光纤通信复习题.doc

1、1光纤通信自测题第一章一、填空题通信是 为传输媒质。以 为载波的通信方式。目前光纤通信所用光波的波长有三个，它们是 、 和 。光纤通信所使用的波段位于电磁波谱中的 区，波长范围为 。二. 选择题（有一个或者多个答案）1. 目前光纤通信常用的窗口有（） 。A、 0.85 m B 、 2 m C、1.31 m D 、1.55 m2. 目前纤光通信常用的光源有（） 。A、 LED B 、 LD C、PCM D、PDH3. 光纤通信是以光波为载波，以（）为传播介质的通信方式。A、电缆 B、无线电磁波 C、光纤 D、红外线三、简答题1 光纤通信有哪些优点？2 为什么说光纤通信比电缆通信的容量大？3 光纤

2、通信系统由哪几部分组成？简述各部分作用。答案：一、 光纤 光波 0.85 m 1.31 m 1.55 m 近红外区 0.71.7m二、1、ACD 2、AB 3、C三、 1、通信容量大，中继距离长，保密性能好，抗电磁干扰，体积小、重量轻、便于施工和维护，价格低廉。 2、光纤通信的载波是光波，电缆通信的载波是电波。虽然光波和电波都是电磁波，但频率差别很大。光纤通信用的近红外光（波长约 1m）的频率（约 300THz）比电波（波长为 0.1m1mm）的频率（3300GHz）高三个数量级以上。载波频率越高，频带宽度越宽，因此信息传输容量越大。第 2 章一、填空题：1光纤中的纤芯折射率必须 包层折射率，

3、单模光纤和多模光纤中中两者的相对折射率差一般分别为 和 。 2单模光纤纤芯直径一般为 ，多模光纤纤芯直径为 ，光纤包层直径一般为 。3. 光纤通信的最低损耗波长是（ ），零色散波长是（ ）。4.单模光纤中不存在（ ）色散，仅存在（ ）色散，具体来讲，可分为（ ）和（ ） 。 5、光缆大体上都是由（ ） 、 （ ）和（ ）三部分组成的。6、允许单模传输的最小波长称为（ ） 。7、数值孔径（NA）越大，光纤接收光线的能力就越（） ，光纤与光源之间的耦合效率就越 （ ） 。8. 测定光纤衰减的测试方法常用有三种：切断法、插入损耗法和后向散射法。二、选择题（多选） 1、从横截面上看，光纤基本上由部分组

4、成：（） 、 （） 、 （） 。A、折射率较高的芯区 B、折射率较低的包层C、折射率较低的涂层 D、外面的涂层E、外面的包层22、单模光纤只能传输一个模式，即（） ，称为光纤的基模。A、HE00 模 B 、HE11 模C、HE10 模 D 、HE01 模3、限制光纤传输容量（BL 积）的两个基本因素是（）和（） 。A、光纤色散 B、光纤折射C、光纤衰减 D、光纤损耗4. 光纤色散包括 、 和模式色散。A.单纵模、多纵模 B.极化色散、多纵模 C.材料色散、波导色散 D.双折射、圆极化 5. G.652 光纤的色散最小点处于 处。A.1510nm B.1310nm C.1550nm D.1380

5、nm 6. 光纤色散系数的单位为（ ）A.ps/km B.ps/nm C.ps/nm.km D.nm/ps?km三、简述题1、典型光纤由几部分组成？各部分的作用是什么?2、为什么包层的折射率必须小于纤芯的折射率？3、光纤损耗主要有几种原因？其对光纤通信系统有何影响？4、光纤色散主要有几种类型？其对光纤通信系统有何影响？5、分别说明 G.652 、G.653、G.654、G.655 光纤的性能及应用。6 OTDR 是什么？有何作用？画出其测试曲线示意图并简单加以说明。 OTDR 是光时域反射仪。 作用： a. 测光纤损耗b. 测光纤长度c. 判定光纤故障位置 测试曲线见 P42 图 2.24 所

6、示。四、计算 1、一段 30km 长的光纤线路，其损耗为 0.5dBkm。（1）如果在接收端保持 0.3W 的接收光功率，则发送端的功率至少为多少？（2）如果光纤的损耗变为 0.25dBkm，则所需的输入光功率又为多少？2、均匀光纤，若 n1.5，1.3m，试计算：（1）若 0.25，为了保证单模传输，其纤芯半径应取多大？（2）若取 a5m，为了保证单模传输， 应取多大？作业：2-1,2-2,2-3答案：一、填空题1、大于、0.3%0.6%、1%2%。2、810m，5080m，125m。3、1.55m 1.31m34、模间 模内 材料色散 波导色散5、缆芯 加强元件 护层6、截止波长7、强 高

