光纤通信概述

第一章光纤通信概述 一 选择题 1 1970 年康宁公司研制出损耗为 20dB krn 的光纤 是光纤通信的重大突破 2 高锟 被誉为世界光纤之父 3 光纤通信应用的光波属于 红外波段 一 填空 1 光纤通信的三个传输窗口是 850m 1310nm 和 1550nm 2 光纤通信是指利用 光波 为载波 以 光纤 为传输介质的一种通信方式 1 光纤通信系统有何特点 答 1 传输频带宽 通信容量大 2 中继距离长 3 信道串扰小 保密性能好 4 适应能力强 5 体积小 重量轻 便与施工和维护 6 原材料丰富 潜在价格低 2 光纤通信系统的发展趋势 答 向超高速系统发展向超大容量 WDM 系统演进向光传输网方向发展向 G 655 光纤和空 波光纤发展向宽带光纤接入网方向发展 IP OVER SDH 与 IP OVER optical 即 SDH 支持 IP 和 IP 可以直接在光路上传输 第二章光纤和光缆 一 选择题 1 光纤导光原理要求纤芯区的折射率 大于 多包层的折射率口 2 单模光纤芯区直径比多模光纤芯区直径 小 3 G 655 又称非零色散光纤 主要用于高速 TDM 系统和 WDM 系统 4 光纤的包层直径为 125um 5 光纤的模场直径 大于 芯区直径 6 通过在纤芯中掺 氧化锗 来提高折射率 7 通过在包层中掺 氧化硼 来降低折射率 1 光纤的包层直径为 125um 多模光纤的纤芯区比单模光纤的纤芯区 大 2 光纤的传输特性主要指 损耗特性 色散特性 3 光缆结构简单可分为缆芯 加强芯 护层 4 光纤成缆可以有多种结构 分为层绞式 骨架 和 管束 5 G 652 光纤 是标准单模光纤 G 653 光纤 是色散位移光纤 6 色散是光纤的主要特征之一 描述光纤色散的参数是色散系数 其单位是 PS nm Km 1 写出以下光缆型号的含义 答 GYTA53 30Ald 金属加强构件 松套层绞填充式 铝聚乙烯粘接护套 皱纹钢带铠装 聚乙烯护层的通信室外光缆包含 30 根 100 140um 的二氧化硅系多模渐变光纤 GTXTY 21B2 金属加强构件 缆中心管油膏填充式 聚乙烯护套的通信用室外光缆包含 21 根二氧化硅系色散位移光纤 GYFTCZY 30B1 非金属加强构件油膏填充式自承式结构聚乙烯阻燃护套的通信用室外光缆 包含 30 根 二氧化硅系非色散位移光纤 2 光纤损耗的分类 答 吸收损耗 色散损耗 其他损耗 3 光纤的几何特性包含哪几项 答 芯直径 包层直径 纤芯 包层同心度和不圆度 光纤曲翘度 4 说明光纤色散的分类 指出多模光纤以那种色散为主 答 模式色散 主要 色度色散 偏振模色散 码间干扰 5 光纤的光学特性包含哪几项 答 数值孔径 模场直径 截止波长 截止频率 6 分析几种常用单模光纤的特点 答 G 625 在 1310nm 时色散很小 1550nm 时色散很大 G 653 的低损耗窗口与零色散窗口重合 色散极小 G 654 在 1310nm 时为零点色散 1550nm 色散很大 衰减较小 G 625 在 1550nm 时色散较小 衰减较小 第三章通信用光器件 一 选择题 1 不属于无源光器件的是 LD 2 半导体激光器利用物质与光子相互作网中的 受激辐射 制成 3 能够在光纤线路中直接对光信号进行放大的器件是 EDFA 4 下列哪条不是量子阱激光器的优点 阀值电流高 o 5 半导体发光二极管利用物质与光予相互作用中的 自发辐射 制成 6 发光二极管相对半导体激光器 少 激活物质 7 在激光振荡器中 完成频率选择和反馈作用的是 光学谐振腔 8 不属 于 PIN 光电二极管特性参数的是 消光比 9 定向耦合器的作用是 把一路光分成两路光 10 半导体发光二极管不利于光纤通信中信号传输的特点是 光谱较宽 11 处于高能级 E2 的电子 在未受外界激发的情况下 自发地跃迁到低能级 El 从而发 射 出一个能量为 hf E2 El 的光子的过程称为 自发辐射 1 2 光纤通信系统中常用的光检测器主要有 半导体 PI N 光电二极管 APD 雪崩光电二 极管 1 3 光电二极管是 将接收的光功率一部分转换为电功率 一部分转换为热量 1 