南邮光纤通信2018复习资料

1、第2章 光纤与光缆1、（！）光纤的主要结构（纤芯、包层及涂覆层）纤芯折射率大于包层折射率纤芯单模7-9um，多模50-80um，包层直径125um，涂覆层250um。2、折射率分布方法阶跃折射率光纤SI渐变折射率光纤GI。3、成缆方式层绞式：松套绕中心骨架式：骨架（抗侧压）中心束管式：松套至轴心（水下海底）带状式：4-16 松套4、光纤单模传输的条件：归一化频率 v=10（消光比半导体材料禁带宽度Eg才能产生光电效应。因此，对某种特定材料制造的光检测器存在一个满足光生电流入射光的下限频率fc和上限波长c，c被称为截止波长。c才行吸收系数：随波长减小而变大。后果：一方面禁带宽度决定的截止波长要大

2、于入射光波长，否则材料透明，无法光电转换，另一方面，吸收系数不能太大，以免降低光电转换效率（！）响应度：平均输出电流/平均数出光功率。公式：（！）量子效率：（光生电子-空穴对数）/入射电子数。公式： （！）两者关系：公式：（！）两者总结：响应度和量子效率是光敏二极管能量转换效率的参数，都显然与入射光的频率（波长）相关。暗电流：定义：理想光敏二极管没有入射光时应无电流，但实际中处于反向偏压的半导体光敏二极管无光照时仍有电流流过，这部分电流称为暗电流分类及产生原因：（1）体暗电流，是反向偏压下的反向饱和电流，由载流子的热扩散形成。（2）表面暗电流，由半导体表面缺陷引起的表面漏电流（暗电流随反向偏压

3、的温度增大而增大；限制光敏二极管能检测的最小光功率，降低接收灵敏度）饱和：入射光功率太大时光生电流与入射光功率不成正比。噪声：噪声包括散粒噪声（量子噪声）和热噪声。（原因：前者因为光生电子空穴对的离散性和随机性；后者是负载电阻和输入电阻产生）4、光接收机的主要性能指标，灵敏度（三中表示方法及其换算），动态范围的定义和计算，影响灵敏度的因素。（！）光接收机的前端是指：光检查器和前置放大器（！）灵敏度：给定信噪比条件下光接收机接收微弱信号的能力三种形式:输入最小平均光功率PR每个光脉冲的最低平均光子数n0每个光脉冲的最低平均能量Ed公式1：公式2：动态范围：光接收机适应光输出信号的能力光接收机信号

4、灵敏度（最小光功率）和过载功率间的差值影响灵敏度的因素：码间干扰 （多模：光纤带宽，单模：色散和非线性）消光比（光发送机的直流偏置电流） 暗电流 （光接收机的反向偏压）量子效率、入射光波长、信号速率及各种噪声第5章 无源光器件1、光纤连接器、光调制器（！）光纤连接器：两根光纤之间完成活动连接的器件 用途：各类有源及无源器件之间、光器件与光纤线路之间、各类测试仪器与光纤通信系统或光纤线路间的活动连接。（！）光衰减器：用来降低/改变光功率的器件光调制器：对光信号进行调制光开关：实现光信号在不同光路上的快速切换第6章 光放大器1、光放大器的工作原理和分类方法，基本工作原理：受激辐射或受激散射效应分类

5、方法：光放大器=半导体光放大器（）+光纤放大器（+）半导体激光放大器（利用受激辐射），分为谐振式和行波式掺杂稀土元素光放大器（掺铒EDFA，掺镨PDFA 原理：利用稀土元素吸收泵浦光能量，形成粒子数反转，再受激辐射产生光放大）非线性效应光放大器（包括FBA光纤布里渊放大器，FIA光纤拉曼放大器）2、EDFA的工作原理和特性（增益与泵浦光功率、掺铒光纤长度、输入功功率之间的关系、输出光功率和噪声特性）（！）工作频段和波长范围：1.53-1.56m，与光纤最小损耗波长窗口一致（！）主要结构中的泵浦光源，输出功率10-100mw，工作波长为0.98m或1.48m工作原理：在较弱的信号光和较强的泵浦光

6、一起输入掺铒光纤内，泵浦光激活EDF中的铒离子并形成粒子数反转，在信号光子的感应下，产生受激辐射，并实现信号光的放大。特点：工作波长与光纤最小损耗窗口一致，所需泵浦光功率很低，增益高噪声低，输出功率高，连接损耗小功率增益：表示EDFA的放大能力，功率增益=10lg（Po/Pi） 小信号增益大于大信号增益（图） 放大器增益存在饱和 刚开始增益随掺铒光纤长度的增加而上升，但光纤超过一定长度后，由于光纤本身损耗，增益反而下降，因此存在最大增益长度。图输出功率：当输入功率增加时，受激辐射加快，以至于减少粒子数反转，使受激辐射光减弱，输出功率趋于平稳。噪声：（1）信号光的散粒噪声、（2）被放大的自发辐射

