關(guān)于光纖通信技術(shù)在廣播電視傳輸中的應(yīng)用
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關(guān)鍵詞：光纖通信系統(tǒng) 光纖傳輸特性 SDH技術(shù) 光纖連接
近年來，光纖通信技術(shù)在有線電視系統(tǒng)和其他通信系統(tǒng)中得到了非常廣泛的應(yīng)用，人們對(duì)光通信越來越熟悉，而且光纖通信技術(shù)越來越成熟。在廣播電視領(lǐng)域?qū)⒐饫w作為廣播電視信號(hào)傳輸?shù)妮d體應(yīng)用也越來越得到重視和應(yīng)用。
光纖通信系統(tǒng)
1．系統(tǒng)基本構(gòu)成
光纖通信系統(tǒng)是以光波作為載波，以光纖作為傳輸媒介的通信系統(tǒng)。光纖通信系統(tǒng)由光發(fā)射機(jī)、光接收機(jī)、光中繼器、光纖連接器及耦合器的無源器件等五個(gè)部分組成。
光端機(jī)是光纖通信系統(tǒng)的核心設(shè)備，光端機(jī)分為光發(fā)射機(jī)和光接收機(jī)，它們的性能直接影響整個(gè)通信系統(tǒng)的傳輸質(zhì)量。光纖通信系統(tǒng)中對(duì)來自信息源的信號(hào)傳送到發(fā)送端的光端機(jī)，光發(fā)射機(jī)則是將光源通過電信號(hào)調(diào)制成光信號(hào)，輸入光纖傳輸至遠(yuǎn)方；接收端的光端機(jī)內(nèi)有光檢測(cè)器將來自光纖的光信號(hào)還原成電信號(hào)，經(jīng)放大、整形、再生后恢復(fù)還原輸出。對(duì)于長(zhǎng)距離的光纖通信系統(tǒng)還需中繼器，其作用是將經(jīng)過長(zhǎng)距離光纖衰減和畸變后的微弱光信號(hào)經(jīng)放大、對(duì)失真的脈沖波形進(jìn)行整形、校正生成一定強(qiáng)度的光信號(hào)，繼續(xù)向前方以保證良好的通信質(zhì)量。
光纖通信系統(tǒng)中各部分的功能作用：
(1)光發(fā)射機(jī)：光發(fā)射機(jī)是實(shí)現(xiàn)電/光信號(hào)轉(zhuǎn)換的光端機(jī)。它由光源、驅(qū)動(dòng)器和調(diào)制器組成。其功能是將來自于信號(hào)源（視頻、音頻或射頻）的電信號(hào)對(duì)光源發(fā)出的光波進(jìn)行調(diào)制，成為已調(diào)光波，然后再將已調(diào)的光信號(hào)耦合到光纖去傳輸。
(2)光接收機(jī)：光接收機(jī)是實(shí)現(xiàn)光/電轉(zhuǎn)換的光端機(jī)。它由光檢測(cè)器和光放大器組成。其功能是將光纖或光纜傳輸來的光信號(hào)，經(jīng)光檢測(cè)器轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)（視頻、音頻或射頻），然后，再將這微弱的電信號(hào)經(jīng)放大電路放大到足夠的電平，送到用戶接收端去。
(3)光纖或光纜：光纖或光纜構(gòu)成光的傳輸通路。其功能是將發(fā)射端發(fā)出的已調(diào)光信號(hào)，經(jīng)過光纖或光纜的遠(yuǎn)距離傳輸后，耦合到接收端的光檢測(cè)器上去，完成傳送信息任務(wù)。
(4)中繼器：中繼器由光檢測(cè)器、光源和判決再生電路組成。它的作用有兩個(gè)：一個(gè)是補(bǔ)償光信號(hào)在光纖中傳輸時(shí)受到的衰減；另一個(gè)是對(duì)波形失真的脈沖進(jìn)行校正。
(5)光纖連接器、耦合器等無源器件：由于光纖或光纜的長(zhǎng)度受光纖拉制工藝和光纜施工條件的限制，且光纖的拉制長(zhǎng)度也是有限度的（如1Km)。 因此一條光纖線路可能存在多根光纖相連接的問題。于是，光纖間的連接、光纖與光端機(jī)的連接及耦合，對(duì)光纖連接器、耦合器等無源器件的使用是必不可少的。
2. 光纖（光纜）傳輸特性
光纖是用高純度的玻璃材料制造而成。光纖線路由光纖、光纖接頭、光纖連接器組成。光纖是光纖線路的主體，實(shí)際中使用的是容納許多根光纖的光纜（每根光纖都有自己的包層）。
