光纖通信期末復(fù)習(xí)

1、第1章概述1、光纖通信的基本概念：利用光導(dǎo)纖維傳輸光波信號的通信方式。光纖通信工作波長在于近紅外區(qū)：0.81.8m的波長區(qū)， 對應(yīng)頻率: 167375THz。對于SiO2光纖，在上述波長區(qū)內(nèi)的三個低損耗窗口，是目前光纖通信的實用工作波長，即0.85m、1.31m及1.55m。2、光纖通信系統(tǒng)的基本組成：（P2圖1-3）目前采用比較多的系統(tǒng)形式是強度調(diào)制/直接檢波（IM/DD）的光纖數(shù)字通信系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要由光發(fā)射機、光纖、光接收機以及長途干線上必須設(shè)置的光中繼器組成。1）在點對點的光纖通信系統(tǒng)中，信號的傳輸過程：由電發(fā)射機輸出的脈碼調(diào)制信號送入光接收機，光接收機將電信號轉(zhuǎn)換成光信號耦合進光纖，

2、光接收機將光纖送過來的光信號轉(zhuǎn)換成電信號，然后經(jīng)過對電信號的處理以后，使其恢復(fù)為原來的脈碼調(diào)制信號送入電接收機，最后由信息宿恢復(fù)用戶信息。2）光發(fā)射機中的重要器件是能夠完成電-光轉(zhuǎn)換的半導(dǎo)體光源，目前主要采用半導(dǎo)體發(fā)光二極管(LED)和半導(dǎo)體激光二極管（LD)。3）光接收機中的重要部件是能夠完成光-電轉(zhuǎn)換的光電檢測器，目前主要采用光電二極管（PIN）和雪崩光電二極管（APD）。特性參數(shù)：靈敏度 4）一般地，大容量、長距離光纖傳輸 : 單模光纖+半導(dǎo)體激光器LD小容量、短距離光纖傳輸 : 多模光纖+半導(dǎo)體發(fā)光二極管LED5）光纖線路系統(tǒng)：功能：把來自光發(fā)射機的光信號，以盡可能小的畸變和衰減傳輸?shù)?/p>

3、光接收機。組成：光纖、光纖接頭和光纖連接器要求：較小的損耗和色散參數(shù)3、光纖通信的特點：優(yōu)點：（1），傳輸頻帶寬，通信容量大。（2）傳輸損耗小，中繼距離長：石英光纖損耗低達0.19 dB/km，用光纖比用同軸電纜或波導(dǎo)管的中繼距離長得多。（3）保密性能好：光波僅在光纖芯區(qū)傳輸，基本無泄露。（4）抗電磁干擾能力強：光纖由電絕緣的石英材料制成，不受電磁場干擾。（5）體積小、重量輕。（6）原材料來源豐富、價格低廉。缺點：1）不能遠距離傳輸；2）傳輸過程易發(fā)生色散。4、（1）光纖通信在通信網(wǎng)中的未來發(fā)展趨勢：GFP、ASON、全光網(wǎng)（ 波分復(fù)用技術(shù)（WDM） 相干光通信 超長波長光纖通信 光集成技術(shù)

4、光孤子通信） （2）相應(yīng)技術(shù)手段：時分復(fù)用 TDM；波分復(fù)用 WDM；光時分復(fù)用 OTDM；光放大技術(shù)；色散補償技術(shù)。（3）技術(shù)現(xiàn)狀：PDH、SDH、WDM、光電收發(fā)器、EPON超高速度、超大容量以及超長距離傳輸?shù)墓饫w通信一直是人們追求的目標，光纖到戶和全光網(wǎng)是人們希望早日實現(xiàn)的夢想。目前1.6Tbit/s的WDM系統(tǒng)已經(jīng)大量使用，隨著技術(shù)和業(yè)務(wù)的不斷發(fā)展，WDM技術(shù)正從長途傳輸領(lǐng)域向城域網(wǎng)領(lǐng)域擴展。未來的高速通信網(wǎng)是全光網(wǎng)。它是以光節(jié)點代替電節(jié)點，節(jié)點之間也是全光化，具有良好的透明性、開放性、兼容性以及可靠性，并且能夠提供巨大的帶寬，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡單，組網(wǎng)非常靈活。要形成一個已WDM技術(shù)與光交換

5、技術(shù)為主的光網(wǎng)絡(luò)層，建立起真正的全光網(wǎng)絡(luò)，必須要解決的問題是消除電光瓶頸，而光纖到戶FTTH是解決從Internet主干網(wǎng)到用戶的“最后一公里”瓶頸現(xiàn)象的最好方案。第2章光導(dǎo)纖維1、光纖的結(jié)構(gòu)：目前，通信用的光纖絕大多數(shù)用石英材料做成的橫截面積很小的雙層同心圓柱體。光纖由 涂覆層、纖芯、包層 組成。 折射率高的中心部分叫做纖芯，其折射率為n1，直徑為2a；折射率低的外圍部分稱為包層，其折射率為n2，直徑為2b。 纖芯：纖芯位于光纖的中心部位（直徑d1= 9 50m）。多模光纖的纖芯為50m，單模光纖的纖芯為910m。成份：高純度的二氧化硅。還摻有極少量的摻雜劑（如二氧化鍺，五氧化二磷）。作用：

