光纖通信知識(shí)點(diǎn)歸納

第1章概述

1、光纖通信的基本概念：利用光導(dǎo)纖維傳輸光波信號(hào)的通信方式。

光纖通信工作波長(zhǎng)在于近紅外區(qū)：0.8~1.8um的波長(zhǎng)區(qū)，

對(duì)應(yīng)頻率：167?375THz。

對(duì)于SiO2光纖，在上述波長(zhǎng)區(qū)內(nèi)的三個(gè)低損耗窗口，是目前光纖通信的實(shí)用工作波長(zhǎng)，即0.85P

%、1.31Pm及135umo

I光纖通信系統(tǒng)的基本組成:（P2圖1-3）

目前采用比較多的系統(tǒng)形式是強(qiáng)度調(diào)制/直接檢波（IM/DD）的光纖數(shù)字通信系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要由

光發(fā)射機(jī)、光纖、光接收機(jī)以及長(zhǎng)途干線上必須設(shè)置的光中繼器組成。

1）在點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的光纖通信系統(tǒng)中，信號(hào)的傳輸過(guò)程：由電發(fā)射機(jī)輸出的脈碼調(diào)制信號(hào)送入光接收機(jī)，

光接收機(jī)將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成光信號(hào)耦合進(jìn)光纖，光接收機(jī)將光纖送過(guò)來(lái)的光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，然后

經(jīng)過(guò)對(duì)電信號(hào)的處理以后，使其恢復(fù)為原來(lái)的脈碼調(diào)制信號(hào)送入電接收機(jī)，最后由信息宿恢復(fù)用戶(hù)

信息。

2）光發(fā)射機(jī)中的重要器件是能夠完成電-光轉(zhuǎn)換的半導(dǎo)體光源，目前主要采用半導(dǎo)體發(fā)光二極管

（LED）和半導(dǎo)體激光二極管（LD）。

3）光接收機(jī)中的重要部件是能夠完成光-電轉(zhuǎn)換的光電檢測(cè)器，目前主要采用光電二極管（PIN）

和雪崩光電二極管（APD）。特性參數(shù)：靈敏度

4）一般地，大容量、長(zhǎng)距離光纖傳輸：?jiǎn)文９饫w+半導(dǎo)體激光器LD

小容量、短距離光纖傳輸：多模光纖+半導(dǎo)體發(fā)光二極管LED

5）光纖線路系統(tǒng)：

功能：把來(lái)自光發(fā)射機(jī)的光信號(hào)，以盡可能小的畸變和衰減傳輸?shù)焦饨邮諜C(jī)。

組成：光纖、光纖接頭和光纖連接器

要求：較小的損耗和色散參數(shù)

3、光纖通信的特點(diǎn)：

優(yōu)點(diǎn)：（1），傳輸頻帶寬，通信容量大。（2）傳輸損耗小，中繼距離長(zhǎng)：石英光纖損耗低達(dá)0.19dB/km,

用光纖比用同軸電纜或波導(dǎo)管的中繼距離長(zhǎng)得多。

（3）保密性能好：光波僅在光纖芯區(qū)傳輸，基本無(wú)泄露。

（4）抗電磁干擾能力強(qiáng)：光纖由電絕緣的石英材料制成，不受電磁場(chǎng)干擾。

（5）體積小、重量輕。（6）原材料來(lái)源豐富、價(jià)格低廉。

缺點(diǎn)：1）不能遠(yuǎn)距離傳輸；2）傳輸過(guò)程易發(fā)生色散。

4、（1）光纖通信在通信網(wǎng)中的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)：GFP、ASON、全光網(wǎng)

（0波分復(fù)用技術(shù)（WDM）0相干光通信。超長(zhǎng)波長(zhǎng)光纖通信。光集成技術(shù)。光孤子通信）

（2）相應(yīng)技術(shù)手段：時(shí)分復(fù)用TDM；波分復(fù)用WDM；光時(shí)分復(fù)用OTDM；光放大技術(shù)；色

散補(bǔ)償技術(shù)。

（3）技術(shù)現(xiàn)狀：PDH、SDH、WDM、光電收發(fā)器、EPON

超高速度、超大容量以及超長(zhǎng)距離傳輸?shù)墓饫w通信一直是人們追求的目標(biāo),光纖到戶(hù)和全光網(wǎng)是

人們希望早日實(shí)現(xiàn)的夢(mèng)想。目前1.6Tbit/s的WDM系統(tǒng)已經(jīng)大量使用，隨著技術(shù)和業(yè)務(wù)的不斷發(fā)

展,WDM技術(shù)正從長(zhǎng)途傳輸領(lǐng)域向城域網(wǎng)領(lǐng)域擴(kuò)展。未來(lái)的高速通信網(wǎng)是全光網(wǎng)。它是以光節(jié)點(diǎn)

代替電節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)之間也是全光化，具有良好的透明性、開(kāi)放性、兼容性以及可靠性，并且能夠提

供巨大的帶寬，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，組網(wǎng)非常靈活。

要形成一個(gè)已WDM技術(shù)與光交換技術(shù)為主的光網(wǎng)絡(luò)層，建立起真正的全光網(wǎng)絡(luò)，必須要解決的

問(wèn)題是消除電光瓶頸,而光纖到戶(hù)FTTH是解決從Internet主干網(wǎng)到用戶(hù)的“最后一公里”瓶頸現(xiàn)

象的最好方案。

第2章光導(dǎo)纖維

1、光纖的結(jié)構(gòu)：目前，通信用的光纖絕大多數(shù)用石英材料做成的橫截面積很小的雙層同心圓柱體。

光纖由涂覆層、纖芯、包層組成。

折射率高的中心部分叫做纖芯，其折射率為〃1，直徑為2a；

折射率低的外圍部分稱(chēng)為包層，其折射率為n2,直徑為2也

纖芯：纖芯位于光纖的中心部位（直徑dl=9~50um）o

多模光纖的纖芯為50um,單模光纖的纖芯為9?10umo

成份：高純度的二氧化硅。還摻有極少量的摻雜劑（如二氧化楮，五氧化二磷）。作用：適當(dāng)提高

纖芯對(duì)光的折射率（nl）,用于傳輸光信號(hào)。

包層：位于纖芯的周?chē)ㄖ睆絛2=125um）,含有極少量摻雜劑的高純度二氧化硅。作用：適當(dāng)降

低包層對(duì)光的折射率（n2）,使之略低于纖芯的折射率，即nl>n2,這是光纖結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵，它是使光

信號(hào)封閉在纖芯中傳輸。

涂敷層：由丙烯酸酯、硅橡膠和尼龍組成。

作用：增加光纖的機(jī)械強(qiáng)度與可彎曲性。

2、光纖的分類(lèi)：

目前在通信中使用較為廣泛的光纖有兩種：緊套光纖與松套光纖。

1）、按照光纖橫截面折射率分布不同來(lái)劃分：

①階躍型光纖：纖芯折射率nl沿半徑方向保持一定，包層折射率n2沿半徑方向也保持一定，而且

纖芯和包層的折射率在邊界處呈階梯型變化的光纖稱(chēng)為階躍型光纖，稱(chēng)為：均勻光纖。

②漸變型光纖：如果纖芯折射率nl隨著半徑加大而逐漸減小，而包層中折射率n2是均勻的，這種

光纖稱(chēng)為漸變型光纖，又稱(chēng)為：非均勻光纖。

2）按照纖芯中傳輸模式的數(shù)量劃分：

多模光纖：在一定的工作波下，多模光纖是能傳輸多種模式的介質(zhì)波導(dǎo)。

多模光纖可以采用階躍折射率分布，也可采用漸變折射率分布

多模光纖的纖芯直徑約為50Hmo

模式色散，僅適用于低速率、短距離通信

單模光纖：光纖中只傳輸一種模式時(shí)，叫做單模光纖

單模光纖的纖芯直徑較小，約為4?10um。適用于大容量、長(zhǎng)距離的光纖通信。

3）按照傳輸波長(zhǎng)分類(lèi)：

（1）短波長(zhǎng)光纖：0.85um（0.8?0.9um）

作用：用于短距離市話中繼線路或?qū)Ｓ猛ㄐ啪W(wǎng)等線路.

