第一章：概述
1.1：光纤通信的定义：光纤通信是以光纤为传输介质，以光波为信息载体的通信方式。
光纤通信的三个低损耗窗口为850nm、1310nm、1550nm。
1.2：光纤通信的分类
1、按传输信号的类型分，光纤通信可分为模拟光纤通信和数字光纤通信。
2、按调制方式分，光纤通信可分为直接强度调制（最常用）通信和外差调制通信。目前光纤通信中最常采用的调制方式是直接强度调制。
3、按光纤的传输特性分（在给定的工作波长上能传导的模式），光纤通信可分为多模光纤通信系统和单模光纤通信系统。
第二章：光纤和光缆
2.1 光纤的结构和分类
光纤的结构多为同轴圆柱体，自内向外依次为纤芯、包层和涂覆层。 光纤的导光原理是基于光在纤芯和包层界面上的全反射。
按照光纤折射率在其横截面上的分布状态，光纤可分为阶跃型光纤和渐变型光纤；按照 光纤传输模式的多少可分为多模光纤和单模光纤。按照ITU-T的标准可分为G.652、 G.653等类型。世界上目前铺设最多的单模光纤是G.651，G.652常规单模光纤。 掌握数值孔径NA、相对折射率差△的计算。
NA= n0sinθ0=sinθ0 = n1(2△)1/2 △≈(n1 - n2) / n1
2.2 光纤的损耗和色散
损耗和色散是光纤最重要的传输特性。
1、损耗：光信号在光纤中传输时，其强度或功率会受到衰减的现象，称为光纤的损耗。 损耗对数字光纤通信系统的影响是：限制光纤传输系统的传输距离。损耗用分贝（dB）表示；损耗产生的原因：吸收损耗、散射损耗和辐射损耗。
2、色散：光信号在光纤中传输时，由于光信号中不同频率成分和不同模式成分传输速度的不同而使光脉冲展宽的现象，称为光纤的色散。 色散会限制系统的传输距离和传输容量（或传输速率）。
光纤色散包括模式色散、材料色散和波导色散。多模光纤中存在模式色散，单模光纤中存在模内色散。
常规单模光纤在1550nm处损耗最小,但色散最大；常规单模光纤在1310nm处损耗最大,但色散最小，色散基本为零。
掌握损耗和色散的相关计算公式及计算方法。
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第三章 光无源器件
3.1 光纤连接及光纤连接器
光纤与光纤的连接有两种形式，一种是永久性连接即熔接；另一种是活动性连接，即采用光纤活动连接器进行连接。光纤活动连接器是使用最广泛（使用最多、最常见）的光无源器件。 3.2 光耦合器
光耦合器是把一个或多个光输入分配给多个或一个光输出的光无源器件。 3.3光衰减器
光衰减器可分为固定光衰减器和可变光衰减器两种。 3.4 光波分复用器
光波分复用器是对光波波长进行分离与合成的光无源器件。
第四章 光源和光电检测器
4.1 光源
目前光纤通信使用最多的光源器件是半导体光源，最常用的光源有半导体激光器LD（或半导体激光二极管）和半导体发光二极管LED。
半导体光源是通过电子在能级之间的跃迁而发光的。能级差即为光子的能量，即有：
E＝1.24/λ
上式中，E为能级差，单位为电子伏特（ev）；λ为光的波长，单位为μm。 光与物质相互作用时有三种基本过程或方式：自发辐射、受激吸收、受激辐射。 半导体激光器LD发光利用的是受激辐射原理，所以LD发射的是受激辐射光， LED发射的是自发辐射光；LED没有谐振腔，没有阈值，发出的是非相干的荧光。LD的驱动电流必须大于阈值电流Ith才能发激光，适用于大容量、长距离通信用的光源，但LD的温度特性要比LED光源的温度特性差。
LD发激光必须要具备粒子数的反转分布（高能级的粒子数多，低能级的粒子数少），此外还要有谐振腔。 4.2 光电检测器
常用的半导体光电检测器件有PIN和APD。
PIN与APD的区别：PIN无放大功能，但环境条件（如温度变化）对PIN的影响小； APD有放大功能，但环境条件（如温度变化）对APD的影响大；PIN管工作电压较低而APD管工作电压较高。
掌握光电检测器的响应度、量子效率、APD的信号放大倍数及噪声放大倍数等相关计算。 注意：对APD管来说，如已知其倍增因子平均值﹤G﹥和过剩噪声指数X，则使一次
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电流散粒噪声放大倍数为﹤G﹥
2＋X
第五章 光发射机和光接收机
5.1 光发射机和光接收机
光发射机的作用：将电码流进行码型变换（适宜在信道中传输），再进行光电变换，输入光纤。
光发射机的核心器件是光源和驱动电路，其码型变化顺序为HDB3→NRZ→加扰二进码→mBnB（mB1H）。
光发射机的主要技术指标是平均输出光功率和消光比。
光接收射机的作用：将接收的光信号转换为电信号，经放大、整形和码形变换后，将数字电信号传送给数字复用设备。
光接收机的两个主要技术指标：
1、接收灵敏度：在满足给定误码率指标条件下，最低接收光功率。单位是dBm。 2、动态范围：光接收机的动态范围是在保证一定误码率前提下光接收机所能接收的最小光功率和最大光功率的能力即接收机最大允许输入光功率（dBm）与最小输入光功率（dBm）之差。单位是dB。
要求：在本章中应掌握光功率的mW值与dBm值的换算、接收灵敏度、动态范围的计算。 5.2 线路码型
分组码（mBnB码）将码流中m个码元分为一组，用与之对应的n个码元代替。 分组码一般采用mB1P或mB1C， 最常见的是mB1H码。