6、適當(dāng)提高纖芯對光的折射率(n1)，用于傳輸光信號。包層：位于纖芯的周圍（直徑d2= 125m），含有極少量摻雜劑的高純度二氧化硅。作用：適當(dāng)降低包層對光的折射率(n2)，使之略低于纖芯的折射率，即n1 n2，這是光纖結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵，它是使光信號封閉在纖芯中傳輸。涂敷層：由丙烯酸酯、硅橡膠和尼龍組成。 作用：增加光纖的機械強度與可彎曲性。2、光纖的分類：目前在通信中使用較為廣泛的光纖有兩種：緊套光纖與松套光纖 。1）、按照光纖橫截面折射率分布不同來劃分：階躍型光纖：纖芯折射率n1沿半徑方向保持一定，包層折射率n2沿半徑方向也保持一定，而且纖芯和包層的折射率在邊界處呈階梯型變化的光纖稱為階躍型光纖，稱

7、為：均勻光纖。 漸變型光纖：如果纖芯折射率n1隨著半徑加大而逐漸減小，而包層中折射率n2是均勻的，這種光纖稱為漸變型光纖，又稱為：非均勻光纖。 2）按照纖芯中傳輸模式的數(shù)量劃分：多模光纖：在一定的工作波下，多模光纖是能傳輸多種模式的介質(zhì)波導(dǎo)。多模光纖可以采用階躍折射率分布，也可采用漸變折射率分布多模光纖的纖芯直徑約為50m。模式色散，僅適用于低速率、短距離通信 單模光纖：光纖中只傳輸一種模式時，叫做單模光纖單模光纖的纖芯直徑較小，約為410m。適用于大容量、長距離的光纖通信。 3）按照傳輸波長分類：（1）短波長光纖：0.85m（0.80.9m) 作用：用于短距離市話中繼線路或?qū)Ｓ猛ㄐ啪W(wǎng)等線路.

8、（2）長波長光纖：1.31.6m（主要1.3m和1.55m兩個窗口） 作用：用于干線傳輸。4）按照使用材料的不同來分：玻璃光纖、全塑光纖、石英系列光纖。3、階躍型光纖的導(dǎo)光原理 1）相對折射指數(shù)差： 弱導(dǎo)波光纖： 2）導(dǎo)波：攜帶信息的光波在光纖的纖芯中，由纖芯和包層的界面引導(dǎo)前進，這種波稱為導(dǎo)波。形成導(dǎo)波的條件：能在纖芯界面上產(chǎn)生全反射的子午線才能在纖芯中形成導(dǎo)波，即子午射線只有滿足: 才能在纖芯中形成導(dǎo)波（即滿足全反射條件 ）。 3）數(shù)值孔徑NA：表示光纖捕捉入射光線的能力。4）階躍型光纖中的光射線種類 子午射線 ：子午線在端面上的投影是一條直線斜射線：是不經(jīng)過光纖軸線的空間折線。4、漸變型

9、光纖的導(dǎo)光原理 1）漸變型的子午線不是直線，而是曲線。在軸線處折射指數(shù)最大；在纖芯和包層的交界面處折射指數(shù)最小為n2,即n2=n(a).2）得到最佳折射指數(shù)分布的前提條件：（1）均勻的激勵；（2）恒定的光中心波長；（3）相同傳輸損耗的模式；最佳折射指數(shù)分布：這種在最大程度上減少模式色散的 n(r) 分布，稱為漸變型光纖的最佳折射指數(shù)分布。雙曲正割型和平方律型3）漸變型（平方律）光纖的最佳折射指數(shù)分布表達為：4）漸變型光纖的本地數(shù)值孔徑 NA 漸變型光纖纖芯折射指數(shù) n1 隨半徑r變化。因此，數(shù)值孔徑NA 是纖芯端面上位置的函數(shù)。故，漸變型光纖纖芯在某一點的數(shù)值孔徑可表示為： 比較：階躍型光纖的

10、數(shù)值孔徑漸變型光纖的數(shù)值孔徑 NA 表征的意義： 當(dāng)折射指數(shù)越大時，本地數(shù)值孔徑也越大，表示光纖捕捉射線的能力就越強。軸線處的折射指數(shù)最大，捕捉射線的能力最強。例題：已知：漸變型光纖的折射指數(shù)分布為： 試求：該光纖的本地數(shù)值孔徑。解：5、用波動理論法分析光纖的導(dǎo)光原理 （1）階躍型光纖的標量近似解法 歸一化頻率：P26 導(dǎo)波的數(shù)量：P32單模傳輸條件： 0V2.40483 （2）漸變型光纖的標量近似解法 歸一化頻率：P26 最大導(dǎo)波數(shù)量：P37截止條件VVc；遠離截止：V例題：已知：漸變光纖纖芯的折射指數(shù)為n1=1.5，相對折射指數(shù)差=0.01、纖芯半徑a=25m。若0 =1m，求：該光纖的歸

11、一化頻率值及其中傳播的模數(shù)量。解：代入數(shù)據(jù)可得歸一化頻率為： 最大傳播模式數(shù)量 = 261 例題：已知：階躍型光纖，若n1=1.5，0=1.31m， （1）若 =0.01，當(dāng)保證單模傳輸時，纖芯半徑a應(yīng)取多大？ （2）若纖芯半徑a=5m，應(yīng)怎樣選擇才能保證單模傳輸？解：（1）單模傳輸?shù)臈l件 0V2.404832）若纖芯半徑a=5m 0 2* 1.5 * * 5 能夠產(chǎn)生激光的工作物質(zhì) 泵浦源：使粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布（N1 能夠完成頻率選擇及反饋作用的光學(xué)諧振腔。工作物質(zhì)在泵浦源的作用下發(fā)生粒子數(shù)發(fā)轉(zhuǎn)分布，成為激活物質(zhì)，從而有光的放大作用。激活物質(zhì)和光學(xué)諧振腔是產(chǎn)生激光振蕩的必要條件。3、半導(dǎo)體激光器