（2）長(zhǎng)波長(zhǎng)光纖：1.3?1.6口m（主要1.3口m和1.55Um兩個(gè)窗口）

作用：用于干線傳輸。

4）按照使用材料的不同來(lái)分：玻璃光纖、全塑光纖、石英系列光纖。

3、階躍型光纖的導(dǎo)光原理

1）相對(duì)折射指數(shù)差：〃2-〃2弱導(dǎo)波光纖：

2）導(dǎo)波：攜帶信息的拓皮法音軒的纖芯中，由纖石而苞底的界面引導(dǎo)前進(jìn)，這種波稱(chēng)為導(dǎo)波。

形成導(dǎo)波的條件：能在纖芯界面上產(chǎn)生全反射的子午線才能在纖芯中形成導(dǎo)波，即子午射線只有

滿(mǎn)足：才能徐紛硒解導(dǎo)波（即滿(mǎn)足全反射條件）o

3）數(shù)值孔徑NA：表示光纖捕捉入蔚光線的能力。

4）階躍型光纖中的光射線種類(lèi)

子午射線：子午線在端面上的投影是一條直線

斜射線：是不經(jīng)過(guò)光纖軸線的空間折線。

4、漸變型光纖的導(dǎo)光原理

1）漸變型的子午線不是直線，而是曲線。在軸線處折射指數(shù)最大；在纖芯和包層的交界面處折射

指數(shù)最小為n2,即n2=n（a）.

2）得到最佳折射指數(shù)分布的前提條件：（1）均勻的激勵(lì)；（2）恒定的光中心波長(zhǎng)；（3）相同傳輸

損耗的模式；

最佳折射指數(shù)分布：這種在最大程度上減少模式色散的n（r）分布，稱(chēng)為漸變型光纖的最佳折射指

數(shù)分布。雙曲正割型和平方律型

3）漸變型（平方律）光纖的最佳折射指數(shù)分布表達(dá)為：

4）漸變型光纖的本地?cái)?shù)值孔徑NA

漸變型光纖纖芯折射指數(shù)nl隨半徑r變化。因此，數(shù)值孔徑NA是纖芯端面上位置的函數(shù)。

故，漸變型光纖纖芯在某一點(diǎn)的數(shù)值孔徑可表示為：

比較：階躍型光纖的數(shù)值孔徑N4=sin%=｛月二點(diǎn)=〃/云

漸變型光纖的數(shù)值孔徑NA表征的意義：

當(dāng)折射指數(shù)越大時(shí)，本地?cái)?shù)值孔徑也越大，表示光纖捕捉射線的能力就越強(qiáng)。

軸線處的折射指數(shù)最大，捕捉射線的能力最強(qiáng)?！感?/p>

例題：已知：漸變型光纖的折射指數(shù)分布為：〃⑺=〃（0）1-24（二）“2

試求：該光纖的本地?cái)?shù)值孔徑。L"」

解：vNA（r）=Jn2（r）-n2（q）

5、用波動(dòng)理鏈法套講兒纖的導(dǎo)光原理

（1）階躍型光纖的標(biāo)量近似解法

歸一化頻率：P26■,■V=j2Anka

導(dǎo)波的數(shù)量：P321°

單模傳輸條件：0<V<2.40483

（2）漸變型光纖的標(biāo)量近似解法

歸一化頻率：P26y=J2Anka

10

M=—

最大導(dǎo)波數(shù)量：P37m”4

截止條件V<Vc；遠(yuǎn)離截止：V-8

例題：已知：漸變光纖纖芯的折射指數(shù)為nl=1.5,相對(duì)折射指數(shù)差△=0.01、纖芯半徑a=25um。

若入O=lum,求：該光纖的歸一化頻率值及其中傳播的模數(shù)量。

解：；V=及Anka..*=2兀

代入數(shù)據(jù)司?得歸一化源率加V=32.3216

°K2

最大傳播模式數(shù)量Ma=丁=261

例題：已知：階躍型光纖，若nl=1.5,A0=1.31Um,

（1）若△=0.01,當(dāng)保證單模傳輸時(shí)，纖芯半徑a應(yīng)取多大？

（2）若纖芯半徑a=5um,應(yīng)怎樣選擇△才能保證單模傳輸？

解：（1）單模傳輸?shù)臈l件0<V<2.40483

2）若纖芯半徑a=5um%

0<V2A*13*,*5<2.4

6、階躍光纖的折射率主要甑于以下兩方面的原因使得折射指數(shù)呈漸變趨勢(shì)：

-纖芯材料和包層材料各不同，在制造過(guò)程中，相互擴(kuò)散滲透，使得在纖芯包層交界處折射率

由n\逐漸過(guò)度到〃2,呈“圓形”變化

——MCVD工藝制造過(guò)程中，在預(yù)制棒制作階段，使得纖芯=0處，折射指數(shù)下陷。

7、單模光纖的特征參數(shù)：（1）衰減系數(shù)（2）截止波長(zhǎng)入c：當(dāng)人>、c

時(shí)，光纖才能傳輸基模。（3）模場(chǎng)直徑4沿芯徑方向上，相對(duì)該場(chǎng)強(qiáng)最大點(diǎn)功率下降了1/e的兩

點(diǎn)之間的距離，稱(chēng)為單模光纖的模場(chǎng)直徑

四種新型單模光纖：

1）.色散位移單模光纖（DSF）

常規(guī)石英單模光纖：在1.55um處損耗最??；在1.313m時(shí)色散系數(shù)趨于零；

色散位移單模光纖（DSF）：將零色散點(diǎn)移到1.55nm

單模光纖的色散=材料色散+波導(dǎo)色散。

實(shí)現(xiàn)方法：通過(guò)改變光纖的結(jié)構(gòu)參數(shù)，加大波導(dǎo)色散值。

圖示色散位移光纖的色散

2）.非零色散光纖NZDF

存在問(wèn)題：在色散位移光纖線路中采用光纖放大器會(huì)使得光纖中的光功率密度加大，引起非線

性效應(yīng)。當(dāng)應(yīng)用到WDM系統(tǒng)中造成光波間能量交換，引起信道間干擾。

解決方法：將零色散波長(zhǎng)移至1.54-1.565范圍內(nèi)，減小其色散值。約為1.0?4.0PS/km.nm。

3）、色散平坦光纖DFF

為了挖掘光纖的潛力，充分利用光纖的有效帶寬，最好使光纖在整個(gè)光纖通信的長(zhǎng)波段（1.3?

