《光网络》北邮函授考试教案概要

1、光网络第四次总复习辅导课主要考核内容： 第1部分概述（介绍光通信系统） 第2部分sdh网络 第3部分 基于wdmfi光传送网 第4部分mstp 第5部分城域光网络第 1 部分 概述主要内容：光网络的概念光通信系统的整体框架1.1 光网络的概念概念：光网络是指以光纤为基础传输链路所组成的一种通信体系网络结构。特点：光网络（光传送网）是在光通道层上实现互联，即以光波长为基本互联单位。1.2 光纤通信系统的整体框架结构系统组成框图：*发送端机、接收端机*光纤*中继器im dd光好通而系统展理布图系统组成结构发射端机、接收端机、中继器内容：组成结构及各部分的功能关键光器件的工作原理(ld、光电检测器、

2、edfa)光导纤维内容：光纤的结构与分类、光纤的导光原理光纤的传输特性、新型单模光纤1、光发射机(1)光发射机的功能调制：直接调制间接调制码型：nrz(sdh)光发射机的结构及各部分的功能:直接国制(2)激光器 激光器的功能：电/光转换 工作原理光与物质相互作用过程能级的概念：自发辐射受激吸收受激辐射 受激吸收的概念及特点ii、跃迁过程中不产生新的光子。受激辐射的概念及特点：概念：处于高能级e2上的电子受到外来光子的作用，外来光子的能量 hf = e2 - ei跃迁：电子从高能级e 2跃迁到低能级ei同时产生一个新的光子，其能量hf=e2-eii、外界光子(外来光子的能量 hf = e2-ei

3、)的作用 的条件下，进行受激跃迁。ii、新产生的一个光子一一全同光子。iii 具有光放大的作用。激光器的组成：光学谐振腔、激活物质、泵浦源激光器的性能阈值特性:光谱特性:调制特性:阈值特性：5 o 5 o 53.&2.2.11.0(),550 ii iw .50 工柞噌流(nia)图3 16激光霸精出特性曲线阈值电流：当外加电流达到某一数值时，输出光功率将急剧增加, 将产生激光振荡，此时的外加电流被称为 。用符号it表示。结论：当in2ni n2非均匀光纤一一渐变型光纤a1/2含义：相对折射率差，归n2n1:折射指数(表示折射率分布形状的参数)(2)根据纤芯中所传输的模式数量来进行划分单模光纤

4、和多模光纤说明：光波长窗口长波长区(不可见光区)1.31 1l m 和 1.55 p m短波长区(可见光区)一一0.85 pm特点：1.3v m理论上的色散最小点1.55 w m理论上衰减最小点3、导光原理(1)阶跃型光纤阶跃型光纤的导光原理一一全反射产生全反射的条件：* ni n2* 90。02林 说明：两者同时成立其中临界角乙二sin也ni集光能力数值孔径的概念：表示光纤集光能力的物理量。表达式：数值孔径na = ni,、2；：相对折射指数差(2)渐变型光纤d渐变型光纤的导光原理一一折射定律+全反射*本地数值孔径的概念:*本地数值孔径na(r) = jn2(r) - n2平方律光纤自聚焦的

5、概念:说明：不存在理想的自聚焦光纤。近似自聚焦光纤一一平方律光纤222 2n2(r) = n2(0)1 g2;平方律光纤的特点：模式色散最小。4、模式理论分析法中的重要结论重要的参数vv归一化频率，它是一个无量纲的参数。2 二 .v = n1k0a . 2 ： = n1 a . 2.： ,o工作状态分析：传输状态(或导波状态) ki p k2vvc截止状态k k2v vc临界状态p =k2 ,或w=0 -v单模传输条件0 二 v :二 2.40483主模 lpoi vc=0次高模 lpi vc =2.404835、光纤的传输特性光纤传输特性内容：衰减特性和色散特性(1)衰减特性原因：两种吸收损