12、的結(jié)構(gòu)、工作原理及工作特性 1）光纖通信對半導(dǎo)體發(fā)光器件 LD/LED 的基本要求： a、光源的發(fā)光波長應(yīng)符合目前光纖的三個低損耗窗口 b、能長時間連續(xù)工作，并能提供足夠的光輸出功率。 c、與光纖的耦合效率高。 d、光源的譜線寬度窄。 e、壽命長，工作穩(wěn)定。2）LD的結(jié)構(gòu)：從光振蕩的形式上來看，激光器分為：布里-珀羅諧振腔（F-P腔）激光器和分布反饋型（DFB）激光器。常用的光纖通信激光器 銦鎵砷磷（InGaAsP）雙異質(zhì)結(jié)條形激光器 。它的特點：注入電流小，發(fā)光強度大。3 ）比較 LD、LE：4、常用的半導(dǎo)體光電檢測器： PIN光電二極管、APD雪崩光電二極管 1）APD工作特性：具有光/電

13、轉(zhuǎn)換作用； 具有內(nèi)部放大作用；（通過管子內(nèi)部的雪崩倍增效應(yīng)完成）2）APD的雪崩倍增效應(yīng)： 光生載流子在P-N結(jié)強電場處加速后與晶格的原子發(fā)生碰撞后使價帶的電子得到了能量；越過禁帶到達導(dǎo)帶，產(chǎn)生新的電子空穴對；電子空穴對在強電場再次被加速，再次碰撞；循環(huán)過程，能量倍增。5、光放大器分類： 半導(dǎo)體光放大器和光纖放大器 光纖放大器：非線性光纖放大器（如：拉曼放大器）和摻鉺光纖放大器（EDFA）。1）EDFA的優(yōu)點：工作波長接近于光纖低損耗窗口：1.531.56m 泵浦功率低，僅需幾十毫瓦；高增益：40dB低噪聲、噪聲系數(shù)可低至34dB，大功率輸出：1420dBm。連接損耗低：0.1dB。2）EDF

14、A的基本結(jié)構(gòu)：由摻鉺光纖、泵浦光源（主體部件）、光耦合器、光濾波器等組成。 3）EDFA的工作原理：在泵浦源的作用下，在摻鉺光纖中出現(xiàn)了粒子數(shù)發(fā)轉(zhuǎn)分布，產(chǎn)生了受激輻射，從而使光信號得到放大。6、無源光器件：光定向耦合器、光隔離器、光環(huán)行器、光濾波器、光開關(guān)、波長轉(zhuǎn)換器、波分復(fù)用器。7、WDM波分復(fù)用：在一根光纖中能同時傳輸多波長光信號的技術(shù)，稱為光波分復(fù)用技術(shù)（WDM）。1）光波分復(fù)用器是對光波波長進行合成與分離的光器件。有光波分復(fù)用器構(gòu)成的光波分復(fù)用系統(tǒng)，從結(jié)構(gòu)上來分，可分為單纖單向WDM系統(tǒng)和單纖雙向WDM系統(tǒng)（基本應(yīng)用方式）。單向的擴容效率高，具有升級效應(yīng)，不要求對原有的光纖設(shè)施進行改動

15、；雙向具有簡化傳輸網(wǎng)絡(luò)等方面的優(yōu)點。2）優(yōu)點：復(fù)用器結(jié)構(gòu)簡單、體積小、可靠性高；提高光纖的頻帶利用率；降低對器件的速率要求；提供透明的傳送通道；可更靈活地進行光纖通信組網(wǎng)。缺點：存在插入損耗和串光等問題。3）WDM 對光源和光電檢測器的要求對光源的要求： 激光器輸出波長保持穩(wěn)定 激光器應(yīng)具有比較大的色散容納值 采用外調(diào)制技術(shù)對光檢測器的要求：具備多波長檢測能力4）WDM監(jiān)控和管理系統(tǒng)兩個功能：對EDFA的監(jiān)控與管理；對各波道工作狀態(tài)的監(jiān)控。5）分類：WDM、DWDM密集波分復(fù)用、CWDM粗波分復(fù)用根據(jù)波長間隔分類：WDM（約幾十nm或者200nm）； CWDM（10nm）；DWDM（0.42n

16、m）。我國采用100GHz和200GHz作為通路間隔標準。6）WDM系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 光發(fā)射機 輸入：SDH的光信號； 輸出：WDM的光信號。 光接收機 輸入：WDM的光信號； 輸出：SDH的光信號。 光中繼 可以使用EDFA，也可以使用RFA。增益選取適當(dāng)，不能過大避免光纖處于非線性狀態(tài)7） WDM 網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵設(shè)備OADM（光分插復(fù)用器）：與SDH的ADM功能類似： 波長上、下話路的功能； 具有波長轉(zhuǎn)換功能； 具有光中繼放大和功率平衡功能； 提供復(fù)用段和通道保護倒換功能，支持各種自愈環(huán)； 具有多業(yè)務(wù)接入功能，比如SDH、Gbit。 不同之處：OADM是在光域上完成； ADM是在電域上完成OXC（光數(shù)