1.6um）都保持低損耗和低色散，即研制了一種新型光纖為了實(shí)現(xiàn)在一個(gè)比較寬的波段內(nèi)得到

平坦的低色散特性，采用的方法是利用光纖的不同折射率分布來(lái)達(dá)到目的。

4）色散補(bǔ)償光纖DCF

?色散補(bǔ)償又稱(chēng)為光均衡，它主要是利用一段光纖來(lái)消除光纖中由于色散的存在使得光脈沖信

號(hào)發(fā)生的展寬和畸變。

?能夠起這種均衡作用的光纖稱(chēng)為色散補(bǔ)償光纖（DCF）。

?如果常規(guī)光纖的色散在1.55um波長(zhǎng)區(qū)為正色散值，那么DCF應(yīng)具有負(fù)的色散系數(shù)。使得

光脈沖信號(hào)在此工作窗口波形不產(chǎn)生畸變。DCF的這一特性可以比較好地達(dá)到高速率長(zhǎng)距

離傳輸?shù)哪康摹?/p>

適用光纖：

G.652和G654：常規(guī)單模光纖，色散最小值在1310nm處，衰減最小值在1550nm處。常見(jiàn)的結(jié)構(gòu)

有階躍型和下凹型單模光纖。

G.653：色散位移光纖，色散最小值在1550nm處，衰減最小值在1550nm處。難以克服FWM混頻

等非線性效應(yīng)帶來(lái)的影響。

G.655：非零色散光纖，色散在1310nm處較小，不為0；衰減最小值在1550nm處?？梢员M量克服

FWM混頻等非線性效應(yīng)帶來(lái)的影響。

綜上所述，選擇G655作為WDM使用的光纖最為適宜。

8、光纖的傳輸特性：

（1）光纖的損耗特性

分類(lèi)：吸收損耗、散色損耗

-吸收損耗定義：光波通過(guò)光纖材料時(shí)，有一部分光能變成熱能，從而造成光功率的損失。

原因1：本征吸收。即光纖基本材料（SiO2）固有吸收。吸收損耗的大小與波長(zhǎng)有關(guān)，對(duì)于SiO2

石英系光纖，本征吸收有兩個(gè)吸收帶，分別為紫外吸收帶，和紅外吸收帶。

原因2：雜質(zhì)吸收。材料的不純凈和工藝不完善造成的附加吸收損耗。尤為氫氧根離子的吸收。

—散射損耗定義：由于光纖的材料、形狀及折射指數(shù)分布等的缺陷或不均勻，光纖中傳導(dǎo)的光散

射而產(chǎn)生的損耗。

分類(lèi)：線性散射損耗、非線性散射損耗。

?線性散射損耗主要包括：瑞利散射、材料不均勻引起的散射

?非線性散射主要包括：受激喇曼散射、受激布里淵散射等。

①瑞利散射損耗

?瑞利散射損耗也是光纖的本征散射損耗。

?這種散射是由光纖材料的折射率隨機(jī)性變化而引起的。

?瑞利散射損耗與1/入4成正比，它隨波長(zhǎng)的增加而急劇減小，所以在長(zhǎng)波長(zhǎng)工作時(shí)，瑞利散

射會(huì)大大減小。

②材料不均勻所引起的散射損耗

?結(jié)構(gòu)的不均勻性以及在制作光纖的過(guò)程中產(chǎn)生的缺陷也可能使光線產(chǎn)生散射。

（2）光纖的色散特性

一般將光功率降到峰值一半時(shí)所對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)范圍稱(chēng)為光源的譜線寬度，用△入表示。一個(gè)理

想的光源發(fā)出的應(yīng)是單色光，即譜線寬度應(yīng)為零。

光纖中傳送的信號(hào)是由不同的頻率成分和不同的模式成分構(gòu)成的。它們有不同的傳播速度，將

會(huì)引起脈沖波形的形狀發(fā)生變化。如果從波形在時(shí)間上展寬的角度去理解，也就是光脈沖在光纖中

傳輸，隨著傳輸距離的加大，脈沖波形在時(shí)間上發(fā)生了展寬，這種現(xiàn)象稱(chēng)為光纖的色散。

結(jié)論：光源的譜線寬度越寬，信號(hào)的時(shí)延差就越大，起的色散也就越嚴(yán)重。

光纖中的色散

?模式色散：光纖中的不同模式，在同一波長(zhǎng)下傳輸，各自的相位常

數(shù)Bmn不同，它所引起的色散稱(chēng)為模式色散。

?材料色散：由于光纖材料本身的折射指數(shù)n和波長(zhǎng)入呈非線性系，

從而使光的傳播速度隨波長(zhǎng)而變化，這樣引起的色散稱(chēng)為材料色

散。

?波導(dǎo)色散：光纖中同一模式在不同的頻率下傳輸時(shí)，其相位常數(shù)不

同，這樣引起的色散稱(chēng)為波導(dǎo)色散。

材料色散和波導(dǎo)色散都屬于頻率色散，在多模光纖中存在頻率色散和模式色散；在單模光纖中

只存在頻率色散。

比較：多模階躍型光纖和多模漸變型光纖，依照時(shí)延差公式，在相同的條件下，漸變型光纖的色散

較小。

9、色散對(duì)中繼距離的影響：

（1）碼間干擾對(duì)中繼距離的影響：“拖尾”現(xiàn)象引起。

（2）模分配噪聲對(duì)中繼距離的影響：高碼速條件下，多縱模激光器產(chǎn)生的信號(hào)功率譜線隨機(jī)分配，

造成接收端判決困難。

（3）嗯啾聲對(duì)中繼距離的影響：直接強(qiáng)度調(diào)制狀態(tài)下，單縱模激光器在注入電流變化的時(shí)候，有

源區(qū)的折射率指數(shù)發(fā)生變化使得振蕩波長(zhǎng)隨時(shí)間偏移，即：頻率喟啾。這種情況下，光脈沖經(jīng)過(guò)光

纖后，在色散作用下，光脈沖波形展寬，因此接收取樣點(diǎn)所接收的信號(hào)就會(huì)存在隨機(jī)成分，即：哨

啾聲。

10、衰減對(duì)中繼距離的影響

11、最大中繼距離的計(jì)算

（1）衰減受限系統(tǒng)：在衰減受限系統(tǒng)中，中繼距離越長(zhǎng)，則光纖通信系統(tǒng)的成本越低，獲得的技

術(shù)經(jīng)濟(jì)效益越高。在工程設(shè)計(jì)中，一般光纖通信系統(tǒng)的中繼距離可以表示為：P112

（2）色散受限系統(tǒng)：

中繼距離公式為：

P1141例題4-1】若一個(gè)622Mbit/s單模光纜通信系統(tǒng)，其系統(tǒng)總體要求如下：

系統(tǒng)中采用InGaAs隱埋異質(zhì)結(jié)構(gòu)多縱摸激光器，其閥值電流小于50mA,標(biāo)稱(chēng)波長(zhǎng)=1310mm,

波長(zhǎng)變化范圍為=1295mm,=1325mm。光脈沖譜線寬度W2nm.。發(fā)送光功率=2dBm。

如用高性能的PIN-FET組件，可在BER=1X條件下得到接收靈敏度=-30dBm,動(dòng)態(tài)范圍D2

20dB?那么考慮采用直埋方式情況下，光纜工作環(huán)境溫度范圍為0C?26c時(shí)，計(jì)算最大中繼距離。

解：（1）衰減的影響：

若考慮光通道功率代價(jià)=ldB,光連接器衰減Ac=ldB（發(fā)送和接收各一個(gè)），光纖接頭損耗

As=0.1dB/Km,光纖固有損耗=0.28dB/Km,取Mc=01dB/Km,ME=3.2<JB,則：

⑵色散的影響：

取光纖色散系數(shù)DW2ps/（km,nm）,

由上述計(jì)算可以看出，中繼距離只能小于46km,對(duì)于大于46km的線段，可采用加中繼站或光放

大器的方法解決。

12、光纖的非線性效應(yīng)

定義：在強(qiáng)光場(chǎng)的作用下，光波信號(hào)和光纖介質(zhì)相互作用的一種物理效應(yīng)。

包括：由于散射作用而產(chǎn)生的非線性效應(yīng)。如，受激喇曼散射、布里淵散射；

由于光纖的折射指數(shù)隨光強(qiáng)度變化引起的非線性效應(yīng)。如，自相位調(diào)制SPM、交叉相位調(diào)

