(13电子本)程控交换与光纤通信修改版

1、一、填空题1. 目前光纤通信的长波波长低损耗工作窗口是1.31m和 1.55m 。2. 目前光纤通信三个实用的低损耗工作窗口是0.85 m,1.55 m和 1.31m 。3. 光纤的色散主要有材料色散、模式色散 、波导色散 。4. 按射线理论，阶跃型光纤中光射线主要有 子午射线 和 斜射线 两类。5. 在阶跃型光纤中，归一化频率V的定义式为 。6. 薄膜波导中，导波的基模是 TE0 模 。7. 按几何光学射线理论，阶跃型光纤中的光射线主要有_子午_射线和斜射线。8. 阶跃型单模光纤的截止波长c=V2.4059. 按照光纤中传输模式的多少，可以将光纤分为_单模_ 和多模光纤两类。10. 光纤数值

2、孔径的物理意义是表示光纤端面_接收和传输光_的能力。11. 均匀光纤的导光原理为 全反射原理 ，它的数值孔径表示了光纤接收和传输光的能力。12. 单模光纤的色散包括 材料 色散和 波导 色散。13. 线极化波是指 波的电场矢量空间取向不变 ，以 LP 表示。14. 在弱波导光纤中，光射线几乎与 光纤轴线 平行，因此，弱波导光纤中的和 分布是一种 近似的TEM波 。15. 光纤的损耗包括吸收损耗和散射损耗，其中 散射损耗 是光纤的固有损耗，决定光纤损耗的最低理论极限。16. 响应度和 量子效率 都是描述光电检测器光电转换能力的一种物理量。17. 光纤中的传输信号由于受到光纤的 损耗 和色散的影响

3、，使得信号的幅度受到衰减，波形出现失真。18. 影响光纤最大传输距离的主要因素是光纤的损耗和_色散_。19. 利用光波作为载波的通信方式称为 光纤通信 。20. 所谓弱导波光纤是指纤芯折射率_稍大于（约等于）_包层折射率的光纤。21. 在阶跃型光纤中，子午光线传输的特点是子午光线在传输过程始终位于_同一子午面内_。22. 按照与入射光的偏振态的要求，光隔离器可以分为偏振无关型和 偏振相关型 。23. 在光接收机中，与_主放大器_紧相连的放大器称为前置放大器。24. _粒子数的反转_分布状态是使物质产生光放大的必要条件。25. 在激光器中，完成频率选择和反馈作用的是_光学谐振腔_。26. 光发射

4、机中，数字信号调制电路应采用电流开关电路，最常用的是 差分电流开关电路 。27. 光开关是一种光路控制器件，起着 光路切换 的作用。28. _灵敏度_和 动态范围 是光接收机的两个重要特性指标。29. 数字光纤通信系统常用的线路码型有：扰码、 mBnB码 和插入码。30. 光隔离器 是一种只允许光沿一个方向通过而在相反方向阻挡光通过的光无源器件。31. 光环行器的非互易 性使其成为双向通信中的重要器件。32. 光开关 的功能是转换光路，实现光交换，它是光网络的重要器件。33. 在光纤通信系统中起主导作用的部件是光源、光纤和_光检测器_三种。34. 目前广泛应用的两类半导体光源 半导体激光器(L

5、D) 和 发光二极管（LED） 。35. SDH传输系统每秒传送8000帧STM-16帧，则该系统的传送速率为_2.488Gbit/s_。36. 在SDH网中，为了网络的OAM，在SDH的帧结构中设置了段开销和_通道开销_。37. 限制光接收机灵敏度的主要因素是_噪声_。38. 在PIN光电二极管中，P型材料和N型材料之间加一层轻掺杂的N型材料，称为_（I）_层。39. LED和LD类似，在结构上均采用 双异质（DH） 结构。40. 常用的两种光电二极管是PIN光电二极管和 雪崩光电二极管（APD） 。41. 光纤大容量数字传输先后出现两种传输体制准同步数字系列和 同步数字系列 。42. ED