17、字交叉連接器）：用于完成光域上光信號的交叉連接OXC實現(xiàn)的三種方式： 光纖交叉連接（FXC）：以一根光纖所傳輸?shù)目側(cè)萘繛榛A(chǔ)進行交叉連接。 優(yōu)點：交叉容量大。 缺點：缺乏靈活性。 波長交叉連接（WSXC）：能夠轉(zhuǎn)換從輸入光纖到輸出光纖的一個子集的波長信道。 優(yōu)點：比FXC靈活，可提供波長業(yè)務(wù)等。缺點：無波長轉(zhuǎn)換，會遇到波長缺乏的情況。 波長轉(zhuǎn)換連接（WIXC）：任意輸入波長經(jīng)轉(zhuǎn)換到任意輸出波長。優(yōu)點：任意波長轉(zhuǎn)換，最靈活8） 采用光波分復(fù)用技術(shù)的高速光纖通信線路 影響波分復(fù)用系統(tǒng)性能的因素： (1)制作技術(shù)和成本限制：光器件制作成本高于電子器件，而且很多理論上沒問題，實際部件難以實現(xiàn)。 (2)

18、串?dāng)_影響：信道之間的串?dāng)_，引起誤碼。 (3)穩(wěn)頻：激光器的發(fā)射頻率。 (4)阻塞特性：對OXC要求無阻塞特性。9）與WDM系統(tǒng)設(shè)計有關(guān)的因素 最小光功率：光放輸入端，要求到達最后一個光放至少需要多少功率。 最大光功率：光放輸出端，以不出現(xiàn)SRS非線性效應(yīng)為目標，控制功率輸出。信噪比、通道間隔、總通道數(shù)對傳輸距離的影響。第4章 光纖通信系統(tǒng)1、掌握IM/DD光纖通信中的線路碼型：交換機（內(nèi)部，電信號，PCM，采用NRZ碼）傳輸系統(tǒng)脈沖編碼調(diào)制(PCM)通信系統(tǒng)中的接口碼型: HDB3碼、CMI碼PCM系統(tǒng)中的碼型并不都適于在數(shù)字光纖通信系統(tǒng)中傳輸。2、了解IM/DD光纖通信系統(tǒng)： 將光發(fā)、光中繼

19、、光收、備用系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)、電源（供電系統(tǒng)）結(jié)合起來就形成一個完整的光纖通信系統(tǒng)。備用系統(tǒng)：采用主備用、負荷分擔(dān)等形式防止主系統(tǒng)故障。電源：大多數(shù)通信機房電源采用-48V。監(jiān)控系統(tǒng)：監(jiān)視系統(tǒng)的運行狀態(tài)，比如：系統(tǒng)的溫度、光功率等指標是否正常；控制系統(tǒng)的某些動作，比如：主備用系統(tǒng)切換指令等。3、掌握直接調(diào)制和間接調(diào)制1）直接調(diào)制：用電信號直接調(diào)制LED或LD的驅(qū)動電流，使輸出光隨電信號變化而實現(xiàn)。它的特點是：成本低，易實現(xiàn)，但調(diào)制速率受激光器的頻率特性所限。2）間接調(diào)制：把激光的產(chǎn)生和調(diào)制分開，用獨立的調(diào)制器調(diào)制激光器的輸出光而實現(xiàn)的。它的特點是：調(diào)制速率高，但技術(shù)復(fù)雜，成本較高。只用在大容量的

20、波分復(fù)用和相干光通信系統(tǒng)中。4、低速的光纖通信系統(tǒng)：采用IM/DD技術(shù) 新型光纖通信系統(tǒng)：采用多信道復(fù)用技術(shù)第5章 SDH&WDM1、SDH網(wǎng)由基本網(wǎng)絡(luò)單元組成：終端復(fù)用器（TM）、分插復(fù)用器（ADM）、再生中繼器（REG）、數(shù)字交叉連接設(shè)備等。1）四種網(wǎng)元的區(qū)別：TM只是簡單的復(fù)用。ADM可以實現(xiàn)自由靈活地上下話路功能。DXC具有ADM所有功能，還具有交叉連接，實現(xiàn)電路群的調(diào)度，成本較ADM高。REG只起放大信號的作用。2）終端復(fù)用器（TM）：提供由G.703（即 PDH接口）接口到STM-1輸出的簡單復(fù)用功能；提供由若干STM-N復(fù)用到STM-M（MN）的復(fù)用功能；3）分插復(fù)用器（ADM）

21、：利用分接功能將輸入信號所承載的信息分成兩部分：一部分直接轉(zhuǎn)發(fā)，另一部分卸下給本地用戶，然后信息又通過復(fù)接功能將轉(zhuǎn)發(fā)部分和本地上送的部分合成輸出。主要用于SDH網(wǎng)絡(luò)的轉(zhuǎn)接站點處4）數(shù)字交叉連接器（DXC）：完成STMN信號的交叉連接功能，多端口器件。相當(dāng)于交叉矩陣，完成各個信號間的交叉連接。可將輸入的m路信號交叉連接到輸出的n路信號上5） 再生中繼器：光傳輸網(wǎng)的再生中繼器有兩種：一種是純光的再生中繼器，主要進行光功率放大以延長光傳輸距離；一種是用于脈沖再生整形的電再生中繼器，主要通過光/電變換，電信號抽樣、判決、再生整形、電/光變換，以達到不積累線路噪聲，保證線路上傳送信號波形的完好性。2、S