7、光的散粒噪声、（3）自发辐射光谱与信号光的差拍噪声（决定EDFA性能的主要因素）、（4）自发辐射间的差拍噪声（！）3、EDFA基本结构和应用形式基本结构：信号光+泵浦光光耦合器光隔离器EDF光隔离器光滤波器输出光隔离器：保证单向传输减小反射光影响光滤波器：滤除放大器噪声（！）应用形式：线路放大（LA）：设于中继器位置代中继器功率放大（BA）：置于光发送机后（提高注入光纤的有效光功率，延长中继距离）要控制功率前置放大（PA）：置于光接收机前（可将经光纤线路传输的微弱光信号进行放大，从而提高光接收机的灵敏度）要较高噪声性能和增益系数第7章 数字传输体制1、（！）SDH基本概念和特点基本概念：SDH

8、是一套标准化的信息结构等级，SDH将不同速率等级定义为同步传送模块（STM-N），按照四倍的规律进行时分复用（TDM），高等级的STM-N信号是将基本模块STM-1以字节间插方式进行同步服用的结果（！）特点：全球统一的光接口、指针实现灵活的分插复用结构、丰富的段开销提供完善的网络管理功能2、（！）SDH的速率等级和帧结构中各部分的构成与作用（段开销、指针和净负荷）段开销：SOH，保证信息净负荷正常灵活传送所必需的附加字节，供网络运行管理使用。1-3行为再生段开销RSOH，5-9行为服用段开销MSOH 速率：8*9N*8*8000bit/s管理单元指针：AU PTR指示信息净负荷的第一个字节在S

9、TM-N中的准确位置，在第四行；有10个bit表示填充进帧结构的信息净负荷首字节，对于AU PTR的位置 速率：9N*8*8000信息净负荷：Payload，传送信息包括通道开销（POH）用于通道性能监视管理和控制。 速率：9*261N*8*8000速率特点：所以STM-1为270N*9*8*8000=155.520Mbit/s 工程中155M (!) STM-N的速率=155.520*N3、SDH复用和映射过程不同速率的支路业务信号首先适配入相应的容器C容器C输出+通道开销POH构成虚容器VC（+为映射）从TU到高阶VC或从AU到STM-N的过程称为复用。定位：若瞬时速率有偏差，SDH通过A

10、U指针或者TU指针进行调整，此过程称为定位。VC=C+POH TU=VC+TU PTR AU=VC+AU PTR*4、我国采用的复用映射路线（C-4、C-3和C-12路径）C4，C3, C12对应等效业务容量 64，48， 63C4效率最高，C12灵活性最高5、指针作用及调整机制作用：当SDH网络处于同步状态时，指针用来进行同步信号间的相位校准。当网络失去同步时（处于准同步状态），指针用来进行频率和相位校准。当网络处于异步工作状态时，指针用来作频率跟踪校准指针还可以用来容纳网络中的频率抖动和漂移调整机制：AU指针包含在H1、H2、H3字节中，具体说包含在H1、H2后10个bit中。该数值表明了

11、指针和VC4第一个字节的相对位置并以3个字节为单位进行增减调整正调整：当VC4的瞬时帧速率比AU4低时，通过正调整插入字节使VC4时间上向后调整。负调整：当VC4的瞬时帧速率比AU4高时，可以利用3个H字节存放VC4的多余字节。6、SDH设备类型（TM、ADM、REG和DXC）终端复用器（TM）: TM的主要功能是将PDH支路信号复用进SDH信号中，或将较低等级的SDH信号复用进高等级STM-N信号中，以及完成上述过程的逆过程。分插复用器（ADM）: 分插复用器将同步复用和数字交叉连接功能综合于一体，利用内部的交叉连接矩阵，不仅实现了低速率的支路信号可灵活地插入/分出到高速的STM-N中的任何

12、位置，而且可以在群路接口之间灵活地对通道进行交叉连接。再生中继器（REG）: REG的功能就是接收经过长途传输后衰减了的、有畸变的STM-N信号，对它进行放大、均衡、再生后发送出去。数字交叉连接（DXC）: DXC是一种具有一个或多个PDH或SDH信号接口，可以在任何接口之间对信号及其子速率信号进行可控连接和再连接的设备。7、SDH网同步主要方法时钟的作用模式伪同步：各节点具有独立的基准时钟，时钟精度高，虽然各个节点始终不完全相同，存在一定的绝对误差，但由于节点间误差极小，从全网而言几乎接近同步。主从同步：指网内设一主局（基准时钟），网内其他节点均受控于该主局，且采用逐级下控方式。时钟工作模式

13、：正常工作模式：外部输入时钟信号正常工作情况下的节点时钟工作模式。保持模式：外部输入时钟信号中断后，节点失去参考频率基准，转入保持模式自由运转模式：假设外部时钟信号中断的时间超出保持模式所能维持的最长时间，节点进入自由运转模式。8、传送网分层和分割的概念采用分层和分割的方法以后不仅可以对每一层网络单独设计，对每一层修改时也无须涉及其它层次，对SDH网在垂直方向上进行分层，分成不同层次；水平方向进行分割时，分割为若干部分。9、（！）SDH传送网分层模型（电路、通道和传输媒质层）电路层：直接为用户提供通信服务（交换机和交叉连接设备）通道层：支持一个或多个电路层网络，为电路层网络节点提供透明通道（分

