有線電視光纖傳輸設(shè)備的原理與調(diào)試

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【摘要】有線電視網(wǎng)絡(luò)在三網(wǎng)融合下也在積極地采用光纖傳輸組網(wǎng)的方式，而光纖傳輸與傳統(tǒng)的有線電視傳輸信道有著很大的區(qū)別，因此務(wù)必要掌握光纖傳輸?shù)奶匦院拖嚓P(guān)設(shè)備的工作原理，并且在組網(wǎng)后進(jìn)行科學(xué)調(diào)試保證傳輸通暢。

【關(guān)鍵詞】有線電視；光纖傳輸；原理；調(diào)試

1關(guān)于光纖入戶

現(xiàn)在有線電視網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)，很多都是建立在GPON或者是EPON上的，當(dāng)然這離不開(kāi)PON，這里從GPON的角度來(lái)進(jìn)行討論，在這個(gè)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)下，主要的光纖傳輸設(shè)備包括OLT、ONU和ODN。其中OLT是網(wǎng)絡(luò)側(cè)端口，連接核心網(wǎng)和接入網(wǎng)，經(jīng)ODN連接ONU。ONU屬于用戶側(cè)設(shè)備，為用戶入網(wǎng)提供接口，連接用戶后，接入ODN形成ODN網(wǎng)絡(luò)，并接受OLT的集中管理。

2有線電視光纖傳輸設(shè)備工作原理

2.1光纖傳輸原理

基于前文的分析來(lái)說(shuō)有線電視網(wǎng)絡(luò)到戶，不管是何種形式目前必須要關(guān)注一個(gè)非常重要的東西，就是光纖。一個(gè)典型的光纖傳輸系統(tǒng)必定有光源、傳輸介質(zhì)和檢測(cè)器，習(xí)慣上來(lái)說(shuō)一個(gè)光脈沖表示為比特1，而無(wú)光脈沖則表示比特0，傳輸?shù)慕橘|(zhì)就是極細(xì)的玻璃纖維。當(dāng)符合要求的光照射到檢測(cè)器時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)電脈沖，實(shí)現(xiàn)光/電之前的轉(zhuǎn)化，簡(jiǎn)單而言就是在光纖的一段放上一個(gè)光源，另一端放一個(gè)檢測(cè)器，這樣就是一個(gè)簡(jiǎn)單的單向光纖傳輸系統(tǒng)。而光在光纖當(dāng)中的傳輸主要是基于全反射原理，當(dāng)光線垂直于光纖截面射入并且與光纖的軸心線場(chǎng)合，光線沿著軸心線向前傳播，當(dāng)光線和光纖的軸心線有一定的角度，那么光纖纖芯和外包層的交界面位置就會(huì)不斷發(fā)生全反射，并逐漸向前傳輸。

