《光纖通信系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)》課程教學(xué)大綱（Fiber-opticCommunicationSystemsandNetworks）一、課程基本信息課程名稱光纖通信系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)開課單位通信與信息工程學(xué)院課程編碼撰寫人總學(xué)分/總學(xué)時(shí)3/48（理論48學(xué)時(shí)）適用專業(yè)通信工程、電子信息工程、光電信息科學(xué)與工程課程性質(zhì)必修課□選修課□全校任選課先修課程信號(hào)與系統(tǒng)、通信原理、電磁場(chǎng)與電磁波后續(xù)課程光網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與優(yōu)化、寬帶接入技術(shù)制（修）時(shí)間2025年8月制（修）訂組長審定組長課程簡介課程性質(zhì)與定位：《光纖通信系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)》是通信工程、電子信息工程、光電信息科學(xué)與工程等本科專業(yè)的專業(yè)必修課。課程以光纖的導(dǎo)光原理、光電器件、系統(tǒng)設(shè)計(jì)與網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)為主線，系統(tǒng)講授光纖通信的物理基礎(chǔ)、關(guān)鍵器件、傳輸系統(tǒng)、SDH/MSTP、DWDM/OTN、PTN/SPN、城域與接入光網(wǎng)絡(luò)、現(xiàn)代光通信前沿及全光網(wǎng)絡(luò)等內(nèi)容。本課程所涉及的理論、原理、方法和技術(shù)為學(xué)生后續(xù)學(xué)習(xí)《光網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與優(yōu)化》、《寬帶接入技術(shù)》等高級(jí)課程奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，并在整個(gè)人才培養(yǎng)體系中起到承上啟下的橋梁作用。課程教學(xué)目的：通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生對(duì)光纖通信的發(fā)展概況、基本原理、關(guān)鍵器件、系統(tǒng)設(shè)計(jì)與網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用有系統(tǒng)了解，對(duì)主流技術(shù)及工程實(shí)現(xiàn)有初步掌握；培養(yǎng)學(xué)生的“光纖通信系統(tǒng)”觀念，啟發(fā)學(xué)生對(duì)光通信前沿（相干光通信、光孤子、FSO、光量子通信、海底光纜、全光網(wǎng)絡(luò)）的興趣；培養(yǎng)學(xué)生在通信領(lǐng)域應(yīng)用光纖通信技術(shù)解決復(fù)雜工程問題的能力；強(qiáng)化工程倫理、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范與綠色節(jié)能意識(shí)，樹立科技報(bào)國的使命感，為今后繼續(xù)深造或從事光纖通信系統(tǒng)研發(fā)、網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃、運(yùn)維管理等工作奠定良好基礎(chǔ)。二、課程目標(biāo)本課程是通信工程、電子信息工程、光電信息科學(xué)與工程等專業(yè)的核心必修課。通過“光纖基礎(chǔ)→器件→系統(tǒng)→網(wǎng)絡(luò)→前沿”五大模塊，使學(xué)生對(duì)光纖通信的發(fā)展概況、基本原理、關(guān)鍵器件、系統(tǒng)設(shè)計(jì)與網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用有系統(tǒng)了解，對(duì)主流技術(shù)及工程實(shí)現(xiàn)有一定掌握，啟發(fā)學(xué)生對(duì)光通信前沿的興趣，培養(yǎng)工程設(shè)計(jì)與技術(shù)創(chuàng)新能力。（一）知識(shí)目標(biāo)通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生了解光纖與光纜結(jié)構(gòu)、傳輸特性及最新進(jìn)展；理解半導(dǎo)體激光器、光檢測(cè)器、EDFA、WDM器件等的工作原理與指標(biāo)；掌握PDH/SDH、DWDM/OTN、PTN/SPN、PON的技術(shù)特點(diǎn)與適用場(chǎng)景；理解光纖鏈路功率/色散/信噪比預(yù)算及中繼距離估算方法；熟悉智能光網(wǎng)絡(luò)（ASON）、光分組/突發(fā)交換、全光網(wǎng)演進(jìn)趨勢(shì)，為進(jìn)一步學(xué)習(xí)和研究光纖通信理論與應(yīng)用莫定基礎(chǔ)。（二）能力目標(biāo)1.