7、二、选择题1、ABD 2、B 3、AD 4、BC四、计算 1、（1）Pmin9.49W （2）Pmin1.69W2、（1）a0.47m （2）0.0022第 3 章一、填空题1.常用光源 LD 是以 为基础发 光。LED 以 为基础发 光。 2.光与物质作用时有 、 和 三个物理过程。3. 对于半导体激光器的温度特性,温度升高阈值电流 若此时注入电流不变，输出光功率 . 增加、减少4. 半导体光检测器主要有 和 两种，基本原理是通过 过程实现 。 PIN、APD、受激吸收、光电转换5.在光纤通信系统中，对光源的调制可分 和 两类。直接调制、外调制 1.LD 具有输出功率（）、输出光发散角（）、

8、与单模光纤耦合效率（）、辐射光谱线（）等优点。2、LED 的主要特性参数为（）、（）、（）。3、PIN 二极管的特点包括（）、（）及（）。4、对光检测器的基本要求是高的（），低的（）和快的（）。5、影响光源与光纤耦合效率的主要因素是（ ）和（ ）。6、光纤和光纤连接的方法有两大类（ ）和（ ）。7、在一根光纤中同时传播多个不同波长的光载波信号称为（ ）。8、影响光纤耦合性能的主要因素有（ ）、（ ）、（ ）和（ ）。9. 为了使雪崩光电二极管正常工作，在其 PN 结上应加（ 高反向偏压 ）答案 1、 高 窄 高 窄2、输出功率与效率 输出光谱特性 响应速率与带宽3、耗尽层很宽 偏置电压很小 附

9、加噪声小4、响应度 噪声 响应速度5、光源的发散角 光纤的数值孔径6、活动连接 固定连接7、光波分复用8、插入损耗 附加损耗 分光比(耦合比) 隔离度9、高反向偏压二、名词解释粒子数反转分布， ；激光器外微分量子效率；光检测器量子效率和响应度三、作业：3-4 LED 的 P-I 特性呈线性，而 LD 的 P-I 特性呈非线性。LED 产生是非相干光，功率低，方向性差；而 LD 发出的是相干光，功率高，方向性好。LED 的波谱宽度比 LD 的宽。LED 基本不受温度影响，而 LD 对温度变化敏感。LED 使用寿命比 LD 长。43-73-9 0.87m（GaAs） ，1.29m（InGaAsP）

10、3-17第 4 章1.光发送机指标主要有 和 。 平均发送光功率、消光比 2.光接收机指标主要有 、 和 。 误码率、灵敏度、动态范围3.为增大光接收机的接收动态范围，应采用 电路。 AGC4. 选择题：（1）传输距离与码速率、 、光源的谱宽成反比。A. 光纤的带宽 B. 光纤的色散系数 C. 光纤的时延 D. 光纤的衰减 （2）光接收机的动态范围是指在保证系统的误码率指标要求下，光接收机的最大输入光功率和之比。A.幅频特性 B.最大输出光功率 C.最小输入光功率 D.最大增益 (3) 在满足误码率（或信噪比）指标要求下，所允许输入接收机的光功率越低，则表示这个接收机 。A.灵敏度越高 B.动

11、态范围越大 C.灵敏度越低 D.动态范围越小(4) 为了得到较大的信噪比，对光接收机中前置放大器的要求是 A.低噪声 B.低噪声高增益 C.低噪声低增益 D.高增益 (5) 为了避免发送序列中出现场“0”和长“1”的现象，使接收端能够正常从线路码流中提取时钟，因此光发送机中需对发送码流进行 处理。 A.放大 B.均衡 C.扰码 D.码型变换（6）不宜在光纤中传输的码型为 扰码 线路编码 调制电路 光源背向光监测码型变换均衡放大输入码型变换电路 APCATC光发送电路时钟提取告警检测5A.CMI 码 B.HDB3 码 （原因光状态不能为负） C.5B6B 码 D.8B1H 码4画出数字光发射机组