光纖線路的性能主要由光纜內(nèi)光纖的傳輸特性決定。目前使用的石英光纖有多模光纖和單模光纖。單模光纖（Single-Mode）只傳輸主模，也就是說光線只沿光纖的內(nèi)芯進(jìn)行傳輸。由于完全避免了模式射散使得單模光纖的傳輸頻帶很寬，因而適用與大容量，長(zhǎng)距離的光纖通迅。多模光纖（Multi-Mode） 在一定的工作波長(zhǎng)下，有多個(gè)模式在光纖中傳輸。由于色散，這種光纖的傳輸性能較差頻帶比較窄，傳輸容量也比較小，距離比較短。單模光纖使用的光波長(zhǎng)為1310nm或1550 nm。單模光纖的傳輸特性比多模光纖好，價(jià)格比多模光纖便宜，而得到了廣泛的應(yīng)用。對(duì)于光纖的基本要求是損耗和色散這兩個(gè)傳輸特性參數(shù)盡可能地小。
產(chǎn)生光纖損耗的原因主要分為三種：吸收損耗、散射損耗和輻射損耗。光纖損耗關(guān)系到光纖通信傳輸距離的長(zhǎng)短和中繼距離的選擇。即光纖損耗限制了光纖通信的最大直通距離。目前光纖通信中常用三個(gè)低損耗窗口。0.85 （850nm）、1.31 (1310nm)和1.55 (1550nm)左右是光纖通信中常用三個(gè)低損耗窗口。
光纖色散是指輸入光脈沖在光纖中傳輸時(shí)由于各波長(zhǎng)光波的群速度不同而引起光脈沖展寬的現(xiàn)象。光纖色散的存在使傳輸?shù)男盘?hào)脈沖發(fā)生畸變，從而限制了光纖的傳輸帶寬。
3．SDH傳輸技術(shù)簡(jiǎn)介
SDH(Synchronous Digital Hierarchy)是一種同步數(shù)字體系，一種高速傳輸?shù)臄?shù)字通信技術(shù)。在SDH網(wǎng)中，有主從同步方式和相互同步方式，二者各有優(yōu)缺點(diǎn)。SDH的傳輸速率分級(jí)稱為同步傳輸模塊STM，其中STM—1的傳輸速率為155.520Mb/s，STM—4的傳輸速率為622.080 Mb/s，STM—6的傳輸速率為2488.320 Mb/s，STM—64的傳輸速率為9953.280 Mb/s等。
SDH網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備主要有終端復(fù)用器、分插復(fù)用器、交叉連接設(shè)備和再生器等。
終端復(fù)用器（TM）是在網(wǎng)絡(luò)的終端把多路底速信號(hào)復(fù)用成一路高速信號(hào)，或反過來把一路高速信號(hào)分接成多路底速信號(hào)的設(shè)備。
分插復(fù)用器（ADM）用于網(wǎng)絡(luò)交叉節(jié)點(diǎn)，從輸入的高速信號(hào)中分接部分低速信號(hào)（或向輸出的高速信號(hào)中插入部分低速信號(hào)）。
數(shù)字交叉連接設(shè)備（DXC）是具有一個(gè)或多個(gè)信號(hào)端口，可以對(duì)任意之間的信號(hào)進(jìn)行可控連接的設(shè)備，它兼有復(fù)用、配線、保護(hù)/恢復(fù)、監(jiān)控和網(wǎng)管多次功能。
再生器（RG）位于傳輸鏈路中途，是能夠接收STM—N信號(hào)，并經(jīng)過適當(dāng)?shù)奶幚恚剐盘?hào)按照規(guī)定的幅度、波形和定時(shí)特性繼續(xù)向前傳送的設(shè)備。
在SDH網(wǎng)中，常采用環(huán)型自愈網(wǎng)的方式來進(jìn)行保護(hù)，以增強(qiáng)通信的可靠性。所謂環(huán)型自愈網(wǎng)保護(hù)就是把各個(gè)ADM節(jié)點(diǎn)組成一個(gè)環(huán)型，在某段線路或某個(gè)網(wǎng)元出現(xiàn)故障時(shí)，利用ADM的智能，尋找替代路由，為所傳輸?shù)男盘?hào)提供保護(hù)。
