光纤通信简明教程原荣课后思考题

1、光纤优点 ： 1、频带宽、传输容量大2、损耗小，中继距离长3 、重量轻、体积小4、抗电磁干扰性能好5 泄露小、保密性好6、节约金属材料光纤系统结构分为：点对点、一点对多点、网络拓扑结构 光通网分 ： LAN MAN WAN光的本质？为什么相位差是（2 Z）/ ？光的本质是一种电磁波。光波沿 Z 方向传播的数字表达Ex =E0COS(wt-kz+ 0 )，对于每一个 wt 是相同的，故被Z 分开的两点间的相位差可用kz 简单表示，因为对于没一点 wt 是相同的。假如相位差是0 或 2的整数倍， 则两个点是同相位，于是相位差 =kz。光纤结构 ：光纤是由Si02 制成的纤芯和包层组成，为了保护光纤

2、外面还增加尼龙外层。包层的作用 ：把光纤限制在纤芯内。尼龙外层：增强光纤的肉人心、机械强度和耐老话特性。折射率的径向分布， 光纤分为：阶跃光纤（ SI）渐变光纤（ GI）实用光纤分为：多模光纤(MM) 、单模光纤（SM）常用单模光纤：标准单模光纤、 色散单模光纤、非零色散移位光纤光纤传光原理：基于光的折射反射、描述光纤特性参数有： 衰减、色散、带宽模式色散的产生: 在多模光纤中，不同模式的光信号在光纤中传输的群速度不同，引起到达光纤末端的时间延迟不同经光探测后各模式混合使输出光生电流脉冲相对于输入脉冲展宽光连接器 把两个光纤端面结合在一起， 以实现光纤与光纤之间可拆卸连接的器件， 对这种器件的

3、基本要求是使发射光纤输出的光能量最大限度地耦合进接收光纤。 跳线 用于终端设备和光缆线路及各种光无源器件之间的互连，以构成光纤传输系统光耦合器 的功能把一个或多个光输入分配给多个或一个光输出。 T 形、星形、方向、波分。光滤波器 是从包含多个波长的输入光信号中提取出所需要波长的信号。波分复用器把多个不同波长的发射机输出的光信号复合在一起，并注入一根光纤。解.复用器 把一根光纤输出的多个波长的复合光信号，用解复用器还原成单个不同波长信号，并分配给不同的接收机。光开关 接通或断开光信号， 转换光路， 实现光信号的交换。一 : 利用电磁铁或步进电动机驱动光纤或透镜来实现光路转换的机械式光开关二 :

4、利用固体物理效应的固体光开关光放大中继器作用 : 在光路上对光信号进行直接放大，然后再传输，即用一个全光传输中继器代替目前这种光- 电 - 光再生中继器半导体光放大器SOA 通过受激发射放大入射光信号， 其机理与激光器相同光放大器只是一个没有反馈的激光器，其核心是当放大器被光或电汞浦时，使粒子数反转获得光增益。减小 LD 解理面反射反馈， 可以制出SOA。使条状有源区与正常的解理面倾斜或在有源层端面和解理面之间插入透明窗口区， 就可以减小 LD 解理面的反射反馈。在输出透明窗口区光束在到达半导体和空气界面前，在该窗口区已发散， 经界面反射的光束进一步发散，只有极小部分光耦合进薄的有源层。当与抗

5、反射膜一起使用时，反射系数可以小到 10-4 。法布里 - 珀罗 由两块平行镜面组成的谐振腔构成的， 一块镜面固定， 另一块可移动以改变谐振腔的长度。 镜面是经过精细加工并渡有金属反射膜或多层介质膜的玻璃板。 工作原理 : 平行板的多束光干涉。马赫 - 曾德尔 干涉滤波器由两个 3dB 耦合器串联组成一个马赫 - 曾德尔干涉仪，干涉仪的两臂长度不等。原理 : 基于两个相干单色光经过不同的光程传输后的干涩理论。阵列二波光栅解复用器 原理 : 基于马赫 - 曾德尔干涉仪的原理， 多个相干单射光经过不同的光程传输后的干涉理论所以输出端口与波长有一一对应关系。光纤拉曼放大器 基于非线性光学效应的原理，