6、FA主要由_掺铒光纤_、泵浦光源、光耦合器、光隔离器和光滤波器等组成。43. 受激辐射过程中发射出来的光子与外来光子不仅频率相同，而且相位、偏振方向、传播方向都相同，因此，称它们是_相干光_。44. 在半导体激光器的PI曲线上，当IIt时，激光器发出的是_受激辐射光_。45. 光发射机的基本功能是将携带信息的电信号转换成 光信号 ，并将其送入光纤中。46. 光和物质相互作用时，存在的三种基本跃迁过程是自发辐射受激吸收和_受激辐射_。47. 雪崩光电二极管具有_光电_效应，使光电流在管子内部就获得了倍增。48. 瑞利散射损耗与_波长_的四次方呈反比。49. 光纤数字传输系统的误码性能用_误比特率

7、_来描述。50. 已知光的频率为f，一个光子所具有的能量E为_hf_。51. 直接改变光源注入电流实现调制的方式称为直接调制或 内调制 。52. 光纤主要由 纤芯和包层 两部分构成。53. 目前研制的光放大器可分为半导体光放大器和_光纤放大器_两类。54. 按照泵浦方式的不同，EDFA可分为同向泵浦结构反向泵浦结构和_双向泵浦结构_等三种形式。55. 在研究光和物质相互作用时,爱因斯坦指出存在三种不同的基本过程: 自发辐射 、 受激吸收 、 受激辐射 。56. 发送机的消光比是 全“0”码时的平均输出光功率与全“1”码时的输出光功率之比。57. 判决器和时钟恢复电路和起来构成 码形成电路 。5

8、8. APD中的噪声除了量子噪声、暗电流噪声、漏电流噪声之外，还有附加的倍增噪声 。59. 光纤通信使用的有源光器件是光端机的核心，有 光源 和 光检测器 两种。60. 一台电话交换机通常由三部分组成：接口、 互联网络 及控制系统。61. 信息在通信网中由发端至终端逐节点传递时，网络有两种工作方式：面向连接和 面向对象 。62. 信令按其工作区域的不同可分为 用户线信令 和局间信令。63. 程控数字交换机中，用户电路的主要功能有七种，即 馈电 、 过压保护 、 振铃控制 、监视、编译码和滤波、混合电路和测试。64. 交换网络由基本的交换单元组成，基本交换单元有如下几种：空分阵列、共享总线型和

9、共享存储器型 。65. 通信网中直接连接电话机或终端的交换机称为本地交换机或 市话交换机，仅与各交换机连接的交换机称为 汇接交换机 ，当通信距离很远时又称为 长途交换机 。66. 通信网由终端、 交换设备 和 传输系统 组成。67. 无论何种交换机，在通信网中均完成如下功能， 接入功能 、 交换功能 、信令功能和其它控制功能。二、选择题1平方律型折射指数分布光纤中总的模数量等于( D )。A. B. C. D. 2阶跃型光纤中，导模的传输条件为（ C ） A V2.405 C VVc D V03光纤通信所使用的波段位于电磁波谱中的（ A ） A 近红外区B可见光区C远红外区D近紫外区4 目前光

10、纤通信所用光波的波长范围是（ D ） A 0.42.0 B 0.41.8 C 0.41.5 D 0.81.8 5光接收机中，雪崩光电二极管引入的噪声为（ D ） A 光电检测器的暗电流噪声、雪崩管倍增噪声、光接收机的电路噪声 B 量子噪声、雪崩管倍增噪声、光接收机的电路噪声 C 量子噪声、光电检测器的暗电流噪声、光接收机的电路噪声 D 量子噪声、光电检测器的暗电流噪声、雪崩管倍增噪声6把利用光激励、放电激励或化学激励等方法达到粒子数反转分布的方法称为（A）A 泵浦 B 受激辐射 C 内调制 D 受激吸收7光纤在（B ）波长附近材料色散为0。A 0.85m B 1.31mC 1.55m D 1.