SDH傳輸網(wǎng)是由一些SDH網(wǎng)絡(luò)單元組成，在光纖、微波或衛(wèi)星上進(jìn)行同步信息傳送，融復(fù)接、傳輸、交換功能于一體，由統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)管理操作的綜合信息網(wǎng)?？蓪?shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)有效管理、動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)維護(hù)、對(duì)業(yè)務(wù)性能監(jiān)視等功能，能有效的提高網(wǎng)絡(luò)資源的利用率，能滿足廣播電視干線傳輸網(wǎng)的信息傳輸和交換的要求，對(duì)提高廣播電視傳輸質(zhì)量有了質(zhì)的飛躍，因而SDH技術(shù)正成為廣播電視領(lǐng)域傳輸技術(shù)方面的發(fā)展和應(yīng)用熱點(diǎn)。
光纖在電視傳輸?shù)膽?yīng)用
1．傳輸應(yīng)用
在廣播電視領(lǐng)域，以光纜網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，是事業(yè)發(fā)展的主要基礎(chǔ)。我省東南廣播電視網(wǎng)絡(luò)有限公司已建成了以光纜為傳輸介質(zhì)，SDH為傳輸平臺(tái)的傳輸網(wǎng)絡(luò)。東南網(wǎng)絡(luò)是覆蓋全省，連接全國(guó)，高度信息化的廣播電視傳輸網(wǎng)。光纜網(wǎng)絡(luò)是城市最可靠的數(shù)字電視和數(shù)據(jù)傳輸鏈路，現(xiàn)在，從電視臺(tái)總控機(jī)房到衛(wèi)星上行站、有線電視網(wǎng)或發(fā)射臺(tái)傳輸信號(hào)都選擇使用光纜，其質(zhì)量高、效果好。通過光纖網(wǎng)絡(luò)傳輸電視直播信號(hào)，改變了以往只靠微波中繼傳輸?shù)姆椒?，也消除了由于微波中繼引起的噪聲，而保證了信號(hào)的可靠性。
2004年12月，我省五地市高速公路通車的開通典禮上，我們就是利用光纖傳輸進(jìn)行直播的。將四個(gè)地方的現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)通過光纖網(wǎng)傳輸?shù)礁Ｖ葜鲿?huì)場(chǎng)和轉(zhuǎn)播車，同時(shí)各地分會(huì)場(chǎng)通過光纖接收主會(huì)場(chǎng)的信號(hào)；轉(zhuǎn)播車導(dǎo)播的通話信號(hào)都是建立在光纖的第二路音頻通路上。再如，今年四月份，我臺(tái)的《新聞啟示錄》欄目進(jìn)行了一次通過光纖實(shí)施三地同時(shí)互動(dòng)的節(jié)目錄制過程。三地之間信號(hào)都是互通。可以是一地與另一地互通，將本地信號(hào)送給其他兩地，同時(shí)接收其他兩地的信號(hào)，也可以是一地與兩地互通或者是三地同時(shí)互通。主持人與三地的嘉賓可以互通交流，以及導(dǎo)播與主持人也可以互通，這些都是通過光纖來傳送實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)然，通過光纖實(shí)現(xiàn)兩地傳送或直播是最經(jīng)常的一種電視傳送方式。但是，光纖傳輸時(shí)要注意的是視頻與音頻信號(hào)的同步問題，這經(jīng)過調(diào)整可以解決。
光纖傳輸系統(tǒng)具有傳輸頻帶極寬，通信容量很大，衰減低，串?dāng)_小，抗干擾能力強(qiáng)的特點(diǎn)，不象微波傳送使用中繼會(huì)產(chǎn)生因中繼引起的噪聲，而影響信號(hào)質(zhì)量；也不象衛(wèi)星傳送那樣接收時(shí)信號(hào)延時(shí)較大，而且容易受干擾。因此，光纖傳輸系統(tǒng)的優(yōu)越性是明顯的。
2．注意的問題
光纖系統(tǒng)的主要故障來自接頭不清潔、連接不良，光纖斷裂、裸露、變形，光發(fā)射機(jī)和光接收機(jī)調(diào)試不正確等，要根據(jù)實(shí)際情況及時(shí)處理。對(duì)于光纖部分的故障，一般都可以通過OTDR（光時(shí)域反射計(jì)）的測(cè)試來找出故障。