具備運(yùn)用OptiSystem、Lumerical等軟件完成光纖鏈路仿真。2.具備自主學(xué)習(xí)、高階思維和團(tuán)隊(duì)合作能力。3.具備科學(xué)研究的基本思維和信息遷移、歸納、比較的能力。（三）素質(zhì)目標(biāo)1.通過工程倫理教育，強(qiáng)化工程設(shè)計(jì)的科學(xué)性和嚴(yán)謹(jǐn)性，培養(yǎng)細(xì)致填密的工作態(tài)度、團(tuán)結(jié)協(xié)作的良好品質(zhì)和精益求精的大國工匠精神。2.準(zhǔn)確把握立德樹人的內(nèi)涵，落實(shí)立德樹人的根本手段和重要舉措，培養(yǎng)學(xué)生愛崗敬業(yè)、遵守職業(yè)道德規(guī)范、誠實(shí)、守信的高尚品質(zhì)。3.啟迪科學(xué)思維，培養(yǎng)學(xué)生善于思考、深入研究的良好自主學(xué)習(xí)的習(xí)慣和創(chuàng)新精神。4.教育引導(dǎo)學(xué)生熱愛和擁護(hù)中國共產(chǎn)黨，立志扎根人民、奉獻(xiàn)國家，提升學(xué)生的政治認(rèn)同和學(xué)科認(rèn)同。5.正確“三觀”的樹立，幫助學(xué)生塑造良好人格，實(shí)現(xiàn)個(gè)人開展，實(shí)現(xiàn)自我成長。課程內(nèi)容與教學(xué)組織第1章光纖通信概論（4學(xué)時(shí)）本章主要講解內(nèi)容及要求：了解光通信與光纖通信的基本概念與區(qū)別；掌握光纖通信系統(tǒng)的基本組成（光發(fā)射機(jī)—光纖—光接收機(jī)）及其相對(duì)電纜通信的突出優(yōu)勢(shì)；熟悉光纖通信發(fā)展的三次飛躍：低損耗光纖（1970）、摻鉺光纖放大器EDFA（1980s）、波分復(fù)用DWDM（1990s）；了解光纖通信網(wǎng)絡(luò)從PDH→SDH→DWDM/OTN→PTN/SPN→全光網(wǎng)的演進(jìn)脈絡(luò)；理解我國“八縱八橫”“千兆光網(wǎng)”“東數(shù)西算”等國家戰(zhàn)略對(duì)光纖通信的推動(dòng)作用；了解光纖通信在5G/6G、數(shù)據(jù)中心、海底觀測(cè)、物聯(lián)網(wǎng)等12個(gè)典型應(yīng)用場(chǎng)景中的作用；了解未來光纖、系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展趨勢(shì)：空分復(fù)用光纖、C+L+S超寬帶、硅光集成、智能光網(wǎng)絡(luò)（SDON/ASON）。教學(xué)重點(diǎn)：光纖通信系統(tǒng)的基本模型與三大優(yōu)勢(shì)（帶寬、損耗、抗干擾）；光纖通信發(fā)展的三次里程碑事件及其技術(shù)內(nèi)核；我國光纖通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成就與全球地位。教學(xué)難點(diǎn)：如何理解“光纖通信系統(tǒng)”與“光網(wǎng)絡(luò)”在概念與尺度上的區(qū)別；如何從史觀角度評(píng)價(jià)技術(shù)更迭背后的經(jīng)濟(jì)、政策與需求驅(qū)動(dòng)力。教學(xué)組織：在教學(xué)過程中，采用情景教學(xué)法、任務(wù)驅(qū)動(dòng)法、講練結(jié)合法、小組討論教學(xué)法等方法。首先，以“為什么微信視頻跨國0.3秒延遲”創(chuàng)設(shè)情景，引導(dǎo)學(xué)生思考信息承載介質(zhì)的重要性；其次，用時(shí)間軸任務(wù)卡讓學(xué)生分組梳理1970-2024光纖通信大事記；然后，通過“光纖vs電纜”對(duì)比實(shí)驗(yàn)視頻，讓學(xué)生直觀感受光纖超大帶寬與低損耗；最后，圍繞“如果沒有光纖，互聯(lián)網(wǎng)會(huì)怎樣？”展開小組辯論，深化對(duì)技術(shù)社會(huì)價(jià)值的理解。課程思政：回顧我國從1976年拉出第一根實(shí)用光纖，到今天建成全球最大千兆光網(wǎng)的歷程，彰顯道路自信和制度自信。引入“光纖之父”高錕放棄美籍回國講學(xué)、華為/長飛打破國外光纖預(yù)制棒壟斷等案例，弘揚(yáng)科學(xué)家精神與工匠精神。通過討論“海底光纜監(jiān)聽與信息安全”“光纖到村助力鄉(xiāng)村振興”等議題，引導(dǎo)學(xué)生樹立“技術(shù)自立、網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)國”的使命擔(dān)當(dāng)，理解光纖通信技術(shù)必須服務(wù)于人民美好生活與國家重大需求。第2章光纖傳輸原理及傳輸特性（6學(xué)時(shí)）本章主要講解內(nèi)容及要求：了解光纖與光纜的結(jié)構(gòu)、分類及國際標(biāo)準(zhǔn)；理解射線理論（全反射、數(shù)值孔徑NA）和波動(dòng)理論（模式、截止波長λc）對(duì)光纖導(dǎo)光機(jī)制的解釋；掌握光纖幾何參數(shù)（芯徑、包層直徑、模場(chǎng)直徑MFD）、光學(xué)參數(shù)（NA、λc）的物理意義與測(cè)試方法；掌握光纖損耗（吸收、散射、彎曲、連接）與色散（模式、材料、波導(dǎo)、偏振模PMD）的產(chǎn)生機(jī)理、量化公式及系統(tǒng)影響；了解非線性效應(yīng)（SBS、SRS、SPM、XPM、FWM）的閾值與抑制技術(shù)；了解光纜型號(hào)、規(guī)格及工程應(yīng)用。