要求：掌握mB1P或mB1C的码型变换以及4B1H码的相关计算。
第六章 SDH光同步数字传送网
6.1 准同步光纤通信原理
数字光纤通信的两大传输体制是SDH和PDH。
世界上PDH有两大准同步数字复接系列,分别是PCM基群24路系列和PCM基群30/32路系列。世界上PDH有三种地区性标准：北美、日本、欧洲（或中国）。
PDH数字光缆通信系统由PCM基群复用设备、高次群数字复用设备、光端机、光中继机和光缆等部分组成。
常见的准同步数字系列有4个速率等级：2M（基群群路速率）、8M（二次群群路速率）、34M（三次群群路速率）、140M（四次群群路速率）；对应的等效话路容量为30路、120路、480路、1920路。 6.2 SDH概述
SDH是光同步数字体系，是公认的理想传输体制。
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SDH最为核心的三大特点是：同步复用、强大的网管能力、统一了光接口标准和复用标准。
常见的同步数字系列有4个速率等级：STM-1、STM-4、STM-16、STM-64；此外，应掌握各速率等级对应的比特率和等效话路容量。 6.3 STM帧结构
STM帧结构要求掌握内容：STM帧结构是矩形块状结构，由9×270N个字节构成，整个结构可分为三个区域四个部分，即段开销、管理单元指针、信息净负荷三区域，再生段开销、管理单元指针、复用段开销、信息净负荷四个部分。
应掌握STM帧结构的构成图，能知晓各组成部分所在的行数和列数，掌握段开销字节的作用。掌握STM－N的帧长、帧传输速率（又称帧频）、比特传送率等指标的计算，指针的定义、作用、AU4指针的调整过程及取值范围。
6.4 SDH复用原理
SDH的基本复用单元有容器C、虚容器VC、支路单元TU、支路单元组TUG、管理单元AU、管理单元组AUG、同步传送模块STM-N。掌握1个STM-1 可复用进多少个2M 信号？多少个34M 信号？多少个140M 信号？
在SDH的复用中，SDH所使用的开销有两种：一种是通道开销（POH），一种是段开销（SOH）。
通道开销又可分为低阶通道开销和高阶通道开销，段开销又可分为再生段开销RSOH和复用段开销MSOH。
通道开销用于在虚容器之间进行网络管理，再生段开销用于在再生器之间进行网络管理，复用段开销用于在终端站之间进行网络管理。 6.5 SDH传送网
光接口按使用场合可以分为3类：局内应用光接口、局间短距离应用光接口、局间长距离应用光接口。要求能识读光接口的标识。
在SDH中，基本网络单元设备分为：终端复用设备（TM）、上/下路（分插）复用设备（ADM）、中继器（REG）、同步数字交叉连接设备（SDXC）等4类。
我国SDH网络结构分为4级，从最高至最低，依次为一级干线网、二级干线网、中继器和用户网。
自愈网是指不需要人为干预，在发生故障后极短的时间内，网络就能恢复所携带的业务，使用户感觉不到网络已经出了故障。
自愈环可以分为两大类，即通道倒换环和复用段倒换环。
要求掌握SDXC（即DXC标号的解读）、二纤单向通道倒换环原理（即倒换原则）和二纤单向复用段倒换环的工作原理（即倒换原则）。
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第七章SDH光同步数字传输系统的操作
7.1 SDH光传输系统结构
SDH光传输设备的系统结构可分为硬件和软件两大部分。其硬件包括机柜、子架及机盘，软件为网管系统。
7.2 SDH设备安装调试流程
SDH设备的安装要遵循“安装准备、硬件安装、软件安装、单点调试、系统联调”的安装调试流程。
7.3 SDH网管系统的功能
一般说来，SDH网管系统的管理功能可划分为系统管理、配置管理、告警管理、性能管理、安全管理、维护管理六大功能。
第八章 光纤通信新技术
8.1 掺铒光纤放大器（EDFA）
掺铒光纤和泵浦源为EDFA的核心部分。
EDFA只工作于1550nm波段的光信号有放大作用，但其泵浦光源的波长却为980nm。 EDFA的泵浦方式：同向泵浦、反向泵浦、双向泵浦
EDFA的基本应用形式：功放：BA、线放：LA、前置放大：PA 8.2 相干光通信
在发射端对光载波进行幅度、频率或相位调制，在接收端，则采用零差检测或外差检测（这种检测技术称为相干检测），这样的通信方式称为相干光通信。相干光通信可大大提高接收的灵敏度。
当“中频电信号”的角频率ωIF = 0时，称为零差探测。当ωIF ≠ 0时，称为外差探测。 外差接收机包括外差同步解调接收机和外差包络解调接收机。 8.3 光孤子通信
光孤子（Soliton）是经光纤长距离传输后，其幅度和宽度都不变的超短光脉冲。 光孤子通信是以光孤子作为信息载体的通信方式。 光孤子通信主要是克服色散对光纤通信的影响。 8.4 光交换技术
光交换是指对光纤传送的光信号直接进行交换。光交换主要有空分光交换、时分光交换、波分光交换三种形式。
空分光交换使光信号的传输通路在空间上发生改变的光交换方式。
时分光交换以时分复用为基础，用时隙互换原理实现交换功能的光交换方式。 波分光交换以波分复用原理为基础，采用波长选择或波长变换的方法实现交换功能的光交换方式。它包括波长选择光交换、波长变换光交换两种类型。
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光纤传输复习提纲
