光纤通信复习要求2014.6.16.docx

复习要求
第一章知识点：
1) 发明光电话的时间和人
2) 发明第一台红宝石激光器
3) 首先提出用光纤进行信息传输的人和时间
4) 1970年光纤研制取得什么重大突破？后来突破性进展如何？
5) 当年光源的突破性进展是何？
6) 光纤通信的发展分为哪三个阶段？标志是何 ？
7) 光纤通信用的波长何频带宽度？
8) 光纤通信的优点和应用？
9) 光纤通信系统由哪几部分组成，简述各部分作用，画出系统框图
10) 基本光传输系统的三个组成部分，它们各自的功能、组成？
11) 三种常用的光源器件是什么？（LED，LD，DFB）
12) 什么是HFC系统
第一章习题(第二版)：P13 1-3 计算

第二、三章知识点
1) 光纤是由什么构成的？
2) 光能量限制在光纤中传输的必要条件是什么？
3) 光纤的哪三种基本 类型？各自相应的折射率分布如何？GIF与SIF的区别？
4) NA的概念、定义式、物理意义？
5) 时间延迟的概念、定义式？时间延迟差的物理意义？
6) 对渐变型多模光纤，射线方程一般形式？各符号意义？射线方程的解的表达式？各符号意义
7) 自聚焦效应说明什么？
8) 什么叫横磁模、横电模、混合模
9) 单模光纤传输条件是什么？
10) 什么是横向传输常数？定义式？
11) 纵向 ？定义式？
12) 归一化频率V的定义式
13) 色散一般包含哪三种
14) 光纤色散可以用哪2种表示法
15) 什么叫3DB带宽？定义式？
16) 简略的说 ，色散对光纤传输系统的影响是什么
17) 简略的说 ，损耗对光纤传输系统的影响
18) 光纤特性分哪三类？传输特性主要是什么？
19) 损耗测量常用什么方法， 原理？
20) 带宽测量的时域法如何测量带宽？
21) 色散测量的相移法的原理关键是什么？
22) 什么叫粒子数反转分布？
23) 耦合器的主要特性参数是什么？
24) LED 与LD工作原理有什么不同？

第二章习题：p46-47 2-5,2-6；2-7； 阐述
2-2(新增)2-12,2-14,；2-17；2-24 计算

第三章习题：P76 3-19；3-20；3-21； 阐述
3-3；3-4 问答
3-2；3-25；3-17计算(新增)

第四章知识点：

1) 光发射机的功能？基本组成，框图？
2) 光发射机的调制特性包括哪三个？
3) 光接收机的功能？基本组成，框图？
4) 光接收机的噪声特性哪两个部分？
5) 耦合器的主要特性参数是哪些
6) 光接收机 的灵敏度定义？如何计算？

习题： P101— 4-10（计算）；4-13；4-14阐述

第五章知识点：

1) SDH帧哪三个部分组成
2) 抖动的定义？
3) 故障率的单位
4) EDFA的工作窗口？
5) SDH中将低速的支路信号复接为高速信号需要哪3个步骤？
6) 概念：标准容器，虚容器、指针 ？
7) SDH传输网的网络单元？

第五章习题：P121— 5-4；5-5；5-6计算(新增)

第七章知识点：

1) 光放大器有哪两种类型？2者的主要区别？
2) EDFA的关键器件？
3) 实现EDFA的 关键技术是什么？
4) EDFA的4个优点 ？
5) WDM的概念？
6) 什么叫双纤单向传输？单纤双向传输？
7) WDM系统主要有哪5个部分组成？
8) 什么是光弧子？光弧子通信？
9) 光弧子通信系统的构成？
10) 对光纤线路直接实验系统，传输速率是10G时，传输距离：1000 km
11) 传输速率是20G时，传输距离：350 km
12) 传输速率是2.4时，传输距离：12000 km
13) 改进实验系统，传输速率是10G时，传输距离：106 km

习题：P182---7-3（计算）；7-4；7-5叙述

第八章知识点

1) SDH传送网，从上到下，分为哪3层，各层作用？
2) 什么是自愈网？
3) 有哪4种典型的自愈环结构？
4) 接入网的定义？和作用？
5) 光接入网OAN从系统配置上分为无源光网络PON和有源光网络AON
6) 用户网光纤化的途径主要哪2个？
7) PON的一个重要应用是来传送什么业务？
8) PON中常用的三种多址技术是什么？
9) 什么是HFC网？