通過實(shí)驗(yàn)掌握OTDR測(cè)損耗、剪斷法驗(yàn)證損耗系數(shù)，以及色散補(bǔ)償前后眼圖對(duì)比分析方法。教學(xué)重點(diǎn)：射線理論與波動(dòng)理論對(duì)光纖導(dǎo)光條件的雙重解釋；損耗、色散、非線性的機(jī)理與功率-色散-OSNR預(yù)算方法；典型光纖標(biāo)準(zhǔn)（G.652/G.655/OM系列）及選型原則。教學(xué)難點(diǎn)：波動(dòng)理論特征方程求解及模式截止條件；色散補(bǔ)償與功率預(yù)算的綜合權(quán)衡；非線性閾值判斷及抑制策略。教學(xué)組織：在教學(xué)過程中，采用情景教學(xué)法、任務(wù)驅(qū)動(dòng)法、講練結(jié)合法、小組討論教學(xué)法等：情景導(dǎo)入：播放“海底光纜中斷導(dǎo)致互聯(lián)網(wǎng)局部癱瘓”新聞短片，引導(dǎo)學(xué)生思考“為何光纖如此關(guān)鍵”；任務(wù)驅(qū)動(dòng)：分組領(lǐng)取“100km400Gb/s無中繼傳輸”設(shè)計(jì)任務(wù)，課中迭代完成功率-色散預(yù)算表；講練結(jié)合：板書推導(dǎo)NA、D(λ)公式→隨堂練習(xí)→實(shí)時(shí)投屏批改；小組討論：用射線理論推導(dǎo)最大接收角；多媒體：COMSOL波動(dòng)模式動(dòng)畫。課程思政：從我國1976年拉出第一根實(shí)用光纖（損耗5dB/km）到今天全球領(lǐng)先0.14dB/km的跨越，弘揚(yáng)自力更生、艱苦奮斗精神；對(duì)比國外曾對(duì)我國光纖預(yù)制棒技術(shù)封鎖，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)“關(guān)鍵核心技術(shù)必須自主可控”；結(jié)合“東數(shù)西算”示范工程討論降低光纖損耗、提高能效對(duì)“雙碳”戰(zhàn)略的意義，培養(yǎng)綠色通信理念與科技報(bào)國情懷。第3章光纖通信基本器件（6學(xué)時(shí)）本章主要講解內(nèi)容及要求：了解光有源器件（半導(dǎo)體激光器LD、LED）、光檢測(cè)器件（PIN、APD）、光纖放大器（EDFA）的結(jié)構(gòu)、工作原理與關(guān)鍵特性；掌握光無源器件（連接器、耦合器、波分復(fù)用器、隔離器、環(huán)行器、光開關(guān)、衰減器、偏振控制器）的功能指標(biāo)與選型方法；理解光器件在系統(tǒng)中的位置與接口關(guān)系；熟悉典型器件的封裝、測(cè)試及可靠性規(guī)范；通過實(shí)驗(yàn)掌握半導(dǎo)體激光器P-I特性、光譜測(cè)試及EDFA增益-噪聲系數(shù)測(cè)量。教學(xué)重點(diǎn)：半導(dǎo)體激光器（LD）的受激輻射條件、閾值電流、斜率效率、邊模抑制比SMSR；PIN與APD的光電轉(zhuǎn)換機(jī)理、響應(yīng)度、噪聲等效功率NEP；EDFA的泵浦機(jī)制、增益譜、噪聲指數(shù)NF、飽和輸出功率；連接器插入損耗、回波損耗，WDM器件隔離度，隔離器偏振相關(guān)損耗PDL等關(guān)鍵指標(biāo)。教學(xué)難點(diǎn)：激光器縱模間距與布拉格光柵DFB選模機(jī)理；APD的雪崩倍增因子M與過剩噪聲指數(shù)x的權(quán)衡；EDFA增益平坦度與增益斜率控制技術(shù)；無源器件指標(biāo)對(duì)系統(tǒng)OSNR及BER的定量影響。教學(xué)組織：在教學(xué)過程中，采用情景教學(xué)法、任務(wù)驅(qū)動(dòng)法、講練結(jié)合法、小組討論教學(xué)法等：情景導(dǎo)入：播放“數(shù)據(jù)中心800G光模塊拆解”短視頻，引導(dǎo)學(xué)生思考“指甲蓋大小的芯片為何能承載800Gb/s”；任務(wù)驅(qū)動(dòng)：每組領(lǐng)取“50km10Gb/s鏈路器件選型”任務(wù)單，課中完成激光器波長、EDFA增益、接收機(jī)靈敏度匹配表；小組討論：用能帶圖解釋量子阱激光器閾值降低原因；多媒體：3D動(dòng)畫展示DFB光柵反饋、APD雪崩過程。課程思政：從我國1990年代完全依賴進(jìn)口激光器芯片到今天國產(chǎn)25G/50GDFB、EML、硅光調(diào)制器批量商用，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)“關(guān)鍵光芯片自主可控”的戰(zhàn)略意義；講述華為海思、光迅科技等企業(yè)在高端光器件領(lǐng)域突破封鎖的案例，弘揚(yáng)自力更生、科技報(bào)國精神；通過“光器件可靠性失效導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)中斷”真實(shí)案例，強(qiáng)化質(zhì)量意識(shí)、職業(yè)倫理與社會(huì)責(zé)任。