光网络—综合练习题(新)

1光网络第一部分习题一、填空题：1、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。2.强度调制直接检波光纤数字通信系统是由电、光发射端机，光中继器，光、电接收端机，光纤，监控系统，备用系统构成的。3.目前，实用光纤的三个低损耗窗口在0.85μm、1.31μm、1.55μm附近。色散位移单模光纤是在1.55μm处，实现最低损耗和最低色散.4.光波在均匀介质里，是以直线传播，当光射线遇到两种介质交界面时，将产生全反射或部分反射。5.均匀光纤的导光原理为全反射原理，它的数值孔径表示了光纤收集光线的能力定义式为NA=noSinφMax，也可表示为NA=n12。6.采用非均匀光纤的目的是为了减少光纤的模式色散，这样会在光纤中近似产生自聚焦现象，这需要纤芯折射率服从平方律型折射指数分布分布。7.单模光纤的色散包括材料色散和波导色散，此外，系统所使用的光源与光纤色散相互作用，给系统引进了的干扰和噪声主要有三种，即码间干扰、模分配噪声、啁啾声。8.一般光纤分为单模光纤和多模光纤，单模光纤的芯径为4～10μm，存在材料色散和波导色散，传输的基模是LP01，。9.多模光纤的芯径为50μm，存在模式色散、材料色散和波导色散。10．按照纤芯折射率分布的不同，光纤可分为阶跃型光纤（均匀光纤）、渐变型光纤（非均匀光纤），按照传输模式的多少来分，可分为单模光纤、多摸光纤。11.在非均匀光纤中，其集光能力是用本地数值孔径表示，定义式为222)(θsinnrnNANA。12.多纵模激光器在高速调制下的输出谱线呈多纵模谱线，各谱线功率总合是一定的，但每根谱线的功率是随机的，即各谱线的能量随机分配。13.在采用多纵模激光器的光纤通信系统中，激光器的谱线特性和光纤色散相互作用，产生了一种叫模分配噪声的现象，它限制了通信距离和容量。14.在研究光和物质相互作用时,爱因斯坦指出存在三种不同的基本过程:自发辐射、受激吸收、受激辐射。15.检测器在光纤通信系统中的作用是光电变换，PIN、APD是常采用的半导体光电检测器之一。16.接收灵敏度的定义是在保证接收机达到给定的误码率或信噪比指标条件下，光接收机所需要的最低的输入平均光功率Pmin。。17.监控系统是指监视、监测、控制的总称。18.网络节点接口是指表示网络结点之间的接口。19.STM-N正结构分为三个区域：段开销区、净负荷区和管理单元指针。220.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，并将其耦合到同一跟光纤中进行传输，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。。21.光纤数字传输系统的误码性能用误码率来描述，定义为BER=在某段时间内传输的码元总数错误接收的码元数。22.光纤数字传输系统的抖动定义是数字信号的有效瞬间，与其理想时间位置的短时间偏离，抖动的程度目前大多用数字周期来表示，其符号为UI。二、单项选择题：[在备选答案中只有一个是正确的，将其选出并把它的标号写在题前面的括号内]（）1、光纤通信是利用光导纤维传输光波信号的通信方式。（）2、全反射条件是n1n2,Ci90。（）3、光纤中产生衰减的主要原因是吸收损耗和散射损耗。（）4、非零色散光纤的零色散点不等于1.55μm.，而且色散值较小。（）5、当物质中处于高能级上的粒子数大于处于低能级上的粒子数时，则物质处于粒子数反转状态。（）6、光电检测器是利用材料的光电效应来实现光电转换的。（）7、APD中的电场分为两部分，其中雪崩倍增效应发生在高电场区。（）8、EDFA的工作范围与光纤最小损耗窗口一致。（）9、能够使信号从一个波长转换到另一个波长的器件被称为波长转换器。（）10、在一根光纤中能够同时传输多种波长的光信号的技术就是波分复用。（）11、根据调制信号的性质不同，内调制又分为模拟和数字调制。（）12、前置放大器是指与光电检测器紧紧相连接的器件。