光纤通信复习要求剖析Word格式文档下载.docx

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应用:

①通信网

②计算机局域网和广域网

③有线电视的干线和分配网

④综合业务光纤接入网

9）光纤通信系统由哪几部分组成，简述各部分作用，画出系统框图

光纤通信系统由发射机、接收机和光纤线路三个部分组成（参看图1.4）。

发射机又分为电发射机和光发射机。

相应地，接收机也分为光接收机和电接收机。

电发射机的作又分为电发射机和光发射机。

电发射机的作用是将信（息）源输出的基带电信号变换为适合于信道传输的电信号，包括多路复接、码型变换等，光发射机的作用是把输入电信号转换为光信号，并用藕合技术把光信号最大限度地注人光纤线路．光发射机由光源、驱动器、调制器组成，光源是光发射机的核心。

光发射机的性能基本取决于光源的特性；

光源的输出是光的载波信号，调制器让携带信息的电信号去改变光载波的某一参数（如光的强度）．光纤线路把来自于光发射机的光信，能小的畸变（失真）和衰减传输到光接收机．光纤线路由光纤、光纤接头和光纤连接器组成。

光纤是光纤线路的主体，接失和连接器是不可缺少的器件．光接收机把从光线路输出的产生畸变和衰减的微弱光信号还原为电信号．光接收机的功能主要由光检测器完成，光检测器是光接收机的核心。

电接收机的作用一是放大，二是完成与电发射机换，包括码型反变换和多路分接等．

10）基本光传输系统的三个组成部分，它们各自的功能、组成？

①光发射机:

光发射机的功能是把输入电信号转为光信号,并用耦合技术把光信号最大限度地注入光纤线路.光发射机由光源,驱动器和调制器组成

②光纤线路:

功能是把来自光发射机的光信号以尽可能小的畸变和衰减传输到光接收机.它由光纤,光纤接头和光纤连接器组成

③光接收机:

功能是把从光纤线路输出,产生畸变和衰减的微弱光信号转换为电信号,并经其后的电接收机放大和处理后恢复成基带电信号.它由光检测器,放大器和相关电路组成

11）三种常用的光源器件是什么？

（LED，LD，DFB）

12）什么是HFC系统

第一章习题（第二版）：

P131-3

在5GHz微波载波上能传输的64kb/s的话路数

K=（5*10^9*1%）/（64*10^3）≈781（路）

在1.55um的光载波上能传输的64kb/s的话路数

f=3*10^8/（1.55*10^-6）

K=f*1%/（64*10^3）=3.0242*10^7（路）

第二、三章知识点

1）光纤是由什么构成的？

是由中心的纤芯和外围的包层同轴组成的圆柱形细丝

2）光能量限制在光纤中传输的必要条件是什么？

条件是:

纤芯的折射率>

包层的折射率

3）光纤的哪三种基本类型？

各自相应的折射率分布如何？

GIF与SIF的区别？

1突变型多模光纤:

纤芯折射率为n1保持不变,到包层突然变为n2

2渐变型多模光纤:

纤芯中心折射率最大为n1,延径向r向外围逐渐变小直到包层变为n2

3单模光纤:

折射率分布和突变型多模光纤相似

区别:

光纤截面上折射率分布不同

4）NA的概念、定义式、物理意义？

定义零界角的正弦为数值孔径,即NA.

