光网络第四次(总复习)辅导

《光网络》第四次总复习辅导课主要考核内容：◆第1部分概述（介绍光通信系统）◆第2部分SDH与WDM◆第3部分城域光网络◆第4部分MSTP第1部分概述主要内容：·光网络的概念·光通信系统的整体框架1.1光网络的概念概念：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。特点：光网络（光传送网）是在光通道层上实现互联，即以光波长为基本互联单位。1.2光纤通信系统的整体框架结构◆系统组成框图：*发送端机、接收端机*光纤*中继器◆系统组成结构◆发射端机、接收端机、中继器内容：组成结构及各部分的功能关键光器件的工作原理（LD、光电检测器、EDFA）◆光导纤维内容：光纤的结构与分类、光纤的导光原理光纤的传输特性、新型单模光纤1、光发射机（1）光发射机的功能·调制：直接调制间接调制·码型：NRZ(SDH)·光发射机的结构及各部分的功能：（2）激光器·激光器的功能：电/光转换·工作原理——光与物质相互作用过程自发辐射受激吸收受激辐射·受激吸收的概念及特点II、跃迁过程中不产生新的光子。·受激辐射的概念及特点：概念：①处于高能级2E上的电子②受到外来光子的作用，外来光子的能量12EEhf③跃迁：电子从高能级2E跃迁到低能级1E④同时产生一个新的光子，其能量12EEhfI、外界光子（外来光子的能量12EEhf）的作用的条件下，进行受激跃迁。II、新产生的一个光子——全同光子。III、具有光放大的作用。放大作用示意图·激光器的组成：光学谐振腔、激活物质、泵浦源M1M2自发辐射11r12rll0说明：三者缺一不可。·激光器的性能阈值特性：光谱特性：调制特性：阈值特性：阈值电流：当外加电流达到某一数值时，输出光功率将急剧增加，将产生激光振荡，此时的外加电流被称为~。用符号tI表示。结论：①当tII时，激光器发出的是荧光。②当tII时，激光器产生激光。光谱特性：调制特性：2、光接收机（1）光接收机的结构及各部分的功能（4）光电检测器：·工作原理：光电效应·光电效应的概念：·产生光电效应的条件：·半导体光电检测器的种类：PIN：光电转换APD:光电转换、光放大作用cgfhEf3、中继器（1）具有电再生功能的中继器：·结构：·功能：放大、整形说明：在电层完成的1.3光导纤维1、光纤的结构2、光纤的分类（1）按照光纤的横截面折射率分布来进行划分·均匀光纤——阶跃型光纤说明：n1n2n1n2·非均匀光纤——渐变型光纤说明：折射率分布:2/1])(21)[0()(arnrn含义：Δ——相对折射率差，121nnn——折射指数（表示折射率分布形状的参数）（2）根据纤芯中所传输的模式数量来进行划分单模光纤和多模光纤说明：光波长窗口长波长区（不可见光区）——1.31μm和1.55μm短波长区（可见光区）——0.85μm特点：1.31μm——理论上的色散最小点1.55μm——理论上衰减最小点3、导光原理（1）阶跃型光纤①阶跃型光纤的导光原理——全反射n2n1光轴n1n2n1n2n(r)产生全反射的条件：*21nn*Ci90说明：两者同时成立其中临界角121sinnnC②集光能力数值孔径的概念：表示光纤集光能力的物理量。表达式：数值孔径21nNA——相对折射指数差（2）渐变型光纤①渐变型光纤的导光原理——折射定律+全反射r4n(r4)θ3n(r3)r3dsr2θ2drRn(r2)θ1dzn(r1)rθzφ0n(0)4、模式理论分析法中的重要结论①重要的参数——VV——归一化频率,它是一个无量纲的参数。201aknV=2201an②工作状态分析：传输状态（或导波状态）——21kk→cVV截止状态——2k→cVV临界状态——2k，或W=0→cVV③单模传输条件40483.20V主模01LP0cV次高模11LP40483.2cV5、光纤的传输特性光纤传输特性内容：衰减特性和色散特性（1）衰减特性原因：两种散射损耗吸收损耗（2）色散特性①光纤的色散：光纤中传送的信号是由不同的频率成分和不同的模式成分构成的，而且它们有不同的传输速度，从而出现脉冲展宽的现象。