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线性无源网络

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麻省理工学院

工业电子实验:6.071

实验2:无源器件

2002年春

1实验前的准备-第一周

1.1 RC滤波器

上面这个滤波器的RC时间常数是多少?

它的转折频率是多少?(查看笔记或者读你的书的11.5节)

如果输入的是5V的直流电压,那么输出是多少?电阻两端的电压是多少?

如果输入的是5V的高频率交流电压(ω>>ωcorner),电阻两端的电压为多少?

1.2 并联RLC

考虑如下电路:

它的谐振频率是多少?

它的带宽是多少?

它的Q值是多少?

1.3变压器

假设一个理想变压器。给定如下电路:

回答下列问题并给出相应的计算过程:

在输入端加上4V PP的电压,那么电阻上的电压为多少?

通过电阻的电流为多少?

输入电流为多少?

从输入端看入的等效电阻为多少?

令输入电压为V,电阻消耗的能量是多少?对这个电路而言,这是全部的消耗吗?

用一个值为C的电容代替电路中的那个电阻,那么从输入端看入的电容是多少?提示Z=1/CS。

2 实验前练习-第二周

2.1 AM(调幅)无线电接收机

复习实验的AM部分(第5节)。为了在规定的时间内成功地完成这个实验,你必须在进入实验室之前算出个元件的参数值。

首先讨论一个有关AM无线电广播工作的基本问题:假设采用的带通滤波器的Q值比所要求的低,其带宽是40kHz而不是10kHz。现在,假设另一个无线电台以465kHz频率发送。请解释会发生什么(试着画出信号波形)?

在AM无线电接收机的第一部分,我们要求你搭建一个455kHz带宽为5kHz的滤波器。计算你需要用到的R和C的值(参考图16)。

计算峰值检测电路的R和C值(参考图18)。

计算天线的R和C的值(参考图20)。

3实验

应当注意,函数发生器有可能不可靠,所以一直要用示波器监测电路的输入信号,因为有时它可能与函数发生器所标示的不同。至少要测量一次频率,以确信它示准确的,而电压则应随时测量。

应当注意各个测量值的单位,在频率f 和角频率ω(每秒的弧度)的转换中还要特别注意2π这个因子。在你的答案和图形中要标明单位。 3,1 焊接

在实验开始,助课老师将演示焊接过程。你需要在天线线圈和变压器上焊上导线。尽管这些东西在后边的实验中才能用到。但是我们提醒你尽早焊好,因为烙铁数目有限。如果你等用时再焊,你就得花很长时间排队等待。 3.2 RC 低通滤波器

图4为一个低通滤波器(和前面预习实验中的相同)。它削弱频率高于转折频率ωC =1/τ的信号。

搭建这个电路。将函数发生器设定为正弦波,在转折频率上下以10倍频为间隔测量几个频率上的幅值 |||

|)(|in

out

V V j H =ω。将结果描绘到图5中。

测量电路的转折频率(在H(jω)降到0.707那一点)。

这个值与计算值差距有多大?

你所用的电阻和电容的精度为多少?

你认为是什么引起的误差?

在电路上加一个频率为转折频率的方波,粗略的画出它的输出波形。

3.3并联谐振

图7给出了一个并联谐振电路。在谐振频率处LC

f π210=, L 和C 并联的电路相

当于开路。

搭建这一电路。使用阻抗电桥测定所用的电感和电容的精确值。设定发生器的输出为10V PP 的正弦波。改变频率来寻找谐振频率。将该值同你实验前的计算值相比较。

在低频段(f 0)测量几个|H(j ω)|值,并画出渐进线。将数据点画在图形中。

测量电路的带宽。

Q 值示多少?它可以由带宽来确定,也可以用渐进线的交叉点来确定。

在电路上加入一个中心频率的方波信号(在该频率下,电路的输入阻抗最大),画出输出波形。在输入信号频率为中心频率一半和两倍频率时,观察波形变化。

4 变压器

2.1 变压器测量

通过实验来测量变压器的变比。写出实验步骤,先试着自己筹划这个实验怎么做。不要害怕做实验。你如果超过10分钟还没想好,向助课老师询问。

在阻抗电桥上测量变压器的电感范围,把数据记录下在面。

4.2变压器暂态响应

搭建如下电路:

取R l=n2×400Ω。调节函数发生器使之输出频率为455KHz的正脉冲,描画出波形:

5 AM无线电接收机

在接下来的两个实验过程中,我们将制作一个简单的AM无线电接收机1。在面包板上清晰地搭建出这个电路并保留它。

我们的无线电接收机电路工作在455kHz。在大多数AM无线电接收机中,首先把射频信号降低为一个更易于处理的中频信号。455kHz是一个最常用的中频。它的带宽为5kHz,这个带宽容许清晰地传输音频信号。

AM代表幅值调制,它是一种将低频信号(例如声音)编码到一个高频载波(例如无线频率)上的技术。正如名字中的含义一样,它把声音编码到载波的幅制上。假设,我们有一个如图10所示的原始声音的波形,加一定的偏置把这个波形上移,如图11所示,

