密集波分复用系统(2)-思考题及参考答案

密集波分复用系统（2）－思考题及参考答案
（1）简述何为NRZ和RZ？它们分别有何特点？
答：不归零码（NRZ，Not Return to Zero）
数字信号可直接采用基带传输，所谓基带就是指基本频带。

基带传输就是在线路中直接传送数字信号的电脉冲，这是一种最简单的传输方式，近距离通信的局域网都采用基带传输。

基带传输时，需要解决数字数据的数字信号表示以及收发两端之间的信号同步问题。

对于传输数字信号来说，最简单最常用的方法是用不同的电压电平来表示两个二进制数字，也即数字信号由矩形脉冲组成。

按数字编码方式，可以划分为单极性码和双极性码，单极性码使用正（或负）的电压表示数据；双极性码是二进制码，1为反转，0为保持零电平。

根据信号是否归零，还可以划分为归零码和非归零码，归零码码元中间的信号回归到0电平，而非归零码遇1电平翻转，零时不变。

常见的几种基本的数字信号脉冲编码方案如下：单极性不归零码，无电压（也就是元电流）用来表示"0"，而恒定的正电压用来表示"1"。

每一个码元时间的中间点是采样时间，判决门限为半幅度电平（即0.5）。

也就是说接收信号的值在0.5与1.0之间，就判为"1"码，如果在O与0.5之间就判为"0"码。

每秒钟发送的二进制码元数称为"码速"。

双极性不归零码，"1"码和"0"码都有电流，但是"1"码是正电流，"0"码是负电流，正和负的幅度相等，故称为双极性码。

此时的判决门限为零电平，接收端使用零判决器或正负判决器，接收信号的值若在零电平以上为正，判为"1"码;若在零电平以下为负，判为"0"码。

以上两种编码，都是在一个码元的全部时间内发出或不发出电流（单极性），以及发出正电流或负电流（双极性）。

每一位编码占用了全部码元的宽度，故这两种编码都属于全宽码，也称作不归零码NRZ （Non Return Zero）。

如果重复发送"1"码，势必要连续发送正电流;如果重复发送"0"码，势必要连续不送电流或连续发送负电流，这样使某一位码元与其下一位码元之间没有间隙，不易区分识别。

归零码可以改善这种状况。

单极性归零码，当发"1"码时，发出正电流，但持续时间短于一个码元的时间宽度，即发出一个窄脉冲;当发"0"码时，仍然完全不发送电流，所以称这种码为单极性归零码。

双极性归零码，其中"1"码发正的窄脉冲，"0"码发负的窄脉冲，两个码元的间隔时间可以大于每一个窄脉冲的宽度，取样时间是对准脉冲的中心。

非归零码在传输中难以确定一位的结束和另一位的开始，需要用某种方法使发送器和接收器之间进行定时或同步;归零码的脉冲较窄，根据脉冲宽度与传输频带宽度成反比的关系，因而归零码在信道上占用的频带就较宽。

单极性码会积累直流分量，这样就不能使用变压器在数据通信设备和所处环境之间提供良好绝缘的交流藕合，直流分量还会损坏连接点的表面电镀层;双极性码的直流分量大大减少，这对数据传输是很有利的。

NRZ特点：
主要应用于LH、VLH系统；
在10 Gbit/s及以下系统中，普遍采用非归零（NRZ）码调制格式；
最常见的是用DFB激光器和外部调制器对信号进行编码；
NRZ只需一个高速外部调制器，实现简便；
优势在于设计简单、调制解调器成本低。

符合G.709标准
RZ 为（return to zero）归零制。

当电压从正极—>0.表示"1".
当电压从负极—>0表示"0".
信号的确定，并不是电压为正极或负极的时候。

而是电压变化的过程。

这种传送方式，是用2个信号来表示一个二进制数。

（如。

"1".电压要先在正极，再向负极。

信号改变两次。

）占用宽带。

RZ应用特点：
主要应用于ULH；
RZ码的平均光功率较低，对光纤非线性、PMD的容忍度更高，
RZ码有更高的峰值功率。

RZ码的谱宽是NRZ码的一半，因此对色散等因素引起的信号劣化容忍度增加了一倍。

RZ调制格式在编码位（1表示“开”，0表示“关”）之间一直都产生不同的转换，因此它能产生更“干净”的光信号供接收器解读。

RZ一般要有两个调制器，一个生成脉冲，另一个对这些脉冲进行编码，不仅增加了成本，还增加了复杂性。

（2）当前，商用40Gbps光传输系统采用何种光调制格式？其有何特点？
答：采用PSBT （Phase-Shaped Binary Transmission）调制格式。