这种现象就是~。②色散的分类·模式色散：·材料色散：·波导色散：色散的度量：色散系数D（单位：ps/nm·km）5、新型单模光纤(1)色散位移单模光纤波导色散材料色散总色散1.55λ概念：衰减和色散最小点均在1.55μm。思路：通过改变光纤的折射率分布，可改变波导色散的大小。（2）非零色散光纤非零色散光纤是指光纤的工作波长不是在1.55μm，而是在1.54~1.565μm.色散值：约1.0~4.0ps/km·nm1.4光纤通信系统性能1．衰减对中继距离的影响2、色散对中继距离的影响（1）色散的概念：1.31λ总色散（2）色散的分类光纤色散包括材料色散、波导色散和模式色散。前两种色散是由于信号不是由单一频率而引起的，后一种色散是由于信号不是单一模式而引起的。（3）色散的影响程度：与光纤的分类有关光纤分类同一数量级波导色散材料色散单模光纤波导色散材料色散—占主导地位—模式色散多模光纤（4）色散受限系统当光源与光纤色散相互作用的结果，限制了中继距离。影响的因素：啁啾声模分配噪声码间干扰——与激光器的结构和使用的材料有关①码间干扰：码间干扰产生的原因：影响的因素：增加—光源谱宽——光纤色散系数——码速—Dfb—→脉冲展宽的影响越显著（中继距离↓）②模分配噪声：产生的因素光纤的色散光源的光谱特性光源——多纵模激光器t1t2光谱特性（呈现）：保持不变——随机起伏性多纵模性纵模p模分配噪声的产生：③啁啾声：产生的因素光纤的色散光源的光谱特性光源——单纵模激光器光源的光谱特性：啁啾声的产生：影响中继距离的因素）啁啾声（单纵模激光器多纵模激光器）模分配噪声—光纤色散的作用结果—码间干扰(3、最大中继距离的计算（1）衰减受限系统——仅考虑衰减的影响极限值设计法计算最大中继距离：CfSfEPCRCTRTMLAAMPAAPPL/α（单位km）（4-2-1）（2）色散受限系统——仅考虑色散的影响I、多纵摸激光器（MLM）或发光二极管（LED）DBLDλε610（单位km）（4-2-5）II、单纵模激光器（SLM）单纵模激光器的色散代价主要是由啁啾声决定的，其中继距离计算公式如下：2271400BDLCλα（4-2-6）III、最大中继距离的计算速率与最大中继距离计算的关系：·155Mb/s以下的光通信系统：只计算衰减的影响CfSfEPCRCTRTMLAAMPAAPPL/α·622Mb/s光通信系统：光源：多纵模激光器综合效果光纤与光源光谱特性的CfSfEPCRCTRTMLAAMPAAPPL/αDBLDλε610ε取0.115L、LD中取最小的作为最大中继距离。·2.5Gb/s光纤通信系统：（一般1Gb/s以上的光通信系统必须使用单纵模激光器）光源：单纵模激光器（衰减与色散）CfSfEPCRCTRTMLAAMPAAPPL/α2271400BDLCλαL、LC中取最小的作为最大中继距离。·10Gbit/s及10Gbit/s以上的SDH光线路光源；单纵模激光器影响的因素：光纤色散、啁啾声、极化模色散、光纤的非线性限制。第2部分SDH&WDM2.1.光同步网主要内容：·SDH基本概念·SDH的网络节点接口、速率和帧结构·SDH中的基本复用、映射结构·SDH网元1、SDH的基本概念概念：SDH网是由一些SDH的网络单元（NE）组成的，在光纤上进行同步信息传输、复用、分插和交叉连接的网络2、SDH速率和帧结构（1）同步数字体系的速率同步传输模块：SDH所使用的信息结构等级被称为STM-N同步传输模块。说明：STM-1是最基础传输模块。其速率是155.520Mbit/s。STM-N与STM-1之间的关系：高等级的STM-N信号是将N个STM-1按字节间插同步复用后所获得的。