4 光电二极管由于耗尽区是产生光生载流子的主要区域 因此要求 二极管有宽的耗尽区 一 填空 1 光检测器是将接收到的 光 信号转变为 电 2 激光器的阂值电流随着温度的增加而 变大 随着使用时间的增加而 变大 3 半导体激光器中 当 IIth 时发出的是 激 光 光谱很窄 发光二极管发出的始终是 荧光 4 光学谐振装的谐振条件是 当受激辐射光在谐振腔内来回反射一次 相应改变量加整 数倍 则向同一方向传播的若干受激辐射光相互加强产生谐振 5 激光器必须有的三个部分是 激活物质 泵浦源 和 光学谐振腔 三 简答 1 简要说明斗气导体发光二极管和与半导体激光器的区别 答 前者是无阈值器件且前者没有光学谐振腔它的发光仅限于自发辐射 发的光为荧光 是非相干光 LED 结构及特性也不同 2 光与物质三种作用 并分别列举应用实例 答 受激吸收 半导体光电检测 自发辐射 半导体发光二极管 受激辐射 半导体激光器 3 为激光波长 n 为激活物质折射率 l 一为腔长 e 为光在真空的速度 q 为纵模模数 利用这儿个物理量说明谐振腔的谐振条件 答 f cq 2nL 在谐振腔中谐振只有那些与谐振轴平行 且往返一次的相位差等于 2 的整 数倍的光才能形成正反馈 产生谐振 4 说明激光器的三火组成部分 答 激活物质 光学谐振腔 泵浦源 5 列出半导体激光器转换效率 n d 的表达式 答 p 激光器输出功率 I 激光器输出驱动电流 激光器阀值功率 光子能 量 e 电子电荷 列举四种无源光器件 答 光连接机 光耦合器 光隔离器 光波分复用器 7 说明禁带的范围 答 导带与价带之间 8 GaAs 光电二极管 在 300 k 时其带隙能量为 1 43 eV 其截止波长为多少 答 um 0 867um 9 InGaAs 光电二极管 在 100ns 内共入射了波长为 1300 nm 的光子 6 个 产生了 5 4 扩个电子空隙对 则其量子效率是多少 答 由题意可得 90 10 能量为 1 53 10 19 J 的光子入射到光电二极管上 此二极管的响应度为 0 65 A W 如果入射光功率为 10 mW 刚产生的光电流是多少 答 RxPin 0 65A Wx10Mw 6 5mA 5 第四章光端机 一 选择题 1 高调制速率的结发热现象 大于 低调制速率的结发热现象 2 在 SDH 光纤通信系统中常用的码是 加扰的 KRZ 一 填空 1 目前技术成熟广泛应用的调制方式是 直接调试 2 LD 在高速脉冲调制下会产生电光延迟 张弛振荡 和 自脉动 现象 3 接收机的放大器包括 前置放大器 和 主放大器 4 光接收机噪声包括 光电检测器噪声 和 光接收机电路噪声 5 光纤通信系统能量常用 dBm 表示 OdBm 1 W 一 30Bm 0 001 w 6 我国的 PDH 三次群和四次群光纤通信系统最常用的传输码型是 HDB3 7 光接收机主要指标有 灵敏度 和 动态范围 1 画出数字光发送机原理方框图 2 画出数字光接收机原理方框图 3 光通信中常见码型有哪些 答 分组码 插入码 1B2B 码 扰码 4 光源的间接调制和直接调制分别在什么场合 答 间接调制应用于传输距离超过 300Km 以上的高速大容量传输系统之中 直接调制应用 于传输距离小于等于 100Km 传输速率小于等于 2 5GbitLs 第五章 SDI I 技术 1 在 PDH 体制中 下面 64kb s 速率的复用采用了同步复用方式 2 由 STA 1 信号复用成 STM N 信号 主要是通过字节插的同步复用方式来完成的 字节 闻插复用的基数为 4 3 SDH 与 PDH 相比有许多优点 它们是 ABCD A 强大的网管能力 B 上下业务方便 C 强大的网络自愈能力 D 标准的光接口 4 PDH 的基群信号采用的是 HDB3 线路传输码型 二 填空 1 SDH 基本的网络拓扑结构有星型 树形 环形 网孔型和 链型 三 答案 1 简要说明传统 PDH 传输体制的缺陷 答 1 国际间的互通存在困难 2 各厂家产品互不兼容 3 准同步复用方式上下电路不便 4 网络管理困难 5 网 络结构缺乏灵活性 6 面向话音业务 2 简要说明 SDH 存在的缺点 答 