光纖通信技術(shù)分題型期末考試復(fù)習(xí)

1、 光纖通信 分題型復(fù)習(xí) 前言 水平有限，僅供參考。如有錯誤，敬請糾正。（1） 選擇填空判斷或名詞解釋第一章1、 利用光導(dǎo)纖維傳輸光波信號的通信方式稱為光纖通信。2、 屬于光波范圍之內(nèi)的電磁波主要包括紫外線、可見光和紅外線。目前光纖通信使用的工作波長0.85m（損耗2dB/km）,1.31m（損耗0.5dB/km）和1.55m（損耗0.2dB/km）（0.81.8m），對應(yīng)的頻率是167375THz。3、 光纖通信系統(tǒng)的形式：強度調(diào)制/直接檢波（IM/DD），主要由光發(fā)射機(jī)，光纖，光接收機(jī)，及光中繼器組成。（光發(fā)射機(jī)將電信號轉(zhuǎn)化成光信號耦合進(jìn)光纖，光接收機(jī)將光信號轉(zhuǎn)換成電信號，中繼器分為光-電-

2、光和光層上直接進(jìn)行放大的光放大器）。4、 光纖通信優(yōu)越性：1、傳輸頻帶寬，通信容量大，2、傳輸損耗小，中繼距離長。3、抗電磁干擾能力強。4、光纖細(xì)，重量輕，制作資源豐富。第二章1、 外層的折射率比內(nèi)層低。折射率高的叫纖芯，其折射率為n1，直徑為2a，折射率低的叫包層，其折射率為n2，直徑為2b。n1n2。2、 光纖的分類：1、按光纖橫截面折射率分布不同：階躍型光纖（均勻光纖）和漸變型光纖（非均勻光纖）。2、按纖芯中的傳輸模式:單模光纖 (直徑較小，為410m，纖芯較小，適合于大容量，長距離)，多模光纖（直徑約為50m，傳輸多種模式）3、 反射定律：1=1，反射角=入射角。折射定律：n1 sin

3、1=n2 sin2 。4、 全反射的條件： n1n2； c190 。5、 弱波導(dǎo)光纖： 。6、 數(shù)值孔徑:光纖捕捉光射線能力的物理量 ，用NA表示。7、 全反射形成導(dǎo)波的條件： ，是入射角。8、 漸變型光纖的本地數(shù)值孔徑：，9、 光纖的自聚焦：漸變型光纖中，不同射線具有相同的軸向速度的現(xiàn)象。10、 截止：光纖中出現(xiàn)了輻射模時，即認(rèn)為導(dǎo)波截止。11、 0V20dB。插入損耗L=-10lg（(P2+P3)/P1)。一般情況下要求L0.5dB。分光比T等于兩個輸出端口的光功率之比即為P3/P2。12、 光隔離器的基本原理是法拉第旋轉(zhuǎn)效應(yīng)。13、 波長轉(zhuǎn)換器的功能：能夠使信號從一個波長轉(zhuǎn)換到另一個波長

4、的器件。14、 波分復(fù)用器（WDM）：在一根光纖中能同時傳輸多波長光信號的技術(shù)。第四章1、 強度調(diào)制-直接檢波IM-DD，在光通信系統(tǒng)中無法傳輸HDB3碼。HDB3有三種狀態(tài)。2、 對光發(fā)射機(jī)的要求：(1)光源的發(fā)光波長要合適，與0.85m、1.31m、1.55m三個波長相適應(yīng)。(2)合適的輸出光功率（3）較好的消光比：EXT=全0碼時的平均輸出功率/全1碼時的平均輸出功率，一般要求EXT10.(4)調(diào)制性好3、 光中繼器 接收機(jī)+發(fā)射機(jī)4、 激光器的譜線特性：普通激光器工作在直流或低碼速的情況下，具有良好的單縱模（單頻）譜線。5、 接收機(jī)噪聲：散粒噪聲和熱噪聲。第五章1、 SDH網(wǎng)是由一些S