22、DH網(wǎng)模型架構(gòu)SDH對模型的下列幾個方面做了規(guī)定：（1）網(wǎng)絡(luò)節(jié)點接口（2）同步數(shù)字體系的速率（3）幀結(jié)構(gòu)。1）網(wǎng)絡(luò)節(jié)點接口 傳輸設(shè)備：光纜傳輸系統(tǒng)設(shè)備；微波傳輸系統(tǒng)設(shè)備；衛(wèi)星傳輸系統(tǒng)設(shè)備。 網(wǎng)絡(luò)節(jié)點：只有復(fù)用功能（簡單）；復(fù)用、交叉連接多種功能（復(fù)雜）。2）速率：同步傳輸模塊：STM-N，N1、4、16等。 STM-1 155.520Mbit/s 155Mbit/s STM-4 622.080Mbit/s 622Mbit/s STM-16 2488.320Mbit/s 2.5Gbit/s STM-64 9953.280Mbit/s 10Gbit/s STM-256 39813.12Mbit/s

23、 40Gbit/s3）幀結(jié)構(gòu)：SDH幀為塊狀幀結(jié)構(gòu)，共有9行，270列，以字節(jié)為單位傳輸方向：從左到右，從上到下。傳輸時間（幀長）：Ts125s。STM-1速率獲得：比特數(shù)：9270N8=927018=19440b 速率 ：19440b/Ts155.520Mb/s。STM-N速率同理3、STM-N幀包括三個部分：SOH、AU-PTR、PAYLOAD1）段開銷SOH： RSOH，再生段開銷：13行。MSOH，復(fù)用段開銷：59行。區(qū)別：監(jiān)管范圍不同。如：若光纖上傳輸2.5G信號，RSOH監(jiān)控STM-16整體的傳輸性能。MSOH監(jiān)控每一個STM-1的傳輸性能。2）管理指針AU-PTR：指示凈負荷PA

24、YLOAD中信息的起始字節(jié)位置，便于接收端從正確的位置分解出有效傳輸信息。3）信息凈負荷PAYLOAD：存放有效信息，并由一部分POH組成。POH用于通道監(jiān)視控制。4、SDH網(wǎng)的特點：（1）SDH由一系列網(wǎng)元構(gòu)成（NE），可在光纖、微波、衛(wèi)星等傳輸系統(tǒng)上進行同步信息傳輸、復(fù)用和交叉連接。（2）有統(tǒng)一接口NNI。（3）有統(tǒng)一信息格式STM-N。 （4）有豐富的管理比特，增加網(wǎng)絡(luò)維護能力。（5）可以兼容PDH、ATM、B-ISDN等信號，具有廣泛適應(yīng)性。5、SDH的復(fù)用包括兩種情況：（1）低階的SDH信號復(fù)用成高階SDH信號；（2）低速支路信號（例如PDH的2Mbit/s、34Mbit/s、140

25、Mbit/s）復(fù)用成SDH信號STM-N。三個步驟：映射（信號打包）；定位（指針調(diào)整）；復(fù)用（字節(jié)間插復(fù)用）。容器C：具有一定格式的幀結(jié)構(gòu)，用來接收相應(yīng)速率等級的PDH信號，并進行速率適配。虛容器VC：由容器C的幀信息加上相應(yīng)的通道開銷POH而構(gòu)成。支路單元TU：由低階VC和相應(yīng)的支路單元指針TU PTR構(gòu)成。支路單元組TUG：由1個TU直接構(gòu)成，或由多個TU復(fù)用（按單字節(jié)交錯間插）而構(gòu)成。管理單元AU：由高階VC（VC-4或在AU支路中的VC-3）和相應(yīng)的管理單元指針AU PTR構(gòu)成。管理單元組AUG：由3個AU-3復(fù)用（按單字節(jié)交錯間插）而構(gòu)成，亦可由1個AU-4直接構(gòu)成AUG。6、SDH

26、光傳輸系統(tǒng) 在SDH網(wǎng)絡(luò)中廣泛應(yīng)用的兩種類型的系統(tǒng)：1） 點到點系統(tǒng)：具有復(fù)用和光接口的線路終端；中繼器（可以用半導(dǎo)體放大器，也可以用光放大器）2） 環(huán)路系統(tǒng)：用戶網(wǎng)：將各種業(yè)務(wù)接入環(huán)路ADM - DXC-匯接網(wǎng)ADM。匯接網(wǎng)：省內(nèi)各地ADM成環(huán)路長距離干線網(wǎng)：全國各省ADM成環(huán)狀。7、SDH的網(wǎng)同步：定義：網(wǎng)絡(luò)的所有設(shè)備的時鐘頻率和相位的偏差都控制在容許的范圍內(nèi)，這樣可以保證通信網(wǎng)內(nèi)的數(shù)字信號的正常交換與傳輸。方式：主從同步方式（我國）、相互同步方式、準同步方式。8、SDH網(wǎng)絡(luò)的自愈保護（1）自動線路保護倒換：1）11方式（兩根光纖） 發(fā)端、收端永久和主用、備用信道相連接； STM-N可以同

27、時在主備用信道中傳送；對兩路信號同時監(jiān)測，主用作為輸出； 如果主用出現(xiàn)問題，MSP自動從備用信道接收信號。 MSA：復(fù)用段適配功能 MSP：復(fù)用段保護 MST：復(fù)用段終端（MSOH）RST ：再生段終端（RSOH）SPI ：SDH物理接口2）1：n 方式通過2SDH幀結(jié)構(gòu)中的兩個自動保護倒換字節(jié)K1、K2完成倒換保護操作（2）環(huán)路保護P166-168圖 5-3841 類型劃分：二纖單向通道倒換環(huán)；二纖單向復(fù)用段倒換環(huán)；二纖雙向復(fù)用段倒換環(huán)；四纖雙向復(fù)用段倒換環(huán)9、光傳送網(wǎng)：1）分層結(jié)構(gòu)：簡單的劃分為3層基本功能： 業(yè)務(wù)層：各種不同業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)提供的業(yè)務(wù)。 電交換/復(fù)接層：提供業(yè)務(wù)服務(wù)，諸如交換等。