制XPM、四波混頻FWM等。

13、光孤子通信：為了使光纖中所傳輸?shù)墓庑盘?hào)能夠保持其脈沖波形的穩(wěn)定，從而提

高系統(tǒng)的傳輸距離。這種技術(shù)稱(chēng)為光孤子通信。

光纖的蠅和魚(yú)散是制約傳輸系統(tǒng)中繼距離的主要因素，而光孤子通信技術(shù)可以解決色散問(wèn)題。

第3章光纖通信器件

1、半導(dǎo)體光源的種類(lèi)：半導(dǎo)體激光器LD和半導(dǎo)體發(fā)光二極管LED。

光和物質(zhì)的相互作用：

1）自發(fā)輻射的特點(diǎn)：

①在沒(méi)有外界作用的條件下自發(fā)產(chǎn)生的過(guò)程

②輻射光子的頻率亦不同，頻率范圍很寬。

③電子的發(fā)射方向和相位也是各不相同的，是非相干光。

2）受激吸收的特點(diǎn)：

①在外來(lái)光子的激發(fā)下發(fā)生躍遷過(guò)程

②外來(lái)光子的能量等于電子躍遷的能級(jí)之差

③受激躍遷是一個(gè)消耗外來(lái)光能的過(guò)程

3）受激輻射的特點(diǎn)：

①外來(lái)光子的能量等于躍遷的能級(jí)之差。

②受激過(guò)程中發(fā)射出來(lái)的光子與外來(lái)光子頻率、相位、偏振方向、傳播方向相同

③這是一個(gè)使光得到放大的過(guò)程。

2、1）激光器的工作原理：激光器是能夠產(chǎn)生激光的自激振蕩器。發(fā)出振蕩光的前提是受激輻射作

用大于受激吸收作用。受激輻射是產(chǎn)生激光的關(guān)鍵。在熱平衡條件下，物質(zhì)不可能有光放大作用。

粒子數(shù)發(fā)轉(zhuǎn)分布狀態(tài)是使物質(zhì)產(chǎn)生光放大的必要條件。

2）激光器的基本組成：

——>能夠產(chǎn)生激光的工作物質(zhì)

——>泵浦源：使粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布（N1<N2）的外界激勵(lì)源。

——>能夠完成頻率選擇及反饋?zhàn)饔玫墓鈱W(xué)諧振腔。

工作物質(zhì)在泵浦源的作用下發(fā)生粒子數(shù)發(fā)轉(zhuǎn)分布，成為激活物質(zhì)，從而有光的放大作用。激活物質(zhì)

和光學(xué)諧振腔是產(chǎn)生激光振蕩的必要條件。

3、半導(dǎo)體激光器的結(jié)構(gòu)、工作原理及工作特性

1）光纖通信對(duì)半導(dǎo)體發(fā)光器件LD/LED的基本要求：

a、光源的發(fā)光波長(zhǎng)應(yīng)符合目前光纖的三個(gè)低損耗窗口

b、能長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)工作，并能提供足夠的光輸出功率。

c、與光纖的耦合效率高。

d、光源的譜線寬度窄。

e、壽命長(zhǎng)，工作穩(wěn)定。

2）LD的結(jié)構(gòu)：從光振蕩的形式上來(lái)看，激光器分為：布里-珀羅諧振腔（F-P腔）激光器和分

布反饋型（DFB）激光器。常用的光纖通信激光器——銀忤家碑磷（InGaAsP）雙異質(zhì)結(jié)條形激光

器。它的特點(diǎn)：注入電流小，發(fā)光強(qiáng)度大。

3）比較LD、LE：

4、常用的半導(dǎo)體光電檢測(cè)器：PIN光電二極管、APD雪崩光電二極管

1）APD工作特性：具有光/電轉(zhuǎn)換作用；

具有內(nèi)部放大作用；（通過(guò)管子內(nèi)部的雪崩倍增效應(yīng)完成）

2）APD的雪崩倍增效應(yīng)：

光生載流子在P-N結(jié)強(qiáng)電場(chǎng)處加速后與晶格的原子發(fā)生碰撞后使價(jià)帶的電子得到了能量；越過(guò)

禁帶到達(dá)導(dǎo)帶，產(chǎn)生新的電子一空穴對(duì)；電子一空穴對(duì)在強(qiáng)電場(chǎng)再次被加速，再次碰撞；循環(huán)過(guò)程，

能量倍增。

5、光放大器分類(lèi)：半導(dǎo)體光放大器和光纖放大器

光纖放大器：非線性光纖放大器（如：拉曼放大器）和摻銀光纖放大器（EDFA）o

1）EDFA的優(yōu)點(diǎn)：①工作波長(zhǎng)接近于光纖低損耗窗口：1.53?1.56um②泵浦

功率低，僅需幾十毫瓦；③高增益：40dB④低噪聲、噪聲系數(shù)可低至3?4dB,大功率輸出：14?

20dBm。⑤連接損耗低：O.ldBo

2）EDFA的基本結(jié)構(gòu)：由摻餌光纖、泵浦光源（主體部件）、光耦合器、光濾波器等組成。

3）EDFA的工作原理：在泵浦源的作用下，在摻銀光纖中出現(xiàn)了粒子數(shù)發(fā)轉(zhuǎn)分布，產(chǎn)生了受激輻

射，從而使光信號(hào)得到放大。

6、無(wú)源光器件：光定向耦合器、光隔離器、光環(huán)行器、光濾波器、光開(kāi)關(guān)、波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器、波分復(fù)

用器。

7、WDM波分復(fù)用：在一根光纖中能同時(shí)傳輸多波長(zhǎng)光信號(hào)的技術(shù)，稱(chēng)為光波分復(fù)用技術(shù)（WDM）。

1）光波分復(fù)用器是對(duì)光波波長(zhǎng)進(jìn)行合成與分離的光器件。有光波分復(fù)用器構(gòu)成的光波分復(fù)用系統(tǒng)，

從結(jié)構(gòu)上來(lái)分,可分為單纖單向WDM系統(tǒng)和單纖雙向WDM系統(tǒng)（基本應(yīng)用方式）。單向的擴(kuò)容

效率高，具有升級(jí)效應(yīng)，不要求對(duì)原有的光纖汲施進(jìn)行改動(dòng)；雙向具有簡(jiǎn)化傳輸網(wǎng)絡(luò)等方面的優(yōu)點(diǎn)。

2）優(yōu)點(diǎn)：復(fù)用器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、可靠性高；提高光纖的頻帶利用率；降低對(duì)器件的速率要求;

提供透明的傳送通道；可更靈活地進(jìn)行光纖通信組網(wǎng)。

缺點(diǎn)：存在插入損耗和串光等問(wèn)題。

3）WDM對(duì)光源和光電檢測(cè)器的要求

對(duì)光源的要求:①激光器輸出波長(zhǎng)保持穩(wěn)定②激光器應(yīng)具有比較大的色散容納值③采用外調(diào)

制技術(shù)

對(duì)光檢測(cè)器的要求：具備多波長(zhǎng)檢測(cè)能力

4）WDM監(jiān)控和管理系統(tǒng)兩個(gè)功能：對(duì)EDFA的監(jiān)控與管理；對(duì)各波道工作狀態(tài)的監(jiān)控。

5）分類(lèi)：WDM、DWDM密集波分復(fù)用、CWDM粗波分復(fù)用

根據(jù)波長(zhǎng)間隔分類(lèi):WDM（約幾十nm或者200nm）；CWDM

（10nm）；DWDM（0.4?2nm）。我國(guó)采用100GHz和200GHz作為通路間隔標(biāo)準(zhǔn)。

6）WDM系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

——光發(fā)射機(jī)輸入：SDH的光信號(hào)；輸出：WDM的光信號(hào)。

——光接收機(jī)輸入：WDM的光信號(hào)；輸出：SDH的光信號(hào)。

-光中繼可以使用EDFA,也可以使用RFAo增益選取適當(dāng)，不能過(guò)大避免光纖處于非

線性狀態(tài)