PSBT调制格式有以下特点：
双二进制信号是一个三电平信号，双二进制编码和电场之间的映射可以进一步减少光纤色散的影响，允许一定的ISI，因而双二进制调制格式具有优越的抗色散性能；
双二进制调制与RZ调制和NRZ调制相比，它具有更好的抗色散性能和实现技术简单等优点，是一种更好的提高传输速率和传输距离的方案；
40G 双二进制调制器（驱动组件）的传输距离至少是传统NRZ强度调制器产品的5倍，而无色散补偿；
除了性能的改善，由于无须匹配电路的调试，该组件还将简化40G板卡的制造。

（3）什么是前向纠错、带外前向纠错和标准前向纠错算法？
答：前向纠错（FEC: Forward Error Correction）是指信号在被送入传输信道之前预先按一定的算法进行编码处理，加入带有信号本身特征的冗码，在接收端按照相应算法对接收到的信号进行解码，从而找出在传输过程中产生的错误码并将其纠正的技术。

当线性纠错分组码的冗码部分位于SDH帧外时，称为带外前向纠错；
标准前向纠错算法：ITU-T G.709和ITU-T G.975标准将Reed-Solomon （255，239）算法规定为标准的带外纠错算法，同时确定了前向纠错术传输的帧结构。

这种标准的前向纠错算法使用了大概7%的纠错冗码，可以获得5 6 dB的净编码增益。

（4）DWDM系统中，通常采用带内FEC、还是带外FEC？为什么？采用FEC对提升光通信系统功率预算和光信噪比中哪个性能有帮助？
答：带外FEC。

因为带外FEC的纠错能力一般高于带内FEC。

光信噪比。

（5）在实际应用中，EDFA通常采用几级放大结构？为什么？其两泵浦源通常采用何种波
长的光？为何通常在其中内置可调光衰减器？
答：采用2级放大结构。

兼顾“小信号放大”和“高功率输出”。

泵浦波长：第一级：980nm；第二级：1480nm。

内置可调光衰减器的作用：通过调节中间段的损耗而控制输入功率，以优化EDFA的光谱平坦度。

（6）在干线DWDM系统中，通常采用哪两个波长之一用作监控信道？色散补偿模块通常置于何处？两相邻线路光放大器之间的距离如何？目前商用DWDM系统的最高单波长速率是多少？
答：DWDM系统监控通道波长：1510nm或1310nm。

色散补偿模块置于两级光放中间。

两相邻线路光放大器之间的距离为：80～120KM。

最高单波长速率：40 Gbps。

（7）简述当前商用ROADM的原理？
答：当前商用ROADM的原理如下图所示。

在动态可配置OADM （ROADM）中，采用动态波长阻隔技术（Wavelength Blocker）完成针对单个光波长的直通、阻断或衰减，进而实现设备的波长上/下指配功能，由此，为实现网络的动态可重构组网提供了有力的技术支持。

（8）DWDM系统的未来演进将主要体现在哪几个方面？简述之。

答：主要体现在以下四个方面：集成度、灵活性、高性能、自动化。

“集成度”方面：在现有设备基础上进一步将高速传输技术（如：40 Gbps）和数据业务传输（如：Gbe 汇聚、分组交换等）集成在一起，提高系统设备集成度，从而消除多种设备重叠，降低网络建设成本。

“灵活性”方面：利用可调R-OADM技术，采用基于WSS的多维系统结构，完成节点由二维向多维的技术演进，实现“多维节点”；进而大幅提高波长调度能力（带宽资源利用率）和网络组网能力，由此将实现一个“无流量预测要求”的、具有“足够带宽供应”的网络；同时也为未来向全光网络演进奠定基础。

“高性能”方面：一是利用最新高速传输技术（如：100Gbps 速率），进一步增加线路速率；二是利用新的调制技术（如：DPSK、DQPSK等）优化40 Gbps商用系统，进一步其增加传输距离；继而实现消除再生和额外光纤需求的目的。

“自动化”方面：发展基于GMPLS的波长提供与恢复技术，实现系统的自动化和网络规划的智能化（ONDP & SPLM），最终目标是：消除人工干预，向全网智能化迈进。