5、DH的網(wǎng)絡(luò)單元組成的，在光纖上進(jìn)行同步信息傳輸、復(fù)用、分插和交叉連接的網(wǎng)絡(luò)。2、 網(wǎng)絡(luò)節(jié)點接口是表示網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的接口，同步數(shù)字體系的速率最為基礎(chǔ)的模塊信號STM-1其速率是155.520Mbit/s，更高等級的STM-N信號速率是STM-1的N倍，N=1,4,16,54,256等。3、 一般幀結(jié)構(gòu)分為3個區(qū)域：段開銷(SOH)區(qū)，信息凈負(fù)荷區(qū)和管理單元指針（AU-PTR），段開銷：為了保證信息正常傳送而供網(wǎng)絡(luò)運行、管理和維護(hù)所使用的附加字節(jié)。信息凈負(fù)荷區(qū)：用于通道監(jiān)視，管理和控制的通道開銷組成。管理單元指針：用來指示凈負(fù)荷中信息起始字節(jié)的位置。9*270*8/125*10-6=155.5204、

6、 SDH的特點：SDH網(wǎng)絡(luò)由一系列的SDH網(wǎng)元（NE）組成的，有全世界統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點接口，有一套標(biāo)準(zhǔn)化的信息結(jié)構(gòu)等級，有一種塊狀幀結(jié)構(gòu)，有一套特殊的復(fù)用結(jié)構(gòu)。5、 STM-N幀結(jié)構(gòu)的過程都必須經(jīng)過映射、定位和復(fù)用三大關(guān)鍵步驟。SDH復(fù)用結(jié)構(gòu)由一系列復(fù)用單元組成，常用的有容器(C)主要完成PDH與VC之間的適配功能、虛容器(VC)用來支持SDH通道層連接的信息結(jié)構(gòu)、支路單元(TU)為低階通道層和高階通道層提供適配功能、管理單元(AU)用來指示該高階VC在STM-N中的位置6、 SDH光傳輸系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分為點到點鏈狀線路系統(tǒng)和環(huán)路系統(tǒng)。SDH網(wǎng)元有終端復(fù)用器，分叉復(fù)用器，DXC數(shù)字交叉連接器，再生中繼

7、器。7、 SDH傳送網(wǎng)分層分為電路層網(wǎng)絡(luò)，通道層網(wǎng)絡(luò)，傳輸媒質(zhì)層網(wǎng)絡(luò)。8、 SDH網(wǎng)絡(luò)的保護(hù)自愈功能，它是指當(dāng)網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障時，能夠在無需人為干預(yù)的條件下，在極短的時間內(nèi)從失效狀態(tài)自動恢復(fù)所攜帶的業(yè)務(wù)。有兩種方式，(1)自動線路倒換：最為簡單的自愈形式，其結(jié)構(gòu)有兩種，即1n與1+1兩種。(2)環(huán)路保護(hù)。9、 SDH網(wǎng)同步方式有主從同步方式、相互同步方式和準(zhǔn)同步方式，大都數(shù)國家采取主從同步方式。10、 時鐘電路的工作模式可以分為正常工作狀態(tài)、保持工作模式和自由運行狀態(tài)3種狀態(tài)模式。11、 當(dāng)頻率10HZ時的隨機(jī)變化被稱為抖動，反之為漂移。第六章1、 光監(jiān)控信道的接口參數(shù)：監(jiān)控波長：1510nm。2

8、、 波分復(fù)用結(jié)構(gòu)：利用波長分割原理，將不同的SDH信號賦予不同的中心波長，這樣不同波導(dǎo)可以同時共用一根光纖進(jìn)行信息的傳輸。3、 WDM網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵設(shè)備有 (1)光差分復(fù)用器OADM(2)光數(shù)字交叉連接器OXC(3)光終端復(fù)用器OTM。光傳送網(wǎng)分為光通道(OCH)層、光復(fù)用段(OMS)層和光傳輸斷(OTS)層4、 OADM的功能：波長上、下話路的功能、具有波長轉(zhuǎn)換的功能、具有光中繼放大的功率平衡的功能、提供復(fù)用段和通道保護(hù)倒換功能、具有多業(yè)務(wù)接入功能。5、 OXC的實現(xiàn)方式：光線交叉連接、波長交叉連接和波長轉(zhuǎn)換連接。6、 影響波分復(fù)用系統(tǒng)性能的因素，除系統(tǒng)性能的因素外，有：制作技術(shù)和成本限制、串?dāng)_

