27-EFT.WP.Packets.Light v1.0 | 第1章 光包域定义与范围

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第1章 光包域定义与范围

一句话目标：界定“光包/光脉冲（Packets.Light）”在光纤/自由空间/混合网络中的对象、输入/输出与工程边界，确立两口径到达时与量纲合规的统一发布口径。

I. 范围与对象

1. 对象（传播与设备）
   • 分段路径 gamma(ell) = gamma_fiber ⊕ gamma_fso ⊕ gamma_dev，路径长 L_gamma = ( ∫_gamma 1 d ell )。
   • 介质/器件参数：n_eff(f,x), alpha_fiber(f), beta(omega), beta2, PMD, 放大器/交换设备（EDFA/WSS/ROADM）。
2. 对象（时基与成帧）
   帧系：epoch → frame → slot → sym；包时长 T_pkt，保护间隔 T_guard。
3. 输入
   发端信号 x(t)（或符号流）、链路与器件清单（含 hash/id 与生效区间）、RefCond（温度/天气/时区/采样率）、时基与同步 offset/skew/J、策略与阈值。
4. 输出
   收端信号 y(t)（软/硬判）、到达时 T_arr 与修正项、链路计量 OSNR/Q/EVM/BER、运行面板 SLI/SLO、manifest.packet.*。
5. 边界与不包含
   不复述通用计量方法学（见《EFT 技术白皮书与技术备忘模板 全面清单 v0.1》）；无线电与铜缆仅作对照，不纳入本卷实现域。

II. 名词与变量

• 路径与几何：gamma(ell), L_gamma, t_hat, r_i, los/nlos。
• 介质与色散：n_eff(f,x), n_phi(f), n_g(f), beta(omega), beta2, D, PMD, alpha_fiber。
• 时基与成帧：epoch, frame, slot, sym, T_sym, T_guard, T_pkt。
• 能量与噪声：P_tx, P_rx, ASE, OSNR, N0, SNR(f)。
• 调制与检测：mod ∈ {OOK,PAM,QAM,PSK,OFDM,PPM}, EVM, LLR, R_c。
• 复用与标签：lambda（波长）, k_sub（子载波）, label, wss。
• 到达时与两口径：T_arr, c_ref, delta_form, tol_Tarr。
• 计量与不确定度：RefCond, corr_env(x; RefCond), u(x), U = k * u_c, nu_eff。
• 量纲示例：unit(T_arr)="[T]"，unit(n_eff)="-"/dim="1"，unit(OSNR)="dB"（记录线性换算）。

III. 公设 P601-*

• P601-1（路径显式与单调）：传播路径分段显式，non_decreasing(ell) 且分段连接满足几何与边界连续。
• P601-2（两口径并行）：到达时使用常量外提与一般口径并行计算并落盘差异 delta_form。
• P601-3（量纲合规）：进入任一方程的字段必须声明 unit/ dim 并通过 check_dim( y - f(x) )。
• P601-4（成帧守恒）：T_guard 与 T_pkt 的预算在交换/排队/补偿后守恒，除非策略显式放宽并落盘。
• P601-5（环境修正可追溯）：任何补偿/数据库回写均写作 corr_env(x; RefCond) 并记录来源与版本。
• P601-6（冲突名强制）：T_fil（张力）≠ T_trans（透射系数）；n（数密度）≠ n_eff（有效折射率）。

IV. 最小方程 S601-*

1. S601-1（两口径到达时）
   • 常量外提：T_arr = ( 1 / c_ref ) * ( ∫_{gamma(ell)} n_eff(f,x) d ell )。
   • 一般口径：T_arr = ( ∫_{gamma(ell)} ( n_eff(f,x) / c_ref ) d ell )。
   • 两口径差：delta_form = | ( 1 / c_ref ) * ( ∫ n_eff d ell ) - ( ∫ ( n_eff / c_ref ) d ell ) |。
2. S601-2（群延迟与色散）
   • 群延迟密度：dT_g = ( 1 / v_g ) d ell = ( n_g / c_ref ) d ell，n_g = n_phi - f * ( d n_phi / d f )。
   • 二阶色散：beta2 = d^2 beta / d omega^2，色散参数 D = - ( 2*pi*c_ref / lambda^2 ) * beta2。
3. S601-3（段级累积）
   分段累加：T_arr = ∑_{seg} ( ∫_{gamma_seg} ( n_eff / c_ref ) d ell )，seg ∈ {fiber, fso, device}。
4. S601-4（功率与 OSNR 基线）
   OSNR_lin = P_signal / P_ASE，P_ASE = n_sp * h * f_0 * (G - 1) * RBW（链路近似，器件参数落盘）。
5. S601-5（成帧守恒式）
   T_pkt = N_sym * T_sym + N_gap * T_guard；排队保持 T_guard 不小于最小值 T_guard_min。