12、成方框图，并简述个部分功能。输入码型变换电路均衡放大补偿经电缆传输后产生的数字电信号失真。码型变换将电端机送入的信号码型从 HDB3 或 CMI 码变为 NRZ 码。扰码将信号中的长连“0 ”或“1”有规律地进行消除。线路编码-时钟提取提取与网络同步的时钟供给扰码与线路编码等电路。光发送电路调制电路用经过编码的数字信号对光源进行直接光强度调制，完成电/光转换。自动温度控制电路 ATC保持光源的温度恒定在室温左右，以稳定 LD 的阈值电流，从而稳定发送光功率。自动功率控制电路 APC检测发送光功率变化，动态调节光源的偏置电流，以稳定发送光功率。其余保护及告警检测电路实现 LD 过流保护、LD 无

13、光告警及寿命告警。5画出数字光接收机组成方框图，并简述个部分功能。(见教材)6. 按照转换步骤，试将二进制信号“1010000000001”转换成为 HDB3码。7 按照转换步骤，试将二进制信号“1000011000001”转换成为CMI 码。8. 将以下HDB3码还原为二进制NRZ码（写出数字序列并画出波形），指出其中是否有误码。6解：该HDB3码中无误码9. 将以下CMI码还原为二进制NRZ码（写出数字序列并画出波形），指出其中是否有误码。解：10 画出半导体激光器（LD）数字信号的直接调制原理图（见教材） 。11.画出光接收机自动增益控制的工作原理框图（见教材） 。12.名词解释：灵敏度

14、，动态范围，消光比，平均发送光功率13. 什么叫 mBnB 码？mBnB 码又称分组码，它是把输入信码流中每 m 个比特分为一组，然后在相同时隙内变换为 n 个比特，且 nm。作业：4-10, 4-14第 5 章1. SDH 的常用设备有 、 、 和 。 TM 终端复用器、ADM 分/插复用设备、DXC 数字交叉连接设备 DXC 再生中继器2. STM-1 中我国允许采用的支路接口有 2.048Mb/s、 34.368 Mb/s 和 139.264Mb/s 三种 PDH 接口。一个STM-1 可传 63 个 2Mb/s 信号。相当于传 1890 个 话路。思考题3.什么是 SDH ? SDH

15、的特点？SDH 帧结构？4. 选择题(1)AU-PTR 用来指示 VC-n 净负荷在 AU 帧中的 。A.终止位 B.中间位 C.平衡位 D.起始位 （2）在 SDH 帧结构中， 是用于传送网络运行、管理和维护的附加字节。 A.容器 B.支路单元 C.信息净负荷 7D.段开销 （3）STM-4 的码速率等于 。A 2.048Mbit/s B. 155.520Mbit/s C. 622 .08Mbit/s D. 139.264Mbit/s（4）在 SDH 网络中是按 复接来实现同步复用的。A.帧 B.位 C.字节 D.比特 （5）在误码性能参数中，严重误码秒（SES）的误码率门限值为（ ）A.1

16、0-6 B.10-5C.10-4 D.10-35简述 SDH 的复用过程？STM_N 的复用过程有如下 6 个步骤：（1）首先，异步信号被放入相应尺寸的容器 C。容器的主要作用就是进行速率调整 。 （2).由标准尺寸容器 C 加上通道附加字节 POH 便形成虚容器 VC，即 C+POH VC。(3).VC 加 TUPTR 指针便形成支路单元 TU。 低阶 VC+ TUPTR TU(4)多个支路单元 TU 复用后形成支路单元组 TUG，即 NTUTUG 。(5)高阶 VC， VC_3 或 VC_4 加上管理单元指针便形成管理单元 AU，即 VC_4+ AUPTR AU_4AUPTR 用来指明高阶

17、 VC 在 STM_N 帧的位置。一个或多个在 STM_N 帧内占有固定位置的 AU 组成管理单元组 AUG，即 N AUAUG N=1 或 3(6).最后在 N 个 AUG 基础上加上段开销（SOH）便形成 STM_N 帧结构，即N AUG+SOH STM_N从以上的复接过程来看，SDH 的形成包含三个过程:映射（ C VC）将 PDH 信号经打包成 C，再加上相应的通道开销而成 VC 这种信息结构，这个过程就叫映射定位校准（ VC TU 及 VC AU ）定位是指通过指针调整，使指针的值时刻指向低阶 VC 帧的起点在 TU 净负荷中或高阶 VC 帧的起点在 AU 净负荷中的具体位置，使收端