7）WDM網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵設(shè)備

①OADM（光分插復(fù)用器）：與SDH的ADM功能類(lèi)似：

波長(zhǎng)上、下話路的功能；

具有波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換功能；

具有光中繼放大和功率平衡功能；

提供復(fù)用段和通道保護(hù)倒換功能，支持各種自愈環(huán)；

具有多業(yè)務(wù)接入功能，比如SDH、Gbito

不同之處：OADM是在光域上完成；ADM是在電域上完成

②OXC（光數(shù)字交叉連接器）：用于完成光域上光信號(hào)的交叉連接

OXC實(shí)現(xiàn)的三種方式：

-光纖交叉連接（FXC）：以一根光纖所傳輸?shù)目側(cè)萘繛榛A(chǔ)進(jìn)行交叉連接。

優(yōu)點(diǎn)：交叉容量大。

缺點(diǎn)：缺乏靈活性。

——波長(zhǎng)交叉連接（WSXC）：能夠轉(zhuǎn)換從輸入光纖到輸出光纖的一個(gè)子集的波長(zhǎng)信道。

優(yōu)點(diǎn)：比FXC靈活，可提供波長(zhǎng)業(yè)務(wù)等。

缺點(diǎn)：無(wú)波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換，會(huì)遇到波長(zhǎng)缺乏的情況。

-波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換連接（WIXC）：任意輸入波長(zhǎng)經(jīng)轉(zhuǎn)換到任意輸出波長(zhǎng)。

優(yōu)點(diǎn)：任意波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換，最靈活

8）采用光波分復(fù)用技術(shù)的高速光纖通信線路

影響波分復(fù)用系統(tǒng)性能的因素：

（1）制作技術(shù)和成本限制：光器件制作成本高于電子器件，而且很多理論上沒(méi)問(wèn)題，實(shí)際部件難

以實(shí)現(xiàn)。

（2）串?dāng)_影響：信道之間的串?dāng)_，引起誤碼。

（3）穩(wěn)頻：激光器的發(fā)射頻率。

（4）阻塞特性：對(duì)OXC要求無(wú)阻塞特性。

9）與WDM系統(tǒng)設(shè)計(jì)有關(guān)的因素

最小光功率：光放輸入端，要求到達(dá)最后一個(gè)光放至少需要多少功率。

最大光功率：光放輸出端，以不出現(xiàn)SRS非線性效應(yīng)為目標(biāo)，控制功率輸出。

信噪比、通道間隔、總通道數(shù)對(duì)傳輸距離的影響。

第4章光纖通信系統(tǒng)

1、掌握IM/DD光纖通信中的線路碼型：

交換機(jī)（內(nèi)部，電信號(hào)，PCM,采用NRZ碼）——>傳輸系統(tǒng)

脈沖編碼調(diào)制（PCM）通信系統(tǒng)中的接口碼型：HDB3碼、CMI碼

PCM系統(tǒng)中的碼型并不都適于在數(shù)字光纖通信系統(tǒng)中傳輸。

2、了解IM/DD光纖通信系統(tǒng)：

將光發(fā)、光中繼、光收、備用系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)、電源（供電系統(tǒng)）結(jié)合起來(lái)就形成一個(gè)完整的

光纖通信系統(tǒng)。

備用系統(tǒng)：采用主備用、負(fù)荷分擔(dān)等形式防止主系統(tǒng)故障。

電源：大多數(shù)通信機(jī)房電源采用-48V。

監(jiān)控系統(tǒng)：監(jiān)視系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，比如：系統(tǒng)的溫度、光功率等指標(biāo)是否正常；控制系統(tǒng)的某些動(dòng)

作，比如：主備用系統(tǒng)切換指令等。

3、掌握直接調(diào)制和間接調(diào)制

1）直接調(diào)制：用電信號(hào)直接調(diào)制LED或LD的驅(qū)動(dòng)電流，使輸出光隨電信號(hào)變化而實(shí)現(xiàn)。它的特

點(diǎn)是：成本低，易實(shí)現(xiàn)，但調(diào)制速率受激光器的頻率特性所限。

2）間接調(diào)制：把激光的產(chǎn)生和調(diào)制分開(kāi)，用獨(dú)立的調(diào)制器調(diào)制激光器的輸出光而實(shí)現(xiàn)的。它的特

點(diǎn)是：調(diào)制速率高，但技術(shù)復(fù)雜，成本較高。只用在大容量的波分復(fù)用和相干光通信系統(tǒng)中。

4、低速的光纖通信系統(tǒng)：采用IM/DD技術(shù)

新型光纖通信系統(tǒng)：采用多信道復(fù)用技術(shù)

第5章SDH&WDM

1、SDH網(wǎng)由基本網(wǎng)絡(luò)單元組成：終端復(fù)用器（TM）、分插復(fù)用器（ADM）、再生中繼器（REG）、

數(shù)字交叉連接設(shè)備等。

1）四種網(wǎng)元的區(qū)別：TM只是簡(jiǎn)單的復(fù)用。ADM可以實(shí)現(xiàn)自由靈活地上下話路功能。DXC具有

ADM所有功能，還具有交叉連接，實(shí)現(xiàn)電路群的調(diào)度，成本較ADM高。REG只起放大信號(hào)的

作用。

2）終端復(fù)用器（TM）：提供由G703（即PDH接口）接口到STM-1輸出的簡(jiǎn)單復(fù)用功能；提供

由若干STM-N復(fù)用到STM-M（M>N）的復(fù)用功能；

3）分插復(fù)用器（ADM）：利用分接功能將輸入信號(hào)所承載的信息分成兩部分：一部分直接轉(zhuǎn)發(fā)，

另一部分卸下給本地用戶(hù)，然后信息又通過(guò)復(fù)接功能將轉(zhuǎn)發(fā)部分和本地上送的部分合成輸出。主

要用于SDH網(wǎng)絡(luò)的轉(zhuǎn)接站點(diǎn)處

4）數(shù)字交叉連接器（DXC）：完成STM—N信號(hào)的交叉連接功能，多端口器件。相當(dāng)于交叉矩陣，

完成各個(gè)信號(hào)間的交叉連接?？蓪⑤斎氲膍路信號(hào)交叉連接到輸出的n路信號(hào)上

5）再生中繼器：光傳輸網(wǎng)的再生中繼器有兩種：

一種是純光的再生中繼器，主要進(jìn)行光功率放大以延長(zhǎng)光傳輸距離；

一種是用于脈沖再生整形的電再生中繼器，主要通過(guò)光/電變換，電信號(hào)抽樣、判決、再生整形、

電/光變換，以達(dá)到不積累線路噪聲，保證線路上傳送信號(hào)波形的完好性。

2、SDH網(wǎng)模型架構(gòu)

SDH對(duì)模型的下列幾個(gè)方面做了規(guī)定：（1）網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)接口（2）同步數(shù)字體系的速率（3）幀結(jié)構(gòu)。

1）網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)接口

傳輸設(shè)備：光纜傳輸系統(tǒng)設(shè)備；微波傳輸系統(tǒng)設(shè)備；衛(wèi)星傳輸系統(tǒng)設(shè)備。

網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)：只有復(fù)用功能（簡(jiǎn)單）；復(fù)用、交叉連接多種功能（復(fù)雜）。

