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Contents
12.10 Principles of Solitons . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 495
12.10.1 Structures of Soliton Pulses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 495
12.10.2 Fundamental Parameters for Solitons . . . . . . . . . . . . . . 499
12.10.3 Width and Spacing of Soliton Pulses . . . . . . . . . . . . . . 501
12.11 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 503
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 505
13 Fiber Optic Communication Networks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 507
13.1 Concepts of Optical Networks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 508
13.1.1 Terminology Used for Networks . . . . . . . . . . . . . . . . . . 508
13.1.2 Generic Network Categories . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 509
13.1.3 Layered Structure Approach to Network
Architectures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 512
13.1.4 Optical Layer Functions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 513
13.2 Common Network Topologies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 514
13.2.1 Performance of Passive Linear Buses . . . . . . . . . . . . . . 516
13.2.2 Performance of Star Networks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 517
13.3 Basic SONET/SDH Concepts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 519
13.3.1 SONET/SDH Frame Formats and Speeds . . . . . . . . . . 519
13.3.2 Optical Interfaces in SONET/SDH . . . . . . . . . . . . . . . . 522
13.3.3 SONET/SDH Rings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 524
13.3.4 SONET/SDH Network Architectures . . . . . . . . . . . . . . 527
13.4 High-Speed Lightwave Transceivers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 529
13.4.1 Links Operating at 10 Gb/s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 530
13.4.2 Transceivers for 40 Gb/s Links . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 533
13.4.3 Transceivers for 100 Gb/s Links . . . . . . . . . . . . . . . . . . 534
13.4.4 Links Operating at 400 Gb/s and Higher . . . . . . . . . . . 535
13.5 Schemes for Optical Add/Drop Multiplexing . . . . . . . . . . . . . . . . 535
13.5.1 Configurations of OADM Equipment . . . . . . . . . . . . . . 536
13.5.2 Reconfiguring OADM Equipment . . . . . . . . . . . . . . . . . 537
13.6 Optical Switching Architectures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 542
13.6.1 Concept of an Optical Crossconnect . . . . . . . . . . . . . . . 543
13.6.2 Considerations for Wavelength Conversion . . . . . . . . . 545
13.6.3 Methodologies for Wavelength Routing . . . . . . . . . . . . 547
13.6.4 Optical Packet Switching . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 548
13.6.5 Optical Burst Switching . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 549
13.6.6 Elastic Optical Networks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 551
13.7 WDM Network Implementations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 552
13.7.1 Long-Distance WDM Networks . . . . . . . . . . . . . . . . . . 552
13.7.2 Metro WDM Networks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 554
13.7.3 Data Center Networks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 555
13.8 Passive Optical Networks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 556
13.8.1 Basic Architectures for PONs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 557
13.8.2 Active PON Modules . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 559
13.8.3 Controlling PON Traffic Flows . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 561
Contents
12.10 Principles of Solitons . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 495
12.10.1 Structures of Soliton Pulses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 495
12.10.2 Fundamental Parameters for Solitons . . . . . . . . . . . . . . 499
12.10.3 Width and Spacing of Soliton Pulses . . . . . . . . . . . . . . 501
12.11 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 503
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 505
13 Fiber Optic Communication Networks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 507
13.1 Concepts of Optical Networks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 508
13.1.1 Terminology Used for Networks . . . . . . . . . . . . . . . . . . 508
13.1.2 Generic Network Categories . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 509
13.1.3 Layered Structure Approach to Network
Architectures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 512
13.1.4 Optical Layer Functions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 513
13.2 Common Network Topologies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 514
13.2.1 Performance of Passive Linear Buses . . . . . . . . . . . . . . 516
13.2.2 Performance of Star Networks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 517
13.3 Basic SONET/SDH Concepts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 519
13.3.1 SONET/SDH Frame Formats and Speeds . . . . . . . . . . 519
13.3.2 Optical Interfaces in SONET/SDH . . . . . . . . . . . . . . . . 522
13.3.3 SONET/SDH Rings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 524
13.3.4 SONET/SDH Network Architectures . . . . . . . . . . . . . . 527
13.4 High-Speed Lightwave Transceivers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 529
13.4.1 Links Operating at 10 Gb/s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 530
13.4.2 Transceivers for 40 Gb/s Links . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 533
13.4.3 Transceivers for 100 Gb/s Links . . . . . . . . . . . . . . . . . . 534
13.4.4 Links Operating at 400 Gb/s and Higher . . . . . . . . . . . 535
13.5 Schemes for Optical Add/Drop Multiplexing . . . . . . . . . . . . . . . . 535
13.5.1 Configurations of OADM Equipment . . . . . . . . . . . . . . 536
13.5.2 Reconfiguring OADM Equipment . . . . . . . . . . . . . . . . . 537
13.6 Optical Switching Architectures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 542
13.6.1 Concept of an Optical Crossconnect . . . . . . . . . . . . . . . 543
13.6.2 Considerations for Wavelength Conversion . . . . . . . . . 545
13.6.3 Methodologies for Wavelength Routing . . . . . . . . . . . . 547
13.6.4 Optical Packet Switching . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 548
13.6.5 Optical Burst Switching . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 549
13.6.6 Elastic Optical Networks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 551
13.7 WDM Network Implementations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 552
13.7.1 Long-Distance WDM Networks . . . . . . . . . . . . . . . . . . 552
13.7.2 Metro WDM Networks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 554
13.7.3 Data Center Networks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 555
13.8 Passive Optical Networks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 556
13.8.1 Basic Architectures for PONs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 557
13.8.2 Active PON Modules . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 559
13.8.3 Controlling PON Traffic Flows . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 561