光网络第四次(总复习)辅导13春..

1、光网络第四次总复习辅导课主要考核内容：第 1 部分概述（介绍光通信系统）第 2 部分 SDH 网络第 3 部分 基于 WD 啲光传送网第 4 部分 MSTP第 5 部分 城域光网络第1部分 概述主要内容：光网络的概念光通信系统的整体框架1.1光网络啲概念 概念：光网络是指以光纤为基础传输链路所组成的一种通信体 系网络结构。特点：光网络（光传送网）是在光通道层上实现互联，即以 光波长为基本互联单位。1.2光纤通信系统的整体框架结构系统组成框图：*发送端机、接收端机*光纤*中继器IMDD比奸適fH录统压理电图系统组成结构发射端机、接收端机、中继器内容：组成结构及各部分的功能关键光器件的工作原理(L

2、D、光电检测器、EDFA)光导纤维内容：光纤的结构与分类、光纤的导光原理光纤的传输特性、新型单模光纤1 1、光发射机(1 1)光发射机的功能调制：直接调制间接调制码型：NRZ(SDH)-光发射机的结构及各部分的功能:(AJV)育接Ifl制(2)激光器激光器的功能：电/光转换工作原理光与物质相互作用过程自发辐射受激吸收受激辐射受激吸收的概念及特点IIII、跃迁过程中不产生新的光子。受激辐射的概念及特点：概念：1处于高能级 E E2上的电子2受到外来光子的作用，外来光子的能量 hfhf = = E E2- - E El3跃迁：电子从高能级E2跃迁到低能级E14同时产生一个新的光子，其能量hf二丘2

3、-巳I I、外界光子(外来光子的能量hf = E2-巳)的作用 的条件下，进行受激跃迁。IIII、新产生的一个光子一一全同光子IIIIII、具有光放大的作用-激光器的组成：光学谐振腔、激活物质、泵浦源M2自发辐射l说明：三者缺一不可。-激光器的性能阈值特性: 光谱特性: 调制特性:阈值特性：1.0().5E3 16 激花將输出特性曲线阈值电流：当外加电流达到某一数值时，输出光功率将急剧增加, 将产生激光振荡，此时的外加电流被称为。用符号It表示。结论：当I It时，激光器发出的是荧光。当I It时，激光器产生激光。光谱特性:50ILri=1M1IW几J7AA*JjL3351ftiSO)僅)冬纵

4、樟愉出光祸S1-l金AIA肘也姑融光辭鸽典屋榆出光谱2、光接收机(1)光接收机的结构及各部分的功能(b)ft干站值时调制特性BB(I8360白匍増益控制电蹄图 4IG 数字光纤通信接收光端机方框却时钟恢复电路：信号码型：NRZNRZ信号频谱密度：NRZNRZ 功率谱中无时钟频率成分。RZRZ 功率谱中有时钟频率成分。技术指标：接收灵敏度、动态范围（4）光电检测器：工作原理：光电效应光电效应的概念：产生光电效应的条件：f一且=fch半导体光电检测器的种类：PIN:光电转换APD:光电转换、光放大作用岀号n2短波长区（可见光区）0.85卩m&I2&I2 1 1 光纤的n2-非均匀光

5、纤渐变型光纤anin2飲幟忖WZ-紆啟长波长区（不可见光区）- 1.31卩m和1.55卩m特点：1.31卩m-理论上的色散最小点1.55卩m理论上衰减最小点3、导光原理(1)阶跃型光纤1阶跃型光纤的导光原理一一全反射产生全反射的条件：*厲“2*9090_7C_7C 说明：两者同时成立其中临界角比=sin匹ni2集光能力数值孔径的概念：表示光纤集光能力的物理量。表达式：数值孔径 NANA = = n n 八 2 2，厶相对折射指数差(2)渐变型光纤光轴兴本地数值孔径NA(r) =；n2(r) - n；3平方律光纤自聚焦的概念:说明：不存在理想的自聚焦光纤。近似自聚焦光纤一一平方律光纤渐变型光纤的

6、导光原理一一折射定律+全反射兴本地数值孔径的概念:2 2 2 2n (r)二n (0)g r 平方律光纤的特点：模式色散最小4、模式理论分析法中的重要结论重要的参数VV-归一化频率，它是一个无量纲的参数。V =n1k0a2=ni a：2. o2工作状态分析：传输状态(或导波状态)k_ k2TV Vc截止状态：:k2TV : Vc临界状态一k2，或W=0TV=Vc3单模传输条件0 V : 2.40483主模LPoi乂二0次高模LRi乂=2.404835、光纤的传输特性光纤传输特性内容：衰减特性和色散特性(1)衰减特性(2)色散特性光纤的色散：光纤中传送的信号是由 不同的频率成分 和不同的 模式成

7、分构成的，而且它们有不同的传输速度，从而出现脉冲展宽的 现象。这种现象就是。原因：两种丿吸收损耗散射损耗色散的分类-模式色散:-材料色散:波导色散：色散的度量：色散系数D5、 新型单模光纤(1)色散位移单模光纤概念：衰减和色散最小点均在155卩m。思路：通过改变光纤的折射率分布，可改变波导色散的大小。(2)非零色散光纤非零色散光纤是指光纤的工作波长不是在1.55卩m,而是在1.541565卩m.（单位：ps/nm km）色散值：约1.04.0ps/km - nm14光纤通信系统性能1.衰减对中继距离的影响2、色散对中继距离的影响(1)(1) 色散的概念：(2)(2) 色散的分类光纤色散包括材料