复习自我测试参考题

一、填空
1. 光纤是由中心的纤芯和外围的包层同轴组成的圆柱形细丝；为实现光能量在光纤中的传输，要求中心的纤芯的折射率稍高于外围的包层的折射率。
2. 渐变型光纤的自聚焦效应说明不同入射角的光线，虽然经历的路程不同，但最终都会聚在 一点上。
3. 单模光纤传输的条件为v=2π/λ n12-n22≤2.405 。
4. 由于色散 的存在，使得在光纤中传输的光纤信号，无论是模拟信号还是数字信号的幅度都要减小；光纤的损耗决定了系统的传输距离 。
5. 通信网由SDH传送网、WDM光网络、光接入网组成。
6. PON即无源光网络中常用的多址技术有三种：频分多址(FDMA)、 时分多址(TDMA)和波分多址(WDMA)。（AON有源光网络）
7. 接入网由业务节点接口(SNI)和用户网络接口（UNI）之间的一系列传送实体组成，为供给电信业务而提供所需的传送承载能力，可经由网络管理接口 O3配置和管理。
8. 在SDH中，将低速的支路信号复接为高速信号，需经过传输媒质层网络、通道层网络、电路层网络 。
9. DWDM系统可分为双纤单向传输WDM系统和单纤双向传输WDM系统。
10. 光与物质互相作用时有三种基本过程：受激吸收、自发辐射、手机辐射 。