6、利用强汞浦光束通过光纤传输时产生受激拉曼散射， 使组成光纤的石英晶格振动和汞浦光之间发生相互作用， 产生比汞浦光波长还长的散射光发光机理 : 在构成半导体晶体的原子内部，存在着不同的能带。如果占据高能带 Ec 的电子跃迁到低能带 Ev 上，就将其间的能量差 Eg=Ec-Ev 以光的形式放出LD 激光发射的条件:1. 使有源区产生足够多的粒子数反转2 半导体激光器中必须存在光学谐振腔， 并在谐振腔里建立起稳定的振荡雪崩光敏二极管APD 原理 : 光生的电子 - 空穴对经过APD的高电场区时被加速，从而获得足够的能量， 它们在高速运动中与P 区晶格上的原子碰撞，使晶格中的原子电离，从而产生新的电子

7、- 空穴对数字光接收机:1光探测器和前置放大器部分 2 主放大部分 3 数据恢复部分 . 光探测器是实现光电转换的关键器件， 直接影响光接收机的灵敏度。 前置放大器的作用是放大光;.敏二极管产生的微弱性号， 以供放大器进一步放大和处理。 光接收机的数据恢复部分包括判决电路和时钟恢复电路， 它的任务是把均衡器输出的升余弦波恢复成数字信号为什么用相干检测:1使接收机灵敏度提高2 有效的利用光纤带宽，因为可以使波分复用各载波的波长间距减小。脉冲编码调制 是光纤传输模拟信号的基础。将模拟信号变为数字信号， 光纤通信系统光源的发射功率和线性有限， 因此通常选择二进制脉冲传输， 因为传输二进制脉冲信号对接

8、收机 SNR要求非常低， 对光源的非线性要求也不苛刻。取样，量化，编码。为什么要进行信道编码 ?SDH 干线采用何种码型 ?信道编码的目的是 : 使输出的二进制码不要产生长连 “ 1”或长连 “ 0”而是使 “1” 码和“ 0”码尽量相间排列，这样有利于时钟提取， 也不会产生因长连零信号幅度下降过大使判决产生误码情况。 SDH干线使用 NRZ 码。这种码型最简单，带宽窄， SNR高，线路速率不增加， 没有光功率代价， 无需编码。常用哪几种信道复用 ?SDH采用何种 ?3G?4G?常用的在电域内，有时分复用（ TDM），频分复用（ FDM）和正交频分复用（ OFDM），微波副载波复用（ SCM）

9、和码分复用（ CDM）在光域内，有光时分复用（ OTDM），波分复用（ WDM），光正交频分复用（ O OFDM）光码分复用（ OCDM）。时分复用 ; 码分复用 ; 正交频分复用 ;直接强度光调制 : 信息信号直接调制光源的输出光强。 外调制 : 信息信号通过外调制器对连续输出光的幅度或相位或偏振进行调制。从 PDH和 SDH码流中分插出一个 2Mbit/s 支路信号用户 ，从 PDH分插出 2Mbit/s: 需要经过 140Mbit/s 到 34Mbit/s ， 34Mbit/s 到8Mbit/s ，8Mbit/s到 2Mbit/s三次解复用和复用过程。采用 SDH的话可以利用软件直接一次

10、分插出2Mbit/s的支路信号。SDH帧结构中有哪几个信息域 ?各有何作用 ? 段开销域（ SOH） : 放置维护管理字节 . 管理指针域 : 指示净荷的第一字节在 STM N帧内的准确位置 . 信号净荷域 : 用于存放各种信息业务容量的地方。SDH等级复用 首先几个低比特率信号复用成 STM 0 信号，接着 3 个 STM 0 信号复用成 STM 1 信号，几个低比特率信号也可以直接复用成 STM 1 信号。然后 4 个 STM 1 信号复用成 STM 4 信号，以此复用下去， 最后 4个 STM 64 信号复用成 STM256 信号。SDH有哪几种传输终端设备 ?各有什么功能 ? 终端复用

