《光纤通信》第7章 复习思考题参考答案.

第7章复习思考题

参考答案

7-1 光纤数字通信系统中，选择码型时应考虑哪几个因素

答：光纤传输系统光源的发射功率和线性都有限，因此通常选择二进制脉冲传输，因为传输二进制脉冲信号对接收机SNR的要求非常低（15.6 dB，见5.5.2节），甚至更低（见7.7.2节），对光源的非线性要求也不苛刻。

信道编码的目的是使输出的二进制码不要产生长连“1”或长连“0”（Consecutive Identical Digits, CID），而是使“1”码和“0”码尽量相间排列，这样既有利于时钟提取，也不会产生因长连零信号幅度下降过大使判决产生误码的情况。

7-2 光纤数字通信系统中常用的线路码型是什么

答：大多数高性能干线系统使用扰码的NRZ码，如SDH干线。这种码型最简单，带宽窄，SNR高，线路速率不增加，没有光功率代价，无需编码。在发送端只要一个扰码器，在接收端增加一个解扰码器即可，使其适合长距离系统应用。扰码和解扰可由反馈移位寄存器和对应的前馈移位寄存器实现。通过扰码器可将简单的二进制序列的“0”码和“1”码的分布打乱，并按照一定的规律重新排列，从而减少长串连“0”，或长串连“1”，并使“0”码和“1”码的分布均匀，使定时提取容易。但是，扰码没有引入冗余度，还不能根本解决问题，所以在现代通信系统中，还需要进行码变换。m B n B编码就是一种码变换。

另一种在ITU-T G.703建议中规定PDH接口速率139.264 Mb/s和SDH接口速率155.520 Mb/s的物理/电接口码型是CMI码，它规定输入码字为“0”时，输出为01；输入码字为“1”时，输出为00或11。

双二进制编码（Duo Binary，DB）技术能使“0”和“1”的数字信号，经低通滤波后转换为具有三个电平“1”、“0”和“ 1”的信号。这种技术与一般的幅度调制技术比较，信号谱宽减小一半，这就使相邻信道的波长间距减小，可扩大信道容量，所以有的高速光纤通信系统采用双二进制编码。

7-3 有几种光复用技术

答：在光域内，信道复用有光时分复用（OTDM）、光频分复用，即波分复用（WDM）和光码分复用（OCDM），如图7-3所示。此外，还有空分复用，比如双纤双向传输就是空分复用。

空间

时间

码分复用波长/频率

空分复用波分复用FDM、SCM、WDM CDM、OCDM 时分复用

TDM、OTDM 光并列传送

图7-3

光纤通信系统利用的各种复用技术

7-4 什么是波分复用技术

答：为了充分利用光纤的大容量，可在同一根光纤上传输多个光信道。就像电频分复用一样，在发射端多个信道调制各自的光载波，把这些光载波复用在一起，送入一根光纤传输。在接收端使用光频选择器件对复用信道解复用，就可以取出所需的信道。使用这种制式的光波系统称做波分复用（WDM ）通信系统。

图7.3.1 硅光纤低损耗传输窗口

7-5 请简述光波分复用器和解复用器的工作原理

答：波分复用器（WDM ）的功能是把多个不同波长的发射机输出的光信号复合在一起，并注入到一根光纤，如图7.3.2所示。解复用器的功能与波分复用器正好相反，它是把一根光纤输出的多个波长的复合光信号，用解复用器还原成单个不同波长信号，并分配给不同的接收机，如图7.3.2所示。由于光波具有互易性，改变传播方向，解复用器可以作为复用器，但解复用器要求有波长选择元件，而复用器则不需要这种元件。根据波长选择机理的不同，波分解复用器件可以分为无源和有源两种类型。无源波分解复用器件又可以分为棱镜型、光栅型和光滤波器型。

图7.3.2 波分复用光纤传输系统原理图

7-6 有几种光调制方法？各自的特点是什么

答：在光通信系统中，有非相干调制和相干调制。非相干调制有直接调制和外调制两种，前者是信息信号直接调制光源的输出光强，后者是信息信号通过外调制器对连续输出光的幅度或相位或偏振进行调制（见3.5节）。

