光纤通信习题解答..
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Chap.5 No.1 光纤连接器应用在什么地方?影响 光纤连接器损耗的因素有哪些?
光纤连接器是使一根光纤与另一根光纤之间完成 活动连接的器件,主要用于光源器件尾纤输出或光电 检测器尾纤输入与传输光纤之间的连接。 光纤连接时引起的损耗与多种因素有关,诸如光 纤的结构参数(如纤芯直径、数值孔径等)、光纤的 相对位置(如横向位移、纵向间隙等)以及端面状态 (如形状、平行度)等。
范围界定:由3个接口来定界,即网络侧经业务节点接口(SNI) 与业务节点 (SN) 相连;用户侧经用户网络接口 (UNI) 与用户相 连;管理侧经Q接口与电信管理网(TMN)相连,无Q接口时由协 调设备(MD)与TMN相连。
有三种结果容量。哪种映射的效率最高?哪种映射的效率 最低?哪种映射方式最为灵活?
根据复用路径不同,可以有C4 、C3和C12三条 路径,对应的最终等效业务容量分别是 64 、 48 和 63 个2Mbit/s。 其中C4路径映射效率较高,而C12路径最为灵活。
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图6-4 我国的SDH基本复用映射结构
应用范围-长距离大容量高速光通信。
Chap.3 No.2 为什么LD要工作在正向偏置状态?何谓激 光器的阈值电流?激光器的阈值电流与激光器的使用温度、 使用时间有什么关系?
LD加正向偏置电压用以克服 PN结中自建场的影 响,从而降低势垒,以形成粒子数反转分布。
激光器阈值电流指满足克服谐振腔内损耗而产生 激光的最小的外加激励电流。 激光器的阈值电流与温度和使用时间成正比关系。
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图6-35 伪同步和主从同步原理图
至国外国际局 伪同步 国际局 MS 端局 MS 端局 MS 国内局 MS 汇接局 MS 端局 MS … 国内局 MS 汇接局 MS 端局 国际局 MS 国内局 MS 汇接局 MS 端局 MS … 国内局 MS 汇接局 MS 端局
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MS:主从同步
Chap.7 No.3 什么是“四波混频”效应?“四波混频”对于
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Chap.9 No.1 在电信网中,接入网是怎样定义的? 接入网的范围由什么来界定?
参见9.1.1,接入网的定义由建议G.902给出。
接入网的范围界定见9.1.1中第2点。
定义:接入网是由业务节点接口(SNI)和用户网络接口(UNI) 之间的一系列传送实体(如线路设施和传输设施)组成的、为 传送电信业务提供所需要传送承载能力的实施系统。
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LED:优点-线性度好,无阈值;温度特性好;结构简单、 价格低、寿命长、使用简单。 缺点-自发辐射荧光,谱线宽;与光纤耦合效率低。 应用范围-短距离小容量低速光通信。 LD:优点-有谐振腔的受激发光,谱线窄;与光纤耦合 效率高;有阈值条件,需加偏置(加偏置可提高LD的 调制速率)。 缺点-温度特性差;线性度较差;寿命较短。
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图8-6 误码率随时间的变化
只 要 T0 和 TL 选 择 恰 当 , 就可以用来评价各种数字 信息在单位时间内误码的 程度以及误码超过某一规 定值的时间占总测量时间 的百分数。因此,是比较 适用和便于测量的评定方 法。
T0为取定的适合于评定各种业务的 单位时间,TL为测量误码率总时间。
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Chap.8 No.5 何谓光纤通信系统的可用性? 有一数字段长420km,有6个中继站,采用不间断电源供 电……(题目略)
注:段开销 SOH区域中,第1~3行又被成为再生段开销 RSOH。 第5~9行被称为复用段开销MSOH。
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STM-N 帧结构
9 270 N 字节
1 3 4 5
传输方向
SOH
AU PTR
STM-N 净负荷 (含POH)
SOH
9
9N 270 N 列
261 N
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(教材p.12)
Chap.6 No.4 将2Mbit/s映射复用进SDH,为什么会
×N STM-N AUG ×1 AU-4 VC-4 C-4
139264kb /s
×3
TUG-3
×1
TU-3
VC-3
C-3
34368kb /s
指针处理 复用 定位校准
×7 TUG-2
×3 TU-12
VC-12
C-12
2048kb/ s
映射
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Chap.6 No.8 说明SDH网同步的工作模式。
SDH网同步的工作模式有主从同步和伪同步两种 工作模式。伪同步是指数子网内各节点都具有独立的 基准时钟,时钟精度高,各节点之间误差值小,接近 同步。主从同步是指网内设一主局,配有较高精度的 时钟(主时钟),网内其他节点均受控于主局,并逐 局下控,直至最末端的节点。
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(5)四波混频(FWM)
信道间相互作用产生新的频率,
FWM是影响系统性能的主要非线性效应: 当FWM产生的新频率落入信道带宽范围内时,会引起信道 强度起伏和信道间串扰。
光纤
f f1
f f1 fFWM f3
f3
f2
f2
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Chap.7 No.4 叙述WDM系统的工作原理。 p177
WDM系统有哪几种基本结构形式?p178
生瑞利散射?瑞利散射损耗的大小与什么有关?