第4章光纖通信系統(tǒng)及設(shè)計(jì)（8學(xué)時(shí)）本章主要講解內(nèi)容及要求：了解兩種數(shù)字傳輸體制（PDH、SDH）及光纖通信系統(tǒng)通用模型；掌握光發(fā)射機(jī)（外調(diào)制/直調(diào)制、MZ調(diào)制器、激光驅(qū)動(dòng)電路）的結(jié)構(gòu)、原理與技術(shù)指標(biāo)（消光比、邊模抑制比、眼圖模板）；掌握光接收機(jī)（PIN/APD＋TIA＋限放＋CDR）的噪聲模型、靈敏度計(jì)算、Q因子與BER關(guān)系；理解光纖線路選型（G.652/G.655/OM）、接續(xù)與配線設(shè)施；掌握光中繼器（3R/2R）、光模塊（SFP+/QSFP-DD）功能結(jié)構(gòu)與參數(shù)；掌握系統(tǒng)性能指標(biāo)（誤碼、抖動(dòng)、可靠性）及測(cè)試方法；能夠完成系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)與中繼段距離估算（功率預(yù)算法、色散預(yù)算法、OSNR預(yù)算法）。通過實(shí)驗(yàn)完成一條40km10Gb/s鏈路的端到端預(yù)算與仿真驗(yàn)證。教學(xué)重點(diǎn)：光發(fā)射機(jī)/接收機(jī)核心指標(biāo)與系統(tǒng)裕量關(guān)系；功率、色散、OSNR三種預(yù)算方法的綜合運(yùn)用；系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程：需求→器件選型→裕量分配→可靠性預(yù)計(jì)。教學(xué)難點(diǎn)：接收機(jī)噪聲（熱噪聲、散彈噪聲、放大器噪聲）與靈敏度定量計(jì)算；色散與非線性代價(jià)在功率預(yù)算中的折衷；可靠性浴盆曲線與系統(tǒng)可用度（MTBF/MTTR）工程化計(jì)算。教學(xué)組織：在教學(xué)過程中，采用情景教學(xué)法、任務(wù)驅(qū)動(dòng)法、講練結(jié)合法、小組討論教學(xué)法等：情景導(dǎo)入：展示“某運(yùn)營商5G前傳鏈路中斷”故障公告，引出設(shè)計(jì)裕量不足的后果；任務(wù)驅(qū)動(dòng)：每組領(lǐng)取“為縣級(jí)5G基站設(shè)計(jì)20km25Gb/s前傳鏈路”任務(wù)單，課內(nèi)迭代完成預(yù)算表；小組討論：用功率預(yù)算法論證“可否去掉中繼器”；動(dòng)畫演示3R再生、眼圖閉合與BER劣化；仿真對(duì)比NRZ與PAM4在相同距離下的裕量差異。課程思政：回顧“八縱八橫”光纜干線工程打破國外壟斷、實(shí)現(xiàn)全國大容量通信的歷史，弘揚(yáng)自力更生精神；結(jié)合“東數(shù)西算”工程對(duì)超低損耗光纖、高可靠光模塊的迫切需求，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的國家使命；通過“某海底光纜因設(shè)計(jì)裕量不足導(dǎo)致年故障3次”案例，強(qiáng)化質(zhì)量第一、責(zé)任重于泰山的工程倫理意識(shí)。第5章SDH/MSTP光同步網(wǎng)絡(luò)（6學(xué)時(shí)）本章主要講解內(nèi)容及要求：了解SDH的基本概念、幀結(jié)構(gòu)（9行×270×N字節(jié)）、段開銷SOH與通道開銷POH功能；掌握SDH復(fù)用映射結(jié)構(gòu)；熟悉2.048Mb/s到STM-1完整復(fù)用流程；理解SDH傳送網(wǎng)分層模型與分割原則；掌握SDH基本網(wǎng)元功能及典型組網(wǎng)拓?fù)洌焕斫釹DH自愈環(huán)網(wǎng)二纖單向通道保護(hù)環(huán)、二纖雙向復(fù)用段保護(hù)環(huán)、四纖雙向復(fù)用段保護(hù)環(huán)的工作原理與倒換時(shí)間要求；了解SDH網(wǎng)絡(luò)管理五大功能（FCAPS）；掌握MSTP概念、功能塊模型（GFP/LCAS、虛級(jí)聯(lián)、彈性分組環(huán)RPR）及在政企專網(wǎng)、基站回傳中的典型應(yīng)用。教學(xué)重點(diǎn)：STM-1幀結(jié)構(gòu)及各開銷字節(jié)作用（A1/A2、B1/B2、K1/K2等）；二纖雙向復(fù)用段保護(hù)環(huán)倒換過程與K字節(jié)信令；MSTP的多業(yè)務(wù)承載能力（TDM/以太網(wǎng)/ATM）及其GFP封裝流程。教學(xué)難點(diǎn)：指針調(diào)整（AU-4PTR、TU-12PTR）的正負(fù)調(diào)整規(guī)則與時(shí)鐘適配；復(fù)用段保護(hù)環(huán)倒換中的K字節(jié)協(xié)議與跨環(huán)互通；MSTP中LCAS動(dòng)態(tài)帶寬調(diào)整與虛級(jí)聯(lián)碎片管理。