14、插复用器ADM，交叉连接设备DXC）传输媒质层：为通道层节点提供合适的通道容量，STM-N是这一层的标准等级容量。*10、二纤单向通道保护环和四纤双向复用段保护环的工作原理。第8章 光波分复用系统1、光波分复用的基本概念和应用形式（双纤单向、单纤双向和光分路插入）1260-1360,1480-1580基本概念：波分复用WDM是在一根光纤上同时传送多个不同波长光信号的技术。基础是光纤具有足够的带宽资源（单模光纤主要有1310,1550两个低损耗波长区）分类：稀疏波分复用（20nm），密集波分复用（！）应用形式：双纤单向：发送和接收利用两根光纤单纤双向：一根光纤同时传送两个不同方向，全双工光分路插

15、入：中间线路设置ADM或光交叉连接器，可使各波长光信号进行合流和分流2、WDM系统的基本结构（光发送机、光中继放大、光接收机、光监控信道和网络管理系统）光发送机：利用光转发器OPU把不符合标准波长的信号，使用波合成器，合成多通路光信号,经光功率放大器（BA）注入光纤光中继放大：经较长传输距离后光信号传输质量下降，使用中继放大，WDM系统中中继放大区必须具备，增益调节和增益平坦技术，使得不同波长不同电平光信号经过光中继放大后具有相同的输出光功率。光接收机：采用分波器，并经过前置放大器输入各波长相应光接收机光监控信道：在光发送机侧插入特定波长（不等于传输业务的波长）的光监控信号，与业务信号合成波后

16、一起传输。同步字节、公务字节及网管所用的开销字节经过该信道传输网络管理系统：实现配置管理、故障管理、性能管理、安全管理3、分类方法（有线路光放大器和无线路光放大器两类）代码：nWx-y.zn：最大波长数（n波长系统）W：传输区段距离（L，80KM V，120KM U,160KM）x：允许的最大区段数（无线x=1）y：波长信号最大比特率（STM-4，y=4）z：光纤类型（235表示G.65 2,3,5）3、光波长区的分配要求（中心参考频率和波长、频率/波长间隔、中心频率偏差等），中心参考频率：193.1THz（波长：1552.52nm）频率与波长间隔：12.5GHz（0.1nm），25GHz（0

17、.2nm），50GHz（0.4nm），100GHz（0.82nm），附：长波长间隔为20nm中心频率的偏差：20GHzDWDM选择频率考虑因素：避开零色散区域（减小FWM，四波混频）选择波长竟可能处于放大器增益平坦区4、WDM系统的光纤选型和监控技术。G.653不适合WDM，1550零色散，严重四波混频。G.655非零色散位移光纤，高速10Gbit/sG.652加上色散补偿元件，低速低成本监控技术：在业务以外的新波长上传送专用的监控信号，方案：带外监控（处于光放大器增益带宽1530-1565之外，一般为151010nm，速率2048Kb/s,所以不通过光放大器）带内波长监控（15324nm，速

18、率155Mbit/s）带内外联合监控（通过数据通信网传输监控信息）第9章 光纤通信系统性能1、理解数字传输模型概念和分类概念：规定一个通信距离最长、结构最复杂、传输质量预计最差的通信连接作为业务传输质量的核算对象，考虑复杂系统中冗余最大的极端情况。（！）分类：假设参考连接HRX（对总的性能进行研究，27500KM，国内五段国际四段，5+4+5=14段）假设参考数字链路HRDL（2500KM）假设参考数字段HRDS（长途280KM，市话50KM）2、选择27500km假设参考连接的目的目的：为了使设计更可靠，满足实际中一切可能的要。如果在极端情况下设计的通信连接传输质量能满足要求，那么实际中比其

19、通信距离短，结构简单的通信连接也能保证传输质量。3、误码特性及其评定方法（长期平均误码率和误码时间百分数），误码性能的规范（G.821针对64kbit/s，定义的参数是误码秒和严重误码秒；G.826针对高速率通道，定义的参数是误块秒比、严重误块秒比和背景误块比）误码率，比特误码率（BER）=差错比特数/比特总数（！）类型：（1）随机误码：误码显示出随机发生形态，即误码往往是单个随机发生的，具有偶然性（噪声，色散引起的码间干扰，抖动）（2）突发误码：常常是突发的，成群发生的，这种误码在某个瞬间可能集中发生，而在其它大部分时间可能处于几乎没有误码的状态。（复用器，交叉连接设备和交换机的误码）平均长期比特误码率（用于随机误码，不用于突发误码）误码时间百分数：总的时间中，误码率超过阈值BERT，时间的百分数（用于突发误码）阈值：正