有線電視信號傳輸光纖傳輸技術應用研究

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【摘要】近年來，我國信息技術水平不斷提升，新媒體和傳統(tǒng)媒體蓬勃發(fā)展形成了全新的融媒體環(huán)境。本文主要介紹光纖傳輸技術在有線電視信號傳輸中的應用優(yōu)勢，分析硬件電路設計與實現(xiàn)、高速接口設計與實現(xiàn)、壓縮算法、故障診斷和運行維護，基于光纖傳輸技術的應用現(xiàn)狀，探究光纖傳輸技術在有線電視信號傳輸中的發(fā)展趨勢，以期優(yōu)化我國信息環(huán)境，促進有線電視行業(yè)發(fā)展。

【關鍵詞】光纖傳輸技術；有線電視；信號傳輸；故障診斷

信息環(huán)境中，新媒體的出現(xiàn)和發(fā)展對傳統(tǒng)媒體中的有線電視造成了一定沖擊，光纖傳輸技術在有線電視信號傳輸中的應用可有效穩(wěn)定有線電視信號環(huán)境。提高信息傳輸效率，為傳統(tǒng)媒體的發(fā)展提供有力支持，降低IPTV、GOTT對有線電視收視份額的沖擊，引導有線電視用戶回歸，提高信息資源利用率。

1.光纖傳輸技術在有線電視信號傳輸中的應用優(yōu)勢

光纖是一種傳輸光束的介質(zhì)，由芯層、包層和涂覆層構(gòu)成，被廣泛應用于通信行業(yè)。近年來，我國在通信行業(yè)和媒體發(fā)展中投入了大量的人力、物力和有力政策，使得通信行業(yè)發(fā)展環(huán)境和媒體發(fā)展環(huán)境發(fā)生了翻天覆地的變化。《國家中、長期科學和技術發(fā)展規(guī)劃綱要（2006到2020年）》、《中國制造2025》、《建設通信工程安全生產(chǎn)管理規(guī)定》均對信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展和光纖技術進行了強調(diào)和支持，為光纖傳輸技術在有線電視信號傳輸中的應用提供了基本遵循。公開資料顯示，2013年~2019年，我國光纜產(chǎn)量分別為22726.6萬芯千米、30371.2萬芯千米、34947.2萬芯千米、32949.2萬芯千米、34211.2萬芯千米、31734.5萬芯千米、26515.6萬芯千米，增長率分別為33.6%、15.1%、-5.7%、3.8%、-7.2%和-16.4%，光纜產(chǎn)量下降和光纜業(yè)務收入下滑來源于光纖光纜供需關系失衡。光纖傳輸技術在有線電視信號傳輸中的廣泛應用可有效帶動光纖光纜行業(yè)發(fā)展。另外，基于光纖傳輸技術本身具有的傳輸特性以及其傳輸質(zhì)量高、體積小、重量輕、壽命長、價格低廉等優(yōu)勢，可以預見，光纖傳輸技術在有線電視信號傳輸中將得以廣泛應用。

2.光纖傳輸技術在有線電視信號傳輸中的應用路徑

2.1硬件電路設計與實現(xiàn)

光纖網(wǎng)絡的運行速率可達每秒2.5GB，從寬帶角度來看，它具有較大的信息容量，與傳統(tǒng)傳輸網(wǎng)絡相比在規(guī)模上具有明顯優(yōu)勢，要想在有線電路信號傳輸中充分展現(xiàn)光纖傳輸技術的作用，應完成硬件電路設計，以下對其進行介紹：硬件電路的設計與實現(xiàn)內(nèi)容主要包括視頻緩沖電路、視頻A/D與D/A轉(zhuǎn)換電路、復接單元和分接單元、電/光及光/電轉(zhuǎn)換電路、時序控制電路的設計，在視頻緩沖電路設計中設計人員應合理選擇視頻運算放大器，并以此為基礎完成發(fā)送端視頻緩沖電路的設計和接收端視頻緩沖電路的設計；視頻A/D與D/A轉(zhuǎn)換電路的設計內(nèi)容主要是完成模擬信號到數(shù)字信號的轉(zhuǎn)換，該設計內(nèi)容是光纖傳輸技術硬件電路設計的重點，直接影響著有線電路信號傳輸?shù)姆€(wěn)定性和視頻信號的轉(zhuǎn)換效果；在復接單元和分接單元設計過程中，需要進行線路碼的選擇，構(gòu)建完善的復接單元和分接單元工作模式；在電/光及光/電轉(zhuǎn)換電路設計中，需要掌握電/光轉(zhuǎn)換電路和光/電轉(zhuǎn)換電路的結(jié)構(gòu)和功能，并以此為基礎進行器件實現(xiàn)；時序控制電路設計內(nèi)容包括發(fā)送端時序控制電路設計和接收端時序控制電路設計，對于接收時鐘信號的穩(wěn)定性具有重大意義。