2）速率：同步傳輸模塊：STM-N,N=l、4、16等。

STM-1155.520Mbit/s155Mbit/s

STM-4622.080Mbit/s622Mbit/s

STM-162488.320Mbit/s2.5Gbit/s

STM-649953.280Mbit/slOGbit/s

STM-25639813.12Mbit/s40Gbit/s

3）幀結(jié)構(gòu)：SDH幀為塊狀幀結(jié)構(gòu)，共有9行，270列，以字節(jié)為單位

傳輸方向：從左到右，從上到下。

傳輸時(shí)間（幀長(zhǎng)）:Ts=125uso

STM-1速率獲得：比特?cái)?shù)：9X270XNX8=9X270XlX8=19440b

速率：19440b/Ts=155.520Mb/s。STM-N速率同理

3、STM-N幀包括三個(gè)部分：SOH、AU-PTR、PAYLOAD

1）段開(kāi)銷(xiāo)SOH：RSOH,再生段開(kāi)銷(xiāo)：1?3行。

MSOH,復(fù)用段開(kāi)銷(xiāo)：5?9行。

區(qū)別：監(jiān)管范圍不同。如：若光纖上傳輸2.5G信號(hào)，RSOH監(jiān)控STM-16整體的傳輸性能。

MSOH監(jiān)控每一個(gè)STM-1的傳輸性能。

2）管理指針AU-PTR：指示凈負(fù)荷PAYLOAD中信息的起始字節(jié)位置，便于接收端從正確的位置

分解出有效傳輸信息。

3）信息凈負(fù)荷PAYLOAD存放有效信息，并由一部分POH組成。POH用于通道監(jiān)視控制。

4、SDH網(wǎng)的特點(diǎn)：

（1）SDH由一系列網(wǎng)元構(gòu)成（NE）,可在光纖、微波、衛(wèi)星等傳輸系統(tǒng)上進(jìn)行同步信息傳輸、復(fù)

用和交叉連接。

（2）有統(tǒng)一接口NNIo

（3）有統(tǒng)一信息格式STM-N。

（4）有豐富的管理比特，增加網(wǎng)絡(luò)維護(hù)能力。

（5）可以兼容PDH、ATM、B-ISDN等信號(hào)，具有廣泛適應(yīng)性。

5、SDH的復(fù)用包括兩種情況：

（1）低階的SDH信號(hào)復(fù)用成高階SDH信號(hào)；

（2）低速支路信號(hào)（例如PDH的2Mbit/s、34Mbit/s、140Mbit/s）復(fù)用成SDH信號(hào)STM-N。

三個(gè)步驟：映射（信號(hào)打包）；定位（指針調(diào)整）；復(fù)用（字節(jié)間插復(fù)用）。

容器C：具有一定格式的幀結(jié)構(gòu)，用來(lái)接收相應(yīng)速率等級(jí)的PDH信號(hào)，并進(jìn)行速率適配。

虛容器VC：由容器C的幀信息加上相應(yīng)的通道開(kāi)銷(xiāo)POH而構(gòu)成。

支路單元TU：由低階VC和相應(yīng)的支路單元指針TUPTR構(gòu)成。

支路單元組TUG：由1個(gè)TU直接構(gòu)成，或由多個(gè)TU復(fù)用（按單字節(jié)交錯(cuò)間插）而構(gòu)成。

管理單元AU：由高階VC（VC-4或在AU支路中的VC-3）和相應(yīng)的管理單元指針AUPTR構(gòu)成。

管理單元組AUG：由3個(gè)AU-3復(fù)用（按單字節(jié)交錯(cuò)間插）而構(gòu)成，亦可由1個(gè)AU-4直接構(gòu)成

AUGo

6、SDH光傳輸系統(tǒng)

在SDH網(wǎng)絡(luò)中廣泛應(yīng)用的兩種類(lèi)型的系統(tǒng)：

1）點(diǎn)到點(diǎn)系統(tǒng)：具有復(fù)用和光接口的線路終端；中繼器（可以用半導(dǎo)體放大器，也可以用光放

大器）

2）環(huán)路系統(tǒng)：用戶(hù)網(wǎng)：將各種業(yè)務(wù)接入環(huán)路ADM->DXC->匯接網(wǎng)ADM。匯接網(wǎng)：省內(nèi)各地

ADM成環(huán)路長(zhǎng)距離干線網(wǎng)：全國(guó)各省ADM成環(huán)狀。

7、SDH的網(wǎng)同步：

定義：網(wǎng)絡(luò)的所有設(shè)備的時(shí)鐘頻率和相位的偏差都控制在容許的范圍內(nèi)，這樣可以保證通信網(wǎng)內(nèi)的

數(shù)字信號(hào)的正常交換與傳輸。

方式：主從同步方式（我國(guó)）、相互同步方式、準(zhǔn)同步方式。

8、SDH網(wǎng)絡(luò)的自愈保護(hù)

（1）自動(dòng)線路保護(hù)倒換：1）1+1方式（兩根光纖）

發(fā)端、收端永久和主用、備用信道相連接；

STM-N可以同時(shí)在主備用信道中傳送；

對(duì)兩路信號(hào)同時(shí)監(jiān)測(cè)，主用作為輸出；

如果主用出現(xiàn)問(wèn)題，MSP自動(dòng)從備用信道接收信號(hào)。

MSA：復(fù)用段適配功能

MSP：復(fù)用段保護(hù)

MST：復(fù)用段終端（MSOH）

RST:再生段終端（RSOH）

SPI：SDH物理接口

2）1：n方式

通過(guò)2SDH幀結(jié)構(gòu)中的兩個(gè)自動(dòng)保護(hù)倒換字節(jié)KI、K2完成倒換保護(hù)操作

（2）環(huán)路保護(hù)P166-168圖5-38——41

類(lèi)型劃分：二纖單向通道倒換環(huán)；二纖單向復(fù)用段倒換環(huán)；二纖雙向復(fù)用段倒換環(huán)；四纖雙向復(fù)

用段倒換環(huán)

9、光傳送網(wǎng)：

1）分層結(jié)構(gòu)：簡(jiǎn)單的劃分為3層基本功能：

業(yè)務(wù)層：各種不同業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)提供的業(yè)務(wù)。

電交換/復(fù)接層：提供業(yè)務(wù)服務(wù)，諸如交換等。

光傳送層：信號(hào)傳輸。

三層之間的關(guān)系：下層為上層提供支持手段。

根據(jù)網(wǎng)元所起作用來(lái)劃分：

2）交換方式：

光路交換：以波長(zhǎng)為單位進(jìn)行交換。

分組交換：利用分組進(jìn)行交換，屬于同一數(shù)據(jù)流的分組分成若干個(gè)進(jìn)行傳輸和交

換，到達(dá)目的地以后再進(jìn)行重組。

光突發(fā)交換：也利用分組，但是數(shù)據(jù)信息和控制信息分組進(jìn)行傳送。數(shù)據(jù)信息稱(chēng)

為突發(fā)。

光分組流交換：也是利用分組進(jìn)行交換，不同于光分組交換，分組流是將屬于同一數(shù)據(jù)流的分組看

成一個(gè)整體進(jìn)行傳輸和交換。

3）波長(zhǎng)路由機(jī)制：

①波長(zhǎng)通道（WP）：光通路的OXC沒(méi)有波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換功能。例：A-1-6-7-10-D始終用同一波長(zhǎng)；此時(shí),

如有另外一個(gè)通道C-7-10-D則在7-10段產(chǎn)生沖突。

②虛波長(zhǎng)通道（VWP）：如果利用WDM,將上述例子中重復(fù)用到的7-10段，分

別對(duì)不同通道的信號(hào)用不同的波長(zhǎng)，則可解決波長(zhǎng)沖突的問(wèn)題。OXC需具備波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換功能。

第6章城域光網(wǎng)絡(luò)

1、城域網(wǎng)：在地域上覆蓋城市及其郊區(qū)范圍、為城域多業(yè)務(wù)提供綜合傳送平臺(tái)的網(wǎng)絡(luò)，能實(shí)現(xiàn)語(yǔ)

音、數(shù)據(jù)、圖像、多媒體、IP等接入。

業(yè)務(wù)：文字、圖像、多媒體等數(shù)據(jù)服務(wù)。

以后發(fā)展方向：實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音、數(shù)據(jù)、多媒體均用IP承載。