二、选择题
1. 1970年，光纤研制取得了重大突破，美国康宁公司成功研制了损耗为（A）的石英光纤，从而展现了光纤通信美好的前景。
A）20 dB/km B）1000 dB/km C) 2.5 dB/km D) 4 dB/km
2. 光纤中传送的电磁场模式为 D
A）TM波 B）EM波 C) TEM波 D) TM、EM及其混合波
3. 影响多模光纤中的色散主要是 C>A>B
A） 材料色散 B）波导色散 C) 模式色散 D)色度色散
4. 下列哪项不属于光无源器件 D
A）连接器 B）光耦合器 C)光隔离器 D)光检测器
5. 下列不属于数字光发射机调制特性的是 D
A）电光延迟 B）张弛振荡 C)自脉动现象 D)暗电流噪声
6. 平均故障间隔时间常用下列哪项表示 B
A）MTTR B）MTBF C)MFRB D)MRTT
7. EDFA工作的窗口是B
A）1310 nm B）1550nm C)980nm D)1480nm
8. 下列哪项不属于我国在传输参考模型中提出的参考数字D
A）420 km B）5000km C)280km D)6400km
9. 二纤单向复用段倒换环利用下列甚磨协议实现倒换环功能A
A）APS B）AIS C)AC D)SOA
10. STM-1是SDH的同步传输模块，传输速率是A
A）155.520 Mb/s B）2.048 Mb/s C)1.544 Mb/s D)622.080 Mb/s
三、判断正确与错误
1. 1960年，美国人梅曼发明了第一台红宝石激光器（T）
2. NA越大，则光纤中的信息传输量越大。（F）
3. 高能级的粒子数多，低能级的粒子数少称为粒子数反转分布。（T）
4. 耦合器的主要特性参数如下：耦合比、附加损耗、方向性DIR、一致性。（F）
5. SDH传输系统中使用的线路编码是扰码。（ ）
6. SDH的帧结构是块形，有9行，每帧有9*270*N个字节；字节发送顺序是由下往上逐行发送，每行先右后左。（F）
7. 抖动的定义是：数字信号在各有效瞬时对标准时间位置的偏差。（T）
8. 当光载波波长间隔小于0.8nm时的复用技术，称为密集波分复用（DWDM）。（F）
9. 故障率的单位Φ，1Φ等于在1010h内发生一次故障的概率。（F）
10. 光弧子通信可实现超长距离的通信，目前还处于试验阶段。（T）
四、计算与应用
1、写出下列波长对应的频率：
（a）850 nm V/F=λ=3*108/850*109=3.53*1014
（b）1300 nm 2.31*1014τ
（c）1550 nm 1.94*1014
2、考虑10km长,NA=0.30的多模阶跃折射率光纤.如果纤芯折射率为1.450,计算光纤带宽.
∆τ=n1Lc*n1-n2n2=Lc*NA22n1=1034ns
F3dB=441/∆τMHz=0.425MHz
3、设140 Mb/s数字光纤通信系统发射光功率为-3dBm，接收机灵敏度为-38 dBm，系统余量为4 dB，连接器损耗为0.5 dB/对，平均接头损耗为0.05 dB/km，光纤衰减系数为0.04dB/km，光纤损耗余量为0.5 dB/km，计算中继距离L。
L≤Pt-Pr-2Ac-Me/Af+As+Am
由题可知 Pt=-3dBm，Pr=-38 dBm，Me=4 dB，Ac=0.5 dB/对，As=0.05 dB/km，Af=0.4dB/km，Am=0.05 dB/km。
故得L≤Pt-Pr-2Ac-Me/Af+As+Am=-3+38-2*0.5-4/0.05+0.4+0.05=60km
所以受损耗限制的终极距离等于60km。
4、具有光功率x(t)的一个非常窄的脉冲（理想情况下一个单位脉冲函数），被输入光纤并产生一个输出波形。输出脉冲y(t)相应于光纤的脉冲响应。假设输出脉冲是高斯型：
yt=1σ2πexp-t22σ2
其中σ是脉冲宽度的均方根值。证明FWHM（半峰值宽度）带宽为：
BW=ln22πσ
因为yt为冲击响应，故
Hf=+∞-∞ytexp-j2πftdt
即为频率响应，设f=f3dB时为半峰值宽度，则
Hf3dBH0=12
因为H0=+∞-∞ytdt=1
Hf3dB=+∞-∞1σ2πexp-t22σ2*exp-j2πf3dBtdt=exp-2π2σ2f3dB2
所以上式等于 12 即f3dB=ln22πσ
即得FWHM带宽
BW=f3dB-0=ln22πσ
五、简答题
1. 光纤通信系统由哪几部分组成？简述各部分作用，试画出系统框图。
答：光纤通信系统由发射机、接收机和光纤线路三个部分组成（参看图1.4）。发射机又分为电发射机和光发射机。相应的，接收机也分为光接收机和电接收机。电发射机的作用是将信（息）源输出的基带电信号变换为适合于信道传输的电信号，包括多路复接、码型变换等，光发射机的作用是把输入电信号转换为光信号，并用耦合技术把光信号最大限度地注入光纤线路。光发射机由光源、驱动器、调制器组成，光源是光发射机的核心。光发射机的性能基本取决于光源的特性；光源的输出是光的载波信号，调制器让携带信息的电信号去改变光载波的某一参数（如光的强度）。光纤线路把来自于光发射机的光信，能小？的畸变（失真）和衰减传输到光接收机。光纤线路由光纤、光纤接头和光纤连接器组成。光纤是光纤线路的主体，接头和连接器是不可缺少的器件。光光接收机把从光线路输出的产生畸变和衰减的微弱光信号还原为电信号。光接收机的功能主要由光检测器完成，光检测器是光接收机的核心。电接收机的作用一是放大，二是完成与电发射机换，包括码型反变换和多路分解等。
2. 说明把2Mb/s的支路信号复接到STM-1的复接过程？
答： 首先，2Mb/s信号映射到容器VC-12中，加上通路开销VC-12POH之后，得到VC-12；然后在VC-12信号上加上指针TU-PTR，得到支路单元TU-12；将3个TU-12按字节间插同步复接成一个TUG-2；7个TUG-2又按字节同步复接，并在前面加上两列固定填充字节，构成TUG-3；然后3个TUG-3按字节间插同步复接，同时在前面加上两列装入VC-4，再加上管理单元指针AU-PTR，就构成了一个AU-4，最后以固定相位的形式置入含有STM-1的端开销SOH，就完成了从2Mb/s的信号到STM-1的复用。
3. 解释SDH传送网和接入网的概念？
答：SDH传送网：SDH不仅适合于点对点传输，而且适合于多点之间的网络传输。SDH传输网为拓扑结构，它由SDH终接设备（或称SDH终端复用器TM）、分插复用设备ADM、数字交叉连接设备DXC等网络单元以及连接它们的（光纤）物理链路构成。SDH终端的主要作用是复接/分接和提供业务适配，例如将多路E1信号复接成STM1信号及完成其逆过程，或者实现与非SDH网络业务的适配。ADM是一种特殊的复用器，它利用分接功能将输入信号所承载的信息分成两部分：一部分直接转发，另一部分卸下给本地用户。然后信息又通过复接功能将转发部分和本地上送的部分合成输出。DXC类似于交换机，它一般有多个输入和多个输出，通过适当配置可提供不同的端到端连接。
接入网：由用户-网络接口（UNI）到业务节点接口（SNI）之间的一系列传送实体所组成的全部设施。
4. 说明5B6B线路编码的原理？
答：5B码共有32个码字，变换6B码时共有64个码字，其中WDS=0有20个， WDS=±2有15个，WDS=-2有15个，共有50个WDS最小的码字可供选择。
由于变换为6B码时只需32个码字，为减少连“1”和连“0”的数目，删去：000011、110000、001111和111100.
当然禁用WDS=±4和±6的码字。表4.4示出根据这个规则编制的一种5B6B码表，正组和负组交替使用。表中正组选用20个WDS=0和12个WDS=±2，负组选用20个WDS=0和12个WDS=-2。
5. 光纤通信为什么向长波长、单模光纤发展？
答：长波长、单模光纤比短波长、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）由光纤损耗和波长的关系曲线知，随着波长的增大，损耗呈下降趋势，且在1.31μm和1.55μm处的色散很小，故目前长距离光纤通信一般都工作在1.55μm。

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