2.2高速接口設計與實現(xiàn)

國家統(tǒng)計局資料顯示，2012年~2018年，我國電視節(jié)目綜合人口覆蓋率分別為98.20%、98.42%、98.60%、98.77%、99.88%、99.07%和99.25%，2012年~2018年廣播節(jié)目綜合人口覆蓋率分別為97.51%、97.79%、97.99%、98.17%、98.37%、98.71%和98.94%。在基礎設施建設規(guī)劃的不斷推進下，有線電視網(wǎng)絡正處于由數(shù)字化向智能化轉(zhuǎn)型發(fā)展的關鍵時期，2016年~2018年，中國有線電視覆蓋用戶分別為3.1億戶、3.3億戶和3.46億戶，為滿足廣大有線電視用戶的視頻信息接收需求，突出光纖傳輸技術的信號傳輸優(yōu)勢，應有效強化高速數(shù)據(jù)接口的設計和實現(xiàn)。高速數(shù)據(jù)接口設計內(nèi)容包括PECL電平接口設計和高速串行數(shù)據(jù)接口設計：在PECL電平接口設計中應有效掌握PECL接口的輸出結(jié)構(gòu)和輸入結(jié)構(gòu)，合理協(xié)調(diào)PECL接口之間的連接方式.在掌握傳輸線的概念和信號反射的形成理論基礎的前提下，在高速串行數(shù)據(jù)接口設計中應完成高速串行數(shù)據(jù)接口的連接方式設計，優(yōu)化高速串行數(shù)據(jù)接口的抗阻匹配，滿足高速串行信號線的PCB設計規(guī)則。值得一提的是，目前光纖傳輸技術的廣播電視信號傳輸方式主要包括壓縮傳輸、非壓縮傳輸和壓縮與非壓縮結(jié)合傳輸三種方式，以非壓縮多路數(shù)字視頻光纖傳輸系統(tǒng)的高速接口設計為例，主要的技術指標包括視頻輸入、輸出阻抗、視頻輸入、輸出電壓、視頻帶寬、視頻數(shù)碼位寬、信噪比、微分增益、微分相位、信號接口、視頻路數(shù)、光源、光發(fā)射功率、光電探測器、光接收靈敏度、光纖接口、光纖種類和傳輸距離等，為最大化發(fā)揮光纖傳輸技術的信息傳輸優(yōu)勢，應開展相關實驗確定技術指標的具體參數(shù)。

2.3壓縮算法

國家統(tǒng)計局資料顯示，2012年~2018年，我國有線數(shù)字電視實際用戶數(shù)分別為1.43億戶、1.72億戶、1.91億戶、1.98億戶、2.02億戶、1.94億戶和2.01億戶，有線廣播電視實際用戶數(shù)分別為2.15億戶、2.29億戶、2.35億戶、2.36億戶、2.28億戶、2.14億戶和2.18億戶。數(shù)字電視實際用戶占有線電視實際用戶比例為92.20%，相比2017年提高1.55%，表明我國有線電視數(shù)字化率進一步提高。壓縮算法是滿足有線電視用戶視頻信息獲取需求的基礎，也是數(shù)字視頻壓縮的前提。近年來，我國信息環(huán)境全面改善，數(shù)字視頻的空間占比逐漸提高，盡管光纖傳輸技術具有較高的信息傳輸頻率和較低的空間占比，但過大的數(shù)字視頻空間占比仍將影響傳輸?shù)姆€(wěn)定性，因此，在有線電視信號傳輸中應用光纖傳輸技術時應切實分析數(shù)字視頻壓縮的可能性，探究傳統(tǒng)的視頻壓縮方法在幀間預測、DCT幀內(nèi)編碼、MC+DCT的混合視頻壓縮編碼上的主要缺陷，掌握小波變換的視頻壓縮方法在數(shù)字視頻壓縮中的具體應用路徑。設計人員應以有線電視信號傳輸特征和有線電視信號傳輸?shù)募夹g基礎為前提，在數(shù)字視頻壓縮中應用一維離散小波變換（1D-DWT）的Mallat算法以及二維離散小波變換算法，通過開展DWT與DCT應用于圖像壓縮的性能比較，掌握基于小波變換的視頻壓縮方法的應用路徑。