NA表示光纤接收和传输光的能力,NA越大,光纤接受光的能力越强,从光源到光纤的耦合效率越高

5）时间延迟的概念、定义式？

时间延迟差的物理意义？

时间延迟：

入射角为θ的光线在那长度为L（0x）的光纤中传输，所奖励的路程为l（0y），在θ不大的条件下，其传播时间即时间延迟：

定义式：

t=n1l/c=（n1L/C）secθ1=n1L/c（1+θ12/2）

式中c为真空的光速。

当θ=θc和最小入射角θ=0的光线之间的时间延迟差近似为：

△τ=（L*θc2）/2n1c=L*NA2/2n1c=n1L*△/c

6）对渐变型多模光纤，射线方程一般形式？

各符号意义？

射线方程的解的表达式？

各符号意义P18

7）自聚焦效应说明什么？

P19

不同入射角相应的光线，虽然历经的路程不同，单最终都会聚在点P上

渐变型多模光纤具有自聚焦效应

8）什么叫横磁模、横电模、混合模P23

V=0HZ=Hr=0,Eϕ=0,这类在传输方向无磁场的模式称为横磁模

V=0,EZ=Er=0,Hϕ=0,这类在传输方向无电场的模式称为横磁模

当V不等于0时，电磁场六个分量都存在，这些模式称为混合模

9）单模光纤传输条件是什么？

10）什么是横向传输常数？

定义式？

11）纵向？

12）归一化频率V的定义式

13）色散一般包含哪三种

模式色散,材料色散和波导色散

14）光纤色散可以用哪2种表示法

用3dB光带宽f3db或脉冲宽度△τ表示

15）什么叫3DB带宽？

将归一化频率响应下降一半或减小3dB的频率定义为光纤3dB光宽带f3db

由此可得到

16）简略的说，色散对光纤传输系统的影响是什么

从频域上看,色散色散限制了传输信号的带宽;

从时域上看,色散引起信号脉冲的展宽

17）简略的说，损耗对光纤传输系统的影响

光纤上的损耗在很大程度上决定了系统的传输距离

18）光纤特性分哪三类？

传输特性主要是什么？

主要分为:

几何特征,光学特征和传输特性.传输特性主要有损耗,色散和带宽

19）损耗测量常用什么方法，原理？

方法①剪断法:

是根据损耗系数的定义直接测量传输光功率实现的

②后向散射法:

瑞利散射光功率与传输光功率成比例,利用传输光相反方向的瑞利散射光功率来确定光纤损耗系数

20）带宽测量的时域法如何测量带宽？

时域法是测量通过光纤的光脉冲产生的脉冲展宽

21）色散测量的相移法的原理关键是什么？

22）什么叫粒子数反转分布？

果N2>

N1即受激辐射大于受激吸收,当光通过这种物质时,会产生放大作用,这种物质称为激活物质.N2>

N1的分布和正常状态的分布相反,所以称为粒子数反转分布

23）耦合器的主要特性参数是什么？

耦合比CR,附加损耗Le,插入损耗Lt,方向性DIR,一致性U

24）LED与LD工作原理有什么不同?

工作原理不同,LD发射是受激辐射光,LED发射是自发辐射光.LED不需要光学谐振腔,而LD需要.和LD相比LED输出光功率小,光谱较宽,调制频率较低.但发光二极管性能稳定,寿命长,输出功率线性范围宽,而且制造工艺简单,价格低廉.所以,LED的主要应用场合是小容量短距离通信系统;

而LD主要应用于长距离大容量通信系统

第二章习题：

p46-472-5,2-6；

2-7；

2-12,2-14,；

2-17；

2-24

2-5一根数值孔径为0.20的阶跃折射率多模光纤在850nm波长上可以支持1000个左右的传播模式。

试问：

（1）其纤芯直径为多少？

（2）在1310nm波长上可以支持多少个模？

（3）在1550nm波长上可以支持多少个模?

得到模的个数为：

第三章习题：

P763-19；

3-20；

3-21；

3-3；

3-4

第四章知识点：

1）光发射机的功能？

基本组成，框图？

光发射机:

光发射机的功能是把输入电信号转为光信号,并用耦合技术把光信号最大限度地注入光纤线路.光发射机由光源,驱动器和调制器组成;