教學(xué)組織：在教學(xué)過程中，采用情景教學(xué)法、任務(wù)驅(qū)動(dòng)法、講練結(jié)合法、小組討論教學(xué)法等：情景導(dǎo)入：播放“某省干傳輸網(wǎng)斷纖后業(yè)務(wù)50ms自愈”現(xiàn)場(chǎng)視頻，引出SDH保護(hù)機(jī)制價(jià)值；任務(wù)驅(qū)動(dòng)：每組領(lǐng)取“為縣級(jí)5G匯聚環(huán)設(shè)計(jì)STM-4容量并選保護(hù)方式”任務(wù)單，課堂完成時(shí)隙分配表；講練結(jié)合：板書推導(dǎo)AU-4指針值與字節(jié)偏移關(guān)系；小組討論：分析通道保護(hù)環(huán)與復(fù)用段保護(hù)環(huán)的帶寬利用率差異；多媒體：動(dòng)畫演示指針正/負(fù)調(diào)整過程。課程思政：回顧我國1995年建成首條SDH干線（京漢廣）打破國外壟斷的歷史，樹立民族自信；結(jié)合“千兆光網(wǎng)+5G”時(shí)代MSTP平滑升級(jí)SPN的實(shí)踐，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)自主技術(shù)迭代的重要性；通過“K1/K2字節(jié)信令協(xié)議由我國專家主導(dǎo)寫入國際標(biāo)準(zhǔn)”案例，強(qiáng)化標(biāo)準(zhǔn)話語權(quán)意識(shí)與大國工匠精神。第6章DWDM/光傳送網(wǎng)（OTN）（6學(xué)時(shí)）本章主要講解內(nèi)容及要求：了解DWDM基本概念（波長/頻率間隔、C+L+S波段）、DWDM在傳送網(wǎng)分層中的定位及系統(tǒng)模型（OTM-n.m、OLA、OADM、OXC）；掌握DWDM關(guān)鍵網(wǎng)元設(shè)備——光終端復(fù)用設(shè)備OTM、光線路放大器OLA、光分插復(fù)用設(shè)備OADM（FOADM/ROADM）、光交叉連接設(shè)備OXC的結(jié)構(gòu)與功能；理解DWDM組網(wǎng)拓?fù)洌c(diǎn)到點(diǎn)、鏈型、環(huán)型、網(wǎng)狀）及光層保護(hù)機(jī)制（光通道1+1/1:N、光復(fù)用段1+1、共享環(huán)保護(hù)）；掌握OTN分層結(jié)構(gòu)、幀結(jié)構(gòu)、開銷及復(fù)用映射流程；了解OTN新增網(wǎng)元（光電混合交叉、分組增強(qiáng)OTNP-OTN）及組網(wǎng)保護(hù)；熟悉超長距400G/800GDWDM/OTN在“東數(shù)西算”國家干線中的工程案例。教學(xué)重點(diǎn)：DWDM波長規(guī)劃（50GHz/75GHz/100GHz間隔）與OSNR預(yù)算；OTN幀結(jié)構(gòu)、開銷字節(jié)（SM、PM、TCM、GCC0/1/2）功能與故障定位；ROADM波長無關(guān)/方向無關(guān)/競(jìng)爭無關(guān)技術(shù)原理；ODUkSNCP保護(hù)倒換信令與50ms恢復(fù)時(shí)間實(shí)現(xiàn)。教學(xué)難點(diǎn)：在400G+系統(tǒng)中的OSNR容限與非線性補(bǔ)償算法；OTN多級(jí)TCM串聯(lián)監(jiān)控與故障分層定位；ASON控制平面與SDN協(xié)同的跨域路由與波長分配算法。教學(xué)組織：在教學(xué)過程中，采用情景教學(xué)法、任務(wù)驅(qū)動(dòng)法、講練結(jié)合法、小組討論教學(xué)法等：情景導(dǎo)入：播放“東數(shù)西算貴安—上海800G超干線開通”新聞，引出DWDM/OTN承載角色；任務(wù)驅(qū)動(dòng)：每組領(lǐng)取“400GDWDM環(huán)網(wǎng)容量規(guī)劃”任務(wù)單，課內(nèi)完成波長分配表、OSNR鏈算表；動(dòng)畫演示ROADM波長上下路過程。課程思政：回顧我國首條80×40GDWDM干線（杭州—成都）2008年由華為、烽火聯(lián)合承建，打破國外壟斷，樹立民族自信；結(jié)合“東數(shù)西算”國家工程，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)到超高速DWDM/OTN技術(shù)對(duì)數(shù)字中國、雙碳戰(zhàn)略的重要支撐；通過“OTN國際標(biāo)準(zhǔn)多項(xiàng)提案由我國專家主導(dǎo)”案例，強(qiáng)化標(biāo)準(zhǔn)話語權(quán)意識(shí)與大國工匠精神。第7章PTN/SPN分組傳送網(wǎng)絡(luò)（6學(xué)時(shí)）本章主要講解內(nèi)容及要求：了解PTN的基本概念、技術(shù)特點(diǎn)及主流標(biāo)準(zhǔn)（MPLS-TP、PBT、ITU-TG.8113.1）；掌握PTN與MSTP、IP/MPLS的性能比較；掌握PTN網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)（傳送、控制、管理三大平面）；掌握PTN基本網(wǎng)元（PE、P、UNI/NNI接口）及組網(wǎng)保護(hù)機(jī)制（LSP1+1/1:1、環(huán)網(wǎng)Wrapping/Steering、雙歸保護(hù)）；了解PTN在城域、5G回傳中的典型應(yīng)用。