前端的光發(fā)射機(jī)應(yīng)有良好的工作環(huán)境，注意防潮，防止灰塵的進(jìn)入，要保證其工作電壓的穩(wěn)定可靠，要經(jīng)常檢查光纖是否變形和斷裂，光纖尾纖不能過于彎曲，要有一定的曲度，對(duì)于光接收機(jī)，要檢查其輸出電平。
光纖傳輸系統(tǒng)與同軸電纜有線電視系統(tǒng)一樣都有技術(shù)指標(biāo)的。光纖傳輸系統(tǒng)除光端機(jī)、光纖外還有各類連接器所組成，這些組成都會(huì)是光纖傳輸鏈路中噪聲的主要來源，而連接頭引起的噪聲是主要原因。光纖連接可分為固定接頭和活動(dòng)連接器。在敷設(shè)光纜時(shí)，需要將每段光纖進(jìn)行連接，通常是采用熔接技術(shù)將其熔接形成光纖的固定接頭。而在光纖鏈路中，光纖與設(shè)備的連接，光端機(jī)內(nèi)部連接，光纖與其他光源器件的連接以及光配線架的連接需要采用活動(dòng)連接器。光纖活動(dòng)連接器的主要光學(xué)性能要求是插入損耗小，一般小于0.5dB，后向反射損耗要大，一般大于40dB，在要求比較嚴(yán)格的地方，后向反射損耗要大于60 dB，重復(fù)拔插1000次后損耗變化量小于0.2dB。插入損耗主要由兩根光纖接觸不良造成的。
活動(dòng)連接器按光纖的種類或是傳輸特性分類，有單模和多模型。按光纖芯數(shù)有單芯?p多芯及帶狀連接器。兩根光纖的活動(dòng)連接是靠活動(dòng)連接適配器(尾纖)來連接的，單模光纖活動(dòng)連接器按其結(jié)構(gòu)或連接方式分為FC(平面對(duì)接)?pSC（矩形）?pST(壓接式)等，端面接觸方式有PC（直接接觸）、UPC、APC(斜面對(duì)接)型。
所以采用何種連接器，插頭應(yīng)配置相應(yīng)的適配器才能完好的將兩根光纖連接起來，使用時(shí)要將其結(jié)構(gòu)以及端面的處理情況一起結(jié)合起來考慮，比如FC適配器只適用于兩個(gè)FC?uPC或兩個(gè)FC?uAPC?p兩個(gè)FC?uUPC插頭的連接。在有線電視系統(tǒng)中，由于只用單模光纖，為了減少光纖的反射影響，單模斜面（APC）活動(dòng)連接器是最常用的一種。為了加大反射損耗避免反射光對(duì)光發(fā)射機(jī)性能的影響，一般都要采用FC/APC或SC/APC連接器。連接時(shí)，一定要保證端面的清潔，可先用脫水酒精擦洗干凈，尾纖斜面對(duì)齊,再與插座擰緊或插緊，否則使用不當(dāng)會(huì)使光纖傳輸系統(tǒng)指標(biāo)下降，甚至劣化。在光纖鏈路中，串接的活動(dòng)連接器過多，不但增加了插入損耗，且由于使用不當(dāng)，易造成連接器端面接觸不緊，以及連接器端面不干凈，都會(huì)造成光反射增大使C/N值下降。
光纖傳輸系統(tǒng)具有傳輸頻帶極寬，通信容量很大；傳輸速率高，衰減低，串?dāng)_小，抗干擾能力強(qiáng)，信號(hào)傳輸質(zhì)量高；同時(shí)光纖尺寸小，重量輕，便于傳輸和鋪設(shè)；光纖是石英玻璃拉制成形,原材料來源豐富，并節(jié)約了大量有色金屬等特點(diǎn)。它是高性能通信網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分，在電視臺(tái)的節(jié)目數(shù)字化制作網(wǎng)中，它是高質(zhì)量的視音頻實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)的最理想傳輸介質(zhì)。因此，光纖在通信網(wǎng)，廣播電視網(wǎng)，計(jì)算機(jī)網(wǎng)，以及在其他數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中，都得到了廣泛應(yīng)用。光纖寬帶干線傳送網(wǎng)和接入網(wǎng)發(fā)展迅速，是當(dāng)前研究開發(fā)應(yīng)用的主要目標(biāo)。
評(píng)論