光纖傳輸技術在廣播電視信號傳輸中的有效利用

梁岳鈞

摘 要：廣播電視是人們獲取工作、生活相關信息的重要途徑，提升其信號傳輸質量和效果具有積極意義。光纖傳輸是主要的廣播電視信號傳輸技術。隨著光纖材料及相關技術的發展，其傳輸效率、穩定程度均得到了提高。文章闡述了光纖傳輸技術的發展、原理和基本結構，同時分析了當前光纖傳輸技術在廣播電視信號傳輸中的應用方式和注意要點，明確了光纖傳輸技術對我國廣電事業的重要意義。

關鍵詞：光纖傳輸技術；廣播電視；信號傳輸

光纖傳輸是我國主流的廣播電視信號傳輸技術之一，其損耗率低、傳輸效率高、安全穩定。根據傳輸模式的不同，可以實現不同波長的信號傳輸。當前，廣播電視信號傳輸的應用形式主要由壓縮式、非壓縮式以及壓縮與非壓縮相結合3種形式，實現了廣電信號的實時傳輸和異地傳輸，促進了我國廣電事業的發展。

1 光纖傳輸技術的發展

光纖通信由來已久，貝爾所發明的光電話就是最早利用光信號來進行通信。光纖首次被用于傳輸介質可以追溯到20世紀60年代。早期的光纖傳輸的損耗率極高、穩定性差。隨著石英光纖的發明，光纖傳輸的消耗率由原來的1 000 dB/km降為原來的1/50。到80年代末期，損耗率已經低至0.2 dB/km。我國針對光纖通信傳輸的研究始于20世紀70年代，與西方國家基本上保持同步。但是進展較為緩慢，直到改革開放以后，才實現了短波多模光纖傳輸[1]。隨后我國的光纖事業進入了蓬勃發展，尤其是單模光纖通信的發展極快，并運用到廣播電視信號的傳輸上，目前利用光纖進行廣播信號傳輸，可以達到同時傳輸2 000套電視節目，并能夠實現光電信號的低干擾、高質量傳播，減少了傳統信號傳輸中的非線性失真，開創了光纖傳輸技術發展新篇章。

2 光纖傳輸技術的原理及基本結構

2.1 光纖傳輸技術的原理

光纖傳輸的基本模式分為兩種，分別是單模式傳輸和多模式傳輸。它們在傳輸信號時使用波長為850 nm 和1 300 nm的光波。兩種模式分別采用不同的光學器件來實現信號傳輸，單模式采取的是LD器件，多模式則采用的是LED器件。當前廣播電視信號進行信號傳輸的光纖干線多采用1 550 nm的波長進行單模式傳輸。光纖傳輸的原理就是利用光的全反射原理[2]，利用光纜來實現點對點的通信。光纖傳輸的信號發送和接收原理如圖1所示。

2.2 光纖傳輸技術的基本結構

利用光纖技術進行信號傳輸時，需要架設相應的網絡結構，一般由4部分組成，分別是發射機、光纜、接收機和連接器。其中發射器是負責實現電信號向光信號的轉化，并滿足光纖電纜的光信號耦合需求。其由調制器、驅動器和光源3個部分構建組成，調制器是負責進行光源信號耦合，完成信號傳輸的重要構建。光纖電纜就是光信號傳輸的載體，它根據光纖結構的不同，來實現低信號損耗率的傳出工作，完成電視廣播信號的遠距離傳輸的目的。接收器包含兩部分，分別是光檢測器和光放大器。當光信號傳遞至檢測器后，才算完成一組數據的傳輸。接收器將接收到的光波信號重新轉換成電磁信號，進入下一階段的傳輸。單獨的光檢驗器進行信號轉化后，其所得出的電磁信號仍然比較微弱，尚不能達到用戶端信號接口的處理需求。因此必須要通過光放大器進行信號的放大，達到用戶端的接收指標后，方能進入用戶端的接口。連接器顧名思義就是連接兩端光纖或者光纖與光端機的裝置，它能夠保障光波信號的順利傳輸。

3 光纖傳輸技術在廣播電視信號傳輸中的應用

3.1 壓縮傳輸技術

在廣播電視信號傳輸中，常采用的傳輸形式有壓縮傳輸技術、非壓縮傳輸技術，以及壓縮與非壓縮相結合的傳輸技術3種形式。壓縮傳輸技術是應用較早的且比較普遍的光纖傳輸方式之一，顧名思義就是光纖傳輸的信號為壓縮信號，電信號經過轉換后，通過光信號的專門壓縮設備對廣播信號進行壓縮處理，縮小光波信號的傳輸空間占比，提升同等傳輸空間下的光信號傳遞量級，從而實現大數據高清廣播電視信號的傳輸。但是這種技術在傳輸時，需要在用戶端進行解壓縮，從而造成圖像傳輸的延遲。多用于錄播節目，不適用于廣播電視直播信號的傳輸。

3.2 非壓縮傳輸技術

非壓縮技術是近年來比較盛行的光纖傳輸技術。根據壓縮傳輸技術的概念來看，所謂的非壓縮傳輸技術就是在進行光波信號傳輸時，不對信號進行壓縮，直接通過長距離傳輸后進入終端設備到達機房。隨著近年來人們對于實時直播節目的收看需求的增加，滿足廣播電視及時性播放的要求，非壓縮傳輸技術被應用于多種場合的現場直播信號傳輸當中。

