光纖通信復(fù)習(xí)題

1、光纖通信自測(cè)題第一章一、填空題通信是 為傳輸媒質(zhì)。以 為載波的通信方式。目前光纖通信所用光波的波長(zhǎng)有三個(gè)，它們是、和。光纖通信所使用的波段位于電磁波譜中的 區(qū)，波長(zhǎng)范圍為。二.選擇題（有一個(gè)或者多個(gè)答案）.目前光纖通信常用的窗口有（）。A、 0.85 B、 2 pm C、1.31D、1.55.目前纖光通信常用的光源有（）。A、 LEDB、LDC、PCM D、PDH.光纖通信是以光波為載波，以（）為傳播介質(zhì)的通信方式。A、電纜 B、無(wú)線電磁波C、光纖 D、紅外線三、簡(jiǎn)答題.光纖通信有哪些優(yōu)點(diǎn)？.為什么說(shuō)光纖通信比電纜通信的容量大？.纖通信系統(tǒng)由哪幾部分組成？簡(jiǎn)述各部分作用。答案：一、 光纖 光波

2、 0.85 1.31 21.55近紅外區(qū)0.71.7”二、1、ACD 2、AB 3、C三、1、通信容量大，中繼距離長(zhǎng)，保密性能好，抗電磁干擾，體積小、重量輕、便于施工和維護(hù)，價(jià)格低廉。2、光纖通信的載波是光波，電纜通信的載波是電波。雖然光波和電波都是電磁波，但頻率差別很大。光纖通信用的近紅外光 （波長(zhǎng)約1pm1）的頻率（約300THz）比電波（波長(zhǎng)為0.1m1mm的頻率（3300GHz） 高三個(gè)數(shù)量級(jí)以上。載波頻率越高，頻帶寬度越寬，因此信息傳輸容量越大。第2章一、填空題：.光纖中的纖芯折射率必須 包層折射率，單模光纖和多模光纖中中兩者的相對(duì)折射率差一般分別為 和。.單模光纖纖芯直徑一般為 ,

3、多模光纖纖芯直徑為 ,光纖包層直徑一般 為。 TOC o 1-5 h z .光纖通信的最低損耗波長(zhǎng)是（），零色散波長(zhǎng)是（）。.單模光纖中不存在（）色散，僅存在（）色散，具體來(lái)講，可分為（）和（）。5、光纜大體上都是由（）、（）和（）三部分組成的。6、允許單模傳輸?shù)淖钚〔ㄩL(zhǎng)稱為（）。7、數(shù)值孔徑（NA）越大，光纖接收光線的能力就越（），光纖與光源之間的耦合效率就越（）。二、選擇題（多選）1、從橫截面上看，光纖基本上由3部分組成：（）、（）、（）。A、折射率較高的芯區(qū)B、折射率較低的包層C、折射率較低的涂層D、外面的涂層E、外面的包層2、單模光纖只能傳輸一個(gè)模式，即（），稱為光纖的基模。A、HE0

4、0 模B、HE11 模C、HE10 模D、HE01 模3、限制光纖傳輸容量（BL積）的兩個(gè)基本因素是（）和（）。A、光纖色散B、光纖折射C、光纖衰減D、光纖損耗三、簡(jiǎn)述題1、典型光纖由幾部分組成？各部分的作用是什么？2、為什么包層的折射率必須小于纖芯的折射率？3、光纖損耗主要有幾種原因？其對(duì)光纖通信系統(tǒng)有何影響？4、光纖色散主要有幾種類型？其對(duì)光纖通信系統(tǒng)有何影響？5、分別說(shuō)明 G.652、G.653、G.654、G.655光纖的性能及應(yīng)用。 四、計(jì)算1、一段30km長(zhǎng)的光纖線路，其損耗為0.5dB/km=（1）如果在接收端保持 0.3 W勺接收光功率，則發(fā)送端的功率至少為多少？（2）如果光纖

5、的損耗變?yōu)?0.25dB/km,則所需的輸入光功率又為多少？2、均勻光纖，若 nl = 1.5,入0=1.3科3 試計(jì)算：（1）若八=0.25 ,為了保證單模傳輸，其纖芯半徑應(yīng)取多大？（2）若取a=5m為了保證單模傳輸，A應(yīng)取多大？答案：一、填空題1、大于、0.3%0.6%、1%-2%2、8 10。50 80 1cm 125虱、3、1.55 21.31 ”4、模間模內(nèi)材料色散波導(dǎo)色散5、纜芯加強(qiáng)元件護(hù)層6、截止波長(zhǎng)7、強(qiáng)高二、選擇題1、ABD2、B 3、AD 4、BC四、計(jì)算（1） Pmin=9.49W （2） Pmin=1.69W2、（1） a 0.47 m （2） A 0.0022第3章.