9、影響、穩(wěn)頻、阻塞特性。7、 目前出現(xiàn)的1.6Tbit/s WDM系統(tǒng)中采用波長間插技術(shù)，使用C+L波段160個波長，其相鄰波長間隔為50GHz。8、 OTN（光傳送網(wǎng)）3種保護(hù)方式：線性保護(hù)、子網(wǎng)連接保護(hù)（ODUk SNC）和共享保護(hù)環(huán)。9、 WDM對光源和光電檢測器的要求：一：對光源的要求：(1)激光器的輸出波長保持穩(wěn)定(2)激光器應(yīng)具有比較大的色散容納值(3)采用調(diào)制技術(shù)。二：對光檢測器的要求：應(yīng)具有多波長檢測能力。10、 為什么全波段EDFA結(jié)構(gòu)中，有兩個放大器：C波段的EDFA具有體積小，功耗低，可靠性高的特點；L波段的EDFA是專門為L波段應(yīng)用設(shè)計的，通過光學(xué)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計，使其各項

10、技術(shù)指標(biāo)已完全達(dá)到C波段的EDFA，并且在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)上采用和C波段EDFA完全兼容的機(jī)械結(jié)構(gòu)、電器接口和通信接口，從而實現(xiàn)C+L全波段EDFA產(chǎn)品。11、 波長通道（WP）機(jī)制和虛波長通道（VWP）機(jī)制的區(qū)別：WP是光通路上的OXC節(jié)點沒有波長轉(zhuǎn)換功能，因此某一光通道中的不同光復(fù)用段必須使用相同的波長；VWP是光通道上的OXC節(jié)點具有波長轉(zhuǎn)換功能，因此一個光通道中的各光復(fù)用段可以占用不同的波長。第七章1、 寬帶城域網(wǎng)三種分層：核心層、匯聚層和接入層。2、 POS（IP over SDH）是通過SDH提供的高速傳輸通道來直接傳送IP分組。特點：保留了因特網(wǎng)的無連接特性，簡化了網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)，提高了傳

11、輸效率，降低了成本，易于容易兼容。符合Internet業(yè)務(wù)的特點。能利用SDH技術(shù)本身的環(huán)路自愈功能進(jìn)行鏈路保護(hù)。僅對IP業(yè)務(wù)提供良好的服務(wù)。3、 POW（IP over WDM）是光纖直接與光耦合器相連，耦合器把各波長分開或組合，輸入和輸出端都用簡單的光纖連接器。特點：簡化了層次，減少了網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和功能重疊，從而降低了網(wǎng)管復(fù)雜程度。充分利用了光纖的寬帶資源。對傳輸碼率、數(shù)據(jù)格式及調(diào)制方式透明。4、 一般PON的結(jié)構(gòu)有樹型、星型、環(huán)型、總線型等幾種。5、 OLT、ONU：核心服務(wù)塊、服務(wù)功能塊、通用功能塊。6、 ODN（光配線網(wǎng)）位于OLT和ONU之間。7、 測距的目的：要求補償因各ONU和OL