6、耗散射损耗(2)色散特性光纤的色散：光纤中传送的信号是由 不同的频率成分 和不同的 模式成分构成的，而且它们有不同的传输速度，从而出现脉冲展宽的 现象。这种现象就是。色散的分类,模式色散:材料色散:波导色散:色散的度量：色散系数d（单位：ps/nm km）5、新型单模光纤(1)色散位移单模光纤概念：衰减和色散最小点均在 1.55 m。思路：通过改变光纤的折射率分布，可改变波导色散的大小。(2)非零色散光纤非零色散光纤是指光纤的工作波长不是在1.55pm,而是在1.541.565h m.色散值：约 1.04.0ps/km nm1.4光纤通信系统性能1.衰减对中继距离的影响2、色散对中继距离的影响

7、(1)色散的概念:(2)色散的分类光纤色散包括材料色散、波导色散和模式色散。前两种色散是由于信号不是由单一频率而引起的，后一种色散是由于信号不是单一模式而引起的。(3)色散的影响程度：与光纤的分类有关模式色散占主导地位多模光纤j材料色散西导色散光纤分类材料色散波导色散(4)色散受限系统当光源与光纤色散相互作用的结果，限制了中继距离。影响的因素:码间干扰模分配噪声卿秋声与激光器的结构和使用的材料有关码间干扰:码间干扰产生的原因:，b 码速、 d 光纤色散系数 、增加影响的因素：光源谱宽一-脉冲展宽的影响越显著（中继距离j ）光源的光谱特性模分配噪声：产生的因素 光纤的色散光源一一多纵模激光器1

8、.st9a图ay 普遒激光器的静电和动态t钱t1t2id j 上图4-5高速调制时多纵横的随即起伏光谱特性（呈现）j多纵模性随机起伏性 p纵模保持不变模分配噪声的产生：喟啾声：产生的因素；光源的光谱特性:光纤的色散光源一一单纵模激光器光源的光谱特性：喟啾声的产生:影响中继距离的因素码间干扰 光纤色散的作用结果模分配噪声（多纵模激光器） 岁啾声（单纵模激光器 ）3、最大中继距离的计算的光纤与光源光谱特性的综合效果（1）衰减受限系统一一仅考虑衰减的影响激光盍 光纤光电检测器光发射机仔大7t光接收机活接头act活接头ab极限值设计法计算最大中继距离：af +as/lf+mc（单位 km）（2）色散受

9、限系统一一仅考虑色散的影响i 、多纵摸激光器（mlm或发光二极管（lede x 106ld 二bm入md （单位km）ii 、单纵模激光器（slm单纵模激光器的色散代价主要是由喟啾声决定的，其中继距离计算公式如下：i _71400c - a d ,入2 b2iii、最大中继距离的计算速率与最大中继距离计算的关系： 155mb/s以下的光通信系统：只计算衰减的影响lapt - pr - act - acr - pp -meafas/lf me 622mb/s光通信系统:光源：多纵模激光器lapt - pr - act - acr - pp - m eafas/lf mc106& 取 0.115l

10、d 二bxaxxdlq、ld中取最小的作为最大中继距离。 2.5gb/s光纤通信系统：（一般1gb/s以上的光通信系统必须使用单纵模激光器）光源：单纵模激光器（衰减与色散）lr-at-ar-f-meaf +as/lf +mcl 71400c _ a .d 入2 b2lq、lc中取最小的作为最大中继距离。 10gbit/s 及 10gbit/s 以上的 sdk线路光源；单纵模激光器影响的因素：光纤色散、喟啾声、极化模色散、光纤的非线性限制。举例：若一个622mbit/s单模光缆通信系统，其系统总体要求如下：系统中采用ingaas隐埋异质结构多纵模激光器，其阈值电流小于50ma标称波长 入1=13