6、常用光源 LD是以 為基礎(chǔ)發(fā) 光。LED以 為基礎(chǔ)發(fā) 光。.光與物質(zhì)作用時(shí)有、和 三個(gè)物理過程。.對(duì)于半導(dǎo)體激光器的溫度特性，溫度升高閾值電流 若此時(shí)注入電流不變，輸出光功率.增加、減少.半導(dǎo)體光檢測(cè)器主要有 和 兩種，基本原理是通過 過程實(shí)現(xiàn) 。 PIN、APD受激吸收、光電轉(zhuǎn)換.在光纖通信系統(tǒng)中，對(duì)光源的調(diào)制可分 和 兩類。直接調(diào)制、外調(diào)制1.LD具有輸出功率（）、輸出光發(fā)散角（）、與單模光纖耦合效率（）、輻射光譜線（）等優(yōu)點(diǎn)。2、LED的主要特性參數(shù)為（）、（）、（）。3、PIN二極管的特點(diǎn)包括（）、（）及（）。4、對(duì)光檢測(cè)器的基本要求是高的（），低的（）和快的（）。 TOC o 1-5

7、 h z 5、影響光源與光纖耦合效率的主要因素是（）和（）。6、光纖和光纖連接的方法有兩大類（）和（）。7、在一根光纖中同時(shí)傳播多個(gè)不同波長(zhǎng)的光載波信號(hào)稱為（）。8、影響光纖耦合性能的主要因素有（）、（）、（）和（）。答案1、 高窄高窄2、輸出功率與效率輸出光譜特性響應(yīng)速率與帶寬3、耗盡層很寬偏置電壓很小附加噪聲小4、響應(yīng)度 噪聲響應(yīng)速度5、光源的發(fā)散角光纖的數(shù)值孔徑6、活動(dòng)連接固定連接7、光波分復(fù)用8、插入損耗 附加損耗 分光比(耦合比)隔離度作業(yè)：3-4LED的P-I特性呈線性，而 LD的P-I特性呈非線性。LED產(chǎn)生是非相干光，功率低，方向性差；而LD發(fā)出的是相干光，功率高，方向性好。L

8、ED的波譜寬度比LD的寬。LED基本不受溫度影響，而 LD對(duì)溫度變化敏感。LED使用壽命比LD長(zhǎng)。3-9 20.87 m (GaAs),入=1.29 m (InGaAsP)第4章1、光發(fā)送機(jī)指標(biāo)主要有 和 。平均發(fā)送光功率、消光比2、光接收機(jī)指標(biāo)主要有 、 和。誤碼率、靈敏度、動(dòng)態(tài)范圍3、為增大光接收機(jī)的接收動(dòng)態(tài)范圍，應(yīng)采用 電路。AGC.畫出數(shù)字光發(fā)射機(jī)組成方框圖，并簡(jiǎn)述個(gè)部分功能。輸入碼型變換電路均衡放大補(bǔ)償經(jīng)電纜傳輸后產(chǎn)生的數(shù)字電信號(hào)失真。碼型變換一一將電端機(jī)送入的信號(hào)碼型從 HDB3或CMI碼變?yōu)镹RZ碼。擾碼一一將信號(hào)中的長(zhǎng)連 0”或1”有規(guī)律地進(jìn)行消除。線路編碼- 時(shí)鐘提取一一提取

9、與網(wǎng)絡(luò)同步的時(shí)鐘供給擾碼與線路編碼等電路。光發(fā)送電路調(diào)制電路一用經(jīng)過編碼的數(shù)字信號(hào)對(duì)光源進(jìn)行直接光強(qiáng)度調(diào)制，完成電/光轉(zhuǎn)換。自動(dòng)溫度控制電路 ATC-保持光源的溫度恒定在室溫左右，以穩(wěn)定LD的閾值電流，從而穩(wěn)定發(fā)送光功率。自動(dòng)功率控制電路 APC-檢測(cè)發(fā)送光功率變化，動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)光源的偏置電流，以穩(wěn)定發(fā)送光功率。其余保護(hù)及告警檢測(cè)電路一一實(shí)現(xiàn)LD過流保護(hù)、LD無(wú)光告警及壽命告警。.畫出數(shù)字光接收機(jī)組成方框圖，并簡(jiǎn)述個(gè)部分功能。(見教材).按照轉(zhuǎn)換步驟，試將二進(jìn)制信號(hào)1010000000001 ”轉(zhuǎn)換成為HDB3碼。1010030000001KLB3 碼 _ _ 一 工 一 1 _V7按照轉(zhuǎn)換步驟，