11、器（ TM） : 将低速支路信号或者低速 SDH信号复用进高速的 SDH。分插复用器 （ADM）: 具有灵活分插任意支路信号的能力。数字交叉连接设备（ DXC） : 是一种集复用，交叉连接，保护 / 恢复，监控和网管等功能.为一体的传输设备。SDH采用哪两种同步方式？各用在何处？为什么从 STM过渡到 ATM? 方式：主从同步方式、伪同步方式 1、传统的 SDH设备不适合B_ISDN使用； 2 、人们在 pc 上对下载的数据业务延时不在乎但在打电话却对话音的延时特别敏感 , 而 SDH对比却无能为力； 3、ATM接入系统能够完成不同速率的多种业务接入，它既能提供窄带业务， 也能提供宽带业务。S

12、TM和 ATM各用什么方式复用？ 同步时分，统计时分。何为IP ？他有什么功能？提供什么服务？IP 是互联网的基本联网协议功能：寻址、分段 。服务：尽最大能力将一个数据包从他的发送地传送到目的地。简述 IP 进入光传送网的几种可能方式？ IP ATM SDH光传送网、 IP ATM 光传送网、 IP SDH光传送网、 IP* 光传送网什么是 FHC网？ HFC用什么线传输？ ADSL用什么线传输？ 信源前端到小区使用光缆， 小区到用户使用同轴电缆传输的网络叫光纤电缆混合网 （ HFC）；ADSL用双绞线传输。什么是 WDM系统？简述工作过程？ 在发射端多个信道调制各自的光载波， 在接收端使用光

13、频选择器件对复用信道解复用， 就可以取出所需信道；工作过程：把基带带宽分为多个信息通道，调制到不同光载波上， 再通过波分复用器将这些光信号 “堆积” 在一起，以便形成一个合成的光信号， 经光纤的信道传输。接入网在网络建设中的作用 ：接入网处于城域网 / 骨干网与用户驻地网之间，它是大量用户驻地网进入城域网 / 骨干网的桥梁。三网融合 ：将电信网、 互联网和广播电视网在技术上趋向一致，网络层互联互通， 业务层互相渗透交叉，应用层使用统一的协议，经营上互相竞争合作，政策层面趋向统一。接入网的组成 ：光线路终端、光网络单元、无源光分配网络。 功能：静态授权分配功能、光 / 电变换和提取时钟与 ATM

14、信元、将光能分配给各个 ONU。何谓无源光网络 ？种类？光纤接入是无源接入。种类： EPON GPON WDM-PON。下行复用技术种类 ：电复用： OLT采用时分复用，将分配给各个 ONU的信号按一定的规律插入时隙中， 在接收端 ONU把给自己的有效载荷从集合信号中再分解出来。光复用：给每个 ONU分配一个下行波长， 将分配给各个 ONU的信号直接由该波长载送， 在接受端ONU使用光滤波器分出自己的信号波长。上行接入技术种类 ： FDMA WDM TDMA CD-MA OFDMA。10GEPON如何与 1GEPON兼容 ：下行采用双波长波分， 上行采用双速率突发模式接收技术，通过 TDMA机

15、制协调二者共存。为什么要提出GPON:GPON 具有吉比特高速;.率，宽带利用率高，支持多业务透明传输的能力，能保证服务质量和级别，提供电信级的网络监测和业务管理，客服了APON和EPON存在的缺陷。为什么要提出GPON？ GPON具有吉比特高速率， 92%的带宽利用率和支持多业务透明传输的能力，同时能够保证服务质量和级别，提供电信级的网络监测和业务管理。GPON与 EPON比较有哪些优势？灵活配置上下行速率高效承载IP 业务支持实时业务能力支持的接入距离更远带宽有效性高分路比数量高运行，管理，维护和指配功能强大GPON有那两种传输模式？为什么它能提供多种业务特别是实时业务支持？ATM 和GEM;其分段机制，对于一些时间比较敏感的业务，如语音业务，可保证以高优先级进行传输。为什么要提出WDM-PON?WDM-PON能克服承载效率低，难以支持以太网之外的业务，浪费了光纤自身的可用带宽等缺点，WDM器件价格不断下降，其本身技术不断完善。WDM-PON有哪三种方案？第一种，每个ONU分配一对波长，分别用于上行和下行传输;第二种， ONU采用可调谐激光器，根据需要为 OUN动态分配波长，