（）13、监控系统是监视、监测和控制系统的简称。（）14、传输距离与码速率、光纤的色散系数以光源的谱宽成反比。（）15、传输网主要由传输设备和网络节点构成的。（）16、在SDH帧结构中，段开销是用于传送网络运行、管理和维护的附加字节。（）17、STM-4的码速率等于622.08Mbit/s。（）18、再生段是指复用器与中继器之间、中继器与中继器之间传输线路。（）19、不同波长的光信号都能在单独一根光纤中沿同一方向进行传输的系统结构方式就是单向结构WDM传输系统。（）20、串扰是影响WDM系统性能的主要因素之一。（）21、ASE噪声的产生是因为在系统中引入了光放大器。（）22、光网络是由骨干网、城域网和光接入网构成。（）23、宽带城域网分为核心层、汇聚层和接入层。（）24、在OA和OTU的支持下，可编程的OADM可实现任意波长的上下操作，同时对波长中所承载的信息速率、格式和协议无任何限制。3三、画图题：1.画出光纤通信系统组成方框图。1.见教材P3图1-32．画出采用直接调制的数字光纤通信光发射端机的方框图。2.见教材P109图4-2（a），P109～P1143．画出数字光纤通信光接收端机的方框图。3.见教材P114图4-10P114～P1194．请画出激光器输出特性曲线，并标明激光区。4.见教材P82图3-165．画出WDM系统总体结构示意图。5.见教材P200图6-66．画出单向和双向结构WDM传输系统结构图。6.见教材P201图6-7和图6-87、画出IPoverSDH协议栈结构。8、画出IPoverWDM光网络分层体系结构。四、判断题：根据光网络的基本原理指出下列问题的对错，并在题前面的括号内做出表示(若问题的内容出现错误则用×表示,若问题的内容正确,则用√表示)（对）1、DXCX/Y中的X表示接口数据流的最高等级。（错）2、K1、K2是来自MST的自动保护倒换字节。（错）3、根据我国的特点一、二级干线的数字段长度确定为420Km。（对）4、如果系统的ESR、SESR、BBER三个参数指标均能满足要求时，才能认为该通道符合全程误码性能指标。（错）5、SDH只配置了2.048Mbit/s,34.368Mbit/s,139.264Mbit/s和STM-1电接口。（错）6、自愈的概念不仅涉及到重新建立通信，而且还涉及到故障的自动修复。（对）7、环形网络所采用的物理结构不同时，其保护原理也不同。（错）8、STM-1是同步数字体系的逻辑功能块。(对)9、在1：n系统中，一旦出现故障是通过帧结构中的K1、K2字节来完成收发两端间的倒换保护操作。(错)10、在主从同步方式下工作的SDH网，其时钟被划分为南北两区。(对)11、同一根光纤中传输的光载波路数更多、波长间隔更小(通常0.8～2nm)时，该系统称为密集波分复用系统．(错)12、G.653光纤是指色散平坦型单模光纤。(对)13、WDM系统使用的监控波长窗口为1510nm。速率2Mb/s.(对)14、分插复用单元是OADM的基本功能单元。(错)15、波长交叉连接方式是指在以一根光纤中所传输的总容量为基础进行交叉连接的方式。(错)16、传送网是以信息通过具体物理媒质传输的物理过程来描述。它是由具体设备组成的网络。4(对)17、SDH光传送网是由传输媒体网络和通道层网络构成(对)18、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。(对)19、L-16.2代表系统速率为2.5Gbit/s、工作波长1550nm的长距离局间通信光接口。(错)20、某1秒内有不少于30％的误块，则认为该秒为误块秒。(对)21、在数值上，一个数字周期等于一个码元所占的时间间隔。(对)22、在SDH网络中，通常使用铯原子钟作为基准时钟。(错)23、光适配层位于IP电层与电路层之间，负责向不同的高层提供光通道。(对)24、WDM光层包括光通道层、光复用段层和光传输段层。(对)25、在IPoverWDH的光层引入域、子域的概念。