2）光发射机的调制特性包括哪三个？

电光延迟、张弛振荡、自脉动现象

3）光接收机的功能？

数字光接收机的功能：

把经光纤传输后幅度被衰减、波形被展宽的微弱光信号转换为电信号，并放大处理，恢复为原发射的数字序列。

组成：

光检测器、前置放大器、主放大器、均衡器、时钟提取电路、取样判决器自动增益控制电路

4）光接收机的噪声特性哪两个部分？

外部电磁干扰产生的、内部产生的

5）耦合器的主要特性参数是哪些

6）光接收机的灵敏度定义？

如何计算？

灵敏度Pr的定义是，在保证通信质量（限定误码率或信噪比）的条件下，光接收机所需的最小平均接收光功率〈P〉min，并以dBm为单位

习题：

P101—4-10（计算）；

4-13；

4-14

第五章知识点：

1）SDH帧哪三个部分组成

段开销SOH、信息载荷Payload、管理单元指针AUPTR

2）抖动的定义？

抖动是数字信号传输过程中产生的一种瞬时不稳定现象。

抖动的定义是：

数字信号在各有效瞬时对标准时间位置的偏差。

3）故障率的单位

菲特

4）EDFA的工作窗口？

1550nm

5）SDH中将低速的支路信号复接为高速信号需要哪3个步骤？

映射,定位,复用

6）概念：

标准容器，虚容器、指针？

7）SDH传输网的网络单元？

它的基本网元有终端复用器（TM）、分插复用器（ADM）、同步数字交叉连接设备（SDXC）和再生中继器（REG）

第五章习题：

P121—5-4；

第七章知识点：

1）光放大器有哪两种类型？

2者的主要区别？

有两种类型：

半导体光放大器、光纤放大器

光纤放大器的性能与光偏振方向无关，器件与光纤的耦合损耗小

2）EDFA的关键器件？

掺饵光纤和高功率泵浦光源

3）实现EDFA的关键技术是什么？

设计高增益掺饵光纤

4）EDFA的4个优点？

1）工作波长正好落在光纤通信最佳波段（1500nm~1600nm）;

其主要是一段光纤（EDA），与传输光纤的耦合损耗很小，可达0.1dB.

（2）增益高，约为30~40dB;

饱和输出光功率打，约为10~15dBm；

增益特性与光偏振状态无关。

（3）噪声系数小，一般为4~7dB；

用于多信道传输时，隔离度大，串扰小，适用于波分复用系统。

（4）频带宽，在1550nm窗口，频带宽度为20~40nm，可进行多信道传输，有利于增加传输容量。

5）WDM的概念？

光波分复用技术是在一根光纤中同时传输多个波长光信号的一项技术。

其基本原理是在发送端将不同波长的光信号组合起来，并耦合到光缆线路上的同一根光纤中进行传输，在接受端又将组合波长的光信号分开，并作进一步处理，恢复出原信号后送入不同的终端，因此将此项技术称为光波长分割复用，简称光波长复用技术。

6）什么叫双纤单向传输？

单纤双向传输？

答：

双纤单向传输：

单向WDM传输是指所有光通路同时在一根光纤上沿同一方向传送。

单纤双向传输：

双向WDM传输是指光通路在一根光纤上同时向两个不同的方向传输。

7）WDM系统主要有哪5个部分组成？

光发射机、光中继放大、光接收机、光监控信道、网络管理系统

8）什么是光弧子？

光弧子通信？

光孤子是经光纤长距离传输后，其幅度和宽度都不变的超短光脉冲。

利用光孤子作为载体的通信方式称为光孤子通信。

9）光弧子通信系统的构成？

光孤子源产生一系列脉冲宽度很窄的脉冲,即光孤子流,作为信息的载体进入光调制器,使信息对光孤子流进行调制.被调制的光孤子流经掺铒光纤放大器和光隔离器后,进入光纤进行传输.

10）对光纤线路直接实验系统，传输速率是10G时，传输距离：

1000km

11）传输速率是20G时，传输距离：

350km

12）传输速率是2.4时，传输距离：

12000km

13）改进实验系统，传输速率是10G时，传输距离：

106km

P182---7-3（计算）；

7-4；

7-5

第八章知识点

1）SDH传送网，从上到下，分为哪3层，各层作用？

分为电路层、通道层、传输媒质层。

每一层网络为其相邻的高一层网络提供传送网络，同时又使相邻的第一层网络所提供的传送服务

2）什么是自愈网？

所谓自愈网就是无需人为干预，网络就能在极短时间内从失效故障中自动恢复，使用户感觉不到网络已出了故障。

3）有哪4种典型的自愈环结构？

二纤单向通道倒换坏、二纤单向复用段倒换坏、四纤双向复用段倒换坏、二纤复用段倒换坏。

4）接入网的定义？

和作用？

ITU-T的G.902建议对接入网给出如下定义：

接入网由业务节点接口SNI和用户网络接口UNI之间的一系列传送实体组成，为供给电信业务而提供所需的传送承载能力，可经由网络管理接口配置和管理。

5）光接入网OAN从系统配置上分为无源光网络PON和有源光网络AON

6）用户网光纤化的途径主要哪2个？

一是在现有电话铜缆用户网的基础上，引入光纤传输技术改造成光接入网；

二是在现有有线电视同轴电缆网的基础上，引入光纤传输技术使之成为光纤/同轴混合网HFC.