2.2光纖傳輸設(shè)備工作原理

基于上述對(duì)光纖傳輸系統(tǒng)的簡(jiǎn)單分析可知，光纖傳輸設(shè)備在這個(gè)系統(tǒng)當(dāng)中的重要作用。沒(méi)有這些設(shè)備，基本上光纖傳輸這個(gè)系統(tǒng)就是缺胳膊少腿的情況。進(jìn)一步結(jié)合本文第一部分的內(nèi)容，在這里主要分析光發(fā)射機(jī)、光接收機(jī)和放大器三個(gè)設(shè)備的工作原理。首先是光發(fā)射機(jī)，光發(fā)射機(jī)在光纖傳輸系統(tǒng)當(dāng)中相當(dāng)于光源，主要是利用高頻電視信號(hào)來(lái)控制設(shè)備當(dāng)中的半導(dǎo)體模塊中的LD模塊，進(jìn)而完成控制輸出模塊中的光強(qiáng)度信號(hào)，這其中通常使用分部反饋激光器來(lái)作為發(fā)射機(jī)的光源。而為了保證電平信號(hào)的斜率通常會(huì)插入一個(gè)仿真系統(tǒng)或者是均衡器，以此來(lái)控制輸出信號(hào)的平坦性。同時(shí)因?yàn)楣饫w傳輸當(dāng)中依靠的是全反射原理，激光器發(fā)射出去的光，可能會(huì)被反射回來(lái)，那么就會(huì)造成一定的干擾，所以這個(gè)射角很關(guān)鍵，同時(shí)也需要增設(shè)一個(gè)光隔離器，來(lái)隔離可能反射回來(lái)的光，以此來(lái)控制干擾。其次，光放大器，這個(gè)設(shè)備在光纖傳輸系統(tǒng)當(dāng)中非常關(guān)鍵。因?yàn)楣饩€在光纖當(dāng)中傳播依靠的是反射，主要是二氧化硅的作用，光進(jìn)入二氧化硅中后在兩者結(jié)合的面上光將發(fā)生折射現(xiàn)象，如果入射角度大于一個(gè)臨界值，那么光就會(huì)完全被限制在二氧化硅當(dāng)中實(shí)現(xiàn)傳播，但是傳播過(guò)程當(dāng)中會(huì)出現(xiàn)衰耗和色散，尤其是長(zhǎng)距離傳播而且光纖傳輸當(dāng)中也有跳線和接頭這些都會(huì)導(dǎo)致衰耗。放大器的作用就是為了解決衰耗的問(wèn)題，主要就是放大光強(qiáng)，來(lái)抵消衰耗問(wèn)題。具體的原理是利用輸入到光纖當(dāng)中的信號(hào)光去激活某種物質(zhì)，而這種物質(zhì)是經(jīng)過(guò)了粒子數(shù)反轉(zhuǎn)而成的，這樣就能夠得到較大的光強(qiáng)。最后，光接收機(jī)，光接收機(jī)的原理的工作內(nèi)容很簡(jiǎn)單，就是將接收到的光信號(hào)轉(zhuǎn)化成電信號(hào)，比如光貓，ONU等。它主要由光電轉(zhuǎn)化模塊、均衡網(wǎng)絡(luò)、放大電路、可變衰減電路以及電源電路組成，其中關(guān)鍵的模塊是光電轉(zhuǎn)化模塊，能夠?qū)⒐庑盘?hào)轉(zhuǎn)化成適合在用戶分配網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中傳輸?shù)纳漕l電信號(hào)，并且經(jīng)過(guò)放大電路的發(fā)達(dá)后輸出有線電視信號(hào)。

3有線電視光纖傳輸設(shè)備調(diào)試

3.1為什么要進(jìn)行調(diào)試

在一個(gè)典型光纖傳輸系統(tǒng)當(dāng)中，光信號(hào)的傳輸特性表現(xiàn)為光功率、色散、光信噪比和非線性效應(yīng)。其中光功率決定了光纖傳輸?shù)木嚯x，假設(shè)說(shuō)發(fā)射機(jī)和接收機(jī)之間光纖長(zhǎng)度90km，其光衰系數(shù)為默認(rèn)的0.22dB/km，那么則可計(jì)算出線路衰耗為22.8dB。色散這個(gè)方面，由于導(dǎo)波磨具有不同的波長(zhǎng)而導(dǎo)致出現(xiàn)群速度不同引起色散，這與導(dǎo)波結(jié)構(gòu)參數(shù)和波長(zhǎng)有著非常顯著的關(guān)系，而其取決于波導(dǎo)尺寸和纖芯與外包層的相對(duì)折射率差。OSNR值也就是光信噪比，其大小決定網(wǎng)絡(luò)最終信號(hào)的質(zhì)量。比方說(shuō)，對(duì)于一般的10GE的OTU，通常要求在接收端OSNR要達(dá)到25dB。非線性效應(yīng)一般受非線性折射率（kerr效應(yīng)）影響，包括SPM、XPM和四波混頻。其中kerr效應(yīng)影響最大，會(huì)在網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中產(chǎn)生串?dāng)_和功率代價(jià)。為此也必須要考慮非線性效應(yīng)的抑制問(wèn)題。