注:1这个AM无线电接收机是将罗恩罗斯的6.101实验1进行调整。在6.071后如果你希望学更多关于电路的知识,6.101是一个非常好的(有趣)后续课程。

再将它与一个高频载波信号相乘,即可得到图12所示的波形。

这个新的波形包含了原始信号的大多数(在这个例子中)或者是全部的信息(如果载波的频率比信号的频率足够高),但是只有高频成分。我们可以跟踪载波的峰值得轨迹来得到原始波形。这个步骤叫做检波:

在下面的实验中,我们将建立一个简单的峰值检测电路。在下面的这个例中,为了作图方便,选择载波频率与信号频率相近。为了严格恢复原始信号的波形,需要用一个低通滤波器将载波滤除。

如果载波频率远高于音频频率,下面这个最后的步骤是不必的。

我们现在工作在一个低的无线电频率下。这时,寄生参数变的非常重要,长导线起电感的作用。所以,排线要确保简洁、紧密,元件的引脚和所有的导线都要尽可能剪短,还要避免在面包板的上方形成大的环路。环路就象是天线,它可能捕捉一些你不想要得信号。示波器的寄生电容比万用表的小,所以所有的测量都用示波器进行。

在这个实验中,我们要建立一个线性部件,用来把我们想要的频率范围内的信号选择出来出(天线/可调滤波器,峰值检测/检波器)。在下一实验中,我们还要加上一个射频放大级(电路中的阴影部分)。全部的电路如下图:

5.1 AM无线电接收机第一部分-变压器RLC电路

在下一实验中要构建一个放大级,它输入的是电压信号,输出的是电流信号。如果使输出电流通过一个低阻抗的装置,我们将得到一个小的输出;如果使输出电流通过一个高阻抗装置,我们将得到一个大的输出。如果我们能做出一个装置,它在某一个频率下是高阻抗,而在其它频率下呈现低阻抗,那么,在这个频率下将得到大的输出,在其它的频率下的输出则很小。这可以用一个带通滤波器来实现。我们将用一个并联RLC电路加上一个调谐变压器来实现这个带通滤波器。

调节调谐变压器可以改变电感,但是保持变比不变。这是通过调节变压器铁芯进出的位置实现的。调谐变压器的基础数据是:电感值L=χmH和变比为4:1。在电路模型中,调谐变压器的电感串联在变压器的原边。电路左边的190pf电容是装在调谐变压器内部的电容。在实验预习中,我们已经计算出了频率为455kHz、带宽为5kHz时所需的R和C的值。搭建这个电路,并调节调谐变压器来检验你的计算值。如果有误,则重新确定R和C的值。在下面写出你的最终结果:

增加R的值对电路的中心频率和带宽有什么影响?

如果改变L呢?

如果改变C呢?

2.2 峰值检测器

现在,我们要在电路中引入一个二极管。二极管2 是一种单方向导电的器件,即对一个方向的电流在导通,对另一个方向的电流截止。我们利用二极管的这一特性来搭建峰值检测电路:

在图17中,若V in>V out,二极管导通,电容器充电;若V in

这就构成了一个峰值检测器。但是,该电路只用来检测455kHz信号的峰值,并能让音频信号通过(高达5kHz的音频),在电容两端并上一个电阻即可实现这一功能。如图18:

注2:在本学期的后期,我们还要学习更多关于二极管的知识,但是这里所介绍的二极管性能对于这个实验是足够了。

这样,电容上所保持的峰值将会慢慢降低。对音频信号而言,为了能够跟踪音频波形的变化,要求这个峰值电压降低得很快,但是相对于455kHz频率的信号而言,它又是很慢的。

现在面临一个问题。电路中二极管的存在将改变阻抗和容抗的有效数值。而计算这时的精确值又是十分头疼的,所以我们只做简单的近似处理。假设从变压器看过去的电阻为实际电阻的一半,而电容就取0.01μF,并通过实验再来调整这个电容的值,直到找到它的正确值为止(当然,在预习实验中,你可以将电容就定成这个值。但是为了满足5kHz的带宽要求,你还得计算正确的电阻值)。

现在我们得到最终的电路,如图:

用实验预习中所计算的各个参数值搭建这一电路。在下面画出输入为5kHz和455kHz正弦波信号时的输出信号波形:

5.3接收天线

接收天线是我们要实验的最后一个电路。在做下一个实验之前,你不可能用这个电路做太多的测试。因为没有输出放大器电路,这个电路是没有太大用处的。

向助课老师(桌子前面)要一个天线铁芯。最好先把铁芯上的导线剥离出来,再焊接一个新的导线,待用。天线线圈的固有电感约为723m,H、变比为40:1。变比降低了线圈的源阻抗,这有利于向低阻抗负载传送更多(相对的)的能量。

同样,要把它调谐到455kHz,带宽5kHz。用预习实验的参数值,搭建这个电路,并休整你的计算值。在电阻上串进一个函数发生器来测量带宽。

测量转折频率和带宽:

细调电路中的R和C,以达到频率为455kHz、带宽为5kHz,记录这两个新的值。别忘了在实验板上保留这个电路,因为在下面的实验中还要用到。

网络编码

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程序运行结束时,将最小费用输出到文件output.txt中。 输入文件示例输出文件示例 input.txt output.txt 12 9 3 2 3 6 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 0 1 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 1 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 1 0 0 1 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0