11、27m8下列哪一个不是SDH网的特点( D ) A具有全世界统一的接口标准B大量运用软件进行系统配置的管理 C复用映射结构灵活D指针调整技术降低了设备复杂性9弱导光纤中纤芯折射率n1和包层折射率n2的关系是（ A ） An1n2Bn1=n2 Cn1n2Dn1n210 为防止反射光对光源的影响，应选用哪种器件？ （B ）A光耦合器 B光隔离器C光衰减器 D光纤活动连接器11多模光纤的纤芯直径较单模光纤的纤芯直径（ A ）A大 B小C等于 D约等于12激光器发生谐振的条件是（B ） A光学谐振腔的长度应为输出光波长的整数倍。B光学谐振腔的长度应为输出光半波长的整数倍。C输出光波长应为光学谐振腔长度

12、的整数倍。D输出光的半波长应为光学谐振腔长度的整数倍。13光纤光栅是根据（ C ）制成的A光电效应 B光纤的双折射特性C光纤的光敏特性 D非互异性14从射线光学的角度看，光纤是一种利用（ A ）进行光信号传递的导波介质。A全反射原理 B光的折射原理C光的反射原理 D散射原理15当光纤的参数确定以后只有工作波长（ B ）截止波长c时，光纤才能实现单模传输。AC=D16光纤相对折射指数差的定义为（ C ）A=n1n2 B=n2n1C D17.下列不属于无源器件的是（ D ） A光隔离器 B光环行器C光耦合器 D光放大器18.光纤的传输特性主要是（ C ） A.光纤的传光原理；B.光纤的结构特性和光

13、学特性； C.光纤的损耗及色散特性；D. 光纤的传输模式。19下面说法正确的是（ C ） A. 为了使光波在纤芯中传输，包层的折射率必须等于纤芯的折射率；B.为了使光波在纤芯中传输，包层的折射率必须大于纤芯的折射率；C.为了使光波在纤芯中传输，包层的折射率必须小于纤芯的折射率；D. 为了使光波在纤芯中传输，包层的折射率必须大于涂覆层的折射率。26下面说法正确的是（ A ） A 光纤的传输频带较宽，通信容量很大 B光纤的尺寸很小，所以通信容量不大C 为了提高光纤的通信容量，应加大光纤的尺寸 D由于光纤的芯径很细，所以无中继传输距离27 下面说法正确的是（ C ） A光纤弯曲半径不能无穷大 B光纤

14、弯曲半径不宜过大C光纤弯曲半径不宜过小 D光纤弯曲半径可以为零30在光纤通信系统中，EDFA以何种应用形式可以显著提高光接收机的灵敏度（ A ） A 作前置放大器使用 B 作后置放大器使用C 作功率放大器使用 D 作光中继器使用31光纤的吸收损耗产生的原因主要是由于（A ）A 原子缺陷 B 散射现像 C 光纤中有水分D 紫外区电子转移 34实现交换的基本成分中，哪一个是可选的（ B ）。A.路由表 B.转发表C.交换模块 D.相关控制信令35 APD所需的偏置电压较PD的 （A ）A 高 B 低C 等于 D 约等于36当V时，光纤中的光能（ D ） A 大部分集中在纤芯，小部分在包层B 大部分

15、集中在包层，小部分在纤芯 C 都集中在包层中，纤芯中没有D 都集中在纤芯中，包层中没有38下面说法正确的是：（ C ）A单模光纤只能传输次模模式 B单模光纤只能传输一路信号C 单模光纤只能传输一种模式 D单模光纤只能传输高次模模式43 光与物质的相互作用有自发辐射、受激吸收、受激辐射三种过程。下面说法正确的是（B） A自发辐射是产生激光的最重要的过程 B 受激辐射是产生激光的最重要的过程C受激吸收是产生激光的最重要的过程 D自发辐射的光称为相干光44 在激光器中，光的放大是通过（C） A光学谐振腔来实现 B泵浦光源来实现 C粒子数反转分布的激活物质来实现 D外加直流来实现45下列哪一个不是SD