频带利用率低 抖动性能劣化 软件权限过大 定时信息传送困难 IP 业务的变化对 SDH 传送网结构的影响较大 3 简要说明 SDH 优缺点 答 新型的复用映射方式 接口标准统一 网络管理能力强 组网与自愈能力强 兼容性 好 先进的指针调整技术 独立的虚容器设计 系列标准规范 4 为什么 PDH 从高速信号中分出低速信号要一级一级进行 而 SDH 信号能直接从高速信 号中分出低速信号 答 PDH 中低速信号在高速信号中的位置不确定 从高速信号中分出低速信号需要一级一 级的进行 SDH 中通过指针可以清楚的知道低速信号在高速信号中的位置可以直接从高速 信号分出低速信号 5 简述网络自愈的概念 答 自愈网是指网络局部发生故障时 无需人为干预 网络就能在极短的时间内自动选择 替代传输路由 重新分配业务 并重新建立通信 自动恢复所携带业务 使用户感觉不到 网络出现了故障 5 3 映射原理与同步复用 一 选择题 1 VC 12 时隙是 STM 4 级别的分插复用器 ADM 中处理的最小单位 可以客纳一个 2M 的业务信号 2 将 C 4 打包成 vc 4 时 需要加入 3 个开销字节 3 1 个 TUG 2 是由 3 个 TU 12 经过字节间插复用合成的 4 下列 VC 4 PTR 不是 SDH 的指针 5 STM 64 帧频率是 8000 帧 秒 6 以下各种速率信号 不能直接复用进 STM N 的是 8Mb S 7 在 STM 16 中 AU PTR 的速率是 1x9x16x8000bit s 8 在 STM 中 SOH 的速率是 8x9x4x8x8000bit s 9 以下三种指针 包含了 9 个字节的是 AU4 16 10 在 STM 16 帧频率是 8000 帧 秒 下面 2 048Mb S 可以将其装载进标准的 容器中 无论是 STM 4 还是 STM 16 其载频都是 8000 2 STM 1 可以复用进 63 个 2Mb s 信号 3 个 34M b 信号 1 个 140Mb s 信 号 3 SDH 复心的三个步骤是 映射 定位 复用 4 C4 能容纳 E4 信号速率范围是 139 248Mbit s 139 32 Mbit s 5 SDH 的四种开销分别是 再生段开销 复用段开销 低阶通道开销 高阶通道开销 6 指针的作用是 定位 频率校准 其中 AU 一 4 指针有 9 个字节 TU 12 指针有 4 个字节 TU 3 指针有 3 个字节 7 SDH 复用时 当 需要 正 调整 此时 5 个 I 比特反转 8 SDH 复用时 当 需要 负 调整 此时 5 个 D 比特反转 9 指针的 9 指针的 NDF 在净负荷无变化时 值为 0110 有变化时 值为 1001 10 AU4 指针值范围是 0 782 AU3 指针值范围是 0 764 AU 12 指针范围是 0 139 11 AU PTR 指针指的是 VC n 净负荷帧 的起点在 高阶 VC 帧 中的具体位置 三 简答 1 计算 STM 16 的 AU PTR 速率 要有计算公式 答 9x8x8000 x16 0 9216Mbit S 2 要说明 RSOH 与 MSOH 的区别 答 RSOH 与 MSOH 的区别在于监管范围的不同 RSOH 监控的是 STM N 整体的传输性能情 况 而 MSOH 监控的是每一个 STM 1 的传输性能情况 3 简述 SDH 系统如何完成层层细化的误码监控 答 1 B1 到有误码后 本端产生 RS BEE 性能事件上报网管并显示相应误块数 2 B2 监测到有误码后 本端产生 MS BEE 性能事件上报网管并显示相应误块数 并通过 M1 字 节将误块数回传到发送端 同时在发送端的 MS REE 性能事件中显示误块数 4 画出 2Mb sPDH 信号复用进 155Mb sSDH 的复用路线图 并标出每步的信息结构 5 画出 34Mb sPDH 信号复用进 155Mb sSDH 的复用路线图 并标出每步的信息结构 6 画出 140Mb sPDH 信号复用进 155Mb sSDH 的复用路线图 并标出每步的信息结构 7 画出 STM 1 帧结构图 并回答以下问题 1 