18、能据此正确地分离相应的 VC。 同步复用 N AU AUG）复用是一种使多个低阶通道层的信号适配进高阶通道层（例如 TU12(3)TUG2(7)TUG3(3)VC4）或把多个高阶通道层信号适配进复用层的过程（例如 AU-4(1)AUG(N)STM-N） 。复用也就是通过字节间插方式把 TU 组织进高阶 VC 或把 AU 组织进 STM-N 的过程。由于经过 TU 和 AU 指针处理后的各 VC 支路信号已相位同步，因此该复用过程是同步复用 6. 140Mbit/s 复用进 STM-N 信号的过程8(1)首先将 140Mbit/s 的 PDH 信号经过码速调整（比特塞入法）适配进 C4，C4 是

19、用来装载 140Mbit/s 的PDH 信号的标准信息结构。容器的主要作用就是进行速率调整。C4 的帧结构如图 1 所示。139.264Mb/s19 260149.76Mb/s80/C4图 1 C4 的帧结构图C4 信号的帧有 260 列9 行（ PDH 信号在复用进 STM-N 中时，其块状帧一直保持是 9 行） ，那么 E4 信号适配速率后的信号速率（也就是 C4 信号的速率）为：8000 帧/ 秒9 行260 列8bit=149.760Mbit/s。（2）为了能够对 140Mbit/s 的通道信号进行监控，在复用过程中要在 C4 的块状帧前加上一列通道开销字节（高阶通道开销 VC4-PO

20、H） ，此时信号成为 VC4 信息结构，见图 2 所示。19261POHVC4C4 150.36Mbit/s149.76Mbit/s图 2 VC4 结构图VC4 是与 140Mbit/sPDH 信号相对应的标准虚容器，此过程相当于对 C4 信号再打一个包封，将对通道进行监控管理的开销（POH）打入包封中去，以实现对通道信号的实时监控。这时 VC4 的帧结构，就成了 9 行261 列。（3）SDH 采用在 VC4 前附加一个管理单元指针（AU-PTR）来，以进行定位。此时信号由 VC4 变成了管理单元 AU-4 这种信息结构，见图 3 所示。 119AU-PTR270图 3 AU-4 结构图 一

21、个或多个在 STM 帧中占用固定位置的 AU 组成 AUG管理单元组。(4)将 AUG 加上相应的 SOH 合成 STM-1 信号，N 个 STM-1 信号通过字节间插复用成 STM-N 信号。7.论述光纤损耗和色散对系统设计的限制。答: 由于损耗的存在，在光纤的传输的光信号，不管是模拟信号还是数字脉冲，其幅度都要减小，它在很大程度上决定了系统的传输距离。所以系统在设计的时候要考虑用光信号的放大中继。色散是光纤的传输特性之一。由于不同波长光脉冲在光纤中具有不同的传播速度，因此，色散反应了光脉冲沿光纤传播时的展宽。光纤的色散现象对光纤通信极为不利。光纤数字通信传输的是一系列脉冲码，光纤在传输中的

22、脉冲展宽，导致了脉冲与脉冲相重叠现象，即产生了码间干扰，从而形成传输码的失误，造成差错。为避免误码出现，就要拉长脉冲间距，导致传输速率降低，从而减少了通信容量。另一方面，光纤脉冲的展宽程度随着传输距离的增长而越来越严重。因此，为了避免误码，光纤的传输距离也要缩短。98.设 140Mb/s 数字光纤通信系统发射功率为3dBm，接收机的灵敏度为38dBm，系统余量为 4dB，连接器损耗为 0.5dB/对，平均接头损耗为 0.05dB/km，光纤衰减系数为 0.4dB/km，光纤损耗余量0.05dB/km。计算中继距离 L。 （作业 5-4）(L3（38） 40.52/(0.05 0.40.05)6

23、0km)9已知某光纤通信系统的光发送机光源的入纤功率为 2mW，光纤损耗为 0.5dB/km，光纤平均接头损耗为 0.1dB/km，光接收机最大允许输入光功率为 32W,光接收机的动态范围可达 19dB，系统富余度7dB。试核算在无中继传输距离分别为 15km、40km、60km 情况下，该系统能否正常工作?解：根据题意可得：pmax=101g(32103 )=15 dBmPT=101g2=3 dBm已知 D=19 dB=0.5 dB/KM1=0.1 dB/KMM=7 dB根据动态范围的定义：D=PmaxPmin得 Pmin=PmaxD=1519=34 dBm由 PT=Pmin+Lmax(+1