根據光纖傳輸的特點，此種傳輸形式需要注意對信號傳輸距離的控制。以世乒賽的現場直播為例，為避免直播中產生信號中斷，需要在比賽場地與轉播車之間50 m處設置信號轉播機房，機房中設有信號轉換器、光端機，從而實現電信號到數字分量串行接口（Serial Digital Interface，SDI）信號的轉換。根據現場的實際情況，可采取單獨光纖通道架設的辦法來實現光端機信號的實時穩定接收。廣播電視信號采取直播信號傳輸時，均是重大的事件，對信號傳輸的穩定性、可靠性有嚴格的規定，若出現信號中斷，則意味著播放事故。因此，在進行非壓縮直播信號傳輸時，可采取主備用雙光纜傳輸的辦法來提升傳輸的效果。依賴這種辦法可以采用端口直接對接的方式，實現穩定的信號傳輸。當主光纜發生傳輸故障時，設置在通信機房與電視中心（Television Operating Center，TOC）之間的冷備設備就可以直接進行切換，保障傳輸信號不間斷，順利完成直播。國內的體育賽事、大型慶典活動、重要的會議等均可以通過非壓縮傳輸技術完成信號傳輸。

3.3 壓縮與非壓縮結合技術

壓縮傳輸技術與非壓縮傳輸技術各具備特點和優勢，并能夠應用于多種廣播電視信號的傳輸。為了進一步增強廣播電視信號的傳輸效果，并能夠充分適應現階段多樣性的廣播電視節目播出要求，降低多場地聯動的播放壓力，現階段的廣播電視信號傳輸中已經逐步使用壓縮與非壓縮傳輸技術相結合的辦法來進行信號傳輸，從而滿足減少增設寬帶、提升傳輸效率的目標。endprint

以亞運會跳水賽事的廣播電視信號傳輸為例。外省電視臺在進行廣播電視節目制作時，是通過匯集在跳水場館中心的或者是TER機房內的傳輸信號來進行與TOC之間的信號傳遞的。此過程中，采用編碼器把高清的信號壓縮為可解碼信號，從接口單元輸送異步串行信號，并經過網絡自動適配完成同步數字體系（Synchronous Digital Hierarchy，SDH）的信號的長距離輸出。最后到達終端解碼器進行解碼，實現播出。與非壓縮式傳輸技術相同，在進行壓縮與非壓縮傳輸技術相結合的傳輸時，針對公共信號，仍需要采取主備、冷備雙光纜傳輸的辦法來進行信號傳輸。要TOC能夠為用戶提供2個高清的接口。主備信號則是從IBC TER通信機房發出后被視頻交換系統所使用。利用物理雙開的方式，若信號傳輸的過程中主光纜系統出現故障，冷備設備通過快速的設備切換，保障與主通道相同性能的條件下，繼續完成信號傳輸任務。單邊信號傳輸所使用的雙光纜和冷備設備位于TER機房和TOC電視轉播機之間，冷備設備主要包含了編解碼器、傳輸接口設備、光端機。為了能夠進一步保障信號傳輸的質量，在TER機房和國際廣播電視中心（International Broadcasting Center，IBC）機房之間應布置相應的冷備設備，由于SDH電路是帶保護的電路，故障發生時，就可以及時替換性能相同的相應的接口設備和編解碼器等。

根據壓縮與非壓縮相結合的光纖傳輸技術，目前已經實現多地信號互通，多場地同時進行節目錄制的節目制作目標。在央視播出的新聞節目中，經常可以看到3個不同的地區（A/B/C）同時進行錄制，A地區可以同時向B/C兩地輸送信號，并可以同時接收B/C兩地傳輸過來的信號，實現主持人與三地嘉賓、導播的多方互通。

3.4 光纖傳輸技術在應用中應注意的問題

根據光纖傳輸技術的工作原理，在進行傳輸設計時，應注意以下兩個問題。

（1）注意光纖傳輸的指標控制在光纖傳輸中主要由3個指標影響信號傳輸效果，分別是光纖損耗、光纖色散與數值孔徑。光纖損耗是光波信號傳輸中產生的能量衰減，包括吸收衰減和散射衰減，這是難以避免的問題；而光纖色散是光波波形展寬所造成的信號失真。為了解決此問題，可以增加相鄰傳輸光脈沖的距離來降低色散程度，并進行色散補償。同時要合理布局傳輸距離，傳輸距離越大，則失真的可能性越高。

（2）在進行廣電信號傳輸時，尤其是公共信號傳輸，應盡量采取主備雙光纜的形式進行信號傳輸。并嚴格控制主備用結構的質量和性能，設置相應的冷備設備，保障主備線路的順利切換，降低信號傳輸中斷的可能性。尤其是在異地信號傳輸時，把握冷備設備的架設位置，將其安置在TER機房和TOC電視轉播機，并采用物理式雙開的辦法，來完成及時切換。除此之外，要加強對光纜和其主要設備的日常維護和巡檢，保障信號傳輸質量。

4 結語

綜上所述，光纖傳輸是一種高效、穩定的廣電信號傳輸技術，并隨著光纖線纜和相應設備的開發和完善，進一步降低信號損失度，提升傳輸效果。在廣播電視信號傳輸中，主要采取壓縮式傳輸、非壓縮式傳輸以及壓縮非壓縮式傳輸相結合3種辦法進行廣電節目的直播和錄播等。借助光纖傳輸技術解決了廣電信號異地傳輸、直播傳輸低質量、不穩定的難題，促進了廣電事業的發展。endprint