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光纤通信技术在广播电视传输中应用

姓名: 王海朋
学号: 9
班级: 电子信息13班

河 北 工 专 电 气 自 动 化 系

一、 光纤通信系统
1．系统基础组成
光纤通信系统是以光波作为载波, 以光纤作为传输媒介通信系统。光纤通信系统由光发射机、 光接收机、 光中继器、 光纤连接器及耦合器无源器件等五个部分组成。
光端机是光纤通信系统关键设备, 光端机分为光发射机和光接收机, 它们性能直接影响整个通信系统传输质量。光纤通信系统中对来自信息源信号传送到发送端光端机, 光发射机则是将光源经过电信号调制成光信号, 输入光纤传输至远方; 接收端光端机内有光检测器未来自光纤光信号还原成电信号, 经放大、 整形、 再生后恢复还原输出。对于长距离光纤通信系统还需中继器, 其作用是将经过长距离光纤衰减和畸变后微弱光信号经放大、 对失真脉冲波形进行整形、 校正生成一定强度光信号, 继续向前方以确保良好通信质量。
光纤通信系统中各部分功效作用:
(1)光发射机: 光发射机是实现电/光信号转换光端机。它由光源、 驱动器和调制器组成。其功效是未来自于信号源（视频、 音频或射频）电信号对光源发出光波进行调制, 成为已调光波, 然后再将已调光信号耦合到光纤去传输。
2)光接收机: 光接收机是实现光/电转换光端机。它由光检测器和光放大器组成。其功效是将光纤或光缆传输来光信号, 经光检测器转变为电信号（视频、 音频或射频）, 然后, 再将这微弱电信号经放大电路放大到足够电平, 送到用户接收端去。
(3)光纤或光缆: 光纤或光缆组成光传输通路。其功效是将发射端发出已调光信号, 经过光纤或光缆远距离传输后, 耦合到接收端光检测器上去, 完成传送信息任务。
(4)中继器: 中继器由光检测器、 光源和判决再生电路组成。它作用有两个: 一个是赔偿光信号在光纤中传输时受到衰减; 另一个是对波形失真脉冲进行校正。
(5)光纤连接器 耦合器等无源器件: 因为光纤或光缆长度受光纤拉制工艺和光缆施工条件限制, 且光纤拉制长度也是有程度（如1Km)。 所以一条光纤线路可能存在多根光纤相连接问题。于是, 光纤间连接、 光纤与光端机连接及耦合, 对光纤连接器、 耦合器等无源器件使用是必不可少。
2. 光纤（光缆）传输特征
光纤是用高纯度玻璃材料制造而成。光纤线路由光纤、 光纤接头、 光纤连接器组成。光纤是光纤线路主体, 实际中使用是容纳很多根光纤光缆（每根光纤都有自己包层）。光纤线路性能关键由光缆内光纤传输特征决定。现在使用石英光纤有多模光纤和单模光纤。单模光纤（Single-Mode）只传输主模, 也就是说光线只沿光纤内芯进行传输。因为完全避免了模式射散使得单模光纤传输频带很宽, 所以适用与大容量, 长距离光纤通迅。多模光纤（Multi-Mode） 在一定工作波长下, 有多个模式在光纤中传输。因为色散, 这种光纤传输性能较差频带比较窄, 传输容量也比较小, 距离比较短。单模光纤使用光波长为1310nm或1550 nm。单模光纤传输特征比多模光纤好, 价格比多模光纤廉价, 而得到了广泛应用。对于光纤基础要求是损耗和色散这两个传输特征参数尽可能地小。
产生光纤损耗原因关键分为三种: 吸收损耗、 散射损耗和辐射损耗。光纤损耗关系到光纤通信传输距离长短和中继距离选择。即光纤损耗限制了光纤通信最大直通距离。现在光纤通信中常见三个低损耗窗口。0.85 （850nm）、 1.31 (1310nm)和1.55 (1550nm)左右是光纤通信中常见三个低损耗窗口。