V. 计量流程 M60-1（域就绪→建模→校核→落盘）

• 域就绪：固化 RefCond、时基/帧结构，构建分段路径与器件清单（含 hash/id、生效区间）。
• 建模/估计：介质 n_eff/n_g/alpha_fiber/beta2/PMD 与 FSO 湍流参数；建立段级传输函数与补偿核。
• 两口径计算：并行计算 T_arr 两口径与 delta_form；估计 OSNR/Q/EVM。
• 校核：check_dim、delta_form ≤ tol_Tarr、成帧守恒、残余色散/PMD 上界；记录不确定度 u/U。
• 落盘：生成 manifest.packet（键：TraceID, gamma.hash, RefCond, T_parts, delta_form, tol_Tarr, metrics.*, u/U, contracts.*, signature）。

VI. 契约与断言 C60-1x（建议阈值）

• C60-101：delta_form_p95 ≤ tol_Tarr（默认 tol_Tarr = 1e-3 * T_arr）。
• C60-102：check_dim( T_arr ) = "[T]"，check_dim( OSNR ) 通过单位换算校核。
• C60-103：T_guard ≥ T_guard_min；若排队/交换后不满足，必须记录补偿或降级策略。
• C60-104：残余色散 |D_res| ≤ D_max，残余 PMD ≤ PMD_max（随制式配置）。
• C60-105：RefCond 完整（温度/天气/采样率/时区/链路版本）。

VII. 实现绑定 I60-1*（接口原型、输入输出、不变量）

• I60-11 build_path(segments, geom) -> gamma, meta（分段光纤/FSO/器件，non_decreasing(ell)）。
• I60-12 eval_tex_arr(n_eff, c_ref, gamma) -> {T_arr_form1, T_arr_form2, delta_form}。
• I60-13 estimate_dispersion(params) -> {beta2, D, PMD}。
• I60-14 estimate_osnr(trace, rbw, edfa_list) -> OSNR（包含噪声等效带宽）。
• I60-15 check_framing_guard(frame_spec, scheduler) -> report。
• I60-16 emit_packet_manifest(results, policy) -> manifest.packet。
  不变量：check_dim(*) 通过；delta_form ≤ tol_Tarr；units(trace) 一致；段哈希与版本可追溯。

VIII. 交叉引用

• 路径/介质修正与两口径发布：见《EFT.WP.Metrology.PathCorrection v1.0》第2/10/11章。
• 时基/同步：见《EFT.WP.Metrology.TimeBase v1.0》《EFT.WP.Metrology.Sync v1.0》。
• 链路计量与仪器：见《EFT.WP.Metrology.Instrument v1.0》。
• 运行与面板：见《EFT.WP.STG.Dynamics v1.0》第14章。

IX. 质量与风控

• SLI/SLO：delta_form_p99, osnr_drift, cd_residual, pmd_drift, latency_p99, drop/erasure_rate。
• 回退策略：色散/PMD 漂移→在线补偿增益回写；FSO 衰落→冗余路由/速率自适应；排队拥塞→提升 T_guard 与旁路；计量漂移→清单重签。
• 审计：路径与器件哈希、RefCond、两口径差与阈值历史、面板快照与回放一致性（双环境偏差 ≤ ε_dual）。

小结

• 本章确立光包装置的对象/输入输出、两口径到达时与量纲合规的域级基线；
• 给出 P601/S601/M60-1/C60-1x/I60-1* 的可执行骨架，产出以 manifest.packet.* 清单化发布与审计。