光纤通信重点

第一章：绪论

1、光纤通信系统：利用光纤光缆传输光波信号的通信方式。

2、

3、光纤从多模发展到单模，工作波长从0.85 μm发展到1.31 μm和1.55 μm(短波长向长波长），传输速率从几十Mb/s发展到几十Gb/s。

4、光纤和半导体激光器的技术进步，使1970 年成为光纤通信发展的一个重要里程碑。

5、光纤通信发展的五代发展过程（简答题）

第一代：工作在0.85um波段，速率50~100Mb/s，中继距离10km；

第二代：工作在1.31um波段，速率1.7Gb/s,中继距离50km；

第三代：工作在1.55um波段,商用2.5~10Gb/s;

第四代：采用光放大器和波分复用技术，256×40G=10Tb /s

第五代：研究中。

6、光纤通信的主要特点

1）大容量；

2）损耗低，传输距离长；

3）抗干扰能力强；

4）保密性强；

5）体积小，重量轻；

6）材料丰富；

7、光纤通信系统结构

8、光纤：两个主要参数：损耗（dB）和色散（ps/(km*nm)）。

9、光发射机：

（1）直接调制：

（2）外调制：

10、

表明了模拟信号进行数字化所需的最小比特率。

第二章：光纤通信基础

1、光纤分为：阶跃折射率光纤和梯度折射率光纤。

2、归一化传播常数b与光纤的归一化频率V的关系（PS:最后一题，给出图形，求可支持几种模式）

应用：

1)V值较大，支持模式越多，为多模光纤;

2)由一定的光纤设计参数，可以确定V，也可以确定支持的模式数目；

3）一般来说存在高阶模，一定存在低阶模；

4）HE11模不截止，单模光纤的条件；

5）V与波长的关系，V（λ0）<2.405, λ1> λ0, V（λ1）< V（λ0）<2.405

6）V与Δ的关系，Δ越小，V越小。

3、多模光纤：模间色散和模内色散

单模光纤：模内色散

4、光斑尺寸：

常用高斯分布来近似：

W为模场半径

纤芯内所携带的光功率与总光功率之比

5、材料色散：

产生原因

（1）纤芯材料的折射率对不同的波长是不同的—n=n(λ）。

（2）光源辐射具有一定光谱宽度的光，一个携带信息的光脉冲包含了不同的波长。产生结果：

脉冲中具有不同波长的分量在光纤中会以不同的速度传播并以不同的时间到达光纤端，造成了脉冲扩展。

6、波导色散

产生原因：

（1）单模光纤中，携带信息的光脉冲在纤芯和包层间分布：主要部分在纤芯中传输，剩余部分在包层中传播。

（2）纤芯和包层拥有不同折射率，两个部分以不同的速度传播。

（3）光被限制在一个拥有不同折射率的结构－纤芯和包层的组合中传播，脉冲会扩展。注意：

即使光纤材料没有色散特性，波导色散也会发生。纯波导色散仅因为将光限制在一个特定的结构中而产生。

6、光纤损耗的两个主要原因：材料吸收，瑞利散射。

其他原因：波导缺陷，受激拉曼散射，受激布里渊散射。

7、光纤中的非线性效应

8、ITU-T定义的光纤种类：

G.652光纤(常规单模光纤)

G.653光纤(色散位移光纤)

G.654光纤(衰减最小光纤)

G.655光纤(非零色散位移光纤)