28、 光傳送層：信號傳輸。三層之間的關(guān)系：下層為上層提供支持手段。根據(jù)網(wǎng)元所起作用來劃分：2）交換方式：光路交換：以波長為單位進行交換。分組交換：利用分組進行交換，屬于同一數(shù)據(jù)流的分組分成若干個進行傳輸和交換，到達目的地以后再進行重組。光突發(fā)交換：也利用分組，但是數(shù)據(jù)信息和控制信息分組進行傳送。數(shù)據(jù)信息稱為突發(fā)。光分組流交換：也是利用分組進行交換，不同于光分組交換，分組流是將屬于同一數(shù)據(jù)流的分組看成一個整體進行傳輸和交換。3）波長路由機制：波長通道（WP）：光通路的OXC沒有波長轉(zhuǎn)換功能。例：A-1-6-7-10-D始終用同一波長；此時，如有另外一個通道C-7-10-D則在7-10段產(chǎn)生沖突。虛波

29、長通道（VWP）：如果利用WDM，將上述例子中重復(fù)用到的7-10段，分別對不同通道的信號用不同的波長，則可解決波長沖突的問題。OXC需具備波長轉(zhuǎn)換功能。第6章 城域光網(wǎng)絡(luò)1、城域網(wǎng)：在地域上覆蓋城市及其郊區(qū)范圍、為城域多業(yè)務(wù)提供綜合傳送平臺的網(wǎng)絡(luò)，能實現(xiàn)語音、數(shù)據(jù)、圖像、多媒體、IP等接入。 業(yè)務(wù)：文字、圖像、多媒體等數(shù)據(jù)服務(wù)。 以后發(fā)展方向：實現(xiàn)語音、數(shù)據(jù)、多媒體均用IP承載。 采用可管理和可擴展的分層電信運營網(wǎng)絡(luò)。 分為3層：核心層、匯聚層、接入層。2、核心層：1）基本功能：完成城域網(wǎng)內(nèi)部信息的高速傳送與交換，實現(xiàn)與其它網(wǎng)絡(luò)的互連互通。2）拓撲結(jié)構(gòu)：星型+負荷分擔(dān)模式3）傳輸速度：網(wǎng)內(nèi)傳輸

30、鏈路采用155M、2.5G、100M、1G混合組網(wǎng)。國家骨干采用2.5G高速傳輸。3、匯聚層：1）基本功能：完成信息的匯聚和分發(fā)任務(wù)，實現(xiàn)用戶網(wǎng)絡(luò)管理。2）拓撲結(jié)構(gòu)：星型+負荷分擔(dān)模式3）傳輸速度：155M、100M、1G混合組網(wǎng)。4、接入層：1）基本功能：為用戶提供具體的接入手段。2）接入方式：有線接入、無線接入等。5、1）MAN傳輸至WAN采用的傳輸技術(shù)： IP over SDH、IP over WDM、GE、IP over ATM。2）MAN中各個交換、路由設(shè)備采用的傳輸技術(shù)： MSTP、FE 和GE所使用的光電收發(fā)。其中，MSTP傳輸距離遠，可靠性高，但是帶寬利用率低。FE和GE的光電

31、收發(fā)作為二層交換和匯聚常用方式6、 IP over ATM：有QoS保證；適應(yīng)于多業(yè)務(wù)：呼叫處理能力較弱；封裝開銷 較高。 IP over SDH：保留因特網(wǎng)的無連接特性；簡化網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)；提高傳輸效率；符合Internet業(yè)務(wù)特點；具有自愈功能；僅對IP業(yè)務(wù)支持良好；缺乏QoS保證。 IP over WDM：簡化層次；充分利用光纖的帶寬資源；對傳輸碼率、數(shù)據(jù)格式和調(diào)制方式透明。 GE：基于IP業(yè)務(wù)；提高網(wǎng)絡(luò)的帶寬利用率；無QoS保證。 MSTP：適應(yīng)于多業(yè)務(wù)；可實現(xiàn)帶寬管理；具有保護機制； 能夠支持VLAN、流量控制等功能7、光接入網(wǎng)OAN：以光纖作為傳輸媒質(zhì)來取代傳統(tǒng)的雙絞線接入網(wǎng)。作用范

32、圍：用戶端通信設(shè)備 局端交換機設(shè)備 （電話、調(diào)制解調(diào)器、計算機） （語音交換機、數(shù)據(jù)交換機） 用戶端設(shè)備將電信轉(zhuǎn)成光信號，稱ONU。 局端交換機必須要將電信號轉(zhuǎn)成光信號，稱OLT。 光接入網(wǎng)OAN = ONUOLT，實現(xiàn)雙向業(yè)務(wù)傳送。 拓撲結(jié)構(gòu)：單星型、總線型、環(huán)形、雙星型OLTONUONUONU單星形網(wǎng)OLTODNONUONUONU雙星形網(wǎng)OLTONUONUONUONUONU總線形網(wǎng)OLTONUONUONUONUONUONU環(huán)形網(wǎng)8、ODN：用于無源光網(wǎng)絡(luò)PON，用無源光器件實現(xiàn)； 優(yōu)點：運營成本較低，對業(yè)務(wù)透明，便于升級。 缺點：有衰減，OLT和ONU距離受到限制。 ODT：用于有源光網(wǎng)絡(luò)

