一代的模擬移動通信多采用800 MHz電磁波作為載波，提供9.6 kbps通信帶寬；第二代的數(shù)字移動通信采用900 MHz／1800 MHz／1900 MHz的射頻載波傳載信息，可以提供9.6～28.8 kbps的傳輸速率；第三代移動通信，占用2 GHz頻段，可以對不同應用環(huán)境提供9.6 kbps、2 Mbps直到10 Mbps以上的峰值速率；而處于標準制定階段的第四代移動通信，已經(jīng)初步承諾將在3 GHz的頻段上提供100 Mbps的通信速率。　　問題是，當明天的FTTH技術(shù)向用戶提供1 Gbps以上的接入帶寬時，無線通信技術(shù)怎樣才能剪斷這根“辮子”？很顯然，頻率在3 GHz的載波無線電很難擔此重任。一種實用且有效的思路便是提高射頻載波頻率以提高通信帶寬。光載無線（Radio over Fiber）概念的提出為這一思路提供了一種成本有效的解決方案，也是實現(xiàn)下一代超寬帶無線接入的重要手段。　　在全球范圍內(nèi)，光載無線技術(shù)越來越受到人們的重視?，F(xiàn)在，徐坤博士以及李建強等博士生及時地整理完成了這一本系統(tǒng)介紹光載無線技術(shù)的書籍。我相信，它的出版發(fā)行必定有利于推動光載無線技術(shù)在中國的發(fā)展。我希望有更多的工程師、博士生、碩士生在光載無線技術(shù)尚未形成產(chǎn)業(yè)市場之前，就能夠深入了解這一技術(shù)，洞察這一技術(shù)的光明前景。

內(nèi)容概要

　　《面向?qū)拵o線接入的光載無線系統(tǒng)》兼顧理論性和實用性，是一本全面介紹光載無線（ROF）系統(tǒng)的專著。全書包括寬帶接入網(wǎng)概述、光載無線系統(tǒng)原理篇與光載無線系統(tǒng)應用篇三大部分。第一部分介紹了寬帶接入網(wǎng)的技術(shù)分類和發(fā)展趨勢，并引出了光載無線系統(tǒng)的概念；第二部分首先介紹一些預備知識，然后著重介紹了光載無線系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、性能參數(shù)、特性限制、關鍵器件及全光微波信號處理技術(shù)，最后總結(jié)了光載無線系統(tǒng)對無線通信系統(tǒng)MAC層的影響；第三部分從實際應用的角度，介紹了光載無線系統(tǒng)在智能交通系統(tǒng)、第四代移動通信系統(tǒng)及光纖無線融合網(wǎng)絡中的應用，提出了一些解決方案，闡述了光載無線系統(tǒng)在實際應用中的引入策略及需要注意的問題。　　《面向?qū)拵o線接入的光載無線系統(tǒng)》可供電信運營商和其他研究設計機構(gòu)中從事光纖無線融合研究、寬帶無線接入網(wǎng)絡規(guī)劃建設的工程技術(shù)人員或管理人員閱讀，也可作為光載無線系統(tǒng)的入門教材，還可供高校通信與信息系統(tǒng)和電磁場與微波技術(shù)等專業(yè)的本科生和研究生參考。