五、问答题：1.请简述阶跃型折射率分布光纤和梯度型折射率分布光纤的不同导光原理。2为什么说采用渐变型光纤可以减少光纤中的模式色散？3.如何解释光纤中的模式色散、材料色散及波导色散？4.光与物质间的作用有哪三种基本过程？说明各具有什么特点？5.简述半导体的光电效应？6.什么是模分配噪声？它是如何产生的？7.请写出SDH网络评价误码性能的三种分类及定义。8.什么是码间干扰？其产生的原因是什么？9.抖动容限的指标有几种？并说明其含义？10.EDFA的工作原理。11.光波分复用通信技术的特点及工作原理有哪些？12.简述IPoverSDH技术的特点。六、论述题1．某光纤通信系统，其发送光功率为-4dBm，光接收机灵敏度为-40dBm，设备富余度为6dB，光缆富余度为0.1dB/km，光纤接头损耗为0.2dB/km，且不考虑色散的影响，求当无光缆配线架时，如果希望最长中继距离为60km，此时的光缆的衰减系数为多大？2．有622Mbit/s速率的单模光缆传输系统，应用InGaAs-LD，其It50mA，标称波长为1310nm，光谱宽度为2nm，发送光功率为-2.3dBm,接收灵敏度为-38dBm,动态范围≥20dB。采用的光缆其固有损耗为0.3dB/km,接头损耗为0.1dB/km，光连接器衰减为1dB，光纤色散系数≤2.0ps/nm·km,光纤富余度为0.1dB/km。若考虑1dB色散代价（ε取0.115），5dB设备富余度，试计算在系统设计时，最大中继距离为多少？3、若一个2.5Gbit/s单模光缆通信系统，其系统总体要求如下：系统中采用的激光器为单纵摸激光器，其阈值电流小于50mA，激光器工作于1550nm.光脉冲谱线宽度Δλmax≤1.8nm。发送光功率PT=2.3dBm。如用高性能的光接收组件，可在BER=1×10-10条件下得到接收灵敏度PR=-35dBm，动态范围D≥20dB。试计算系统中所允许的最大中继距离。注：考虑光通道功率代价PP=1dB，光连接器衰减AC=1dB（发送和接收端各一个），光纤接头损耗AS=0.1dB/km，光纤固有损耗α=0.22dB/km，光纤色散系数D≤2ps/(km·nm)取ME=3dBMC=0.1dB/km，频率啁啾系数为3。54．某激光器的输出光功率为500mw,问此功率可折合为多少dBm?5、试计算STM-1的比特速率。6、试计算STM-1中段开销的比特数和传输速率。第二部分答案五、问答题：1.阶跃光纤中入射光线在纤芯和包层分界面上发生全反射，从而在纤芯中沿之字形的曲折路径前进，实现光的传输。非均匀光纤中入射光线按折射定律在纤芯中传输到某一点时发生全反射，折向光纤轴线，从而以曲线形式在光纤中传输。2.渐变型光纤纤芯折射率随r的增加按一定规律减小，即n1(r),则就有可能使芯子中的不同射线以同样的轴向速度前进，产生自聚焦现象，从而减小光纤中的模式色散。3.材料色散是由于材料本身的折射率随频率而变化，使得信号各频率成份的群速不同引起的色散。波导色散是对于光纤某一模式而言，在不同的频率下，相位常数β不同，使得群速不同而引起的色散。模式色散是指光纤不同模式在同一频率下的相位常数β不同，因此群速不同而引起的色散。4.自发辐射、受激辐射、受激吸收自发辐射：可自发光，是非相干光，不受外界影响。受激辐射：吸收外来光子能量，发相干光，产生全同光子，产生光放大。受激吸收：吸收外来光子能量，不发光。5.光照射到半导体的P-N结上，使半导体材料中价带电子吸收光子的能量，从价带越过禁带到达导带，在导带中出现光电子，在价带中出现光空穴，总称光生载流子。光生载流子在外加负偏压和内建电场的共同作用下，在外电路中出现光电流，这就实现了输出电信号随输入光信号变化的光电转换作用。6.高速率的激光器，其谱线呈现多纵模谱线特性，而且各谱线的能量呈现随机分配。因而单模光纤具有色散，所以激光器的各谱线（各频率分量）经光纤传输之后，发生不同的延时，在接收端造成脉冲展宽。又因为各谱线的功率呈现随机分布，因此当它们经过上述光纤