33、AON，復(fù)用和解復(fù)在電層： 優(yōu)點：可克服衰減影響，距離較遠、容量較大。 缺點：成本較高。9、OAN應(yīng)用類型：光纖到路邊(FTTC)、光纖到大樓(FTTB)、光纖到家(FTTH)FTTC：ONU 設(shè)置在路邊的人孔或電線桿上的分線盒處，或者交接箱處。 FTTC一般采用雙星形結(jié)構(gòu)，從ONU到用戶之間采用雙絞線銅纜，若要傳送寬帶業(yè)務(wù)則要用高頻電纜或同軸電纜。FTTB：將ONU直接放在大樓內(nèi)，再由銅纜將業(yè)務(wù)分配到各個用戶。適合高密度用戶區(qū)，也更容易滿足未來寬帶業(yè)務(wù)傳輸?shù)男枰?。FTTH：是一種全光纖的光接入網(wǎng)，適于引入新業(yè)務(wù)，對傳輸制式、帶寬和波長等基本上沒有限制，并且ONU安裝在用戶處，供電、安裝維護等

34、都比較方便10、無源光網(wǎng)絡(luò)PON的傳輸原理：ONUOLT：上行信號，采用OTDMA，OWDMA，OCDMA接入技術(shù) OLTONU：下行信號，采用OTDMA技術(shù)。1）OTDMA： 上行信號傳輸時間分成若干時隙，每個ONU只能在其相應(yīng)時隙才能發(fā)送分組信息。 缺點：由于每個ONU至無源光分路器的距離不同，導(dǎo)致傳輸時間和信號幅度有差別。 必須嚴格確定每個ONU信息的起始位置，避免出現(xiàn)混亂。2）OWDMA： 采用WDM技術(shù)，每個ONU使用不同波長作為載波。 光分路器處，不同波長被耦合進同一根光纖。 OLT處，使用光分波器分出不同波長的分組信號。3）OCDMA：每個用戶分配一個碼字，用戶數(shù)據(jù)在OLT通過該

35、指定的碼字調(diào)制后發(fā)送到ONU，ONU采用同樣的碼字進行數(shù)據(jù)解調(diào)，所有操作均在光域完成，不需要復(fù)雜的控制協(xié)議和時鐘同步技術(shù)。由于不同的ONU數(shù)據(jù)采用不同的碼字調(diào)制，因此信息的安全性非常高，用戶接入方式也很靈活。11、PON的功能結(jié)構(gòu)：區(qū)別：OLT應(yīng)該具有數(shù)字交叉連接功能，上行至網(wǎng)絡(luò) ONU應(yīng)該具有用戶和服務(wù)復(fù)用功能，下行至用戶ODN：由光連接器、光分路器、波分復(fù)用器、光衰減器和光濾波器組成12、以太網(wǎng)無源光網(wǎng)絡(luò)EPON的傳輸原理與幀結(jié)構(gòu)基本結(jié)構(gòu)：OLT、ODN、ONU。其中 OLT支持多種接口。EPON為單纖雙向系統(tǒng)。上行波長：1260nm1360nm；下行波長：1480nm1500nm；CAT

36、V業(yè)務(wù)（即，三波長應(yīng)用）：1540nm1560nm13、 EPON上行信號：采用TDMA技術(shù)。每路信號占據(jù)一個指定時隙從而避免碰撞。EPON下行信號：廣播形式幀的組成：同步標識符若干個長度可變的數(shù)據(jù)包 （信頭凈荷誤碼檢測域）14、EPON數(shù)據(jù)鏈路層和物理層的關(guān)鍵技術(shù) 難點：MPCP、ONU即插即用問題、OLT測距和延時補償兼容性等問題。 MPCP：分配各個ONU帶寬，目前采用輪詢的方式，即ONU向OLT報告業(yè)務(wù)需求狀況，比如優(yōu)先等級和時延控制等來得到給定的帶寬。 ONU的即插即用：任何一個ONU加入OLT后不會對其它ONU 正在運行業(yè)務(wù)產(chǎn)生影響。 OLT兼容性：協(xié)議的兼容。目前只采用只面向ON

37、U。15、IP over SDH：POS是通過SDH提供高速傳輸通道來直接傳送IP分組。用到兩種技術(shù)：（1）SDH：幀結(jié)構(gòu)經(jīng)過擴展以后提供了將IP包直接封裝進SDH幀的功能（2） IP：傳輸IP的速率可以達到SDH的數(shù)量級。問題：（1）對于IP設(shè)備提出：轉(zhuǎn)發(fā)至SDH設(shè)備的速率要達到Gbit級別。（2）對于SDH設(shè)備提出：如何封裝進IP包。16、（1）數(shù)據(jù)封裝 IPPPP-HDLCSDH IP是網(wǎng)絡(luò)層，屬于網(wǎng)絡(luò)層的無連接協(xié)議，主要負責(zé)數(shù)據(jù)包的尋址和路由選擇。 PPP+HDLC：主要進行幀的無誤發(fā)送和接收并實現(xiàn)IP包封裝至SDH幀 SDH主要是物理層協(xié)議，建立兩點之間物理通道，實現(xiàn)二進制數(shù)據(jù)流在兩