3.2光纖傳輸設(shè)備調(diào)試內(nèi)容

基于上文扥分析光纖傳輸設(shè)備組網(wǎng)完成以后，必須要進(jìn)行調(diào)試，以滿足光信號(hào)、色散、光信噪比和非線性效應(yīng)的要求。這是保證有線電視網(wǎng)絡(luò)通暢的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。首先來(lái)看發(fā)射機(jī)輸入信號(hào)的調(diào)試，主要就是針對(duì)發(fā)射機(jī)輸入的高頻信號(hào)進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試信號(hào)電平以及平坦性是否滿足要求。如果電平比較大，在放大器這個(gè)部分就會(huì)導(dǎo)致幅度偏大的情況，而導(dǎo)致信號(hào)失真。反之就是光信噪比不能滿足要求，這是就需要調(diào)整光功率指標(biāo)來(lái)滿足信號(hào)的平坦性要求。其次，測(cè)試發(fā)射機(jī)工作波長(zhǎng)。對(duì)于有線電視網(wǎng)絡(luò)而言工作波長(zhǎng)一般都集中在1310nm或者是1550nm兩種波長(zhǎng)上。基于1310nm波長(zhǎng)來(lái)說(shuō)，實(shí)際色散程度很低，幾乎為零，但是傳輸當(dāng)中衰耗卻很大，而且不能進(jìn)行中繼放大。對(duì)于另外一種來(lái)說(shuō)衰耗倒是不大，而且也能夠進(jìn)行總計(jì)放大，所以比較適合進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳輸。實(shí)際上就是要測(cè)試發(fā)射機(jī)的發(fā)射的光功率是不是滿足要求，光功率是限制傳輸距離的重要參數(shù)，如果這個(gè)參數(shù)不達(dá)標(biāo)，那就需要考慮改進(jìn)組網(wǎng)的方案了。再次，接收機(jī)的調(diào)試。接收機(jī)承擔(dān)這接收來(lái)自發(fā)射機(jī)的信號(hào)，并且要轉(zhuǎn)化成電信號(hào)來(lái)適應(yīng)有線電視的播放，一般就是針對(duì)功率進(jìn)行測(cè)試，看輸入電平、光功率是否滿足要求，要求是信號(hào)不能太強(qiáng)也不能太弱，太強(qiáng)會(huì)出現(xiàn)電視畫面波紋現(xiàn)象，而太弱則滿足不了播放需求。

3.3光纖傳輸設(shè)備調(diào)試方法

有線電視光纖傳輸設(shè)備組網(wǎng)完成后，一般需要先查閱設(shè)備的說(shuō)明書，并準(zhǔn)備好光功率計(jì)、光時(shí)域反射儀、電視場(chǎng)強(qiáng)儀等儀器。在調(diào)試當(dāng)中發(fā)射端和接收端要相互配合，先測(cè)試發(fā)射機(jī)輸入信號(hào)是否滿足要求，否則就需要根據(jù)設(shè)備說(shuō)明書的要求進(jìn)行調(diào)整。然后要停用正、反方向的發(fā)射機(jī)，用光時(shí)域反射儀測(cè)試每一根光纖的衰耗，如果太大就需要考慮更換或者是重新熔接。然后啟用發(fā)射機(jī)、接收機(jī)，并且不連接光纖，而是連接光功率計(jì)測(cè)試光功率。

4結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，在三網(wǎng)融合背景下，有線電視光纖傳輸是必然的，但是必須要考慮光纖傳輸?shù)奶匦?，而這需要深入地掌握光纖傳輸設(shè)備的工作原理和光纖傳輸?shù)奶匦?，并且在組網(wǎng)完成后要進(jìn)行調(diào)試，確保傳輸?shù)男盘?hào)滿足有線電視的使用要求。本文對(duì)此進(jìn)行了研究，可能有所不足，但希望有參考價(jià)值。

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作者：王成龍 單位：吉林吉大通信設(shè)計(jì)院股份有限公司