光纤色散是指输入光脉冲在光纤中传输时因为各波长光波群速度不一样而引发光脉冲展宽现象。光纤色散存在使传输信号脉冲发生畸变, 从而限制了光纤传输带宽。
3．SDH传输技术介绍
SDH(Synchronous Digital Hierarchy)是一个同时数字体系, 一个高速传输数字通信技术。在SDH网中, 有主从同时方法和相互同时方法, 二者各有优缺点。SDH传输速率分级称为同时传输模块STM, 其中STM—1传输速率为155.520Mb/s, STM—4传输速率为622.080 Mb/s, STM—6传输速率为2488.320 Mb/s, STM—64传输速率为9953.280 Mb/s等。
SDH网络中设备关键有终端复用器、 分插复用器、 交叉连接设备和再生器等。
终端复用器（TM）是在网络终端把多路底速信号复用成一路高速信号, 或反过来把一路高速信号分接成多路底速信号设备。
分插复用器（ADM）用于网络交叉节点, 从输入高速信号中分接部分低速信号（或向输出高速信号中插入部分低速信号）。
数字交叉连接设备（DXC）是含有一个或多个信号端口, 能够对任意之间信号进行可控连接设备, 它兼有复用、 配线、 保护/恢复、 监控和网管数次功效。
再生器（RG）位于传输链路中途, 是能够接收STM—N信号, 并经过合适处理, 使信号根据要求幅度、 波形和定时特征继续向前传送设备。
在SDH网中, 常采取环型自愈网方法来进行保护, 以增强通信可靠性。所谓环型自愈网保护就是把各个ADM节点组成一个环型, 在某段线路或某个网元出现故障时, 利用ADM智能, 寻求替换路由, 为所传输信号提供保护。
SDH传输网是由部分SDH网络单元组成, 在光纤、 微波或卫星上进行同时信息传送, 融复接、 传输、 交换功效于一体 由统一网络管理操作综合信息网。可实现网络有效管理、 动态网络维护、 对业务性能监视等功效, 能有效提升网络资源利用率, 能满足广播电视干线传输网信息传输和交换要求, 对提升广播电视传输质量有了质飞跃, 所以SDH技术正成为广播电视领域传输技术方面发展和应用热点。
二、 光纤在电视传输应用
1．传输在广播电视领域中应用
在广播电视领域, 以光缆网络为基础网络建设, 是事业发展关键基础。本省东南广播电视网络有限企业已建成了以光缆为传输介质, SDH为传输平台传输网络。东南网络是覆盖全省, 连接, 高度信息化广播电视传输网。光缆网络是城市最可靠数字电视和数据传输链路, 现在, 从电视台总控机房到卫星上行站、 有线电视网或发射台传输信号都选择使用光缆, 其质量高、 效果好。经过光纤网络传输电视直播信号, 改变了以往只靠微波中继传输方法, 也消除了因为微波中继引发噪声, 而确保了信号可靠性。
12月, 本省五地市高速公路通车开通仪式上, 我们就是利用光纤传输进行直播, 将四个地方现场信号经过光纤网传输到福州主会场和转播车, 同时各地分会场经过光纤接收主会场信号; 转播车导播通话信号都是建立在光纤第二路音频通路上。再如, 今年四月份, 我台《新闻启示录》栏目进行了一次经过光纤实施三地同时互动节目录制过程。三地之间信号都是互通。能够是一地与另一地互通, 将当地信号送给其她两地, 同时接收其她两地信号, 也能够是一地与两地互通或者是三地同时互通。主持人与三地嘉宾能够互通交流, 以及导播与主持人也能够互通, 这些都是经过光纤来传送实现。当然, 经过光纤实现两地传送或直播是最常常一个电视传送方法。不过, 光纤传输时要注意是视频与音频信号同时问题, 这经过调整能够处理。
光纤传输系统含有传输频带极宽, 通信容量很大, 衰减低, 串扰小, 抗干扰能力强特点, 不象微波传送使用中继会产生因中继引发噪声, 而影响信号质量; 也不象卫星传送那样接收时信号延时较大, 而且轻易受干扰。所以, 光纤传输系统优越性是显著。