网络编码

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吉大19春学期《无源光网络技术及应用》在线作业二

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无源光网络(PON)系统概述2008年12月12日 23:38 中电网 述PON技术沿革 第一代的PON采用TDM信号,例如DS1/E1信号等。其下行帧(downstream frame)是一个TDM帧,其时间槽是被指派给每一ONT之数据资料。对任何TDMA协定来说,上传的数据资料必需被分割成几个区块,以脉冲的方式传输。这些早期的PON从它们的上传TDM时间槽收集数据资料,并在所指定的上传脉冲时间槽中以较高的速度传送。对语音信号来说,这样可反应出许多语音样品。对封包数据资料来说,在一个对应的点对点信号中,就只是包在帧里要传输的一堆封包字节。 第二代的PON采用ATM,在将上传资料分割成区块做上传脉冲时提供了一个方便的协议。ATM则提供一个运载TDM流量和封包的机制来支持QoS。此时的ATM被认为是下一代网路的基础,并已经被用在DSL系统中的宽带接入。由OLT分配给ONT的上传脉冲时间槽主要是所允许传送的ATM信元数目。ITU-T G.983 Broadband PON (B-PON) 系列定义了一个由Full-Service Access Network (FSAN) 联盟所发展出的ATM PON (APON) 系统和协定。 由於IP封包包括更多的用户数据资料,同时IP封包一般都是在以太网帧中,因此在路由的过程中采用封包技术是有道理的。所以為了避免复杂性以及和ATM相关的高带宽用量,第三代的PON系统就采用了以太网帧。两个主要的高速PON标准包括了ITU-T(G.984 系列)的Gigabit PON(GPON)和 IEEE(802.3ah)的Ethernet PON (EPON)。 一、B-PON 目前大部份在北美和欧洲所采用的PON系统包括了Verizon的雄心勃勃的FiOS专案,它采用ITU-T G.983系列的B-PON。此G.983系列包括ONT和OLT功能区块的规格、上行和下行帧率及格式、TDMA上行接入协议、实体接口、ONT管理以及控制接口、存活度之强化、以及DBA。表一是B-PON功能特性之摘要。 下行传输是一串ATM信元的传输,对于155Mbit/s的下行速率,一个下行帧包含56个单元槽,每个单元槽发送53个字节;对于622 Mbit/s 的下行速率,下行帧含有4 x 56=224个单元槽。每28个单元槽中有一个物理层OAM(PLOAM)信元。PLOAM包含一个帧定位比特(framing bit)以找出PLOAM 信元。此外,PLOAM信元是可程控的,并包括一些资讯,例如上行带宽以及OAM消息。这些ONT使用ATM VPI/VCI地址在下行信号中找出它们的数据资料。 上行帧包含53个时间槽,每个时间槽发送56个字节。每一个时间槽包含一个ATM/PLOAM信元和24比特(3字节)的其他用量。该用量包括了防护时间(guard time)、一个前导码(preamble)好让OLT来复原计时以及信号水平,还有一个分隔符号来指示此资料的终点。该资料群之长度及内容可由OLT来程控。ONT会根据OLT的要求定时传送PLOAM信元。 从OLT分配的带宽资料会告知每一ONT会使用哪一个上行时间槽(upstream time slots)来传送它的上行资料。B-PON DBA 协定可让OLT 知道ONT带宽的需求,方式是经由ONT明确的报告或观察ONT传送出来的ATM 空闲信元数目。在ONT传送空闲信元时OLT会减少其分配带宽,在ONT的上行时间槽中充满了数据资料时,OLT则会增加其带宽。 OLT会定期中止上传,因此可以请任何新的ONT来宣告自己。新的ONT在此期间传来一个反应,如果有多个新ONT时,会使用随机时间延迟以降低碰撞的风险。该OLT会给新的ONT发送一个范围的讯息并测量接到此反应之时间,来确定至每一新ONT的距离。然后该OLT会发送给该ONT一个等化的延迟时间值,让每一个 ONT都会有相同的来回和等化延迟。如此可使从各ONT出来的上行传输译最小的防护时间到达OLT。 表1 – B-PON、GPON和EPON之特性比较

无源光网络技术及应用

一、问答题(每小题10分,共60分) 1.简述PON网络中的OLT的作用 OLT的作用是为光接入网提供网络侧与业务节点(对于窄带业务,业务节点设备就是本地交换机)之间的接口, 并经一个或多个 ODN与用户侧的ONU通信,OLT与ONU的关系为主从通信关系。OLT可以位于交换局内,也可位于远端。 2.简述PON网络中,ONU的服务功能模块的功能 ONU服务功能块提供用户端口功能,包括提供用户服务接口并将用户信息进行有效的适配(将其适配到64kbps或 N×64kbps。)。该功能可以提供给单个用户或一群用户,也能按照物理接口来提供信令变换功能。 3.简述低幅伪随机码测距法测距过程 测距时,OLT先向需测距的ONU发出测距指令;ONU收到指令后,向上发出特定的一个幅度很小的伪随机码。由于此信号幅度很小,相对于业务数据不会产生误判,所以测距过程中不用中断其他在ONU中运行的业务。在OLT接收端,利用相关检测的方法,将信号到达相位提取出来从而得到ONU的环路时延。 4.简述多点MAC控制子层产生的MAC控制帧有哪几种? 有5种 :分别是 授权MAC控制帧 : 报告MAC控制帧 :注册请求MAC控制帧 :注册MAC控制帧 :注册确认MAC控制帧 : 5.简述GPON核心模块组成及各部分功能 GPON 由ONU、OLT 和无源光分配网组成 OLT 为接入网提供网络侧与核心网之间的接口, 通过ODN与各ONU 连接。 作为PON 系统的核心功能设备, OLT 具有集中带宽分配、控制各ONU、实时监控、运行维护管理PON 系统的功能。ONU 为接入网提供用户侧的接口, 提供话音、数据、视频等 多业务流与ODN 的接入, 受OLT 集中控制。 在同一根光纤上, GPON 可使用波分 复用(WDM)技术实现信号的双向