12、T之間的距離不同，而帶來的延時差異，而時到達(dá)OLT的邏輯距離一樣。8、技術(shù)性能EPONGPON傳輸層協(xié)議IP/EthernetATM/GEM下行復(fù)用技術(shù)TDMTDM上行復(fù)用技術(shù)TDMATDMA最高傳輸速率12502500、25001250最大分路比132164 11289、 MSTP是指能夠同時實現(xiàn)TDM、ATM、以太網(wǎng)業(yè)務(wù)的接入、處理和傳送功能，并能提供統(tǒng)一網(wǎng)管的、基于SDH的平臺。級聯(lián)是一種組合過程，通過將幾個C-n的容器組合起來，構(gòu)成一個大的容器來滿足數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)傳輸?shù)囊蟆Ｌ摷壜?lián)只要求源節(jié)點和目的節(jié)點具有級聯(lián)功能。 第八章1、 分組傳送網(wǎng)（PTN）是一種能夠面向連接，以分組交換為內(nèi)核的承載

13、電信級以太業(yè)務(wù)為主，兼容TDM 、ATM等業(yè)務(wù)的綜合傳送技術(shù)。2、 PTN網(wǎng)元的功能模塊由傳送平面、控制平面、管理平面構(gòu)成的。3、 MPLS(多協(xié)議標(biāo)簽交換)第九章1、 ASON（智能光網(wǎng)絡(luò)）核心是控制平面。2、 ASON控制平面的基本功能：資源發(fā)現(xiàn)、路由控制、連接管理、連接恢復(fù)。3、 全光網(wǎng)是指網(wǎng)絡(luò)中用戶與用戶之間的信號傳輸與交換全部采用光波技術(shù)。4、 全光網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)：光交換技術(shù)（電路交換（空分光交換）和分組交換）。（2） 名詞解釋第一章1、 光網(wǎng)絡(luò)的基本概念：基于光纖的電信網(wǎng)。2、 OTM（光終端復(fù)用器）、OADM(光分插復(fù)用器)、OXC（光數(shù)字交叉連接器）、ONN（光網(wǎng)路節(jié)點）。3、

14、MSTP技術(shù)：基于SDH的多業(yè)務(wù)傳送平臺。ASON技術(shù)：智能光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。PON技術(shù)：以太網(wǎng)光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。第二章1、光纖的非線性效應(yīng)：在強光場的作用下，光波信號和光纖介質(zhì)相互作用的一種物理效應(yīng)。包括：1、散射作用引起的（受激拉漫、受激布里淵散射）2、光纖折射指數(shù)隨光強變化而引起的（自相位調(diào)制，交叉相位調(diào)制，四波混頻）。2、自相位調(diào)制：把光脈沖在傳輸過程中由于自身引起的相位變化而導(dǎo)致光脈沖頻譜展寬。 交叉相位調(diào)制：由光纖中某一波長的光強對同時傳輸?shù)牧硪徊煌ㄩL的光強所引起的非線性相移。四波混頻：當(dāng)多個頻率光波以較大的功率在光纖中同時傳輸時，由于光纖中非線性效應(yīng)的存在，光波之間會產(chǎn)生能量交換。第三章1

15、、 半導(dǎo)體光電效應(yīng)：光照射到半導(dǎo)體的P-N結(jié)上，使半導(dǎo)體材料中價帶電子吸收光子的能量，從價帶越過禁帶到達(dá)導(dǎo)帶，在導(dǎo)帶中出現(xiàn)光電子，在價帶中出現(xiàn)光空穴，總稱光生載流子。光生載流子在外加負(fù)偏壓和內(nèi)建電場的共同作用下，在外電路中出現(xiàn)光電流，這就實現(xiàn)了輸出電信號隨輸入光信號變化的光電轉(zhuǎn)換作用。2、 雪崩倍增效應(yīng)：光生的電子-空穴對經(jīng)過APD的高電場區(qū)時被加速，從而獲得足夠的能量，它們在高速運動中與P區(qū)晶格上的原子碰撞，使晶格中的原子電離，從而產(chǎn)生新的電子-空穴對，稱為二次電子-空穴對，新產(chǎn)生的二次電子和空穴在高電場區(qū)里運動時又被加速，又可能碰撞別的原子，這樣多次碰撞電離的結(jié)果，使載流子迅速增加，反向電