24、)+M 得Lmax=(PTPminM)/(+1)=(3+347)/0.6=50 KmLmin=(PTPmaxM)/(+1)=(3+157)/0.6=18.3 Km18.3L50显然在无中继传输距离为 40Km 的情况下，系统能正常工作；在 15Km、60Km 的情况下系统不能正常工作。9、作业 4、5、6 题10、SDH 帧中的传送顺序是什么？答：SDH 的帧结构由横向 270N 列（N=1、4、16、64、256 ）和纵向 9 行字节（一字节为 8 比特）的矩形块状结构组成。字节的传输从左向右，按行进行。首先由矩形块左上角第一个字节开始，从左向右，由上而下按顺序传送，直至整个 9 270 N

25、 个字节都传送完毕，再转入下一帧。11、试计算 STM-1 段开销的比特数STM-1 段开销共有：9 行 8 列=72（字节） ；由于一个字节为 8 比特，因此比特数为 72 8=576bit。12、简述抖动和漂移的区别。定时抖动（简称抖动）定义为数字信号的特定时刻（例如最佳抽样时刻）相对其理想参考时间位置的短时间偏离。所谓短时间偏离是指变化频率高于 10Hz 的相位变化，而低于 10Hz 的相位变化称为漂移。漂移定义为数字信号的特定时刻（例如最佳抽样时刻）相对其理想参考时间位置的长时间偏离。所谓长时间偏离是指变化频率低于 10Hz 的相位变化。13.误块秒和严重误块秒答：当某一秒中发现1个或

26、多个误码块时称该秒为误块秒。在一秒中含有不小于30的误块，或至少有一个缺陷（严重扰动期SDP）时认为该秒为严重误块秒。14、不可用时间和可用时间答：传输系统的任一个传输方向的数字信号连续10秒期间内每秒的误码率均劣于103，从这10秒的第一10秒起就进入了不可用时间。当数字信号连续10秒期间内每秒的误码率均优于103，那么从这10秒的第一秒起就进入了可用时间。15、背景误块答：扣除不可用时间和严重误块秒期间出现的误块称为背景误块。16、输入抖动容限答：对于PDH 输入口，使设备不产生误码的情况下，该输入口所能承受的最大抖动值即为其输入抖动容限；SDH输入口的输入抖动容限定义为能是光设备产生1D

27、B光功率代价的正弦峰峰抖动值。17、光功率代价答：由于抖动、漂移和色散等原因使系统的性能指标劣化到某一特定的指标以下，为了使系统指标达到这一特定的指标，可以通过增加发光功率的方法得以解决，而此增加的光功率就是系统为满足特定指标而需的光功率代价。18、输出抖动答：在设备无输入抖动的情况下，输出端口输出的最大抖动。第 7 章1. 在 125s 内传输 256 个二进制码元，计算信息传输的速率是多少？若该信息在 4s 内有 5 个码元产生误码，试问误码率是多少？(2048kb/s; 6.110 7 )2. WDM 的系统构成有 和 方式 。 双纤单向传输、单纤双向传输。3. WDM 系统由 、 、

28、、 、和 组成。 （光发送机、光接收机、光中继机、光监控信道、网络管理系统。 ）一、填空1.掺铒光纤放大器具有增益（ ）、噪声（ ）、频带（ ）、输出功率（ ）等优点。2、掺铒放大器的关键技术是（ ）和（ ）。3、在 1.3m 波段通常用掺（ ）光纤放大器，1.55m 波段通常用掺（ ）光纤放大器。4、掺铒光纤放大器 EDFA 的基本结构主要由（ ）、（ ）、（ ）和（ ）等组成。答案:1、 高 低 宽 高 2、掺铒光纤 泵浦源3、镨 铒 4、掺铒光纤 泵浦光源 光耦合器 光隔合器 二、选择题1.由于采用 EDFA 可以补偿光纤衰减的限制，因此影响 WDM 系统中继距离的主要因素是 。A.入纤功率 B.色散 C.噪声 D.插入损耗 2. 在 WDM 系统中采用 以提高无电再生中继距离。A.光滤波器