其中N是正整数，目前国际标准化N的取值为：N=1、4、16、64、256。STM-N等级的速率：STM-1155.520Mb/sSTM-4622.080Mb/sSTM-162488.320Mb/sSTM-649953.280Mb/sSTM-25639813.12Mb/s（2）帧结构①SDH的帧结构：共有9行，270×N列图5-2STM-N的帧结构结论：SDH的帧结构为一种块状帧结构，②帧周期为125μs。④帧结构的区域划分：三个区域：段开销（SOH）区信息净负荷区管理单元指针。3、SDH中的基本复用、映射结构（1）SDH复用结构复用结构基本复用单元SDH的复用结构是由一些基本复用单元组成的有若干中间复用步骤的复用结构与过程。①基本复用单元复用单元实际上是一种信息结构。常用的复用单元有容器（C）、虚容器（VC）、管理单元（AU）、管理单元组（AUG）、支路单元（TU）、支路单元组（TUG）等。·容器C概念：它是一种装载各种速率业务信号的信息结构.容器种类：5种标准容器。C-111.544Mb/sC-122.048Mb/sC-26.312Mb/sC-334.368(或44.736)Mb/sC-4139.264Mb/s②我国SDH复用结构结论：支持三种支路接口2Mb/s、34Mb/s和140Mb/s。说明：■关于通道、复用段、再生段的说明图5-5SDH传输系统中通道、复用段、再生段间的关系5、SDH网元SDH网络的基本网络单元：TM、ADM、DXC、REG四种6、SDH光传输系统TMTMREGREG（1）系统结构—环形结构—环路—星形结构—点到多点—链状结构—点到点最基本结构2.2波分复用主要内容：·光波分复用的概念及特点·波分复用系统1、光波分复用的概念及特点（1）基本概念①WDM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，并将其耦合到同一根光纤中进行传输，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。2、波分复用系统（1）WDM系统要求◆G.655非零色散位移单模光纤——非零色散单模光纤（2）波分复用系统结构图5-14WDM系统总体结果示意图（3）WDM系统的基本应用形式双向单向(4)WDM网络的关键设备OXCOADMOTM①OTM光终端复用器功能：上下波长②OADM的功能③OXC3、基于WDM的光传送网（1）WDM光传送网分层结构图5-27WDM光传送网的功能分层模型图◆光通道层所接收的信号来自电通道层◆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。◆光传输段层为各种不同类型的光传输媒质（如G.652、G.653、G.655光纤）上所携带的光信号提供传输。说明：光层：光通道层、光复用段层和光传输段层构成。（2）光通道网络光通道网络是基于波长路由的网络.它是根据光波长来识别每一个光通道，并可以在光域上完成基于波长路由的光信号处理。①光通道层的逻辑功能模型图5-28WDM光传送网的逻辑功能块图各部分功能：（2）WDM光传送网的网络单元连接模型图5-30WDM光传送网的网络单元连接模型第3部分城域光网络主要内容：◆城域网的概念◆骨干层传输技术3.1城域网的概念概念：城域网是在一个城市内的各分布节点间传输信息的本地分配网络。城域网的分层结构：采用分层结构，核心层、汇聚层、接入层图6-1宽带IP网络示意图3.2骨干层传输技术IPoverSDH、IPoverWDM、GE、MSTP第4部分基于SDH的多业务传送平台(MSTP)主要内容：◆MSTP的基本概念及特点◆MSTP中的关键技术·链路容量调整方案(LCAS)·通用成帧（GFP）协议◆多业务传送平台4.1MSTP的基本概念及特点1、MSTP的基本概念MSTP是指能