9、光缆分类：层绞式、骨架式、束管式、带状式

10、光缆对光纤特性的影响

(1) 改善光纤的温度特性

(2) 增加机械强度

(3)成缆的附加损耗

11、光吸收的三种形式：光吸收、自发辐射、受激辐射

12、LED的P-I特性

（1）I较小时有线性关系；

（2）会出现饱和现象；

（3）温度升高，越趋于饱和；

（4）内部发射功率10mW,出纤功率小于100W。LD的P-I特性

（1）光功率随注入电流增加而增大；

（2）存在阈值Ith；

（3）IIth为受激辐射。

13、光电二极管分为PIN光电二极管和雪崩光电二极管（APD）

14、PIN光电二极管：特点：结构简单，可靠性高，电压低，使用方便，量子效率高，噪声小，带宽较高。

应用场合：光纤通信系统，灵敏度要求不高场合一般采用PIN。

APD光电二极管：

特点：高灵敏度，高增益，高电压，结构复杂，噪声大。

应用场合：灵敏度要求较高的场合，如小信号测量。

15、光电二极管的工作特性和参数：响应度、倍增系数、噪声、响应带宽

16、（自动功率控制（APC）电路）引起输出光功率变化的因素有：（1）温度变化随着温度的升高，输出光功率减小（2）激光器老化随着使用时间的增加，输出光功率减小

17、光线路码分为三类：伪双极性码、mBnB码、插入比特码。

18、光接收机的组成

19、

特点：

（1）RL大增大了前置放大器的输入电压；

（2）降低热噪声和增加接收灵敏度；（热噪声）

（3）带宽较窄。

20、

特点：

（1）负反馈使得等效输入阻抗为RL/G，带宽提高了G倍；

（2）同时具有高接收灵敏度和高带宽的特点。

（3）在多数光接收机中采用。

第三章光放大器

1、光放大器的分类：半导体激光放大器（SOA）、非线性光纤放大器、掺杂光纤放大器

2、非线性类放大器：SRS光纤放大器、SBS光纤放大器

3、光放大器的应用形式：

a)在线放大器；

b)“功率”放大器；

c)“前置”放大器；

d)分配补偿放大器；

第四章SDH和WDM光纤传输系统

1、SDH应用范围：不仅适用于光纤传输，适用于微博和卫星传输的通用技术体制。

2、PDH准同步数字体系采用异步复用方式（PDH→SDH ）SDH同步数字体系

3、SDH传输网的构成（四个）：

a)终接设备(或称SDH终端复用器TM)；

b)分插复用设备ADM；

c)数字交叉连接设备DXC；

d)光纤链路构成。

4、SDH的网络拓扑：线性网，树形网，环形网，网状网

5、SDH的帧结构：

a)信息净负荷（Payload）

b)段开销（SOH）

c)管理单元指针（AU-PTR）

6、SDH的段开销：

i.RSOH（再用段开销）：监控STM-16信号的传输状态；

ii.MSOH（复用段开销）：监控STM-16中STM-1信号的传输状态；

7、通道开销：

第五章光交换技术

1、光交换技术的种类：光线路交换(OCS)、光分组交换(OPS)、光突发交换(OBS)

2、光交换设备（主要是光开关）

a)光开关的种类:电光开关、声光开关、热光开关、微电子机械光开关、液晶光开关、

喷墨气泡技术光开关

3、光网络的核心技术：光交换技术

4、基于半导体光放大器（SOA）（以半导体光放大器为基础的全光波长变换器）

a.交叉增益调制（XGM-SOA）；

b.交叉相位调制（XPM-SOA）；

c.四波混频效应（FWM-SOA）；

5、资源竞争解决的三种方式：

d.时域：基于光纤延迟线的光缓存技术FDL；

e.频域：波长转换；

f.空域：偏向路由。

第六章光网络技术

6.2 比较各种波长分配方案的特性

答：1、静态分配方法——图着色问题

静态RWA问题往往分解为两个子问题：先求解路由子问题，即为每个光路请求计算路径；然后求解波长分配子问题，即为这些路径分配波长。这里，我们假定必须满足波长连续性约束。因此，静态的波长分配问题是要找到一种占用波长数目最少的波长配置方案，使得任意两条光路通过同一物理链路时使用不同的波长，并且每条光路在其经过的所有链路上都必须使用相同的波长。

2、动态分配方法——启发式方法

八种算法：随机分配、最先分配、最少使用、最多使用、最小乘积、最小负载、M∑、相对容量损失

6.15试简单讨论链路保护和路径保护的优缺点

在路径保护中，一旦工作路径上发生了链路故障，就启用一条预先计算的保护路径（或称为备用路径）进行数据传输。对同一个连接来说，其工作路径和保护路径必须是链路分离的，以保证任何单一的链路故障都不会同时中断这两条路径。在链路保护中，业务仅仅绕过中断的那条链路。链路保护具有更短的保护切换时延；路径保护具有更高的资源利用率，而且恢复业务所经过的路径往往具有更低的端到端时延。

第七章：光纤接入网

光纤接入网的拓扑结构分为：总线型、星型、树型、环形

7．1 请解释什么是接入网，并描述光纤接入网的类型和特点

答：接入网是宽带核心网络到用户网最后一段路程的传输网络。

先后出现了模拟的光纤/同辅混合接入网（HFC），数字的，无源光网络（PON），其中包括APON、EPON和GPON以及有源光网络（AON）等。

全网可以划分成公共骨干网、核心网和用户驻地网，介于核心网与用户网之间的部分统称为接入网。

7.10 PON物理层光传输的关键技术有哪些？论述光突发接受和光突发同步技术的工作原理. 答：波长及拓扑结构设计、上行实现技术（突发光接收、突发同步）

高速自适应突发模式光接收机原理是：将光电探测器输出的电流送至差分放大器的正相输入，再将峰值探测电路输出幅度的一半作为判决门限输入差分放大器的反相端，从而对不同幅度分组信号的判决门限实现自适应控制，差分每个输出端就会在判决电压上下摆动，这时可以很容易判决出“0”和“1”。

突发同步的主要方法为：门控振荡法和相关同步法。

门控振荡法包括3个振荡器，A、B用于同步输入信号，C用于控制A、B振荡器达到一致，采用自动调谐的方式，引入一个主振C，连续运转，并用锁相环使它与外部固定参数频率保持一致。

相关同步法，主要包括多相时钟和相位校准器，相关器及选择器。由多相时钟发生器产生多相时钟，多相时钟的最大相位差为360°。同时根据每路时钟相位与主时钟相位的关系，分别加入一定的延时，使用样后的每路数据都与主时钟同步。抽样后的数据进入相关器，相关器把抽样的数据与关键字比较的结果传给选择器，选择器根据每路数据的相关结果选出其中与关键字最为相关的那一路，从而达到了突发同步的目的。