了解SPN的基本概念、技術(shù)特點(diǎn)及中國移動(dòng)主導(dǎo)的切片分組網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)（ITU-TG.mtn）；掌握SPN與PTN的性能比較；掌握SPN網(wǎng)絡(luò)分層結(jié)構(gòu)及技術(shù)特征；掌握SPN基本網(wǎng)元（CPE、匯聚、核心）及組網(wǎng)保護(hù)機(jī)制；了解SPN在5G/云網(wǎng)融合場(chǎng)景中的組網(wǎng)應(yīng)用。教學(xué)重點(diǎn)：PTNMPLS-TP轉(zhuǎn)發(fā)、OAM、保護(hù)機(jī)制；SPNFlexE/MTN時(shí)隙交叉與硬切片原理；PTN/SPN在5G回傳中的角色定位與互補(bǔ)演進(jìn)。教學(xué)難點(diǎn)：FlexECalendar時(shí)隙映射與無損帶寬調(diào)整；SPN硬切片與QoS軟隔離的協(xié)同調(diào)度；PTN現(xiàn)網(wǎng)平滑演進(jìn)到SPN的成本評(píng)估。教學(xué)組織：在教學(xué)過程中，采用情景教學(xué)法、任務(wù)驅(qū)動(dòng)法、講練結(jié)合法、小組討論教學(xué)法等：情景導(dǎo)入：播放“5G遠(yuǎn)程手術(shù)5ms時(shí)延要求”短片，引出承載網(wǎng)切片需求；任務(wù)驅(qū)動(dòng)：每組領(lǐng)取“為智慧工廠設(shè)計(jì)5G+切片專線”任務(wù)單，完成帶寬、時(shí)延、隔離等級(jí)規(guī)劃；講練結(jié)合：板書推導(dǎo)FlexECalendar公式，隨堂練習(xí)計(jì)算100G端口切片開銷；小組討論：A組論證PTN升級(jí)SPN利弊，B組討論小顆粒FGU成本優(yōu)勢(shì)；多媒體：動(dòng)畫演示FlexE時(shí)隙交換、SPN端到端切片視圖。課程思政：從我國主導(dǎo)PTN國際標(biāo)準(zhǔn)G.8113.1，到SPN寫入ITU-TG.mtn，展示中國力量在國際標(biāo)準(zhǔn)舞臺(tái)崛起；通過云南電網(wǎng)、“東數(shù)西算”案例，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)自主網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對(duì)國家關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施安全與數(shù)字經(jīng)濟(jì)的戰(zhàn)略意義，樹立科技報(bào)國情懷。第8章城域與接入光網(wǎng)絡(luò)（2學(xué)時(shí)）本章主要講解內(nèi)容及要求：了解城域光網(wǎng)絡(luò)的典型結(jié)構(gòu)及業(yè)務(wù)特點(diǎn)；掌握光互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的概念、傳輸技術(shù)及體系結(jié)構(gòu)；掌握光纖接入網(wǎng)的基本概念、網(wǎng)絡(luò)模型及基本網(wǎng)元；熟悉光纖接入網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及選型原則；掌握無源光網(wǎng)絡(luò)PON的技術(shù)種類及其關(guān)鍵技術(shù)比較；掌握EPON系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、工作原理、幀結(jié)構(gòu)及關(guān)鍵技術(shù)；掌握EPON基本網(wǎng)絡(luò)單元設(shè)備及典型組網(wǎng)應(yīng)用。教學(xué)重點(diǎn)：城域三層結(jié)構(gòu)與業(yè)務(wù)收斂模型；PON家族技術(shù)對(duì)比EPON/GPON/XGS-PON）及應(yīng)用場(chǎng)景匹配；EPON測(cè)距、DBA動(dòng)態(tài)帶寬分配與加密機(jī)制。教學(xué)難點(diǎn)：城域網(wǎng)向云網(wǎng)融合演進(jìn)時(shí)SPN/OTN與PON的協(xié)同定位；EPONMPCP時(shí)隙分配與測(cè)距精度對(duì)業(yè)務(wù)時(shí)延的影響；高并發(fā)FTTR場(chǎng)景下的ODN功率預(yù)算與分光比設(shè)計(jì)。教學(xué)組織：在教學(xué)過程中，采用情景教學(xué)法、任務(wù)驅(qū)動(dòng)法、講練結(jié)合法、小組討論教學(xué)法等：情景導(dǎo)入：播放“千兆光網(wǎng)示范村”村民在線看8K春晚短片，引出FTTR需求；任務(wù)驅(qū)動(dòng)：每組領(lǐng)取“為某縣城新建小區(qū)設(shè)計(jì)FTTH到FTTR升級(jí)方案”任務(wù)單，完成分光比、鏈路預(yù)算、業(yè)務(wù)承載規(guī)劃；講練結(jié)合：板書推導(dǎo)EPON測(cè)距公式，隨堂計(jì)算20km光纖往返時(shí)隙；小組討論：對(duì)比EPON與GPON成本/性能，B組討論10G-PON平滑升級(jí)路徑；多媒體：動(dòng)畫演示PON上行TDMA突發(fā)光信號(hào)、FTTR全光Wi-Fi漫游。