書籍目錄

第一部分 寬帶接入網(wǎng)概述第1章 寬帶接入網(wǎng)1.1 理解寬帶1.1.1 寬帶的概念1.1.2 寬帶接入能帶給我們什么1.2 寬帶接入技術(shù)1.2.1 XDSL1.2.2 有線電視接入1.2.3 基于LAN的以太網(wǎng)接入1.2.4 蜂窩移動通信系統(tǒng)1.2.5 寬帶無線接入1.2.6 光纖接入1.2.7 電力線載波寬帶接入1.3 接入技術(shù)的發(fā)展1.3.1 無線接入技術(shù)的應用和發(fā)展1.3.2 有線接入技術(shù)的應用和發(fā)展1.3.3 接入網(wǎng)的融合演進1.4 光載無線系統(tǒng)結(jié)束語第二部分 光載無線系統(tǒng)原理篇第2章 基礎知識2.1 光纖通信系統(tǒng)2.1.1 光纖2.1.2 光發(fā)送機2.1.3 光接收機2.2 毫米波通信系統(tǒng)2.2.1 毫米波通信系統(tǒng)的組成2.2.2 關鍵技術(shù)2.2.3 毫米波通信系統(tǒng)遇到的挑戰(zhàn)結(jié)束語第3章 光載無線系統(tǒng)3.1 光載無線系統(tǒng)概述3.1.1 光載無線系統(tǒng)的構(gòu)造3.1.2 光載無線系統(tǒng)的基本原理3.1.3 光載無線系統(tǒng)與數(shù)字光通信系統(tǒng)的比較3.1.4 光載無線系統(tǒng)的特點與優(yōu)勢3.2 系統(tǒng)性能指標3.2.1 鏈路增益3.2.2 噪聲指數(shù)3.2.3 系統(tǒng)帶寬3.2.4 非線性失真與動態(tài)范圍3.3 系統(tǒng)的特性限制3.3.1 激光器3.3.2 調(diào)制器3.3.3 光電探測器3.3.4 系統(tǒng)設計3.4 模擬調(diào)制方式3.4.1 光載無線系統(tǒng)中的色散3.4.2 光纖色散對雙邊帶調(diào)制格式的影響3.4.3 新型調(diào)制方式結(jié)束語第4章 關鍵器件介紹與研究進展4.1 概述4.2 半導體激光器4.2.1 發(fā)展歷程4.2.2 基本原理與動態(tài)調(diào)制特性4.2.3 直調(diào)激光器4.2.4 外調(diào)激光器4.3 光調(diào)制器4.3.1 鈮酸鋰調(diào)制器4.3.2 半導體電吸收調(diào)制器4.3.3 聚合物調(diào)制器4.4 光電探測器4.4.1 基本概念及主要類型4.4.2 ROF用探測器的性能分析4.4.3 高飽和功率探測器4.4.4 探測器與天線的集成4.5 集成型多功能收發(fā)機結(jié)束語第5章 光載無線系統(tǒng)中的全光微波信號處理技術(shù)與系統(tǒng)設計5.1 光生毫米波技術(shù)5.1.1 基于外調(diào)制器的光生毫米波技術(shù)5.1.2 基于雙波長激光器的光生毫米波技術(shù)5.1.3 基于不同激光器外差的光生毫米波技術(shù)5.2 全光頻率變換技術(shù)5.2.1 全光上變頻技術(shù)5.2.2 全光下變頻技術(shù)5.3 全光矢量調(diào)制技術(shù)5.4 全光超寬帶脈沖波形產(chǎn)生技術(shù)5.4.1 基于線性和二階非線性濾波的UWB脈沖產(chǎn)生技術(shù)5.4.2 基于高斯脈沖組合的UWB脈沖產(chǎn)生技術(shù)5.4.3 基于SOA的載流子恢復特性5.4.4 基于MZM調(diào)制非線性5.5 微波光子濾波器5.5.1 微波光子濾波器概述5.5.2 微波光子濾波器的性能指標和技術(shù)難點5.5.3 典型的微波光子濾波器設計舉例5.6 復用技術(shù)5.6.1 偏振復用5.6.2 頻率間插復用5.7 光載無線系統(tǒng)的綜合設計5.7.1 基于FBG濾波的雙工系統(tǒng)5.7.2 基于混合調(diào)制的雙工系統(tǒng)5.7.3 單片集成SOA-EAM的雙工系統(tǒng)5.7.4 基于RSOA的雙工系統(tǒng)5.7.5 新型多功能電吸收調(diào)制器的全雙工系統(tǒng)設計結(jié)束語第6章 光載無線系統(tǒng)對無線通信系統(tǒng)MAC層的影響6.1 媒體接入控制層6.1.1 MAC層的作用及性能指標6.1.2 傳統(tǒng)無線通信系統(tǒng)MAC層的特點6.2 ROF系統(tǒng)對無線通信系統(tǒng)MAC層的影響6.2.1 概述6.2.2 蜂窩移動通信系統(tǒng)6.2.3 無線局域網(wǎng)6.2.4 寬帶無線接入技術(shù)IEEE802.1 66.2.5 總結(jié)6.3 基于ROF的MAC層設計舉例6.3.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)6.3.2 MAC層協(xié)議結(jié)束語第三部分 光載無線系統(tǒng)應用篇第7章 光載無線技術(shù)在智能交通系統(tǒng)中的應用7.1 智能交通系統(tǒng)7.1.1 智能交通系統(tǒng)概述7.1.2 智能交通系統(tǒng)的研究領域7.1.3 通信技術(shù)在智能交通系統(tǒng)中的應用7.1.4 車路通信系統(tǒng)的應用領域7.1.5 通信技術(shù)推動智能交通系統(tǒng)的發(fā)展7.2 光載無線技術(shù)在智能交通系統(tǒng)中的應用7.2.1 基本結(jié)構(gòu)7.2.2 覆蓋范圍分析7.2.3 調(diào)制格式的選擇7.2.4 多普勒效應的影響7.2.5 基于保護幀結(jié)構(gòu)ALOHA的MAC協(xié)議7.2.6 基于動態(tài)TDMA的MAC協(xié)議結(jié)束語第8章 光載無線系統(tǒng)在第四代移動通信系統(tǒng)中的應用8.1 第四代移動通信系統(tǒng)概述及其關鍵技術(shù)8.1.1 移動通信基本知識8.1.2 第四代移動通信系統(tǒng)概述8.1.3 4G的網(wǎng)絡體系和層次結(jié)構(gòu)8.1.4 第四代移動通信系統(tǒng)關鍵技術(shù)8.1.5 第四代移動通信系統(tǒng)面臨的問題8.2 光載無線系統(tǒng)在第四代移動通信系統(tǒng)中的應用8.2.1 基于ROF的移動通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)8.2.2 ROF在“FUTURE計劃”中的應用8.2.3 ROF在無線移動通信系統(tǒng)的應用中需要解決的問題結(jié)束語第9章 融合光載無線系統(tǒng)的無源光網(wǎng)絡的發(fā)展與演進9.1 無源光網(wǎng)絡基礎9.1.1 概述9.1.2 無源光網(wǎng)絡的概念和組成9.1.3 無源光網(wǎng)絡的國際標準9.1.4 無源光網(wǎng)絡的技術(shù)分類9.2 固定移動融合9.2.1 概述9.2.2 光纖無線融合9.2.3 光纖無線融合技術(shù)舉例9.3 融合光載無線系統(tǒng)的無源光網(wǎng)絡的發(fā)展與演進9.3.1 無源光網(wǎng)絡的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢9.3.2 波長資源配置9.3.3 共存性問題結(jié)束語附錄 縮略語參考文獻