11、10nm 波长变化范围为 入tmin=1295nnr）入 tmax=1325nm 光脉冲谱线宽度 入maxw 2nm,发送光功率 pt=2dbm如 用高性能的pin-fet组件，可在ber=t；再生段十一再生段-7再生鹿一；!*登用段()ih通遒a图5-5 sdh传输系统中通道、复用段、再生段间的关系5、sdh网元sdh网络的基本网络单元：tm、adm、dxc、reg 四种6、sdh光传输系统:点到点链状结构a(1) 系统结构1点到多点星形结构最基本结构路一一环形结构 自愈环单向环与双向环：通道环与复用环：(3)网络误码性能技术指标：esr、sesr、bbe7、sdh#送网图84传送网的分层模

12、型第3部分基于wd的光传送网主要内容：光波分复用的概念及特点波分复用系统1、光波分复用的概念及特点(1)基本概念wdm光波分复用是指将两种或多种各自携带有大量信息的不同 波长的光载波信号，在发射端经复用器汇合，并将其耦合到同一根光 纤中进行传输，在接收端通过解复用器对各种波长的光载波信号进行 分离，然后由光接收机做进一步的处理，使原信号复原。分类：dwdm波长间隔0.82nmcwd m波长间隔10nmwdm2、波分复用系统 g.655非零色散位移单模光纤一一非零色散单模光纤(2)波分复用系统结构图5-14 wdm系统总体结果示意图(3) wd陈统的基本应用形式州向双向(4) wdm网络的关键设

13、备ot moadmoxcotm光终端复用器功能：上下波长oadm的功能oxc3、基于wdm的光传送网(1) wd胱传送网分层结构电路层电层电通道层传输媒质层 fa光复用段层光传输段2ts）层光通道层物理媒质层图5-27 wdm光传送网的功能分层模型图光通道层所接收的信号来自电通道层光复用段层主要负责为两个相邻波长复用器之间的多波长信号提供连接功能。光传输段层为各种不同类型的光传输媒质（如g.652、g.653、g.655光纤）上所携带的光信号提供传输。说明：光层：光通道层、光复用段层和光传输段层构成。（2）光通道网络光通道网络是基于波长路由的网络 .它是根据光波长来识别 每一个光通道，并可以在

14、光域上完成基于波长路由的光信号处理。光通道层的逻辑功能模型物尊媒质层通层 光遒|光中州段弊端图5-28 wdm光传送网的逻辑功能块图各部分功能：光复用段保护、光通道连接。第4部分 基于sdh的多业务传送平台（mstp）主要内容： mstp的基本概念及特点 mstp中的关键技术 级联 链路容量调整方案（lcas） 通用成帧（gfp）协议 多业务传送平台4.1 mstp的基本概念及特点1、mstp的基本概念mstp是指能够同时实现 tdm、atm、以太网等业务的 接 入、处理和传送功能，并能提供统一网管的、基于sdh的平台基于sdh的多业务传送平台的功能模型:pdh接口atm 接口sd1i接口se

15、h 接口rfr mac!层处理atm层处理以太网 接口hdlc/.aps；gfpvc映射交x连接凝用段开钳处理再生段开销处理一再生段开辆处理 +* 豆阳段开销处理.+sdh接口图77 届于sdh的多业务传送节点范本功能模型2、mstp的技术特点:4.2 mstp中的关键技术一、级联与虚级联1、级联与虚级联的概念概念：级联是一种组合过程，通过将几个c-n的容器组合起来， 构成一个大的容器来满足数据业务传输的要求，这就是级联。级联种类：b联下面以vc-4的级联为例进行说明。、虚级联相邻级联的概念：是指利用同一个stm-n中相邻的vc-4级联成vc-4-xc,以此作为一个整体信息结构进行传输。虚级联的概念：是指将分布在同一个stm-n中不相邻的vc-4或分布在不同stm-n+的vc-4按级联关系构成vc-4-xv,以这样一个 整体结构进行业务信号的传输o2、vc-4相邻级联与虚级联的实现（1） vc-4的相邻级联vc-4的相邻级联标志：通过 au-4指针内的级联指示字节h4表不。vc-4-xc的结构模型:图 7-2 vc-4-xc 结构（2） vc-4的虚级联vc-4的虚级联标志：通过au-4指针内的级联指示字节h4表示。二、链路容量调整方案（lcas