課程思政：從“寬帶中國”“千兆城市”國家戰(zhàn)略切入，展示我國光纖到戶覆蓋率達(dá)96%的全球領(lǐng)先成就；通過“光纖到村助力鄉(xiāng)村振興”案例，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)信息普惠、共同富裕的科技擔(dān)當(dāng)；強(qiáng)調(diào)ODN施工標(biāo)準(zhǔn)、分光器質(zhì)量對(duì)網(wǎng)絡(luò)20年生命周期的重要性，培養(yǎng)質(zhì)量第一、責(zé)任重于泰山的工程倫理。第9章現(xiàn)代光通信系統(tǒng)（2學(xué)時(shí)）本章主要講解內(nèi)容及要求：了解相干光通信系統(tǒng)的基本原理（相干檢測(cè)、DSP均衡、高階QAM）、關(guān)鍵技術(shù)（相位/偏振分集、ADC+DSP、前向糾錯(cuò)FEC）及優(yōu)點(diǎn)與前景；了解光孤子通信系統(tǒng)的基本原理（色散-非線性平衡、孤子脈沖保持）、關(guān)鍵技術(shù)（孤子源、EDFA級(jí)聯(lián)、定時(shí)抖動(dòng)控制）及優(yōu)點(diǎn)與前景；了解自由空間光通信（FSO）系統(tǒng)的基本原理（激光大氣傳輸、APT捕獲跟蹤對(duì)準(zhǔn)）、關(guān)鍵技術(shù)（自適應(yīng)光學(xué)、多光束分集、霧衰減補(bǔ)償）及優(yōu)點(diǎn)與前景；了解光量子通信系統(tǒng)的基本原理（量子密鑰分發(fā)QKD、單光子源/探測(cè)器）、關(guān)鍵技術(shù)（BB84協(xié)議、誘騙態(tài)方法、量子中繼）及優(yōu)點(diǎn)與前景；了解海底光纜通信系統(tǒng)的基本原理（超長距放大鏈路、色散管理、供電系統(tǒng)）、關(guān)鍵技術(shù)（遠(yuǎn)程泵浦、C+L+S波段、SDM空分復(fù)用、分支單元）及發(fā)展前景；通過案例了解上述系統(tǒng)在國家骨干網(wǎng)、海洋觀測(cè)、衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)、量子保密干線中的典型應(yīng)用。教學(xué)重點(diǎn)：相干檢測(cè)DSP鏈路模型與OSNR容限提升機(jī)理；光孤子色散-非線性平衡方程與EDFA級(jí)聯(lián)功率預(yù)算；FSO大氣衰減模型與APT系統(tǒng)指標(biāo)；QKD安全密鑰率與信道損耗-誤碼權(quán)衡；海底光纜超長距鏈路色散管理與遠(yuǎn)程供電。教學(xué)難點(diǎn)：高階QAM星座圖與DSP非線性補(bǔ)償算法（DBP、GNN）；孤子定時(shí)抖動(dòng)Gordon-Haus極限及其抑制技術(shù)；FSO湍流相位畸變實(shí)時(shí)補(bǔ)償算法；量子密鑰分發(fā)有限密鑰效應(yīng)與安全證明；海底光纜SDM多芯光纖與分支單元可靠性設(shè)計(jì)。教學(xué)組織：在教學(xué)過程中，采用情景教學(xué)法、任務(wù)驅(qū)動(dòng)法、講練結(jié)合法、小組討論教學(xué)法等：情景導(dǎo)入：播放“墨子號(hào)”量子衛(wèi)星密鑰分發(fā)、“海洋二號(hào)”海底觀測(cè)網(wǎng)視頻，激發(fā)前沿興趣；任務(wù)驅(qū)動(dòng)：每組領(lǐng)取“為無人島鏈設(shè)計(jì)100kmFSO鏈路”或“為跨洋海纜規(guī)劃800G相干升級(jí)”任務(wù)單，完成功率/色散/安全預(yù)算；小組討論：對(duì)比相干40G與800GPM-QPSK/16QAM功耗差異，B組評(píng)估FSO霧衰減10dB下鏈路余量；多媒體：動(dòng)畫展示DSP相位恢復(fù)、孤子脈沖傳播、FSO多光束分集、QKD誘騙態(tài)流程。課程思政：從“墨子號(hào)”量子衛(wèi)星到“海洋二號(hào)”海底觀測(cè)網(wǎng)，展示我國在現(xiàn)代光通信前沿領(lǐng)域領(lǐng)跑世界的成就；通過“星地一體量子保密通信京滬干線”案例，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)核心技術(shù)對(duì)國家信息安全與科技自立自強(qiáng)的戰(zhàn)略意義；強(qiáng)調(diào)深海光纜、空間激光通信等大國重器必須掌握在自己手中，弘揚(yáng)科學(xué)家精神、海洋強(qiáng)國與航天強(qiáng)國使命擔(dān)當(dāng)。第10章現(xiàn)代全光網(wǎng)絡(luò)（2學(xué)時(shí)）本章主要講解內(nèi)容及要求：了解全光網(wǎng)絡(luò)（AON）的概念、特點(diǎn)（透明、可重構(gòu)、低時(shí)延、高容量）及關(guān)鍵技術(shù)（波長路由、光交換、光緩存、光邏輯器件）；掌握智能光網(wǎng)絡(luò)ASON的概念、體系結(jié)構(gòu)（傳送平面、控制平面、管理平面）、連接類型（PC/SC/SPC）及結(jié)構(gòu)模型（重疊模型、對(duì)等模型、混合模型）；掌握光分組交換網(wǎng)絡(luò)OPS的概念、原理（同步/異步光分組、標(biāo)簽交換、光緩存）及網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)（邊緣路由器、核心光交換節(jié)點(diǎn)）；掌握光突發(fā)交換網(wǎng)絡(luò)OBS的概念、原理（突發(fā)控制分組BCP、光突發(fā)數(shù)據(jù)流、JET預(yù)留協(xié)議）及網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)（邊緣節(jié)點(diǎn)、核心節(jié)點(diǎn)、匯聚/分發(fā)）；了解全光網(wǎng)絡(luò)向6G、算力網(wǎng)絡(luò)、空天地海一體化演進(jìn)的趨勢(shì)與挑戰(zhàn)。