共占多少字节 答 9x270 2430 2 每秒传送多少帧 答 8000 帧 秒 3 计算 STM 1 的传送速率 9x270 x8x8000 155 52Mbit S 4 简述该结构图中各个组成部分的作用及含义 答 RSOH 作用是监控 STM N 整体的传输性能 MSOH 作用是监控 STM N 信号中每一个 STM 1 的传输性能情况 STM N 净负荷主要用于存放各种业务比特 也存放了少量可用于 通道性能监视 管理和监控的通道开销字节 AU PTR 其作用是用来指示净负荷区域内的信 息首字节在 STM N 帧内的准确为位置 以便在接收端能正确分离净负荷 1 当发现 B3 告警 那么 B1 和 B2 不一定警告 2 J2 字节我们称为 再生段中继 字节 3 RS EXC 称为 再生段 误码过量 4 A1 和 A2 的图案分别是 F8H 26H 5 SDH 中 开销 M1 属于 SOH 6 MS RDI 由 K2 检测出来 7 当发现 B1 告警 那么 B2 和 B3 一定警告 8 J0 J1 J2 字节我们称为 踪迹 字节 9 MS EXC 称为 复用段 字节 10 A1 和 A2 字节我们称为 定帧 字节 11 SDH 中 V5 属于 LP POH 二 填空 1 SDH 基本的网络拓扑结构有星型 树型 环型 网孔型和 链型 2 公务字 E1 属于 RSOH 用于直达公务通路 E2 属于 MSOH 用于本地公务通 路 可以在雨生器接入 3 S1 节的第 5 8 比特表示至 ITU 一 T 的不同时钟级别 S1 的值越大 表示的时钟级别越 高 4 SDH 的 STM 4 一帧结构中有 1 个 B1 字节 有 12 个 B2 字节 有 12 个 A1 字节 有 12 个 A2 字节 有 1 个 E1 字节 有 1 个 E2 字节 5 SDH 的 STM 16 一帧结构中有 48 个 A1 字节 有 48 个 A2 字节 有 1 个 B1 字节 有 48 个 B2 字节 有 1 个 D1 字节 有 1 个 D2 字节 有 1 个 E1 字节 有 1 个 E2 字节 6 STM 一 16 的 DCC 速率为 768Kbit s 其中 DCCR 速率为 192 Kbit s 7 定帧字节 A1 和 A2 图案分别 F6H 28H 一个 STM 16 帧块中有 48 个 A1 有 48 A2 8 误码 是 SDH 维护中最重要的指标 二 简答 1 在如图所示的 SDH 链路中 试分析若分别使用 E l E2 公务字节 各站公务的通断状况 TM REG REG TM 答 使用 E1 公务字节时 BC 之间可以通信 使用 E2 公务字节时 AD 之间可以通信 2 MA AIS MS RDI 是由什么字节检测的 答 K2 b6 b8 111 检测 MA AIS K2 b6 b8 110 检测 MS RDI 3 LOF 告警的检测机理是什么 答 OOF 持续 3ms 以上 说明接收侧帧同步丢失 SDH 设备进入 LOF 状态 当连续处于定 帧状态至少 1ms 后 SDH 设备应退出 LOF 状态 4 AU4 PTR 的正负调整位分别在哪里 正调整时 调整位中的各是什么字节 124 答 正调整位是 0 号位 负调整位是 H3 位 调整位中的都是填充字节 一 选择题 王 SDH 设备中的 TM 处理 RSOH 和 MSOH 2 SPI 是设备和光路的接口 主要完成 光 电一电 光转换 3 SDH 设备可以配置成 TM 网元 它的特点是 所有光方向到 TM 的业务必须落地 只能 有一个光方向 4 在 SDH 网络常见网元中 能处理上下业务的网元有 ADM 二 填空 1 通常用 DCm n 来表示一个 DXC 的类型和性能 m 越大表示 DXC 的承载容量越 大 越大表示 DXC 的交叉灵活性越 大 2 SDH 基本的网络拓扑结构有星型 线型 树型 网孔型和 环型 3 SDH 的逻辑功能块分为 基本型 组合型 和 辅助型 4 逻辑功能块 MTS 是复用段开销的源和宿 5 逻辑功能块 RST 是再用段开销的源和宿 三 答 1 画出 TTF 传送终端功能块 的内部基本逻辑功能块的组合图 