密集波分復(fù)用系統(tǒng)(1)-思考題及參考答案.docx

密集波分復(fù)用系統(tǒng)（1）思考題及參考答案 （1）什么是DWDM系統(tǒng)？ 答：WDM (Wavelength Division Multiplexing) 技術(shù)是在一根光纖中同時傳輸多波長光信號的一項技術(shù)。 其基本原理（如圖）是在發(fā)送端將不同波長的光信號組合起來(復(fù)用)，并耦合到光纜線路上的同一根光纖中傳輸，在接收端將復(fù)用波長的光信號分開(解復(fù)用)，并作處理，恢復(fù)出原信號后送人不同的終端，此項技術(shù)稱為光波長分割復(fù)用，簡稱WDM技術(shù)。 （2） DWDM技術(shù)的主要特點(diǎn)有哪些？答：DWDM技術(shù)的主要特點(diǎn)如下： n 充分利用光纖的巨大帶寬資源n 同時傳輸多種不同類型的信號n 實現(xiàn)單根光纖雙向傳輸n 多種應(yīng)用形式n 節(jié)約線路投資n 降低器件的超高速要求n IP的傳送通道（IP over WDM）n 提供光層保護(hù)，倒換速度快 n 高度的組網(wǎng)靈活性、經(jīng)濟(jì)性和可靠性 （3）簡述DWDM系統(tǒng)的兩種傳輸方式，并畫出示意圖。 答：DWDM系統(tǒng)有如下兩種傳輸方式： n 單纖單向傳輸雙纖雙向傳輸： 單向WDM是指所有光通路同時在一根光纖上沿同一方向傳送（如圖）。在發(fā)送端將載有各種信息的、具有不同波長的已調(diào)光信號通過光復(fù)用器組合在一起，并在一根光纖中單向傳輸，各信號是通過不同光波長攜帶的，彼此之間不會混淆。在接收端通過光解復(fù)用器將不同光波長的信號分開，完成多路光信號傳輸任務(wù)。反方向原理相同。n 單纖雙向傳輸： 雙向WDM是指光通路在一根光纖上同時向兩個不同的方向傳輸（如圖）。 單向DWDM系統(tǒng)在開發(fā)和應(yīng)用方面都比較廣泛。雙向DWDM系統(tǒng)的開發(fā)和應(yīng)用相對來說要求更高，這是由于雙向DWDM系統(tǒng)在設(shè)計和應(yīng)用時必須要考慮到幾個關(guān)鍵的系統(tǒng)因素，如為了抑制多通道干擾(MPI)，必須注意到光反射的影響、雙向通路之間的隔離、串話的類型和數(shù)值、兩個方向傳輸?shù)墓β孰娖街岛拖嗷ラg的依賴性、OSC傳輸和自動功率關(guān)斷等問題，同時要使用雙向光纖放大器。但與單向DWDM系統(tǒng)相比，雙向DWDM系統(tǒng)可以減少使用光纖和線路放大器的數(shù)量。 （4）簡述DWDM系統(tǒng)的組成，并畫出其基本結(jié)構(gòu)圖。 答：DWDM系統(tǒng)主要由：光發(fā)射機(jī)、光中繼放大、光接收機(jī)、光監(jiān)控信道和網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)五部分組成，其基本結(jié)構(gòu)如下圖所示。 系統(tǒng)核心光發(fā)射機(jī)：對中心波長和穩(wěn)定度有高要求，具有一定的色散容限。 光放大器EDFA：對信號進(jìn)行光中繼放大，延長傳輸距離；采用增益平坦技術(shù)，對不同波長的信號具有相同的放大增益；根據(jù)應(yīng)用位置不同，將EDFA用作“線放（LA)”、 “功放（BA)”、和“前放（PA）”。 光監(jiān)控信道OSC：監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)各信道的傳輸情況；監(jiān)控信道采用1510nm1310nm 波長； 傳輸幀同步字節(jié)、公務(wù)字節(jié)和網(wǎng)管的開銷字節(jié)； 合波分波器：合波和分波； （5）什么是開放式與集成式DWDM系統(tǒng)？ 答：（A）開放式系統(tǒng)：接口為黑白口； （B）集成式系統(tǒng)：接口為彩口； （6）簡述光纖衰耗的產(chǎn)生機(jī)理？如何計算一條端到端的光纖鏈路衰耗？ 答：在光纖內(nèi)部，引起光纖損耗的主要機(jī)理是：光能量的吸收損耗、散射損耗和輻射損耗（微彎損耗）。 