10、試將二進(jìn)制信號(hào) 1000011000001轉(zhuǎn)換成為CMI碼二進(jìn)制 信號(hào)1000011000001.將以下HDB3碼還原為二進(jìn)制NRZ碼（寫出數(shù)字序列并畫出波形），指出其中是否有誤碼。解：該HDB3碼中無(wú)誤碼.將以下CMI碼還原為二進(jìn)制NRZ碼（寫出數(shù)字序列并畫出波形），指出其中是否有誤碼。解:f談螞【庖為I加碼 o o ri o ri i n。i i n10畫出半導(dǎo)體激光器（LD）數(shù)字信號(hào)的直接調(diào)制原理圖（見教材）11.畫出光接收機(jī)自動(dòng)增益控制的工作原理框圖(見教材)第5章1.SDH的常用設(shè)備有 、和 。TM終端復(fù)用器、ADM分/插復(fù)用設(shè)備、DXCa字交叉連接設(shè)備 DXC 再生中繼器. STM

11、-1中我國(guó)允許采用的支路接口有2.048Mb/s、34.368 Mb/s 和139.264Mb/s 三種PDH接口。一個(gè)STM-1可傳 63個(gè) 2Mb/s信號(hào)。相當(dāng)于傳1890個(gè) 話路。思考題.什么是SDH ? SDH的特點(diǎn)？ SDH幀結(jié)構(gòu)？.簡(jiǎn)述SDH的復(fù)用過程？STM_N的復(fù)用過程有如下 6個(gè)步驟：(1)首先，異步信號(hào)被放入相應(yīng)尺寸的容器Co容器的主要作用就是進(jìn)行速率調(diào)整。(2).由標(biāo)準(zhǔn)尺寸容器C加上通道附加字節(jié) POH便形成虛容器 VC ,即C+POH - VC。.VC加TUPTR指針便形成支路單元 TU。 低階 VC+ TUPTR fTU(4)多個(gè)支路單元TU復(fù)用后形成支路單元組 TU

12、G,即NXTU - TUG。(5)高階VC , VC_3或VC_4加上管理單元指針便形成管理單元AU ,即VC_4+ AUPTR fAU_4AUPTR用來(lái)指明高階 VC在STM_N幀的位置。一個(gè)或多個(gè)在 STM_N幀內(nèi)占有固定位置的 AU組成管理單元組 AUG ,即N X AU AUGN=1或3(6).最后在N個(gè)AUG基礎(chǔ)上加上段開銷(SOH)便形成STM_N幀結(jié)構(gòu)，即N X AUG+SOH f STM_N從以上的復(fù)接過程來(lái)看，SDH的形成包含三個(gè)過程：映射(C- VC)將PDH言號(hào)經(jīng)才T包成 C,再加上相應(yīng)的通道開銷而成VC這種信息結(jié)構(gòu)，這個(gè)過程就叫映射定位校準(zhǔn)(VC- TU及VC- AU

13、)定位是指通過指針調(diào)整，使指針的值時(shí)刻指向低階 VC幀的起點(diǎn)在TU凈負(fù)荷中或高階VC幀的起點(diǎn)在AU凈負(fù)荷中的具體位置，使收端能據(jù)此正確地分離相應(yīng)的VG同步復(fù)用N XAU AUG)復(fù)用是一種使多個(gè)低階通道層的信號(hào)適配進(jìn)高階通道層(例如 TU12(X3)一 TUG2(X 7) - TUG3(X 3) - VC4)或把多個(gè)高階通道層信號(hào)適配進(jìn)復(fù)用層的過程(例如AU-4( X 1) - AUG(X N)一STM-N。復(fù)用也就是通過字節(jié)間插方式把 TU組織進(jìn)高階 VC或把AU組織進(jìn)STM-N的過程。由于經(jīng)過 TU 和AU指針處理后的各 VC支路信號(hào)已相位同步，因此該復(fù)用過程是同步復(fù)用5. 140Mbit

14、/s復(fù)用進(jìn)STM-N信號(hào)的過程 (1)首先將140Mbit/s的PDH信號(hào)經(jīng)過碼速調(diào)整(比牛!塞入法)適配進(jìn) C4 , C4是用來(lái)裝載140Mbit/s的PDH信號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)信息結(jié)構(gòu)。容器的主要作用就是進(jìn)行速率調(diào)整。這個(gè)過程也就相當(dāng)于C4裝入異步140Mbit/s的信號(hào)。C4的幀結(jié)構(gòu)如圖1所示。260139.264Mb/sC4149.76Mb/s8000幀/秒圖1 C4的幀結(jié)構(gòu)圖C4信號(hào)的幀有260列X 9行(PDH信號(hào)在復(fù)用進(jìn) STM-N中時(shí)，其塊狀幀一直保持是9行)，那么E4信號(hào)適配速率后的信號(hào)速率(也就是C4信號(hào)的速率)為：8000幀/秒X 9行X 260列X 8bit=149.760Mbi