STM M 应改为 STM N 且 ABCDF 无需画出 2 SDH 的网元有哪几种 答 TM ADM SDXC REG 3 说明 DXC4 1 和 DXC4 4 的含义 答 DXC4 1 表示接入端口的最高速率为 140Mbit S 或 150Mbit S 而交叉连接的最低速率 为 2Mbit S DXC4 4 表示接入端口的最高速率为 140Mbit S 或 150Mbit S 而交叉连接的最 低速率为 140 Mbit S 答 5 7SDH 自愈网 一 选择题 1 自愈是指在传输网络发生故障时 无需入为干预 网络自动的在极短时间内 使业务自 动从故障中恢复传输 ITU T 规定的保护倒换时间为 50ms 以内 2 自愈环的网络节点一般采用 ADM 类型设备 3 二纤双向复用段保护环中网元数目最多不能超过 16 4 SDH 组网 不常用的环是 双纤双向通道环 二 填空 1 双纤双向复用段保护环 2 5G 系统 的业务容量是 2016 一个 2Mlbit s o 2 SDH 传输网在纵向上可分解为电路层 通道层 段层 物理层 3 自愈环的切换方式分为 不恢复型 和 恢复型 1 1 1 和 1 1 保护有何区别 答 1 1 方式由于工作段和保护段在发送端是永久性桥接的 因而 1 1 方式不可能提供无 保护的额外业务 而 1 1 的保护方式 在正常情况下 备用信道不传业务信号 因而可以 在备用信号道传送一些级别较低的额外业务信号 也不可传 2 通道保护环和复用段保护环的区别是什么 答 通道保护环 业务量的保护以通道为基础 即保护的是 STM N 信号中的某个 VC 对 于复用段保护环 业务量的保护以复用段为基础 从性质上来看 多属于共享保护 即保 护时隙由每一个复用段共享 正常情况下往往是空闲的 3 画出双纤单向通道保护环倒换前后的示意图 答 4 画出双纤双向复用段保护环倒换前后的示意图 5 说明链网的最小和最大业务量分别发生在什么情况 答 A B C D 1 链网端站为主干业务 A D 间业务量最小 2 当链网只有在相邻网元间业务时 相邻站点间业务量最大 一 选择题 1 网元正常工作时的时钟模式是跟踪方式 当所有的定时基准丢失后 网元将进入 自由震荡方式 2 网元正常工作时的时钟模式是 跟踪方式 二 填空 1 我国同步主时钟在 北京 副时钟在 武汉 2 解决数字网同步的两个方法是 主从同步方式 和 相互同步方式 三 简答 1 列举 SDH 网管的五大功能 答 故障管理 性能管理 配置管理 安全管理 综合管理 2 SDH 网同步时钟有哪四个级别 答 全同步方式 伪同步方式 准同步方式 异步同步方式 3 主从同步数字网中从站时钟有哪三种工作模式 答 正常工作模式 保持模式 自由运行模式 4 SDH 网元时钟源有哪四种 156 5 SDH 明网元的定时方式有哪些 答 线路 支路 内部 外部 6 何为误码 误码产生的主要因素有哪些 答 所谓误码 在数字通信系统的接收端 通过判决电路后产生的比特流中 某些比特发 生了差错 使传输的信息质量产生了损伤 主要因素 各种噪声产生的误码 色散引起的 码间干扰 定位抖动产生的误码 复用器交叉连接设备本身引起的误码 各种外界因素引 起的误码 7 SDH 的网络管理可以划分为几个层次 每层的功能是什么 答 分为五层 网元层 网元管理层 网络管理层 业务管理层和商务管理层 网元层功 能 单个 NE 的配置 故障和性能等管理功能 网元管理层 配置管理 故障管理 性能 管理 安全管理 计费管理 网络管理层 对辖区网络进行集中式或分布式控制管理 务 管理层 为所有服务交易提供用户的基本联系点 与网络管理层 商务管理层及业务管理 层提供者进行交互 维护统计数据 服务之间的交互 商务管理层 负责总的企业运营事 项 一 简 答 1 WDM 系统由哪几部分组成 每部分的作用是什么 答 光发射机 光中继放大 光接收机 光监控信道和网络管理系统 2 说明 WDM 的两种工作方式和两种系统类型 答 双纤单向传输 单纤双向传输的两种工作方式 集成式 WDM 系统 开放式 WDM 系 统 3 说明标称中心频率 通路间隔和中心频率偏差的含义 答 标称中心频率 指的