智能光网络的发展与演变

智能光网络的发展与演变 摘要: 文章介绍了智能光网络的概念和主要特点,回顾了自动交换光网络的发展和演变,分析了各大标准组织的工作以及各国在发展光网络中的一些重点项目,之处智能化是光网络的发展的趋势,自动交换光网络是光网络的未来。 关键词: 智能光网;自动交换光网;光传送网;光交叉连接 智能光网络是指具有自动传送交换链接功能的光网络。ITU-T的建议中将与底层无关的标准智能光网络成为自动交换传送网(ASTN),而底层为光传送网(OTN)的ASTN称为自动交换光网络(ASON)。 智能光网络可以实现流量控制功能,允许将网络资源动态分配给路由;可以实现业务的快速恢复;可以提供新的业务类型,诸如按需带宽业务(BoD)和光层虚拟专用网(OVPN)等。 智能光网络的演进将是一个无缝融合的过程,可以利用现有的基于SONET/SDH和WDM的网络平滑的过渡到动态、智能的多业务光网。 1从全光网到智能光网络 20世纪90年代中期,建设WDM光传送网与国际上“信息高速公路”计划的战略目标是一致的。美国DARPA实施了光网络技术联盟(ONTC)、多波长光网(MONET)、全光网(AON)、国家透明光网(NTON)等重大研究项目。欧盟RACE和先进通信技术系统计划(ACTS)实施了多波长光网(MWTN)、PHOTON(泛欧光子传送网)、泛欧光网(OPEN)、城域光网络(METON)、波长捷变光传送(WOTAN)、光网管理(MOON)等十几个重大研究项目。日本、加拿大也开展了大亮的研究工作。中国“863”计划实施完成了“全光通信试验网”,项目由上海交通大学、北京大学、清华大学、北京邮电大学联合完成。 以ACTS计划为实例,有9个项目与光网络或网络管理有关,其中包括:(1)WOTAN项目研究和解决端到端光连接的核心网和接入网的波长捷变技术。 (2)OPEN和PHOTON两个项目研究应用光交叉连接(OXC)构建泛欧多波长光网络技术。 (3)光分组交换的关键技术(KEOPS)项目发展光分组交换网的概念与技术。该网建立在OPEN的物理层之上。 (4)一体化光基干网(COBNET)项目解决WDM和空间复用的商业局域、城域和广域网络。 (5)METON项目研究城域网面向用户提供宽带连接WDM环网。 (6)光子系统和网络的管理(MEPHISTO)和两个项目着重解决光网与网元的管理。 (7)光传送网总体技术(HORIZON)项目比较特殊,旨在其他研究项目基础上发展未来光网络,是一个大协作项目。 1998年是一个分水岭,上述全光网研究计划全部宣告完成。 从1999年开始,新一代信息网初露端倪,出现了以IP/WDM和光因特网未

无源光网络分析

无源光网络[浏览次数:约272次] ?无源光网络(PON)技术是为了支持点到多点应用而发展起来的光接入技术。 由于采用光纤作为传输媒质,并使用无源光分配网,P ON避免了外部设备的电磁干 扰和环境影响,减少了线路和外部设备的故障率,提高了系统的可靠性,同时节约了维护成本。窄带PON几乎没有怎么实际应用就被宽带PON(BPON)取代了,BPON目 前出现了APON、EPON和GPON这3种技术。 目录 ?无源光网络优势与核心构成 ?无源光网络原理 ?无源光网络(PON)需要FPGA设计的支持 ?无源光网络发展趋势 无源光网络优势与核心构成 目前,作为新一代接人技术的PON已经成为当前实现丌Tx的首选方案,下属BPON、EPON、GPON和WPON等多种技术,其应用范围也包含了宽带接人、TDM专线和基站回传等多个领域。与传统的网络结构相比,PON技术具有以下优点: (1)PON是无源的,因此会节省更多的网络建设费和网络运营维护费。 (2)PON可以实现多用户分担成本。PON协议所固有的安全性和带宽共享机制,可以确保用户共用线路的安全和透明。 (3)为相同数量客户提供业务的PON设备的体积更小,占用中心局的空间更少。 (4)PON同时支持传统语音业务和宽带业务,具备良好的业务扩展性,能平地滑向NGN 网络演进,还能轻松加载各种增值业务。 (5)PON支持所有住宅用户和许多商业用户共享一个接入网(包括物理层和协议层),因而减少了分散的接入网的数量。 PON中最主要的三个部分,包括位于局端的OLT(OpticalLineTerminal,光线路终端)、终端ONU(OpticalNetwork Unit,光网络单元)以及ODN(Optical Distribution Network,光配线网)。PON“无源”是指ODN全部由光分路器(Splitter)等无源器件组成,不含有任何电子器件及电源。如图1所示。