7）PON的一个重要应用是来传送什么业务？

宽带图像业务。

8）PON中常用的三种多址技术是什么？

频分多址、时分多址、波分多址

9）什么是HFC网？

HFC网的基本原理是在双向光纤CATV网的基础上，根据光纤的宽频带特性，用空余的频带来传输话音业务、数据业务或个人信息，以充分利用光线的频谱资源。

复习自我测试参考题

一、填空

1.光纤是由中心的纤芯和外围的包层同轴组成的圆柱形细丝；

为实现光能量在光纤中的传输，要求中心的纤芯的折射率稍高于外围的包层的折射率。

2.渐变型光纤的自聚焦效应说明不同入射角的光线，虽然经历的路程不同，但最终都会聚在一点上。

3.单模光纤传输的条件为

4.由于色散的存在，使得在光纤中传输的光纤信号，无论是模拟信号还是数字信号的幅度都要减小；

光纤的损耗决定了系统的传输距离（色散限制了带宽）。

5.通信网由SDH传送网、WDM光网络、光接入网组成。

6.PON即无源光网络中常用的多址技术有三种：

频分多址（FDMA）、

时分多址（TDMA）和波分多址（WDMA）。

7.接入网由业务节点接口（SNI）和用户网络接口（UNI）之间的一系列传送实体组成，为供给电信业务而提供所需的传送承载能力，可经由网络管理接口

Q3配置和管理。

8.在SDH中，将低速的支路信号复接为高速信号，需经过传输媒质层网络、通道层网络、电路层网络。

9.DWDM系统可分为双纤单向传输WDM系统和单纤双向传输WDM系统。

10.光与物质互相作用时有三种基本过程：

受激吸收、自发辐射、受激辐射。

二、选择题

1.1970年，光纤研制取得了重大突破，美国康宁公司成功研制了损耗为（A）的石英光纤，从而展现了光纤通信美好的前景。

A）20dB/kmB）1000dB/kmC）2.5dB/kmD）4dB/km

2.光纤中传送的电磁场模式为D

A）TM波B）EM波C）TEM波D）TM、EM及其混合波

3.影响多模光纤中的色散主要是C>

A>

B

A）材料色散B）波导色散C）模式色散D）色度色散

4.下列哪项不属于光无源器件D

A）连接器B）光耦合器C）光隔离器D）光检测器

5.下列不属于数字光发射机调制特性的是D

A）电光延迟B）张弛振荡C）自脉动现象D）暗电流噪声

6.平均故障间隔时间常用下列哪项表示B

A）MTTRB）MTBFC）MFRBD）MRTT

7.EDFA工作的窗口是B

A）1310nmB）1550nmC）980nmD）1480nm

8.下列哪项不属于我国在传输参考模型中提出的参考数字D

A）420kmB）5000kmC）280kmD）6400km

9.二纤单向复用段倒换环利用下列甚磨协议实现倒换环功能A

A）APSB）AISC）ACD）SOA

10.STM-1是SDH的同步传输模块，传输速率是A

A）155.520Mb/sB）2.048Mb/sC）1.544Mb/sD）622.080Mb/s

三、判断正确与错误

1.1960年，美国人梅曼发明了第一台红宝石激光器（T）

2.NA越大，则光纤中的信息传输量越大。

（F）

3.高能级的粒子数多，低能级的粒子数少称为粒子数反转分布。

（T）

4.耦合器的主要特性参数如下：

耦合比、附加损耗、方向性DIR、一致性。

（F）还有插入损耗

5.SDH传输系统中使用的线路编码是扰码。

（）

6.SDH的帧结构是块形，有9行，每帧有9*270*N个字节；

字节发送顺序是由下往上逐行发送，每行先右后左。

7.抖动的定义是：

8.当光载波波长间隔小于0.8nm时的复用技术，称为密集波分复用（DWDM）。

9.故障率的单位Φ，1Φ等于在1010h内发生一次故障的概率。

10.光弧子通信可实现超长距离的通信，目前还处于试验阶段。

四、计算与应用

1、写出下列波长对应的频率：

（a）850nm

（b）1300nm