16、H网的特点( D ) A具有全世界统一的接口标准B大量运用软件进行系统配置的管理C复用映射结构灵活D有两种基本速率47传输网主要由( A )_和( ) 构成的。A传输设备、网络节点 B交换设备、路由器C网关、节点设备 D信令设备、节点48在SDH帧结构中，( C _)是用于传送网络运行、管理和维护的附加字节。A 容器 B支路单元 C 段开销 D 信息净负荷53决定光纤通信中继距离的主要因素是（ B ） A 光纤的型号B 光纤的损耗和传输带宽C 光发射机的输出功率D 光接收机的灵敏度59我国的信令网采用（C）级结构。A一B二C三D四60 光纤的连接分为（ C ） A固定连接和永久性连接 B固定连

17、接和熔连接C固定连接和活动连接 D粘连接和熔连接61下面说法正确的是（ C ） A光隔离器是一种只允许单一波长的光波通过的无源光器件B光隔离器是一种不同光信号通过的无源光器件 C 光隔离器是一种只允许单向光通过的无源光器件D光隔离器是一种只允许单向光通过的有源光器件64我们将交换节点中存储到网络中每个目的地地址的路由信息的数据结构称为（ A ）。A. 路由表 B.转发表C. 状态表 D.交换单元65.7号信令系统采用的编码方式是（ D ）A.未编码方式 B.模拟编码方式C.二进制编码方式 D.信令单元方式66.7号信令网采用的工作方式是（ D ）。A.直联工作方式 B准直联工作方式 C.全分离

18、工作方式 D。直联和准直联相结合工作方式67下列业务中对时延要求不敏感的是（ C ）。A. 语音业务 B. 可视电话C. 数据业务 D. 移动通信业务68.监视设备的忙闲状态和通信业务的呼叫进展情况属于信令的（ A ）功能。A.监视功能 B.选择功能C.管理功能 D.维护功能三名词解释（本题共5小题，每小题4分，共20分）1. 数值孔径 表示光纤接收和传输光的能力，用NA表示：NA=n12-n22n12 。2. 色散 光信号通过光纤传播期间，波形在时间上发生展宽的现象称为光纤色散。3. 全反射指光由光密介质射到光疏介质的界面时，全部被反射回原介质内的现象。4. 截止波长对于给定的光纤，存在一个

19、临界波长c ，当c 时，是单模传输，这个临界波长c 称为截止波长。5. 双折射在传输过程中，引起偏振状态的变化，把两个偏振模传输常数的差定义为双折射。6. 驰张振荡 当电流脉冲注入激光器后，输出光脉冲会出现幅度逐渐衰减的振荡，称为弛张振荡。7. 插入码 插入比特码是将信码流中每m比特划为一组，然后在这一组的末尾一位之后插入一个比特码输出。8. 子午光线过纤芯的轴线的平面称为子午面，在子午面的光线称为子午光线。9. 有源器件 有源器件一般指需要外接电源工作的器件。10. 无源器件 在不需要外加电源的条件下，就可以显示其特性的电子元件。11. 光接收机的动态范围在限定的误码率条件下，光接收机所能承

20、受的最大平均接收光功率和所需最小平均接收光功率的比值。12. 粒子数反转为了得到激光，就必须使高能E2 上的原子数目大于低能级E1 上的原子数目，这样就能在E2和E1间实现粒子数的反转。13. 直接调制用电信号直接调制驱动电流，使输出的光随电信号变化。14. 电光延迟 就是在电信号到来时，光信号相对于电信号的时间延迟。15. 码字数字和在mBnB码字中，用“-1”代表“0”码，用“+1”代表“1”码，整个码字的代数和称为WDS。16. mBnB码又称分组码，它是把输入信码流中每m比特码分为一组,然后变换为n比特(nm)输出。17. 信令转接点 信令转接点STP：具有信令转发功能，将信令消息从一