教學(xué)重點(diǎn)：全光網(wǎng)絡(luò)透明傳輸與波長路由機(jī)制；ASON控制平面GMPLS信令流程（RSVP-TE、OSPF-TE）；OPS/OBS光緩存與沖突解決策略；全光網(wǎng)與SDN/NFV、算力網(wǎng)絡(luò)融合架構(gòu)。教學(xué)難點(diǎn)：波長連續(xù)性約束與路由波長分配（RWA）算法；ASON分布式控制與集中式SDN控制器協(xié)同；OPS光緩存深度與丟包率折衷；OBS端到端QoS保障與突發(fā)調(diào)度。教學(xué)組織：在教學(xué)過程中，采用情景教學(xué)法、任務(wù)驅(qū)動(dòng)法、講練結(jié)合法、小組討論教學(xué)法等：情景導(dǎo)入：播放“全光數(shù)據(jù)中心3μs跨機(jī)架互連”視頻，引出光交換優(yōu)勢(shì)；小組討論：對(duì)比OBS與OPS時(shí)延-丟包性能；動(dòng)畫演示波長路由重配置、光分組緩存FDL、OBSJET時(shí)隙預(yù)留。課程思政：從我國主導(dǎo)制定的ASON/GMPLS國際標(biāo)準(zhǔn)，到全球首條商用全光骨干網(wǎng)“粵港澳大灣區(qū)1ms超低時(shí)延圈”，彰顯標(biāo)準(zhǔn)話語權(quán)與科技自信；通過“全光交換助力東數(shù)西算綠色節(jié)能”案例，引導(dǎo)學(xué)生樹立“雙碳”戰(zhàn)略使命感；強(qiáng)調(diào)核心光交換芯片、WSS器件自主可控的重要性，弘揚(yáng)科學(xué)家精神、大國工匠精神與網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)國擔(dān)當(dāng)。各章教學(xué)內(nèi)容學(xué)時(shí)分配表序號(hào)主要內(nèi)容學(xué)時(shí)分配1光纖通信概論42光纖傳輸原理及特性63光纖通信基本器件64光纖通信系統(tǒng)及設(shè)計(jì)85SDH/MSTP光同步網(wǎng)絡(luò)66DWDM/OTN67PTN/SPN分組傳送網(wǎng)68城域與接入光網(wǎng)絡(luò)29現(xiàn)代光通信系統(tǒng)210現(xiàn)代全光網(wǎng)絡(luò)2合計(jì)48四、考核方式與成績構(gòu)成考核方式：考試（閉卷）總評(píng)成績構(gòu)成：平時(shí)成績（占40%）、期末考試（占60%）。平時(shí)成績：出勤（占40%）、作業(yè)（占40%）、測(cè)驗(yàn)（占10%）、課堂表現(xiàn)（占10%）。期末考試：占60%。五、課程資源（一）參考教材《光纖通信系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)》（第5版），胡慶等，電子工業(yè)出版社，2024。（二）線上資源《光纖通信技術(shù)》，（國家級(jí)精品課程），網(wǎng)址鏈接：/video/BV1X4411T7kx/?spm_id_from=333.337.search-card.all.click&vd_source=6f844ae64d0248ea89c3c6a7517c3ae7。（三）其他參考資料國外電子與通信教材系列：《光纖通信》（第3版），凱澤（KieserKariGeorgGunther）著，李玉權(quán)

譯，電子工業(yè)出版社，2002。授課計(jì)劃通信與信息工程學(xué)院通信工程專業(yè)（本）2024-2025學(xué)年第2學(xué)期課程光纖通信第1頁采用何種教材《光纖通信系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)（第5版）》（胡慶主編）年級(jí)班、合班聽課人數(shù)人計(jì)劃時(shí)數(shù)48學(xué)時(shí)、講課48學(xué)時(shí)周次順序授課內(nèi)容摘要（含實(shí)驗(yàn)或習(xí)題課等）授課時(shí)數(shù)重點(diǎn)、難點(diǎn)及其基本要求課外完成作業(yè)備注11第1章光纖通信概論1.1光通信簡介1.2光纖通信系統(tǒng)概況1.3光纖通信網(wǎng)絡(luò)概況1.4未來光通信4了解光纖通信概念；理解光纖通信系統(tǒng)的基本模型1.11.21.52第2章光纖傳輸原理及傳輸特性2.1光纖與光纜的結(jié)構(gòu)及類型2.2光纖傳輸原理分析2.3光纖的結(jié)構(gòu)參數(shù)2.4光纖的傳輸特性6了解光纖與光纜的結(jié)構(gòu)及類型