15、t/s 。(2)為了能夠?qū)?40Mbit/s的通道信號(hào)進(jìn)行監(jiān)控，在復(fù)用過程中要在C4的塊狀幀前加上一列通道開銷字節(jié)(高階通道開銷 VC4-POH ),此時(shí)信號(hào)成為 VC4信息結(jié)構(gòu)，見圖2所示。261C4149.76Mbit/sVC4150.336Mbi蚱圖2 VC4結(jié)構(gòu)圖VC4是與140MNt/sPDH信號(hào)相對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)虛容器，此過程相當(dāng)于對(duì) C4信號(hào)再打一個(gè)包封，將對(duì)通 道進(jìn)行監(jiān)控管理的開銷(POH)打入包封中去，以實(shí)現(xiàn)對(duì)通道信號(hào)的實(shí)時(shí)監(jiān)控。在將C4打包成VC4時(shí)，要加入9個(gè)開銷字節(jié)，位于 VC4幀的第一列，這時(shí) VC4的幀結(jié)構(gòu)，就成了 9行X 261歹U。從中發(fā)現(xiàn)了什么沒有？STM-N的幀結(jié)

16、構(gòu)中，信息凈負(fù)荷為 9行X 261 X N歹U,當(dāng)為STM-1時(shí)，即為9行X 261列，(3) SDH采用在VC4前附加一個(gè)管理單元指針(AU-PTR)來(lái)，以進(jìn)行定位。此時(shí)信號(hào)由 VC4變成了管 理單元AU-4這種信息結(jié)構(gòu)，見圖 3所示。圖3 AU-4結(jié)構(gòu)圖一個(gè)或多個(gè)在 STM幀中占用固定位置的 AU組成AUG管理單元組。(4)將AUG加上相應(yīng)的SOH合成STM-1信號(hào)，N個(gè)STM-1信號(hào)通過字節(jié)間插復(fù)用成 STM-N信號(hào)。 6.論述光纖損耗和色散對(duì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的限制。答：由于損耗的存在，在光纖的傳輸?shù)墓庑盘?hào)，不管是模擬信號(hào)還是數(shù)字脈沖，其幅度都要減小，它 在很大程度上決定了系統(tǒng)的傳輸距離。所以系

17、統(tǒng)在設(shè)計(jì)的時(shí)候要考慮用光信號(hào)的放大中繼。色散是光纖的 傳輸特性之一。由于不同波長(zhǎng)光脈沖在光纖中具有不同的傳播速度，因此，色散反應(yīng)了光脈沖沿光纖傳播 時(shí)的展寬。光纖的色散現(xiàn)象對(duì)光纖通信極為不利。光纖數(shù)字通信傳輸?shù)氖且幌盗忻}沖碼，光纖在傳輸中的 脈沖展寬，導(dǎo)致了脈沖與脈沖相重疊現(xiàn)象，即產(chǎn)生了碼間干擾，從而形成傳輸碼的失誤，造成差錯(cuò)。為避 免誤碼出現(xiàn)，就要拉長(zhǎng)脈沖間距，導(dǎo)致傳輸速率降低，從而減少了通信容量。另一方面，光纖脈沖的展寬 程度隨著傳輸距離的增長(zhǎng)而越來(lái)越嚴(yán)重。因此，為了避免誤碼，光纖的傳輸距離也要縮短。.設(shè)140Mb/s數(shù)字光纖通信系統(tǒng)發(fā)射功率為3dBm,接收機(jī)的靈敏度為38dBm，系統(tǒng)余量

18、為4dB,連接器損耗為0.5dB/對(duì)，平均接頭損耗為 0.05dB/km ,光纖衰減系數(shù)為 0.4dB/km ,光纖損耗余量 0.05dB/km。 計(jì)算中繼距離 L。(作業(yè)5-4)(L = 3 ( 38) -4-0.5 2/(0.05 + 0.4+ 0.05) = 60km).已知某光纖通信系統(tǒng)的光發(fā)送機(jī)光源的入纖功率為2mW,光纖損耗為0.5dB/km ,光纖平均接頭損耗為0.1dB/km ,光接收機(jī)最大允許輸入光功率為32科W,光接收機(jī)的動(dòng)態(tài)范圍可達(dá)19dB,系統(tǒng)富余度7dB。試核算在無(wú)中繼傳輸距離分別為15km、40km、60km情況下，該系統(tǒng)能否正常工作？角軍：根據(jù)題意可得：pmax=101g(32 X 10 WDM 系統(tǒng)由 、 、)= 15 dBmPT=101g2=3 dBm已知D=19 dBa =0.5 dB/KMa 1=0.1 dB/KMM=7 dB根據(jù)動(dòng)態(tài)范圍的定義：D=Pmax Pmin得 Pmin=Pmax D= 1519= 34 dBm由 PT=Pmin+Lmax（ a + a 1）+M