采用可管理和可擴(kuò)展的分層電信運(yùn)營(yíng)網(wǎng)絡(luò)。

分為3層：核心層、匯聚層、接入層。

2、核心層：

1）基本功能：完成城域網(wǎng)內(nèi)部信息的高速傳送與交換，實(shí)現(xiàn)與其它網(wǎng)絡(luò)的互連互通。

2）拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：星型+負(fù)荷分擔(dān)模式

3）傳輸速度：網(wǎng)內(nèi)傳輸鏈路采用155M、2.5G、100M、1G混合組網(wǎng)。

國(guó)家骨干采用2.5G高速傳輸。

3、匯聚層：

1）基本功能：完成信息的匯聚和分發(fā)任務(wù)，實(shí)現(xiàn)用戶(hù)網(wǎng)絡(luò)管理。

2）拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：星型+負(fù)荷分擔(dān)模式

3）傳輸速度：155M、100M、1G混合組網(wǎng)。

4、接入層：

1)基本功能：為用戶(hù)提供具體的接入手段。

2)接入方式：有線接入、無(wú)線接入等。

5、1)MAN傳輸至WAN采用的傳輸技術(shù):

IPoverSDH、IPoverWDM、GE、IPoverATM,

2)MAN中各個(gè)交換、路由設(shè)備采用的傳輸技術(shù)：

MSTP、FE和GE所使用的光電收發(fā)。其中，MSTP傳輸距離遠(yuǎn)，可靠性高，但是帶寬利用

率低。FE和GE的光電收發(fā)作為二層交換和匯聚常用方式

6、①I(mǎi)PoverATM有QoS保證；適應(yīng)于多業(yè)務(wù)：呼叫處理能力較弱；封裝開(kāi)銷(xiāo)較高。

②IPoverSDH：保留因特網(wǎng)的無(wú)連接特性；簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)；提高傳輸效率；符合Internet

業(yè)務(wù)特點(diǎn)；具有自愈功能；僅對(duì)IP業(yè)務(wù)支持良好；缺乏QoS保證。

③IPoverWDM：簡(jiǎn)化層次；充分利用光纖的帶寬資源；對(duì)傳輸碼率、數(shù)據(jù)格式和調(diào)制方式透

明。

④GE：基于IP業(yè)務(wù)；提高網(wǎng)絡(luò)的帶寬利用率；無(wú)QoS保證。

⑤MSTP：適應(yīng)于多業(yè)務(wù)；可實(shí)現(xiàn)帶寬管理；具有保護(hù)機(jī)制；

能夠支持VLAN、流量控制等功能

7、光接入網(wǎng)OAN：以光纖作為傳輸媒質(zhì)來(lái)取代傳統(tǒng)的雙絞線接入網(wǎng)。

作用范圍：用戶(hù)端通信設(shè)備＜一一＞局端交換機(jī)設(shè)備

(電話、調(diào)制解調(diào)器、計(jì)算機(jī))(語(yǔ)音交換機(jī)、數(shù)據(jù)交換機(jī))

用戶(hù)端設(shè)備將電信轉(zhuǎn)成光信號(hào)，稱(chēng)ONU。

局端交換機(jī)必須要將電信號(hào)轉(zhuǎn)成光信號(hào)，稱(chēng)OLT。

光接入網(wǎng)OAN=ONU+OLT,實(shí)現(xiàn)雙向業(yè)務(wù)傳送。

拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：?jiǎn)涡切?、總線型、環(huán)形、雙星型

單星形網(wǎng)

雙星形網(wǎng)

8、ODN：用于無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)PON,用無(wú)源光器件實(shí)現(xiàn);

優(yōu)點(diǎn)：運(yùn)營(yíng)成本較低，對(duì)業(yè)務(wù)透明，便于升級(jí)。

缺點(diǎn)：有衰減，OLT和ONU距離受到限制。

ODT：用于有源光網(wǎng)絡(luò)AON,復(fù)用和解復(fù)在電層：

優(yōu)點(diǎn)：可克服衰減影響，距離較遠(yuǎn)、容量較大。

缺點(diǎn)：成本較高。

9、OAN應(yīng)用類(lèi)型：光纖到路邊(FTTC)、光纖到大樓(FTTB)、光纖到家(FTTH)

FTTC：ONU設(shè)置在路邊的人孔或電線桿上的分線盒處，或者交接箱處。

FTTC一般采用雙星形結(jié)構(gòu)，從ONU到用戶(hù)之間采用雙絞線銅纜，若要傳送寬帶業(yè)務(wù)則

要用高頻電纜或同軸電纜。

FTTB：將ONU直接放在大樓內(nèi)，再由銅纜將業(yè)務(wù)分配到各個(gè)用戶(hù)。適合高密度用戶(hù)區(qū)，也更

容易滿(mǎn)足未來(lái)寬帶業(yè)務(wù)傳輸?shù)男枰?/p>

FTTH：是一種全光纖的光接入網(wǎng)，適于引入新業(yè)務(wù)，對(duì)傳輸制式、帶寬和波長(zhǎng)等基本上沒(méi)有限

制，并且ONU安裝在用戶(hù)處，供電、安裝維護(hù)等都比較方便

10、無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)PON的傳輸原理：

ONU->OLT：上行信號(hào)，采用OTDMA,OWDMA,OCDMA接入技術(shù)

OLT->ONU：下行信號(hào)，采用OTDMA技術(shù)。

1)OTDMA：

?上行信號(hào)傳輸時(shí)間分成若干時(shí)隙，每個(gè)ONU只能在其相應(yīng)時(shí)隙才能發(fā)送分組信息。

?缺點(diǎn)：由于每個(gè)ONU至無(wú)源光分路器的距離不同，導(dǎo)致傳輸時(shí)間和信號(hào)幅度有差別。

?必須嚴(yán)格確定每個(gè)ONU信息的起始位置，避免出現(xiàn)混亂。

2)OWDMA：

?采用WDM技術(shù)，每個(gè)ONU使用不同波長(zhǎng)作為載波。

?光分路器處，不同波長(zhǎng)被耦合進(jìn)同一根光纖。

?OLT處，使用光分波器分出不同波長(zhǎng)的分組信號(hào)。

3)OCDMA：

每個(gè)用戶(hù)分配一個(gè)碼字，用戶(hù)數(shù)據(jù)在OLT通過(guò)該指定的碼字調(diào)制后發(fā)送到ONU,ONU采用同

樣的碼字進(jìn)行數(shù)據(jù)解調(diào)，所有操作均在光域完成，不需要復(fù)雜的控制協(xié)議和時(shí)鐘同步技術(shù)。由

于不同的ONU數(shù)據(jù)采用不同的碼字調(diào)制，因此信息的安全性非常高，用戶(hù)接入方式也很靈活。

11、PON的功能結(jié)構(gòu)：

區(qū)別：OLT應(yīng)該具有數(shù)字交叉連接功能，上行至網(wǎng)絡(luò)

ONU應(yīng)該具有用戶(hù)和服務(wù)復(fù)用功能，下行至用戶(hù)

ODN：由光連接器、光分路器、波分復(fù)用器、光衰減器和光濾波器組成

12、以太網(wǎng)無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)EPON的傳輸原理與幀結(jié)構(gòu)

基本結(jié)構(gòu)：OLT、ODN、ONUo其中OLT支持多種接口。

EPON為單纖雙向系統(tǒng)。上行波長(zhǎng)：1260nm?1360nm；下行波長(zhǎng)：1480nm?1500nm；CATV

業(yè)務(wù)(即，三波長(zhǎng)應(yīng)用)：1540nm?1560nm

13、EPON上行信號(hào)：采用TDMA技術(shù)。

每路信號(hào)占據(jù)一個(gè)指定時(shí)隙從而避免碰撞。

EPON下行信號(hào)：廣播形式

幀的組成：同步標(biāo)識(shí)符+若干個(gè)長(zhǎng)度可變的數(shù)據(jù)包

(信頭+凈荷+誤碼檢測(cè)域)

14、EPON數(shù)據(jù)鏈路層和物理層的關(guān)鍵技術(shù)