章節(jié)摘錄

　　WiMAX和PON融合網(wǎng)絡架構(gòu)如圖9-4所示，它能同時提供寬帶固定和無線接入。WiMAX基站通過以太網(wǎng)接口與相近的ONU相連接。WiMAX網(wǎng)絡配置為點到多點模式。在此模式下，一個基站（BS）服務于它覆蓋范圍內(nèi)的所有終端用戶站（SS）。多個ONU通過PON網(wǎng)絡連接到OLT，并接入互聯(lián)網(wǎng)。這種融合方式的優(yōu)勢在于：①大多數(shù)WiMAX商用設備都配置有以太網(wǎng)接口，如果選擇EPON，那么WiMAX基站和ONU很容易進行通信。如果選擇GPON，在ONU處需要將Ethernet包再進行GPON幀封裝。②WiMAX和。EPON／GPON在帶寬請求／分配、QoS支持機制上有很多相似之處，因而便于聯(lián)合資源管理和配置，便于實現(xiàn)區(qū)分多種業(yè)務和保證QoS。③WiMAX和PON的融合，使光網(wǎng)絡的帶寬優(yōu)勢和無線網(wǎng)絡的靈活移動特性的優(yōu)勢結(jié)合在了一起，為進一步實現(xiàn)固定移動各層面融合打下了良好的基礎。

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