16、流迅速加大，形成雪崩倍增效應(yīng)。3、 波分復(fù)用器（WDM）：在一根光纖中能同時傳輸多波長光信號的技術(shù)。第四章1、 模分配噪聲：在接收端取樣點得到的取樣信號有強度的起伏，引入了附加噪聲。2、 接收機(jī)靈敏度：在滿足給定誤碼率(BER=1*10-10)條件下，光接收機(jī)能夠接收到的最小平均光功率。第五章1、 誤塊（EB）：當(dāng)同一塊內(nèi)的任意比特發(fā)生差錯時，則認(rèn)為該塊出現(xiàn)差錯。2、 誤塊秒比（ESR），嚴(yán)重誤塊秒比（SESR），背景誤塊比（BBSR）。第六章1、 光傳送網(wǎng)(OTN)是以波分復(fù)用技術(shù)(WDM)技術(shù)為基礎(chǔ)、在光層組織網(wǎng)絡(luò)的傳送網(wǎng)。2、 光波分復(fù)用的概念：將兩種或多種各自攜帶有大量信息的不同波長的

17、光載波信號，在發(fā)射端經(jīng)復(fù)用器匯合，并將其耦合到同一根光纖中進(jìn)行傳輸，在接收端通過解復(fù)用器對各種波長的光載波信號進(jìn)行分離，然后由光接收機(jī)作進(jìn)一步的處理，使原信號復(fù)原。3、 DWDN是密集波分復(fù)用的英文縮寫。DWDM系統(tǒng)是一種波長間隔只有0.82nm的WDM系統(tǒng)，甚至小于0.8nm。4、 WDM網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵設(shè)備有 (1)光差分復(fù)用器OADM(2)光數(shù)字交叉連接器OXC(3)光終端復(fù)用器OTM。光傳送網(wǎng)分為光通道(OCH)層、光復(fù)用段(OMS)層和光傳輸斷(OTS)層。5、 GMP：基于多種帶寬顆粒的通用映射規(guī)程。6、 光通道網(wǎng)絡(luò)：基于波長路由的網(wǎng)絡(luò)。第七章1、 目前計算機(jī)網(wǎng)可分為局域網(wǎng)(LAN)、城

18、域網(wǎng)(MAN)和廣域網(wǎng)，IP over SDH（POS）、IP over WDM(POW)、IP over OTN、吉比特以太網(wǎng)(GE)技術(shù)。2、 MSTP（基于SDH的多業(yè)務(wù)傳送平臺）3、 光接入網(wǎng)（OAN）是指以光纖作為傳輸媒體來取代傳統(tǒng)的雙絞線接入網(wǎng)。電信號轉(zhuǎn)換為光信號由OLT完成，光信號轉(zhuǎn)換成電信號由ONU完成。ONU靠近用戶側(cè)，OLT靠近網(wǎng)絡(luò)側(cè)。4、 OAN分為：光纖到路邊（FTTC）、光纖到大樓（FTTB）、光纖到戶（FTTH）。5、 GFP（通用成幀）：一種先進(jìn)的數(shù)據(jù)信號適配、映射技術(shù)。（3） 簡答題第二章1、光纖的色散:不同頻率和不同模式的光在光纖中傳播時有不同的傳播速度，將會

19、引起波形在時間上發(fā)生了展寬。色散的大小用色散系數(shù)表示，單位為：ps/kmnm。模式色散：光纖中的不同模式，在同一波長下傳輸，各自的相位常數(shù)不同。材料色散：由于光纖材料本身的折射指數(shù)和波長呈非線性關(guān)系，從而使光的傳播速度隨波長而變化。波導(dǎo)色散：光纖中同一模式在不同的頻率下傳輸時，其相位常數(shù)不同。材料色散和波導(dǎo)色散都屬于頻率色散。在多模光纖中，頻率色散和模式色散都存在；而在單模光纖中，只存在頻率色散。第三章1、 光和物質(zhì)的相互作用：（1）自發(fā)輻射:發(fā)光過程，處于高能級的電子在未受到激發(fā)的情況下自發(fā)的產(chǎn)生躍遷，發(fā)射出一個能量為hv的光子。特點：、是自發(fā)躍遷。、光子頻率不同，范圍很寬。、發(fā)射方向和相位