2.4故障診斷

光纖傳輸技術在有線電視信號傳輸中的合理應用將進一步提高電視信號傳輸?shù)姆€(wěn)定性，保證視頻信號的完整性。為持續(xù)發(fā)揮光纖傳輸技術的信息傳輸優(yōu)勢，應積極開展故障診斷技術研究。上文中以國家統(tǒng)計局的相關信息為基礎，探究了有線電視在我國的發(fā)展現(xiàn)狀，充分證明了光纖傳輸技術在有線電視信號傳輸中的優(yōu)勢，可以預見，光纖傳輸技術在廣播電視領域?qū)⒕哂袃?yōu)良發(fā)展平臺和寬廣發(fā)展空間。基于此，隨著有線電視發(fā)展規(guī)模的不斷擴大，光纖傳輸技術的網(wǎng)絡復雜性也將持續(xù)提升，相關技術人員可結(jié)合光纖傳輸技術的技術基礎和網(wǎng)絡分布情況積極融合人工智能技術、數(shù)據(jù)分析技術和數(shù)據(jù)挖掘技術。人工智能技術可對光纖傳輸技術的具體應用環(huán)境進行深入感知，以危機思維為基礎，探究光纖傳輸技術的應用隱患，數(shù)據(jù)分析技術和數(shù)據(jù)挖掘技術具有較高的技術整合能力，能夠分析一段時間內(nèi)有線電視信號傳輸?shù)姆€(wěn)定性變化，繼而明確光纖傳輸技術的技術壁壘，支持相關人員快速定位隱患位置，完成故障排查。

2.5運行維護

在相關現(xiàn)代化技術的支持下，我國信息環(huán)境發(fā)生了翻天覆地的變化，基于光纖傳輸技術對有線電視信號傳輸穩(wěn)定性的積極作用，應有效開展運行維護工作，使得光纖傳輸技術具有較高的運行基礎。為提高光纖傳輸技術的應用標準化程度，我國相關部門應針對有線電視領域制定光纖傳輸技術標準，提高光纖傳輸技術的應用質(zhì)量。在此基礎上，相關企業(yè)應結(jié)合光纖傳輸技術標準，組建掌握高新技術和運行維護能力的人才隊伍，合理分配運行維護任務，嚴格落實責任制，使得運行維護人員能夠充分認識到光纖傳輸技術穩(wěn)定應用的重要性。另外，我國相關部門應針對光纖傳輸技術構(gòu)建維護網(wǎng)絡，明確不同節(jié)點的維護重點，加強基礎設施建設，為光纖傳輸技術在有線電視信號傳輸中的持續(xù)應用奠定堅實基礎。

3.光纖傳輸技術在有線電視信號傳輸中的發(fā)展趨勢

《信息基礎設施重大工程建設三年行動方案》、《國務院關于進一步擴大和升級信息消費持續(xù)釋放內(nèi)需潛力的指導意見》、《國家發(fā)改委辦公廳關于組織實施2018年新一代信息基礎設施建設工程的通知》為光纖傳輸技術的有效應用提供了有力支持。公開資料顯示，2012年~2019年上半年，我國光纜線路總長度分別為1497.0萬公里、1745.0萬公里、2061.0萬公里、2486.0萬公里、3042.0萬公里、3780.0萬公里、4358.0萬公里和4546.0萬公里，由此可知，“寬帶中國”戰(zhàn)略及實施方案為光纖傳輸技術在有線電視信號傳輸中的應用提供了有力支持。近年來，我國科學技術水平不斷提升，相關現(xiàn)代化技術已經(jīng)在各個重要領域中得以廣泛應用，信息技術對人們生活方式的改變是顯而易見的，因此，基于有線電視信號傳輸現(xiàn)狀，可知光纖傳輸技術還將在持續(xù)發(fā)展中與其他相關現(xiàn)代化技術相結(jié)合，如數(shù)據(jù)挖掘技術、人工神經(jīng)網(wǎng)絡技術等，進一步提高視頻信號傳輸?shù)姆€(wěn)定性和效率，切實滿足人們對視頻信息的獲取需求。值得一提的是，我國在長期建設和發(fā)展中積累了大量的光纖傳輸技術應用經(jīng)驗，面對新媒體對傳統(tǒng)媒體的挑戰(zhàn)，相關技術人員還將持續(xù)加強光纖傳輸技術在有線電視信號傳輸中的應用研究，拓寬研究路徑，使光纖傳輸技術能夠切實發(fā)揮創(chuàng)新性優(yōu)勢，不斷改善信息環(huán)境。

結(jié)論

總而言之，在先進信息技術的支持下，我國信息環(huán)境發(fā)生了翻天覆地的變化，面對新媒體的劇烈沖擊，傳統(tǒng)媒體中的有線電視媒體要想具備長期發(fā)展基礎，應致力于提高視頻信號的傳輸穩(wěn)定性和傳輸效率。光纖傳輸技術在有線電視信號傳輸中具有多樣性優(yōu)勢，可通過硬件電路設計、高速接口設計、壓縮算法優(yōu)化、故障診斷、運行維護，形成更為穩(wěn)定的視頻信息傳輸環(huán)境，吸引信息受眾回歸傳統(tǒng)媒體。

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作者：萬兆媛 盧樂一 單位：山東廣電網(wǎng)絡有限公司膠南分公司