（c）1550nm

2、考虑10km长，NA=0.30的多模阶跃折射率光纤。

如果纤芯折射率为1.450，计算光纤带宽

3、设140Mb/s数字光纤通信系统发射光功率为-3dBm，接收机灵敏度为-38dBm，系统余量为4dB，连接器损耗为0.5dB/对，平均接头损耗为0.05dB/km，光纤衰减系数为0.04dB/km，光纤损耗余量为0.5dB/km，计算中继距离L。

4、具有光功率x（t）的一个非常窄的脉冲（理想情况下一个单位脉冲函数），被输入光纤并产生一个输出波形。

输出脉冲y（t）相应于光纤的脉冲响应。

假设输出脉冲是高斯型：

y（t）=

exp（-t2/2

2）

其中

是脉冲宽度的均方根值。

证明FWHM（半峰值宽度）带宽为：

BW=

因为y（t）为冲击响应，故

即为频率响应，设f=f3db时为半峰值宽度，则

因为

即得FWHM带宽

五、简答题

1.光纤通信系统由哪几部分组成？

简述各部分作用，试画出系统框图。

光纤通信系统由发射机、接收机和光纤线路三个部分组成。

发射机又分为电发射机和光发射机。

2.说明把2Mb/s的支路信号复接到STM-1的复接过程？

首先，2Mb/s信号映射到容器VC-12中，加上通路开销VC-12POH之后，得到VC-12；

然后在VC-12信号上加上指针TU-PTR，得到支路单元TU-12；

将3个TU-12按字节间插同步复接成一个TUG-2；

7个TUG-2又按字节同步复接，并在前面加上两列固定填充字节，构成TUG-3；

然后3个TUG-3按字节间插同步复接，同时在前面加上两列装入VC-4，再加上管理单元指针AU-PTR，就构成了一个AU-4，最后以固定相位的形式置入含有STM-1的段开销SOH，就完成了从2Mb/s的信号到STM-1的复用

3.解释SDH传送网和接入网的概念？

SDH传送网：

SDH不仅适合于点对点传输，而且适合于多点之间的网络传输。

SDH传输网为拓扑结构，它由SDH终接设备（或称SDH终端复用器TM）、分插复用设备ADM、数字交叉连接设备DXC等网络单元以及连接它们的（光纤）物理链路构成。

SDH终端的主要功能是复接/分接和提供业务适配，例如将多路E1信号复接成STM1信号及完成其逆过程，或者实现与非SDH网络业务的适配。

ADM是一种特殊的复用器，它利用分接功能将输入信号所承载的信息分成两部分：

一部分直接转发，另一部分卸下给本地用户。

然后信息又通过复接功能将转发部分和本地上送的部分合成输出。

DXC类似于交换机，它一般有多个输入和多个输出，通过适当配置可提供不同的端到端连接

接入网：

由用户-网络接口（UNI）到业务节点接口（SNI）之间的一系列传送实体所组成的全部设施

4.说明5B6B线路编码的原理？

5B码共有32个码字，变换6B码时共有64个码字，其中WDS=0有20个，WDS=±

2有15个，WDS=-2有15个，共有50个|WDS|最小的码字可供选择。

由于变换为6B码时只需32个码字，为减少连“１”和连“0”的数目，删去：

000011、110000、001111和111100。

当然禁用WDS=±

4和±

6的码字。

表4.4示出根据这个规则编制的一种5B6B码表，正组和负组交替使用。

表中正组选用20个WDS=0和12个WDS=+2，负组选用20个WDS=0和12个WDS=-2。

5.光纤通信为什么向长波长、单模光纤发展？

答：

长波长、单模光纤比短波长、多模光纤具有更好的传输特性。

（1）单模光纤没有模式色散，不同成分光经过单模光纤的传播时间不同的程度显著小于经过多模光纤时不同的程度．

（2）由光纤损耗和波长的关系曲线知，随着波长的增大，损耗呈下降趋势，且在1.31µ

m和1.55µ

m处的色散很小，故目前长距离光纤通信一般都工作在1.55µ

m.