图与网络模型_最大流问题

最大流问题 在许多实际的网络系统中都存在着流量和最大流问题。例如铁路运输系统中的车辆流,城市给排水系统的水流问题等等。 网络系统流最大流问题是图与网络流理论中十分重要的最优化问题,它对于解决生产实际问题起着十分重要的作用。 基本概念 设一个赋权有向图D=(V , A),在V 中指定一个发点(源)vs 和一个收点(汇)vt ,且只能有一个发点vs 和一个收点vt 。(即D 中与vs 相关联的弧只能以 vs 为起点,与vt 相关联的弧只能以 vt 为终点),其他的点叫做中间点。 对于D 中的每一个弧(vi, vj)A ∈,都有一个权cij 叫做弧的容量。我们把这样的图 D 叫做一个网络系统,简称网络,记做D =(V , A, C) 。 Vs Vt 图1 图1是一个网络。每一个弧旁边的权就是对应的容量。 网络D 上的流,是指定义在弧集合A 上的一个函数f={f(vi, vj)}={fij},f(vi,vj)=fij 叫做弧在(vi,vj)上的流量 。 Vs Vt 图2 图2中,每条弧上都有流量fij ,例如fs1=5,fs2=3,f13=2等。 容量是最大通过能力,流量是单位时间的实际通过量。显然,0≤fij≤cij 。网络系统上流的特点: (1)发点的总流出量和收点的总流入量必相等; (2)每一个中间点的流入量与流出量的代数和等于零; (3)每一个弧上的流量不能超过它的最大通过能力(即容量)。网络上的一个流f={fij}叫做可行流,如果f 满足以下条件: (1)容量条件:对于每一个弧(vi,vj)A ∈,有0≤fij≤cij 。

(2)平衡条件: 对于发点vs ,有∑f sj ?∑f js =v (f ) 对于收点vt ,有∑f tj ?∑f jt =?v (f ) 对于中间点,有∑f ij ?∑f ji =0 其中发点的总流量(或收点的总流量)v(f)叫做这个可行流的流量。 网络系统中最大流问题就是,在给定的网络上寻求一个可行流f={fij},其流量v(f)达到最大值,即从vs 到vt 的通过量最大。 最大流问题可以通过线性规划数学模型来求解。图1的最大流问题的线性规划数学模型为 max v =f s 1+f s 2 s.t. { ∑j f ij ?∑i f ij =0 i ≠s,t 0≤f ij ≤c ij 所有弧(v i ,v j ) fs1和fs2是与起点相连的两条弧上的流量。 满足上式的约束条件的解{fij}称为可行解,在最大流问题中称为可行流。 对有多个发点和多个收点的网络,可以另外虚设一个总发点和一个总收点,并将其分别 与各发点、收点连起来,就可以转换为只含一个发点和一个收点的网络。 S T 所以一般只研究具有一个发点和一个收点的网络。 我们把fij=cij 的弧叫做饱和弧,fij0的弧为非零流弧,fij=0的弧叫做零流弧。 在图3(图1与2合并图)中,(v4,v3)是饱和弧,其他的弧是非饱和弧,并且都是非零 流弧。 Vs Vt ,fij )图3 网络D 中,从发点νs 和收点vt 的一条路线称为链(记为μ)。从发点νs 到收点vt 的方向规定为链的方向。

2020吉大网络教育无源光网络技术及应用大作业解答

2020吉大网络教育无源光网络技术及应用大作业解答 (说明:前面是题目,后面几页是答案解答部分) 一综合题 1. 叙述OLT主备盘倒换步骤。 2. 叙述开窗测距具体测距过程。 3. 叙述EPON是怎样通过单纤实现数据报文双向传送的? 4. 简单画出EPON二波长结构,并通过结构图说明EPON二波长结构的光路波长分配。 二名词解释题 5. FTTO: 6. PON的上行: 7. BOD: 8. FTTB: 9. GPON: 10. PON: 11. VLAN: 12. 多通道SCMA:

13. 丢包率: 14. FTTN: 三简答题 15. 什么是VLAN?VLAN的作用是什么? 16. 画出WLAN、家宽、语音、数据专线GPON网络和城域网拓扑图。 17. 用户可以正常访问网络,但是网络速度很慢,达不到用户的开通速率。请分析故障原因。 18. 简述ONU不能正常注册的常见处理方法。 19. 某PON端口下的ONT终端无法自动发现,请列举出可能的情况。以下是解答部分 一综合题 1.答: (1)实施主控盘主备倒换前,先检查主控盘的软件版本、编译时间是否一致。 (2)倒换前,先在主控盘根目录下,showcard,检查目前主控盘情况