8、色散、波导色散和模式色散。前两种色散是由于信号不是由单一频率而引起的，后一种色散是由于信号不是 单一模式而引起的。(3)(3) 色散的影响程度：与光纤的分类有关模式色散占主导地位多模光纤材料色散波导色散单模光纤丿材料色散同一数量级波导色散:(4)(4)色散受限系统当光源与光纤色散相互作用的结果，限制了中继距离影响的因素：码间干扰模分配噪声啁啾声一一与激光器的结构和使用的材料有关码间干扰:码间干扰产生的原因：?b码速、 D光纤色散系数 ，增加影响的因素：弘光源谱宽脉冲展宽的影响越显著(中继距离J)光纤分类模分配噪声的产生：啁啾声：产生的因素:光源的光谱特性:光纤的色散光源一一单纵模激光器光源的光

9、谱特性：啁啾声的产生:影响中继距离的因素码间干扰 光纤色散的作用结果 模分配噪声（多纵模激光器） 啁啾声（单纵模激光器）1模分配噪声：产生的因素光源一一多纵模激光器光源的光谱特性光纤的色散图4Y当通撤光龍的B*态和动杏戟t1t1t2t2图 4-5 鬲速调制时多纵模的随即起伏光谱特性（呈现）多纵模性随机起伏性为P纵模保持不变Wi/s蜩MfH峙3 3、最大中继距离的计算光纤与光源光谱特性的综合效果（1 1）衰减受限系统一一仅考虑衰减的影响激光盏光纤光电检测器X 0光发射机LJT /_先接收机活接头ACF活接头AM极限值设计法计算最大中继距离:PT-PR-ACT-ACR_PP-MELa=AfAs/

10、LfMC（2 2）色散受限系统一一仅考虑色散的影响I I、多纵摸激光器（MLMMLM 或发光二极管（LEDLED）6,汀10LDBD（单位 kmkm）单纵模激光器的色散代价主要是由啁啾声决定的，其中继距离计算公式如下:714002 2aD入2B2IIIIII、最大中继距离的计算速率与最大中继距离计算的关系: 155Mb/s155Mb/s 以下的光通信系统：只计算衰减的影响RPR-ACT空Af+As/Lf - -622Mb/s622Mb/s 光通信系统:光源：多纵模激光器PTPRACTACRPPME（单位 kmkm）IIII、单纵模激光器（SLMSLMLC=AfAs/LfMeL L : :.、L

11、DLD 中取最小的作为最大中继距离。 2.5Gb/s2.5Gb/s 光纤通信系统：（一般 1Gb/s1Gb/s 以上的光通信系统必须使用单纵模激光器）光源：单纵模激光器（衰减与色散）R - PR- ACT- ACR- Pp-MEAfAS/ LfMCL L：. .、LCLC 中取最小的作为最大中继距离- -10Gbit/s10Gbit/s 及 10Gbit/s10Gbit/s 以上的 SDHSDH 光线路光源；单纵模激光器影响的因素：光纤色散、啁啾声、极化模色散、光纤的非线性限制 举例:若一个 622Mbit/s622Mbit/s 单模光缆通信系统，其系统总体要求如下：系统中采用 InGaAsI

12、nGaAs 隐埋异质结构多纵模激光器，其阈值电流小于 50mA50mA 标称波长 入1=1310=1310nmnm 波长变化范围为 入呗=12951295nmnm,入tmax=1325nm=1325nm 光脉冲谱线宽度 入max20dB20dB那么考虑采用直埋方式情况下，光缆工作环境温度范围为0 C26 C时，计算最大中继距离106B . ：入D& 取 0.1150.115LC71400aD-X2B2解：1.1.衰减的影响若考虑光通道功率代价 P PP=1dB,=1dB,光连接器衰减 A=1dBA=1dB （发送和接收端各一个），光纤接头损耗 A=0.1dB/kmA=0.1dB/km，

13、光纤固有损耗a=0.28dB/km=0.28dB/km，取 M ME=3.2dB=3.2dB M Mc=0.1dB/km,=0.1dB/km,则由式（4-14-1）得2 2.色散的影响利用（4-44-4），并取光纤色散系数 D DplII1SI!；i&pJI*4:r-J、/；:iiIig4IIbt1III佢諭亠- ?申H接打+J再生段卄销处理SDH接口以血网接 H图卜】 駁于SDH的爭业务传送节点購本功能模型SD1I援口交叉连接成 VC-4-XcVC-4-Xc，以此作为一个整体信息结构进行传输。虚级联的概念：是指将分布在同一个 STM-NSTM-N 中不相邻的 VC-4VC-4 或分布

14、在不同 STM-STM-N N 中的 VC-VC-4 4 按级联关系构成 VC-4-Xv,VC-4-Xv,以这样一个 整体结构进行业务信号的传输。2、VC-4相邻级联与虚级联的实现(1)VC-4的相邻级联VC-4的相邻级联标志：通过AU-4指针内的级联指示字节H4表示。VC-4-Xc的结构模型:WX9JVC4-Xc 3RSQNAU-tiPTRJlBlC2N1C-4-XC5*rMSONSTMW1JC-1XX 261图7-2 VC-4-Xc结构(2)VC-4的虚级联VC-4的虚级联标志：通过AU-4指针内的级联指示字节H4表示。VC-4-Xv的结构模型：XX 260图7-3 VC-4-Xv结构二、 链路容量调整方案（LCAS）LCAS协议性质：是一种双向协议。三、 通用成帧（GFP）协议概念：GFPGFP 是一种先进的数据信号适配、映射