2．注意问题
光纤系统关键故障来自接头不清洁、 连接不良, 光纤断裂、 裸露、 变形, 光发射机和光接收机调试不正确等, 要依据实际情况立刻处理。对于光纤部分故障, 通常都能够经过OTDR（光时域反射计）测试来找出故障。
前端光发射机应有良好工作环境, 注意防潮, 预防灰尘进入, 要确保其工作电压稳定可靠, 要常常检验光纤是否变形和断裂, 光纤尾纤不能过于弯曲, 要有一定曲度, 对于光接收机, 要检验其输出电平。
光纤传输系统与同轴电缆有线电视系统一样都有技术指标。光纤传输系统除光端机、 光纤外还有各类连接器所组成, 这些组成都会是光纤传输链路中噪声关键起源, 而连接头引发噪声是关键原因。光纤连接可分为固定接头和活动连接器。在敷设光缆时, 需要将每段光纤进行连接, 通常是采取熔接技术将其熔接形成光纤固定接头。而在光纤链路中, 光纤与设备连接, 光端机内部连接, 光纤与其她光源器件连接以及光配线架连接需要采取活动连接器。光纤活动连接器关键光学性能要求是插入损耗小, 通常小于0.5dB, 后向反射损耗要大, 通常大于40dB, 在要求比较严格地方, 后向反射损耗要大于60 dB, 反复拔插1000次后损耗改变量小于0.2dB。插入损耗关键由两根光纤接触不良造成。
活动连接器按光纤种类或是传输特征分类, 有单模和多模型。按光纤芯数有单芯、 多芯及带状连接器。两根光纤活动连接是靠活动连接适配器(尾纤)来连接, 单模光纤活动连接器按其结构或连接方法分为FC(平面对接)? pSC（矩形）pST(压接式)等, 端面接触方法有PC（直接接触）、 UPC、 APC(斜面对接)型。
所以采取何种连接器, 插头应配置对应适配器才能完好将两根光纤连接起来, 使用时要将其结构以及端面处理情况一起结合起来考虑, 比如FC适配器只适适用于两个FC? uPC或两个FC? uAPC? p两个FC? uUPC插头连接。在有线电视系统中, 因为只用单模光纤, 为了降低光纤反射影响, 单模斜面（APC）活动连接器是最常见一个。为了加大反射损耗避免反射光对光发射机性能影响, 通常都要采取FC/APC或SC/APC连接器。连接时, 一定要确保端面清洁, 可先用脱水酒精擦洗洁净, 尾纤斜面对齐,再与插座拧紧或插紧, 不然使用不妥会使光纤传输系统指标下降, 甚至劣化。在光纤链路中, 串接活动连接器过多, 不仅增加了插入损耗, 且因为使用不妥, 易造成连接器端面接触不紧, 以及连接器端面不洁净, 都会造成光反射增大使C/N值下降。
光纤传输系统含有传输频带极宽, 通信容量很大; 传输速率高, 衰减低, 串扰小, 抗干扰能力强, 信号传输质量高; 同时光纤尺寸小, 重量轻, 便于传输和铺设; 光纤是石英玻璃拉制成形,原材料起源丰富, 并节省了大量有色金属等特点它是高性能通信网络关键组成部分, 在电视台节目数字化制作网中, 它是高质量视音频实时业务最理想传输介质。所以, 光纤在通信网, 广播电视网, 计算机网, 以及在其她数据传输系统中, 都得到了广泛应用。光纤宽带干线传送网和接入网发展快速, 是目前研究开发应用关键目标。
三、 结束语:
光及光纤应用正给人类生活带来深刻影响与变革, 光纤通信是当今世界上发展最快领域之一, 它发展将成为未来通信发展主流。光纤通信系统中存在部分不足与缺点, 将会伴随科学技术不停发展被一一克服。实现光纤到户、 全光网络时代将不会遥远了。
四、 参考文件:
1乔桂红主编 光纤通信 人民邮电出版社 5月
2王雷 光纤通信发展现实状况和未来 中国科技信息出版社 4月
3吴重庆 光通信导论 清华大学出版社