難點(diǎn)：MPCP、ONU即插即用問(wèn)題、OLT測(cè)距和延時(shí)補(bǔ)償兼容性等問(wèn)題。

MPCP：分配各個(gè)ONU帶寬，目前采用輪詢(xún)的方式，即ONU向OLT報(bào)告業(yè)務(wù)需求狀況，比

如優(yōu)先等級(jí)和時(shí)延控制等來(lái)得到給定的帶寬。

ONU的即插即用：任何一個(gè)ONU加入OLT后不會(huì)對(duì)其它ONU正在運(yùn)行

業(yè)務(wù)產(chǎn)生影響。

OLT兼容性：協(xié)議的兼容。目前只采用只面向ONU。

15.IPoverSDH：POS是通過(guò)SDH提供高速傳輸通道來(lái)直接傳送IP分組。

用到兩種技術(shù)：

(1)SDH：幀結(jié)構(gòu)經(jīng)過(guò)擴(kuò)展以后提供了將IP包直接封裝進(jìn)SDH幀的功能

(2)IP：傳輸IP的速率可以達(dá)到SDH的數(shù)量級(jí)。

問(wèn)題：

(1)對(duì)于IP設(shè)備提出：轉(zhuǎn)發(fā)至SDH設(shè)備的速率要達(dá)到Gbit級(jí)別。

(2)對(duì)于SDH設(shè)備提出：如何封裝進(jìn)IP包。

16、(1)數(shù)據(jù)封裝

?IP->PPP-HDLC->SDH

?IP是網(wǎng)絡(luò)層，屬于網(wǎng)絡(luò)層的無(wú)連接協(xié)議，主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)包的尋址和路由選擇。

?PPP+HDLC：主要進(jìn)行幀的無(wú)誤發(fā)送和接收并實(shí)現(xiàn)IP包封裝至SDH幀

?SDH主要是物理層協(xié)議，建立兩點(diǎn)之間物理通道，實(shí)現(xiàn)二進(jìn)制數(shù)據(jù)流在兩點(diǎn)之間傳送

（2）HDLC：高級(jí)數(shù)據(jù)鏈路控制協(xié)議是基于的一種數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議，使傳送到下一層的數(shù)據(jù)在傳

輸過(guò)程中能夠準(zhǔn)確地被接收

PPP：PPP幀格式以HDLC幀格式為基礎(chǔ)。

二者主要區(qū)別：PPP是面向字符的，而HDLC面向位。PPP在點(diǎn)到點(diǎn)串行線路

上使用字符填充技術(shù)。所以，所有的幀的大小都是字節(jié)的整數(shù)倍

（3）PPP-HDLC在SDH幀中的封裝

（4）POS的特點(diǎn)：

?IP映射到SDH實(shí)現(xiàn)點(diǎn)到點(diǎn)的傳輸，保留Internet的無(wú)連接特性，簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)，成本

較低。

?可以利用SDH技術(shù)本身的環(huán)路自愈功能進(jìn)行鏈路保護(hù)從而防止鏈路故障而造成的網(wǎng)絡(luò)中

斷，提高網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性。

?僅對(duì)IP業(yè)務(wù)支持良好，擴(kuò)展性不理想。只有業(yè)務(wù)分級(jí)而沒(méi)有業(yè)務(wù)質(zhì)量分級(jí)。

17、IPoverWDM光網(wǎng)絡(luò)分層體系結(jié)構(gòu)

（1）WDM光層的分層:

（2）光適配層位于IP電層與WDM光層之間，它負(fù)責(zé)向不同的高層提供光通道。

數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)層提供數(shù)據(jù)的處理和傳送；

光網(wǎng)絡(luò)層負(fù)責(zé)提供網(wǎng)絡(luò)，使數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)和光網(wǎng)絡(luò)相互獨(dú)立。

數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)層的組成設(shè)備主要包括ATM網(wǎng)絡(luò)層交換機(jī)和路由器等，光網(wǎng)絡(luò)層的組成設(shè)備主要是

WDM終端、光放大器及光纖等。

（3）目前可用于IPoverWDM幀結(jié)構(gòu)有SDH幀格式和千兆以太網(wǎng)幀格式

由此派生出在IPOverWDM光因特網(wǎng)上的兩個(gè)應(yīng)用：

1）高性能的數(shù)據(jù)互連設(shè)備（如交換機(jī)和路由器等）可直接與光纖相連；

2）也可以連接在向各類(lèi)客戶(hù)（如atm交換機(jī)、路由器、SDH網(wǎng)元設(shè)備等）提供光波長(zhǎng)路由的光

網(wǎng)絡(luò)層上。

（4）特點(diǎn)

□簡(jiǎn)化層次，減少網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和功能重疊

□充分利用光纖的帶寬資源，極大地提高帶寬和相對(duì)傳輸速率

□對(duì)傳輸碼率、數(shù)據(jù)格式及調(diào)制方式透明。

18、解釋EPON中采用測(cè)距的原因，如何進(jìn)行測(cè)距？

答：（l）EPON有兩個(gè)原因產(chǎn)生時(shí)延：一個(gè)是物理距離的不同，另一個(gè)是環(huán)境溫度的變化和光電

器件的老化等因素。EPON的點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的特殊結(jié)構(gòu)決定了各個(gè)ONU對(duì)OLT的時(shí)延不同，各

個(gè)ONU的發(fā)出的信號(hào)會(huì)在上行信道發(fā)生碰撞，使得信號(hào)到達(dá)OLT的時(shí)間具有不確定性。這些

特點(diǎn)決定了必須采用測(cè)距技術(shù)補(bǔ)償因ONU和OLT之間的距離不同和溫度變化引起的傳輸時(shí)間

差異。

（2）測(cè)距有粗測(cè)和精測(cè)。采用帶內(nèi)開(kāi)窗測(cè)距法，基本思路：當(dāng)某個(gè)ONU需要測(cè)距時(shí)，OLT下

令暫停其他各個(gè)ONU發(fā)送上行業(yè)務(wù)，形成一個(gè)測(cè)距窗口供被測(cè)的ONU使用，被測(cè)距的

ONU發(fā)送一個(gè)特定信號(hào)，在OLT處接收這個(gè)信號(hào)并計(jì)算出時(shí)延值，完成粗測(cè)，再通過(guò)檢測(cè)

上行信號(hào)相位變化實(shí)時(shí)調(diào)整時(shí)延值，完成精測(cè)。

第7章基于SDH的多業(yè)務(wù)傳送平臺(tái)

1、多業(yè)務(wù)傳送平臺(tái)MSTP：能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)TDM、ATM、以太網(wǎng)等業(yè)務(wù)的接入、處理和傳送功能,

并能提供統(tǒng)一網(wǎng)管的、基于SDH的平臺(tái)。

MSTP技術(shù)的優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在對(duì)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的支持上。

2、MSTP的技術(shù)特點(diǎn)：

①保持SDH技術(shù)的一系列優(yōu)點(diǎn)。例如，具有良好的網(wǎng)絡(luò)保護(hù)機(jī)制和TDM業(yè)務(wù)處理能力。

②提供集成的數(shù)字交叉連接功能。在網(wǎng)絡(luò)邊緣使用具有數(shù)字交叉功能的MSTP設(shè)備，可節(jié)約系

統(tǒng)傳輸帶寬和省去核心層中昂貴的大容量的數(shù)字交叉連接系統(tǒng)端口。

③具有動(dòng)態(tài)帶寬分配和鏈路高效建立能力。在MSTP中可根據(jù)業(yè)務(wù)和用戶(hù)的即時(shí)帶寬需求，利

用級(jí)聯(lián)技術(shù)進(jìn)行地愛(ài)看分配和鏈路配置、維護(hù)與管理。

④支持多種以太網(wǎng)業(yè)務(wù)類(lèi)型。

⑤支持WDM擴(kuò)展。

⑥提供綜合