20、不同，是非相干光。（2）受激吸收：在外來光子的激發(fā)下，低能級上的電子吸收了外來光子的能量，而躍遷到高能級上。特點：、必須在外來光子的激發(fā)下產(chǎn)生，是受激躍遷。、外來光子的能量等于電子躍遷的能級之差。、消耗外來能量的過程。（3）受激輻射：發(fā)光過程受到外來光子的激發(fā)而躍遷到低能級而E1時，放出一個能量為hv的光子。特點：、外來光子的能量等于躍遷的能級之差。、發(fā)射出的光子與外來光子頻率，相位，偏振方向的傳播方向都相同，是全同光子。、可以使光得到放大。2、 諧振腔如何產(chǎn)生激光振蕩？當(dāng)工作物質(zhì)在泵浦源的作用下變?yōu)榱思せ钗镔|(zhì)以后，即有了放大作用。如果被放大的光有一部分能夠反饋回來再參加激勵，這就相當(dāng)于電路中

21、用正反饋實現(xiàn)振蕩，這時被激勵的光就產(chǎn)生了振蕩，滿足一定條件后，即可發(fā)出激光。3、 激光的產(chǎn)生？當(dāng)P-N結(jié)上外加正向偏壓足夠大時，使得結(jié)區(qū)處于粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布狀態(tài)，即出現(xiàn)受激輻射大于受激吸收的情況，可產(chǎn)生光的放大作用。被放大的光在由P-N結(jié)構(gòu)成的光學(xué)諧振腔中來回反射，不斷增強，當(dāng)滿足閾值條件后，即可發(fā)出激光。4、 摻鉺光纖放大器（EDFA）的結(jié)構(gòu)及其作用：光耦合器是將輸入光信號和泵浦光源輸出的光波混合起來的無源光器件。光隔離器是防止光影響光放大器的工作穩(wěn)定性，保證光信號只能正向傳輸?shù)钠骷姐s光纖是一段長度為10100mW的摻鉺石英光纖。泵浦光源為半導(dǎo)體激光器，輸出光功率為10100mW，工作波長

22、為0.98um。光濾波器的作用是濾除光放大器的噪聲，降低噪聲對系統(tǒng)的干擾，提高系統(tǒng)信噪比。摻鉺光纖放大器（EDFA）的主要特點：1、工作波長與光纖最小損耗窗口一致。2、對摻鉺光纖進(jìn)行激勵的泵浦功率低。3、增益高，噪聲低，輸出功率高。4、連接的損耗低。三種泵浦方式：同向，反向，雙向。摻鉺光纖放大器（EDFA）的工作原理：摻鉺光纖在泵浦光源（0.98um更好）的作用下產(chǎn)生受激輻射，而且所輻射的光隨著輸入光信號的變化而變化，這就相當(dāng)于對輸入光信號進(jìn)行了放大。摻鉺光纖放大器（EDFA）的噪聲系數(shù)：F=放大器的輸入信噪比/放大器的輸出信噪比。第四章1、 光發(fā)射機(jī)結(jié)構(gòu)：直接調(diào)制時(1)均放：補償衰減的電平和均衡畸變的波形 (2)碼型變換：將雙極性碼變成單極性碼(3)復(fù)用：是指利用一個大的傳輸信道來同時傳送多個低容量的信道以及開銷信息的過程(4)擾碼：是為了避免出現(xiàn)長連0和長連1的情況(5)調(diào)制(驅(qū)動)：讓光源發(fā)出的光強跟隨信號碼流的變化，形成相應(yīng)的光脈沖送入光纖。2、 自動功率控制：光源老化使輸出光功率降低；自動溫度控制：溫度越高功率越低。3、 光接收機(jī)：(1)光電檢測器：將由發(fā)送光端機(jī)光纖傳過來的光