瑞利散射是由于光纤内部的密度不均匀引起的, 从而使折射率沿纵向产生不均匀,其不均匀点的尺寸 比光波波长还要小。光在光纤中传输时,遇到这些比 波长小,带有随机起伏的不均匀物质时,改变了传输 方向,产生了散射。瑞利散射损耗的大小与 1 / 4 成正 比。
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Chap.2 No.7 何谓模式截止?光纤单模传输的条件是什么?
WDM系统的工作原理:波分复用(WDM)技术是在一根光纤中同 时传输多波长光信号的一项技术。其基本原理是在发送端将不 同波长的光信号组合起来(复用),并耦合到光缆线路上的同一根 光纤中进行传输。在接收端又将组合波长的光信号分开(解复用), 并作进一步处理,恢复出原信号后送入不同的终端。
WDM系统的基本构成主要有以下三种形式: 1)双纤单向传输 2)单纤双向传输 3)光分路插入传输
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Chap.2 No.10 某阶跃折射率光纤的参数为……试问该入 射光线在光纤中是成为传导模还是辐射模?为什么?
此题包括光在空气与纤芯分界面以及纤芯与包层 分界面两次反射,可以先由纤芯/包层分界面全反射条 件求出临界角,再利用三角关系计算入射角,或直接 利用教材上公式
2 ,将n1=1.5,n2=1.485代 入 n0 sin a n12 n2
可知,最大接收角为 12.22°,而入射角大于临界角, 所以入射光纤不满足全反射条件,不能传输,是辐射 模。
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Chap.3 No.1 比较半导体激光器和发光二极管的异同。半 导体激光器(LD)有哪些特性?半导体发光二极管(LED) 有那些特性? 解答题
LD和LED都可以用作通信光源。
LD原理是受激辐射,而LED是自发辐射。 LD是阈值器件,需要较完善的驱动和外围电路, 发散角较小,其发出的光谱线窄,适宜于高速率系统; LED没有阈值,结构简单,但其发散角较大,谱线 较宽,适用于要求较低的场合。
光纤通信系统的可用性是指光纤通信系统在给定的时 间间隔内处于良好工作状态的能力。 参见例题的解法,见辅助文档。
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Chap.8 No.6 某单模光纤传输系统的参数如下,……
求:系统最大的中继距离能达多少公里? 解:由条件可知 Ac=1.0×2=2dB; As=0.1 dB/Km; Af=0.5 dB/Km; Mc=0.3 dB/Km ASR=PS-PR-Me PS=-3 dBm;PR=-40 dBm;Me=4 dB L=34.44 km。
Chap.2 No.1 光纤产生衰减的原因是什么?衰减对通信有什 么影响?……则该光纤的衰减系数α为多少?
光纤产生衰减的原因包括吸收、散射和辐射。衰 减会导致信号功率损失,造成接收困难。
α (1550nm)=10lg(Pin/Pout)/L=10lg(4/3)/5≈0.25dB/km
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Chap.2 No.2 光脉冲在光纤中传输时,为什么会产
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Chap.4 No.1 光纤通信系统对光检测器有什么要 求?比较PIN和APD各自的特点。
参见4.1,光纤通信系统对光检测器的基本要求是:
波长段内响应度或灵敏度要高 具有足够的带宽,暗电流、漏电流和并 联电导必须最小
较低的偏压或偏流,具有高可靠性和长寿命
WDM系统有何影响?为什么G.653光纤不适宜使用在WDM系 统中?
四波混频是指当多个频率的光波以很大的功率在 光纤中同时传输时,由于非线性效应引发多个光波之 间出现能量交换的一种物理过程,这种能量转移不仅 导致信道中光功率的衰减,而且引起各信道之间的彼 此干扰。
G.653光纤在1550nm波长附近是零色散,易产 生四波混频效应,所以G.653光纤不适于用于WDM系 统。
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Chap.8 No.2 在光纤通信系统中产生误码的原因有哪些? 为能正确的反应误码的分布信息,应采用什么方法来评定 误码性能?为什么?
各种噪声源,色散引起的码间干扰,定位抖动产 生的误码,复位器,交叉连接设备和交换机的误码 (见8.2.2)。 为了能正确地反映误码的分布信息,ITU-T G.821 建议采用时间率的概念来代替平均误码率的评定方法。
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Chap.6 No.3 计算STM-1帧结构中RSOH、 MSOH和AU PTR的速率。
对于STM-1,每帧为9×270=2430字节,其中
RSOH:3行×9列×8比特/字节×8000帧/秒=1.728Mb/s MSOH: 5行×9列×8比特/字节×8000帧/秒=2.88Mb/s
AU PTR:1行×9列×8比特/字节×8000帧/秒=0.576Mb/s
单模光纤中传输的是什么模式?其截止波长为多大?阶跃折射 率光纤中线性极化模LP11模对应的是什么矢量模?
对每一个传播模来说,在包层中它应该是衰减很大,不 能传输。如果一个传播模,在包层中不衰减,也就是表明该 模是传过包层而变成了辐射模,则就认为该传播模被截止了。 所以一个传播模在包层中的衰减常数W=0时,表示导模截止。 单模光纤传输条件:归一化频率V≤2.4048 单模光纤中传输的是LP01模,对应的矢量模是HE11模。 截止波长由下式计算 2 2a n12 n2 c 2.4048 LP11模对应的矢量模是TE01,TM01,HE21。