及当前操作界面所在主备位置(注意:MATCH/M才是主用,MATCH/S是备用)。 (3)倒换前,检查主备主从通信状况。在service目录下长ping以下备用盘私网地址,哪个盘是主用就ping对方的私网地址(注意:9号盘私网地址:10.25.100.253;10号盘的私网地址:10.25.100.254)。(4)倒换前,检查一下主用和备用盘的上联端口配置一致性。在主用的device,show port all,在备用的device下,show port all,记录并对比。 (5)倒换前,检查一下主用盘和备用盘的管理VLAN配置一致性。在主用的service 目录下,show manage vlan all,在备用盘的service 目录下,show manage vlan all,记录并对比。 (6)执行完以上步骤后,登录主用盘,在根目录下执行命令行“save”,然后导出OLT当前主控盘的配置并备份。 (7)先重启备用盘,在备用盘重启完毕后再ping检查,建议在主控盘service目录下长ping。从下发备盘重启命令开始,直到备用盘启动成功后,状态由timeout变为正常响应,建议务必等备盘正常响应数分钟后再切换到备盘,因为大配置的站点需要加载配置的时间较长。待备盘上线后,最后进行主备切换。若此时切换提示倒换不成功,是由于主备配置还未完成同步,请继续等待数分钟后再进行切换。一般情况下,禁止直接在OLT侧进行拔插机盘倒换。 (8)倒换完成后,在service目录下,ping -t 10.25.100.254 (或

SDN软件定义光网络技术与发展

软件定义光网络技术与发展 软件定义光 网络技术与发展
Software ft Defined fi d Optical ti l Networks t k
张杰,纪越峰 北京邮电大学 中国/北京 中国/北京,2014年5月21日 年 月 日
BUPT—Jie Zhang
1 2014中国光网络研讨会

主要内容 1. 光联网与SDON理念
软件定义 光网络 SDON
2. SDON若干关键技术 3 863-AONI 项目进展 3. 4. SDON发展几点思考
BUPT—Jie Zhang
2
2014中国光网络研讨会

光联网的趋势与挑战
信息时代的标签:ABC
应用(Application)
大数据(Big Data)
云(Cloud)
光联网发展趋势之一 高速/宽带/长距 容量 提升 挑战
? ? ?
光联网发展趋势之二 动态/弹性/灵活 智能 增强 挑战
? ? ?
Gbps能力(多业务接入) Tbps能力(多复用传输) Pbps能力(多粒度交换)
高突发—D 能力(动态适应) 变带宽 —E 能力 ( 弹性调节 ) 大规模 —F 能力 ( 灵活扩展 )
永恒主题 非“光”莫属 永恒主题,非“光”莫属
BUPT—Jie Zhang
3
价值追求 “光”有可为 价值追求,“光”有可为
2014中国光网络研讨会

大容量光网络:交换点重心下移, 光联网作用凸显
2000年 至今
RrR结构
基于Router 分组级转发
RmR结构
基于MSTP 电路级交叉
RoR结构
基于OTN 子波级调度
RwR结构
基于WDM 波长级交换
数字洪流的出现迫切需要大带宽交换 联网能力向光层迁移 数字洪流的出现迫切需要大带宽交换,联网能力向光层迁移
BUPT—Jie Zhang
4 2014中国光网络研讨会

浅谈网络流算法与几种模型转换

浅谈网络流算法与几种流模型 吴迪1314010425 摘要:最大流的算法,算法思想很简单,从零流开始不断增加流量,保持每次增加流量后都满足容量限制、斜对称性和流量平衡3个条件。只要残量网络中不存在增广路,流量就可以增大,可以证明他的逆命题也成立;如果残量网络中不存在增广路,则当前流就是最大流。这就是著名的增广路定理。s-t的最大流等于s-t的最小割,最大流最小割定理。网络流在计算机程序设计上有着重要的地位。 关键词:网络流Edmonds-Karp 最大流 dinic 最大流最小割网络流模型最小费用最大流 正文: 图论中的一种理论与方法,研究网络上的一类最优化问题。1955年,T.E.哈里斯在研究铁路最大通量时首先提出在一个给定的网络上寻求两点间最大运输量的问题。1956年,L.R. 福特和 D.R. 富尔克森等人给出了解决这类问题的算法,从而建立了网络流理论。所谓网络或容量网络指的是一个连通的赋权有向图 D= (V、E、C),其中V 是该图的顶点集,E是有向边(即弧)集,C是弧上的容量。此外顶点集中包括一个起点和一个终点。网络上的流就是由起点流向终点的可行流,这是定义在网络上的非负函数,它一方面受到容量的限制,另一方面除去起点和终点以外,在所有中途点要求保持流入量和流出量是平衡的。如果把下图看作一个公路网,顶点v1…v6表示6座城镇,每条边上的权数表示两城镇间的公路长度。现在要问:若从起点v1将物资运送到终点v6去,应选择那条路线才能使总运输距离最短?这样一类问题称为最短路问题。如果把上图看作一个输油管道网,v1 表示发送点,v6表示接收点,其他点表示中转站,各边的权数表示该段管道的最大输送量。现在要问怎样安排输油线路才能使从v1到v6的总运输量为最大。这样的问题称为最大流问题。 最大流理论是由福特和富尔克森于 1956 年创立的,他们指出最大流的流值等于最小割(截集)的容量这个重要的事实,并根据这一原理设计了用标号法求最大流的方法,后来又有人加以改进,使得求解最大流的方法更加丰富和完善。最大流问题的研究密切了图论和运筹学,特别是与线性规划的联系,开辟了图论应用的新途径。 先来看一个实例。 现在想将一些物资从S运抵T,必须经过一些中转站。连接中转站的是公路,每条公路都有最大运载量。如下: 每条弧代表一条公路,弧上的数表示该公路的最大运载量。最多能将多少货物从S运抵T? 这是一个典型的网络流模型。为了解答此题,我们先了解网络流的有关定义和概念。 若有向图G=(V,E)满足下列条件: 1、有且仅有一个顶点S,它的入度为零,即d-(S) = 0,这个顶点S便称为源点,或称为发点。 2、有且仅有一个顶点T,它的出度为零,即d+(T) = 0,这个顶点T便称为汇点,或称为收点。 3、每一条弧都有非负数,叫做该边的容量。边(vi, vj)的容量用cij表示。 则称之为网络流图,记为G = (V, E, C) 介绍完最大流问题后,下面介绍求解最大流的算法,算法思想很简单,从零流开始不断增加流量,保持每次增加流量后都满足容量限制、斜对称性和流量平衡3个条件。 三个基本的性质: 如果C代表每条边的容量F代表每条边的流量 一个显然的实事是F小于等于C 不然水管子就爆了 这就是网络流的第一条性质容量限制(Ca pacity Constraints):F ≤ C 再考虑节点任意一个节点流入量总是等于流出的量否则就会蓄水或者平白无故多出水 这是第二条性质流量守恒(Flow Conservation):Σ F = Σ F 当然源和汇不用满足流量守恒 最后一个不是很显然的性质是斜对称性(Skew Symmetry): F = - F 这其实是完善的网络流理论不可缺少的就好比中学物理里用正负数来定义一维的位移一样 百米起点到百米终点的位移是100m的话那么终点到起点的位移就是-100m同样的x向y流了F 的流y就向x流了-F的流 把图中的每条边上的容量于流量之差计算出,得到参量网络。 我们的算法基于这样一个事实:参量网络中任