21、条信令链路转发到另一条信令链路的节点称为信令转接点。18. 分布式控制 在给定的系统条件下，每台处理机只能访问一部分资源和执行一部分功能。19. 信令指在通信网上为完成某一通信业务，节点之间要相互交换的控制信息。20. 路由表为便于叙述，我们将交换节点中存储的到网络中的每一个目的地的路由信息数据结构称为“路由表”。21. 信令点信令消息的起源点和目的点。22. 粒子数反转分布 在外界能量作用下,处于低能级的粒子将不断地被激发到高能级上去,从而使高能级上的粒子数大于低能级上的粒子数,这种分布状态称为粒子数的反转分布。23. 虚电路方式两个用户终端设备在开始互相传输数据之前必须经过一个逻辑连接。2

22、4. 信息的突发性“1”码和“0”码的比率。4 简答题1. 目前光纤通信为什么采用以下三个工作波长：1=0.85m，2=1.31m，3=1.55m？ 1=0.85m，2=1.31m，3=1.55m附近是光纤损耗较小或最小的波长“窗口”，相应的损耗分别为23dB/km、0.5dB/km、0.2dB/km，而且在这些波段前有成熟的光器件。2. 光纤通信为什么向长波长、单模光纤方向发展？长波长、单模光纤比短波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）有光纤损耗和波长的关系曲线知，随着波长增大，损耗

23、呈下降趋势，且在1.55m处有最低损耗值：而且1.13m和1.55m处的色散很小。故目前长距离光纤通信一般都工作在1.55m。3. 简述构成激光器的三个基本条件（1） 粒子数反转分布；（2） 阈值条件：th=+12Lln1R1R2（3） 相位条件：L=q2n4. 数字光接收机由哪几部分组成，并说明各部分的作用。 光检测器：实现光/电转换的关键器件； 前置放大器和主放大器：将微弱的电信号放大； 滤波器：滤掉无用的干扰信号； 判决电路和时钟恢复电路：把放大器输出的升余弦波形恢复成数字信号，以消除码间干扰，减少误码率。5. 简述数字光纤通信系统码型选择应满足的主要条件。应避免出现长连“0”或长连“1

24、”，能进行不中断业务的误码监测，尽量减少码流中直流分量的起伏。6. 激光器产生的驰张振荡和自脉动现象的机理是什么？它的危害是什么？应如何消除这两种现象的产生？ 答：当电流脉冲注入激光器后，输出光脉冲出现幅度逐渐衰减的振荡，称为弛张振荡。弛张振荡的后果是限制调制速率。当最高调制速率接近弛张振荡频率时，波形失真严重，会使光接收机在抽样判决时增加误码率，因此实际中最高调制频率应低于弛张振荡频率。 某些激光器在脉冲调制甚至直流驱动下，当注入电流达到某个范围时，输出光脉冲出现持续等幅的高频振荡，这种现象称为自脉动现象。自脉动频率可达到2GHz，严重影响LD的高速调制特性。7. 光纤通信系统的最大中继距离

25、受哪些因素的影响?它们是如何影响的？受光纤线路损耗和光纤色散的限制； 如果系统传输速率较低，光纤损耗系数较大，中继距离主要受光纤线路损耗的限制。如果系统的传输速率较高，光纤线路色散较大，中继距离主要受色散的限制。8. 试说明APD和PIN在性能上的主要区别。（1） APD具有雪崩增益，灵敏度高，有利于系统传输；（2） 能进行不中断业务的误码监测；（3） 尽量减少信码流中直流分量的起伏。9. 7号信令系统的主要特点是？（1） 局间的7号信令链路由两端的信令终端设备和它们之间的数据链路组成，数据链路是一个工作于双向方式的数据信道，目前使用的速率为64 kb/s 。（2） 7号信令系统的本质是一个高