早期，所有实用化的光纤系统都是采用非相干的强度调制-直接检测（IM/DD）方式，这类系统成熟，简单，成本低，性能优良，已经在电信网中获得广泛的应用。然而，这种IM/DD 方式没有利用光载波的相位和频率信息，从而限制了其性能的进一步改进和提高。

图7.1.3 几种直接强度光调制（IM/DD）方式的实现和示意图解

近来，调制信号相位的正交相移键控（DQPSK）和既利用信号偏振又调制信号相位的偏振复用差分正交相移键控（PM-DQPSK）受到人们的高度重视，进行了深入的研究，并在40 Gb/s系统中得到了应用。

7-7 简述SCM的特点

答：SCM具有如下的特点：

①由于微波只作为光传输的副载波，因而信号不再经空中传播，而是经一个封闭的、稳定的光纤信道传输，从而避免了与其他微波互相干扰的问题。不发送微波信号到空间，也避免了日益拥塞的微波频道资源分配和批准问题。

②由于一个光通道可以承载多个微波副载波信道，每个副载波又可以分别传送各种不同类型的业务信号，彼此互相独立，因而易于实现模拟信号与数字信号的混合传输和各种不同业务的综合和分离。

③ SCM 系统可以充分利用现有的微波和卫星通信的成熟技术和设备，但比现有的微波传输容量大得多。

④ 与TDM 相比，SCM 系统只接收本载波频带内的信号和噪声，因而灵敏度高，也无需复杂的定时同步技术。就传送电视节目而言，采用TDM 方式，一个光载波可以传输的典型节目数是16~32个，而采用SCM 方式至少可以传送60~120个节目，而且成本很低，因而SCM 系统在电视分配网中很有竞争力。

然而，模拟SCM 方式光功率余度较小，如不使用EDFA ，在维持端到端性能方面有一定困难，也不适应电信网的数字化趋势，因而不是长远的主流发展方向，而是中近期比较经济的解决方案。但是与密集波分复用和相干光通信技术结合时，将显出其特有的魅力。

7-8 电视台送到各家各户的电视节目是采用何种复用技术

答：目前广电网络采用光纤/电缆混合网（Hybrid Fiber/Coax ，HFC ），将电视节目送到千家万户，它是一种典型的频分复用光纤通信系统，主要任务是把多频道模拟视频信号以FDM 技术复用在一起，通过光纤和电缆以广播的形式传送到千家万户。

7-9 SDH 采用何种复用技术

答：同步数字制式（SDH ）光纤传输系统采用电时分复用（TDM ）技术。

时分复用（Time-Division Multiplexing ，TDM ）是采用交错排列多路低速模拟或数字信道到一个高速信道上传输的技术。

时分复用系统的输入可以是模拟信号，也可以是数字信号。目前TDM 通信方式的输入信号为数字比特流。

7-10 不同等级的STM-N 速率是多少

答：STM-0~STM-256的速率如图7.3.9所示。 STM-4622.08 Mb/s 2 448.32 Mb/s 字节间插同步复用STM-051.84 Mb/s 开销插入开销插入

2.048 Mb/s 2.048 Mb/s ATM

2.048 Mb/s E-1

E-1

E-1...

...155.52 Mb/s STM-1STM-1

STM-1STM-1等级复用STM-4STM-4STM-4等级复用等级复用STM-16STM-16STM-16STM-16STM-64等级复用STM-64STM-64STM-649953.28 Mb/s STM-25639 813.12 Mb/s FDDI

B-SDN

图7.3.9 SDH 的等级复用

7-11 SDH 帧中的传送顺序是什么

答：SDH 的帧结构是块状帧，如图7.3.7所示，它由横向270 ⨯ N 列和纵向9行字节（1字节为8比特）组成，因而全帧由2 430个字节，相当于19 440个比特组成，帧重复周期仍为125 μs 。

字节传输由左到右按行进行，首先由图中左上角第1个字节开始，从左到右，由上而下按