无源光网络分析

无源光网络]次[浏览次数:约272 ?无源光网络(PON)技术是为了支持点到多点应用而发展起来的光接入技术。作为传输媒质,并使用无源光分配网,由于采用P光纤ON避免了外部设备的电磁干 扰和环境影响,减少了线路和外部设备的故障率,提高了系统的可靠性,同时节约了维护成本。窄带PON几乎没有怎么实际应用就被宽带PON(BPON)取代了,BPON目前出现了APON、EPON和GPON这3种技术。 目录?无源光网络优势与核心构成 无源光网络原理? 无源光网络(PON)需要FPGA?设计的支持 无源光网络发展趋势? 无源光网络优势与核心构成 目前,作为新一代接人技术的PON已经成为当前实现丌Tx的首选方案,下属BPON、EPON、GPON和WPON等多种技术,其应用范围也包含了宽带接人、TDM专线和基站回传等多个领域。与传统的网络结构相比,PON技术具有以下优点: (1)PON是无源的,因此会节省更多的网络建设费和网络运营维护费。 (2)PON可以实现多用户分担成本。PON协议所固有的安全性和带宽共享机制,可以确保用户共用线路的安全和透明。 (3)为相同数量客户提供业务的PON设备的体积更小,占用中心局的空间更少。 (4)PON同时支持传统语音业务和宽带业务,具备良好的业务扩展性,能平地滑向NGN网络演进,还能轻松加载各种增值业务。 (5)PON支持所有住宅用户和许多商业用户共享一个接入网(包括物理层和协议层),因而减少了分散的接入网的数量。 PON中最主要的三个部分,包括位于局端的OLT(OpticalLineTerminal,光线路终端)、终端ONU(OpticalNetwork Unit,光网络单元)以及ODN(Optical Distribution Network,光配线网)。PON“无源”是指ODN全部由光分路器(Splitter)等无源器件组成,所示。1不含有任何电子器件及电源。如图