26、速分组交换系统，信令系统之间通过局间的专用信令链路以分组的形式交换各类业务控制信息。（3） 一条信令链路可以传送若干条话路的信令，理论上话路群的最大容量为4096条。（4） 由于话路与信令信道分离，有些时候信令畅通，并不一定话路也畅通，因此，必要时对话路进行单独的导通检验。10. 简述什么是分组交换，及其特点。分组交换又称报文分组交换，它是综合了电路交换和报文交换两者的优点的一种交换方式。特点：（1）优点：由于采用“存储-转发”，可以实现不同速率、不同代码及同步方式、不同通信规程的用户终端间的通信；采用统计时分复用技术，多个用户共享一个信道，通信线路利用率高；由于引入逐段差错控制和流量控制机制

27、，使传输误码率大为降低，网络可靠性提高。（2）缺点：技术实现复杂；网络附加的传输控制信息较多；信息从一端传输到另一端，穿越网络越长，分组时延越大。11. 什么是光电检测器的量子噪声? 由于光的传播是由大量的光量子(光子)传播来进行的。大量的光 量子是随机的。因而光电检测器在某个时刻实际接收的光子数，是在一个统计平均值的附近浮动而产生的噪声。12. 什么是随路信令？什么是公共信道信令？与随路信令相比，公共信道信令有哪些优点？ 随路信令是指信令与用户信息在同一条信道上传送； 公共信道信令是信令在一条与用户信息信道分开的信道上传送，并且该信令信道并非专用，而是为一群用户信息信道所共享；优点：（1）信

28、令系统独立于业务网，具有改变和增加信令而不影响现有业务网业务的灵活性。（2）信令信道与用户信道分离，使得在通信的任意阶段均可以传输和处理信令。（3）便于实现信令系统的集中维护管理，降低信令系统的成本和维护开销。13. 信令网由哪几部分组成？ STP的功能是什么？ 信令网由信令点SP，信令转接点STP，以及连接它们的信令链路组成; STP具有信令转发功能。14. 简要说明DTMF信号的组成和特点。组成：高频群和低频群，高低频群各包含4个频率； 特点：可靠性，特别是抗干扰能力强。15. 我国信令网分为几级，是如何设置的？ 我国信令网采用三级结构：第一级，HSTP（设在各省，自治区以及直辖市，成对设

29、置）第二级：LSTP（地级市，成对设置）第三级：SP（信令消息的源点或目的地址，各级交换局，运营维护中心、网管中心和单独设置的数据库均分配一个信令点编码）。16. 简要说明程控交换软件的基本特点。 实时性强，具有并发性，适应性强，可靠性和可维护性要求高。五计算题1.一阶跃折射率光纤，折射率n1=1.5，相对折射率差=1%，长度L=1km，求：（20分）（1）光纤的数值孔径；（2）子午光线的最大时延差 解：（1）光纤的数值孔径: NA=n12-n22n12=1.520.010.212(2) 子午光线的最大时延差: maxn1Lc=1.5100031080.01=50ns2.已知光纤芯径2a=50m，=0.01，n1=1.45，=0.85m，求它们的归一化传播常数V；若光纤的折射率分布分别为阶跃型和抛物渐变型，求它们的导波模式数量。（20分）解：=0.85m时，Vmax=2an12=2250.851.4520.0138故得导波模式数量：阶跃型：MVmax22=722渐变型：MVmax24=3613.有阶跃型光纤，若n1=1.5，0=1.31m，那么，（1）若=0.25，为保证单模传输，光纤纤芯半径应取多大？（2）若纤芯半径5m，保证单模传输时，应怎么样选择？解：（1）由单模传输条件 V=2an12-