38、點之間傳送（2）HDLC：高級數(shù)據(jù)鏈路控制協(xié)議是基于的一種數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議，使傳送到下一層的數(shù)據(jù)在傳輸過程中能夠準確地被接收 PPP：PPP幀格式以HDLC幀格式為基礎(chǔ)。 二者主要區(qū)別：PPP是面向字符的，而HDLC面向位。PPP在點到 點串行線路上使用字符填充技術(shù)。所以，所有的幀的大小都是字節(jié)的整數(shù)倍（3）PPP-HDLC在SDH幀中的封裝（4）POS的特點： IP映射到SDH實現(xiàn)點到點的傳輸，保留Internet的無連接特性，簡化網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)，成本較低。 可以利用SDH技術(shù)本身的環(huán)路自愈功能進行鏈路保護從而防止鏈路故障而造成的網(wǎng)絡(luò)中斷，提高網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性。 僅對IP業(yè)務(wù)支持良好，擴展性不理想。

39、只有業(yè)務(wù)分級而沒有業(yè)務(wù)質(zhì)量分級。17、IP over WDM光網(wǎng)絡(luò)分層體系結(jié)構(gòu)（1）WDM光層的分層：（2）光適配層位于IP電層與WDM光層之間，它負責(zé)向不同的高層提供光通道。數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)層提供數(shù)據(jù)的處理和傳送；光網(wǎng)絡(luò)層負責(zé)提供網(wǎng)絡(luò)，使數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)和光網(wǎng)絡(luò)相互獨立。數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)層的組成設(shè)備主要包括ATM網(wǎng)絡(luò)層交換機和路由器等，光網(wǎng)絡(luò)層的組成設(shè)備主要是WDM終端、光放大器及光纖等。（3）目前可用于IP over WDM幀結(jié)構(gòu)有SDH幀格式和千兆以太網(wǎng)幀格式由此派生出在IP Over WDM光因特網(wǎng)上的兩個應(yīng)用：1）高性能的數(shù)據(jù)互連設(shè)備（如交換機和路由器等）可直接與光纖相連；2）也可以連接在向各類客戶（如at

40、m交換機、路由器、SDH網(wǎng)元設(shè)備等）提供光波長路由的光網(wǎng)絡(luò)層上。（4）特點簡化層次，減少網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和功能重疊充分利用光纖的帶寬資源，極大地提高帶寬和相對傳輸速率對傳輸碼率、數(shù)據(jù)格式及調(diào)制方式透明。18、解釋EPON中采用測距的原因，如何進行測距？答：（1）EPON 有兩個原因產(chǎn)生時延：一個是物理距離的不同，另一個是環(huán)境溫度的變化和光電器件的老化等因素。 EPON的點對多點的特殊結(jié)構(gòu)決定了各個ONU對OLT的時延不同，各個ONU的發(fā)出的信號會在上行信道發(fā)生碰撞，使得信號到達OLT的時間具有不確定性。這些特點決定了必須采用測距技術(shù)補償因ONU和OLT之間的距離不同和溫度變化引起的傳輸時間差異。 （2

41、）測距有粗測和精測。采用帶內(nèi)開窗測距法，基本思路：當(dāng)某個ONU需要測距時，OLT 下令暫停其他各個 ONU 發(fā)送上行業(yè)務(wù)，形成一個測距窗口供被測的 ONU 使用，被測距的 ONU 發(fā)送一個特定信號，在 OLT 處接收這個信號并計算出時延值，完成粗測，再通過檢測上行信號相位變化實時調(diào)整時延值，完成精測。第7章 基于SDH的多業(yè)務(wù)傳送平臺1、多業(yè)務(wù)傳送平臺MSTP：能夠同時實現(xiàn)TDM、ATM、以太網(wǎng)等業(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。 MSTP技術(shù)的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在對數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的支持上。2、MSTP的技術(shù)特點：保持SDH技術(shù)的一系列優(yōu)點。例如，具有良好的網(wǎng)絡(luò)保護機制和T

42、DM業(yè)務(wù)處理能力。提供集成的數(shù)字交叉連接功能。在網(wǎng)絡(luò)邊緣使用具有數(shù)字交叉功能的MSTP設(shè)備，可節(jié)約系統(tǒng)傳輸帶寬和省去核心層中昂貴的大容量的數(shù)字交叉連接系統(tǒng)端口。具有動態(tài)帶寬分配和鏈路高效建立能力。在MSTP中可根據(jù)業(yè)務(wù)和用戶的即時帶寬需求，利用級聯(lián)技術(shù)進行地愛看分配和鏈路配置、維護與管理。支持多種以太網(wǎng)業(yè)務(wù)類型。支持WDM擴展。提供綜合的網(wǎng)絡(luò)管理能力。3、MSTP中的關(guān)鍵技術(shù)：（1）級聯(lián)：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螅@就是級聯(lián)。級聯(lián)可分為相鄰級聯(lián)和虛級聯(lián)。相鄰級聯(lián)：利用同一個STM-N中不相鄰的VC-4級聯(lián)成VC-4Xc，以此作為一個整體信息結(jié)構(gòu)進行傳輸。虛級聯(lián)：將分布在同一個STM-N中不相鄰的VC-4或分布在不同STM-N中的VC-4按級聯(lián)關(guān)系構(gòu)成VC-4Xv，以這樣一個整體結(jié)構(gòu)進行業(yè)務(wù)信號的傳輸。（2）鏈路容量調(diào)整方案LCAS：是一種雙向協(xié)議，因此在進行鏈路容量調(diào)整之前，收發(fā)雙方需要交換控制信息，然后才能傳送凈荷。（3）通用成幀規(guī)程GFP：是一種先進的數(shù)據(jù)信號適配、映射技術(shù)，可以透