一條端到端的光纖鏈路總衰耗可如下計算： 式中， Li為第i段光纖答長度，i為相應(yīng)光纖衰減系數(shù)；N為總光纖段數(shù)，S為平均每連接點(diǎn)的損耗，y為連接點(diǎn)數(shù)。 （7）模內(nèi)色散（即：色度色散）包含幾種情況？簡述之。如何計算一個端對端鏈路的總色散？ 答：光纖的模內(nèi)色散（即：色度色散）包括：材料色散、波導(dǎo)色散和折射率剖面色散。其中：材料色散是由于構(gòu)成光纖的材料折射率隨光波長而已所引起的色散；波導(dǎo)色散是由于光纖中同一傳播模式的群速度隨光波長而異所引起的色散；折射率剖面色散是由于光纖折射率剖面結(jié)構(gòu)（如：相對折射率差、剖面形狀）差異所引起的色散。 （8）非線性效應(yīng)對單多信道光通信系統(tǒng)有何不良影響？如何抑制它們？分別簡述之。 答：對于單信道光通信系統(tǒng)：影響單信道光通信系統(tǒng)性能的非線性效應(yīng)主要是自相位調(diào)制（SPM）和受激布里淵散射（SBS）。自相位調(diào)制（SPM）的產(chǎn)生是由于本信道光功率引起的折射率非線性變化，這一非線性折射率引起與脈沖強(qiáng)度成正比的非線性相移，因此脈沖的不同部分有不同的相移，并由此產(chǎn)生脈沖的啁啾。SPM會增強(qiáng)色散的脈沖展寬效應(yīng)。SPM效應(yīng)在高傳輸功率或高比特率的系統(tǒng)中更為突出。 受激布里淵散射（SBS）是由于光子受到聲學(xué)聲子的散射所產(chǎn)生的，形成斯托克斯波與反斯托克斯波。SBS增益最大的方向與泵浦光傳播方向相反，是一種背向散射。SBS在朝向光源的方向上產(chǎn)生增益，會引起光源不穩(wěn)定。SBS對常規(guī)光通信系統(tǒng)（平均功率1mw）影響不大，但對功率較高的光放大系統(tǒng)會造成限制。 降低SBS的措施：使單信道功率保持在SBS閾值以下；增加光源的線寬，大于100MHz（0.1nm)；采用相位調(diào)制。 對于多信道光通信系統(tǒng)：影響多信道光通信系統(tǒng)性能的非線性效應(yīng)主要是交叉相位調(diào)制（XPM）、四波混頻（FWM）和受激喇慢散射（SRS）。交叉相位調(diào)制（XPM）的產(chǎn)生是由于外信道光功率引起的折射率非線性變化，導(dǎo)致相位變化。XPM將加劇WDM系統(tǒng)中SPM的啁啾及相應(yīng)的脈沖展寬效應(yīng)。當(dāng)信道之間的間隔及光纖色散愈小時，XPM的影響愈大。 抑制措施：增加信道間隔可以抑制XPM。 四波混頻FWM的影響有賴于相互作用的信號之間的相位關(guān)系。如果相互作用的信號以同樣的群速度傳播（無色散時就是這種情況），則FWM的影響加強(qiáng)，另一方面，如果存在色散，不同的信號以不同的群速度傳播，因此不同光波之間的交替地同相疊加和反相疊加，其凈效果是減小了混頻的效率。在有色散的系統(tǒng)中，信道間隔越大，群速度的差異就越大。色散位移光纖中的色散值很低，F(xiàn)WM效率要高得多。在色散位移光纖中，信道數(shù)增加時，會產(chǎn)生更多的FWM項。信道間隔減小時，相位失配減小，F(xiàn)WM效率增加。信號功率增加，F(xiàn)WM呈指數(shù)增加。 降低FWM的措施： 仔細(xì)選擇各信道的位置，使得那些拍頻項不與信道帶寬范圍重疊。這對于較少信道數(shù)的WDM系統(tǒng)是可能的，但必須仔細(xì)計算信道的確切位置。 增加信道間隔，增加信道之間的群速度不匹配。但缺點(diǎn)是增加了總的系統(tǒng)帶寬，從而要求放大器在較寬的帶寬范圍內(nèi)有平坦的增益譜，另外還增加了SRS引起的代價。 增加光纖的有效截面，降低光纖中光功率密度。 對于DSF使用大于1560nm的波長。這種方法的思路是：即使對于DSF，這一范圍內(nèi)也存在顯著的色散量，從而可以減小FWM的效率。這依賴于L-band的EDFA。 針對不同的波長信道引入延時，從而擾亂不同波長信道的相位關(guān)系。受激喇曼散射（SRS）是光子受到振動分子散射所產(chǎn)生的。SRS同時存在于在光傳輸方向或者與之相反的方向；閾值比SBS高3個數(shù)量級，具有100nm頻移間隔；SRS 引起 DWDM不同信道之間發(fā)生耦合，導(dǎo)致串?dāng)_；長波長信號被短波長信號放大