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、光接收機、光中繼器、光纖連接器及耦合器的無源器件等五個部分組成。
光端機是光纖通信系統(tǒng)的核心設(shè)備，光端機分為光發(fā)射機和光接收機，它們的性能直接影響整個通信系統(tǒng)的傳輸質(zhì)量。光纖通信系統(tǒng)中對來自信息源的信號傳送到發(fā)送端的光端機，光發(fā)射機則是將光源通過電信號調(diào)制成光信號，輸入光纖傳輸至遠(yuǎn)方；接收端的光端機內(nèi)有光檢測器將來自光纖的光信號還原成電信號，經(jīng)放大、整形、再生后恢復(fù)還原輸出。對于長距離的光纖通信系統(tǒng)還需中繼器，其作用是將經(jīng)過長距離光纖衰減和畸變后的微弱光信號經(jīng)放大、對失真的脈沖波形進(jìn)行整形、校正生成一定強度的光信號，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：光發(fā)射機是實現(xiàn)電/光信號轉(zhuǎn)換的光端機。它由光源、驅(qū)動器和調(diào)制器組成。其功能是將來自于信號源（視頻、音頻或射頻）的電信號對光源發(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)的光信號耦合到光纖去傳輸。
(2)光接收機：光接收機是實現(xiàn)光/電轉(zhuǎn)換的光端機。它由光檢測器和光放大器組成。其功能是將光纖或光纜傳輸來的光信號，經(jīng)光檢測器轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘枺ㄒ曨l、音頻或射頻），然后，再將這微弱的電信號經(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，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器上去，完成傳送信息任務(wù)。
(4)中繼器：中繼器由光檢測器、光源和判決再生電路組成。它的作用有兩個：一個是補償光信號在光纖中傳輸時受到的衰減；另一個是對波形失真的脈沖進(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、光纖與光端機的連接及耦合，對光纖連接器、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，長距離的光纖通迅。多模光纖（Multi-Mode） 在一定的工作波長下，有多個模式在光纖中傳輸。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為1310nm或1550 nm。單模光纖的傳輸特性比多模光纖好，價格比多模光纖便宜，而得到了廣泛的應(yīng)用。對于光纖的基本要求是損耗和色散這兩個傳輸特性參數(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低損耗窗口。
光纖色散是指輸入光脈沖在光纖中傳輸時由于各波長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)男盘柮}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。SDH的傳輸速率分級稱為同步傳輸模塊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復(fù)用成一路高速信號，或反過來把一路高速信號分接成多路底速信號的設(shè)備。
分插復(fù)用器（ADM）用于網(wǎng)絡(luò)交叉節(jié)點，從輸入的高速信號中分接部分低速信號（或向輸出的高速信號中插入部分低速信號）。
數(shù)字交叉連接設(shè)備（DXC）是具有一個或多個信號端口，可以對任意之間的信號進(jìn)行可控連接的設(shè)備，它兼有復(fù)用、配線、保護/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，并經(jīng)過適當(dāng)?shù)奶幚?，使信號按照?guī)定的幅度、波形和定時特性繼續(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，以增強通信的可靠性。所謂環(huán)型自愈網(wǎng)保護就是把各個ADM節(jié)點組成一個環(huán)型，在某段線路或某個網(wǎng)元出現(xiàn)故障時，利用ADM的智能，尋找替代路由，為所傳輸?shù)男盘柼峁┍Ｗo。
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)?？蓪崿F(xiàn)網(wǎng)絡(luò)有效管理、動態(tài)網(wǎng)絡(luò)維護、對業(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。
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為傳輸平臺的傳輸網(wǎng)絡(luò)。東南網(wǎng)絡(luò)是覆蓋全省，連接全國，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，從電視臺總控機房到衛(wèi)星上行站、有線電視網(wǎng)或發(fā)射臺傳輸信號都選擇使用光纜，其質(zhì)量高、效果好。通過光纖網(wǎng)絡(luò)傳輸電視直播信號，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。將四個地方的現(xiàn)場信號通過光纖網(wǎng)傳輸?shù)礁Ｖ葜鲿龊娃D(zhuǎn)播車，同時各地分會場通過光纖接收主會場的信號；轉(zhuǎn)播車導(dǎo)播的通話信號都是建立在光纖的第二路音頻通路上。再如，今年四月份，我臺的《新聞啟示錄》欄目進(jìn)行了一次通過光纖實施三地同時互動的節(jié)目錄制過程。三地之間信號都是互通?？梢允且坏嘏c另一地互通，將本地信號送給其他兩地，同時接收其他兩地的信號，也可以是一地與兩地互通或者是三地同時互通。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現(xiàn)的。當(dāng)然，通過光纖實現(xiàn)兩地傳送或直播是最經(jīng)常的一種電視傳送方式。但是，光纖傳輸時要注意的是視頻與音頻信號的同步問題，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，抗干擾能力強的特點，不象微波傳送使用中繼會產(chǎn)生因中繼引起的噪聲，而影響信號質(zhì)量；也不象衛(wèi)星傳送那樣接收時信號延時較大，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)射機和光接收機調(diào)試不正確等，要根據(jù)實際情況及時處理。對于光纖部分的故障，一般都可以通過OTDR（光時域反射計）的測試來找出故障。
前端的光發(fā)射機應(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，對于光接收機，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、光纖外還有各類連接器所組成，這些組成都會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連接器。在敷設(shè)光纜時，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連接器。光纖活動連接器的主要光學(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。兩根光纖的活動連接是靠活動連接適配器(尾纖)來連接的，單模光纖活動連接器按其結(jié)構(gòu)或連接方式分為FC(平面對接)?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FC?uPC或兩個FC?uAPC?p兩個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）活動連接器是最常用的一種。為了加大反射損耗避免反射光對光發(fā)射機性能的影響，一般都要采用FC/APC或SC/APC連接器。連接時，一定要保證端面的清潔，可先用脫水酒精擦洗干凈，尾纖斜面對齊,再與插座擰緊或插緊，否則使用不當(dāng)會使光纖傳輸系統(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，信號傳輸質(zhì)量高；同時光纖尺寸小，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。它是高性能通信網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分，在電視臺的節(jié)目數(shù)字化制作網(wǎng)中，它是高質(zhì)量的視音頻實時業(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)，計算機網(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)。
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