无源光网络综述

一、无源光网络的概念 无源光网络(PON),是指在OLT(光线路终端)和ONU(光网络单元)之间的光分配网络(ODN)没有任何有源电子设备. PON(无源光网络)技术是一种点对多点的光纤传输和接入技术,下行采用广播方式、上行采用时分多址方式,可以灵活地组成树型、星型、总线型等拓朴结构,在光分支点不需要节点设备,只需要安装一个简单的光分支器即可,因此具有节省光缆资源、带宽资源共享、节省机房投资、设备安全性高、建网速度快、综合建网成本低等优点。 PON包括ATM-PON(APON,即基于ATM的无源光网络)和Ethernet-PON(EPON,即基于以太网的无源光网络)两种。 二、无源光网络的优势 无源光网络(PON)是一种纯介质网络,避免了外部设备的电磁干扰和雷电影响,减少了线路和外部设备的故障率,提高了系统可靠性,同时节省了维护成本,是电信维护部门长期期待的技术。无源光网络的优势具体体现在以下几方面: (1)无源光网络设备简单,安装维护费用低,投资相对也较小。 (2)无源光设备组网灵活,拓扑结构可支持树型、星型、总线型、混合型、冗余型等网络拓扑结构。 (3)安装方便,它有室内型和室外型。其室外型可直接挂在墙上,或放置于"H"杆上,无须租用或建造机房。而有源系统需进行光电、电光转换,设备制造费用高,要使用专门的场地和机房,远端供电问题不好解决,日常维护工作量大。 (4)无源光网络适用于点对多点通信,仅利用无源分光器实现光功率的分配。 (5)无源光网络是纯介质网络,彻底避免了电磁干扰和雷电影响,极适合在自然条件恶劣的地区使用。 (6)从技术发展角度看,无源光网络扩容比较简单,不涉及设备改造,只需设备软件升级,硬件设备一次购买,长期使用,为光纤入户奠定了基础,使用户投资得到保证。三、基于ATM的无源光网络 1.APON技术简介 近年来,在接入网上使用ATM技术以提供视频广播、远程教育以及数据通信等多种业务的趋势越来越明显。在无源光网络上使用ATM,不仅可以利用光纤的巨大带宽提供宽带服务,也可以利用ATM进行高效的业务管理。自1993年以来,许多国家都竞相开始研究ATM-PON技术及其应用,并认为A TM-PON是最有前途的、能以较低成本提供宽带接入的方案。 APON技术发展得比较早,它还具有综合业务接入、QoS服务质量保证等独有的特点,ITU-T的G.983建议规范了ATM-PON的网络结构、基本组成和物理层接口,我国信息产业部也已制定了完善的APON技术标准。 A TM-PON采用的是点到多点的无源光网络,主要由OLT、ODN、ONU组成,由无源光分路器件将OLT的光信号分到树形网络的各个ONU。其应用包括FTTH、FTTB/C、FTTCab等多种配置结构。FTTB/C和FTTCab网络结构只是在应用上略有区别,可以看成一类。 FTTB/C/Cab可以提供PSTN、ISDN业务以及其它对称或非对称的宽带业务。 FTTH应用提供的业务大致同上,另外,FTTH可以考虑使用户内置ONU,使ONU的工作环境得以改善,再加上网络全部为光纤,使得维护工作量减少、成本降低。对于网络将来可能的带宽或业务升能,ONU可不作改动。 根据G.983规范,ATM无源光网络中,OLT最多可寻址64个ONU,PON所支持的虚通路(VP)数为4096,PON寻址可以使用A TM信元头中的12位VP域。由于OLT具有VP

国内外光通讯技术及产业领域现状及发展趋势

光通信技术及产业领域现状与发展趋势 (一)全球光通信技术及产业领域现状 全球光通信技术与应用表现出以下部分发展特征: FTTH部署全球推进。在FTTH技术中,APON/BPON、EPON/GEPON是两种主要的方式。而且都已经在世界范围内大规模部署,北美、欧洲、亚太已开始大规模商用。在亚太地区,PON技术也得到了广泛的应用。在这个地区,采用的更多的是EPON技术,这种技术成本相对低廉,在日本,韩国等地区这项技术得到了快速的应用。GPON的部署多在北美地区。欧洲也在大规模部署FTTH工程。 大容量光传输技术成为近年市场发展的一个方向。全球一些运营商开始采用单波道40 Gbit/s DWDM设备提高骨干网的容量,40 Gbit/s系统成为新的亮点。由于40 Gbit/s技术的不断成熟(如光调制技术以及色散补偿技术)以及设备价格的逐步降低,未来几年40 Gbit/s的市场将逐步增长,预计2010年前后全球将开始进行40 Gbit/s设备的大规模部署。 ASON技术逐渐进入规模商用。ASON设备已经成熟,在全球已进入规模商用阶段,国外运营商采用ASON技术早于国内运营商,网络建设规模也更大。 对于光通信技术和产业未来发展业界有如下的预测: ●光通信行业将更加集中,但供应链链仍然需要完善 网络设备商将更加趋于集中,设备制造商将控制其外包光元件供应商的数量,完善其供应链,规模较小的光元器件供应商将面临较大的挑战; ●感知型光网络将出现 目前行业里最热门的三大关键词——任何波长(colorless)、任何方向(directionless)和任何竞争(contentionless)——都是感知型网络的重要组成部分,它们所具备的特征赋予了任意类型的网络波长在任何方向都能达到任意目的地的能力。 目前,业界正在研发复杂的光学转换器件,来构建网络和节点架构,进而实现自动端到端波长、转发器和路由的灵活转换。这些新组件和体系架构将建立在波长选择开关(WSS)的基础上并完善WSS,成为灵活光网络的核心结构单元。 ●传输更为快速和灵活 随着价格的降低和带宽的突升,2011年40G网络将占主导地位。40G相干调制方案将增加网络连接的长度,并将为规模部署100G相干调制方案提供宝贵的参考经验。 100G市场将紧随40G网络市场,因为主要的网络设备制造商在展示其内部解决方案、开始部署第一批网络的同时,还试图将第二代设计外包给光元件供应商。事实上,许多业内人士都相信,100G网络将在2011年呈现出非常强劲的发展态势,占据高速网络市场的大部分份额,明显遏制40G市场的增长。 ●未来光技术将从电信拓展到手势识别和清洁能源领域 手势识别,一种能够让人们通过手势或身体运动来控制电子设备的技术,就是光技术进入新市场的一个范例,此外,将光技术应用于新市场的另一成功范例当属清洁能源市场。去年,捷迪讯宣布推出聚光光伏(CPV)电池,一种能够将太阳光有效地聚集到太阳能电池板来生产清洁能源的技术。在未来的几年内,更多的太阳能系统集成商将部署CPV技术,因为以捷迪讯为代表的众多公司将会大批量生产聚光光伏电池,这将有助于降低成本,也是该技术得到广泛应用的关键所在。

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