光纖通信技術在廣電網(wǎng)絡中的應用與研究

徐捷 錢宇明

摘要：伴隨科技水平不斷提高，光纖通信技術現(xiàn)已獲得大范圍普及應用。光纖通信技術作為現(xiàn)代通信的重要技術手段，其應用于當今社會的多個領域。廣播電視網(wǎng)絡的信號傳輸也得益于光纖通信技術。本文以光纖通信技術在廣電網(wǎng)絡中的應用為題，闡述光纖通信技術的概念、基本構成以及光纖傳輸特性，并總結其在廣電網(wǎng)絡中的應用。

關鍵詞：光纖通信；廣電網(wǎng)絡；應用研究

中圖分類號：TP391 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2019）06-0036-02

光纖通信技術在發(fā)展中不斷完善，并且被廣泛應用于社會多個領域當中。而廣電網(wǎng)絡的信號傳輸正是以光纖作為介質(zhì)。現(xiàn)階段我國各省市都紛紛建立了能夠覆蓋大多數(shù)核心用戶的廣電網(wǎng)絡。通過應用最新的光纖通信技術可以有效完善廣電網(wǎng)絡的信號傳輸質(zhì)量和廣電傳輸網(wǎng)絡的雙向化改造。由此也能夠看出光纖通信技術在現(xiàn)階段我國廣電網(wǎng)絡當中所發(fā)揮的重要作用。

1 光纖通信技術概念及系統(tǒng)構成

1.1光纖通信技術概念及特點

光纖，全稱為光導纖維，其主要材質(zhì)是由特種玻璃或塑料所構成。將特種玻璃或塑料通過加工制作成能夠傳導光信號的纖維。光纖維在進行傳輸期間主要原理是利用光的全反射[1]。而光纖通信技術則是利用光纖可以傳輸信號的特點，對信息進行實時傳遞的一種通信方式。光纖通信技術在進行信息傳遞的過程中并非使用單根光纖，而是將多根光纖聚集在一起形成的光纜進行信息傳輸。

光纖作為光纖通信技術的主要信息傳輸媒介其具有諸多的優(yōu)點。首先光纖具有很寬的通頻帶，最高可以達到30億兆赫茲，并且光纖中繼距離較長，最長距離可以超過100公里；其次是光纖具有極強的抗電磁干擾能力，并且光纖自身重量較輕；最后是應用光纖通信技術進行傳輸不帶電，對于安裝場所要求較低，可以大范圍普及應用。

1.2光纖通信技術系統(tǒng)基本構成

光纖通信系統(tǒng)是以光波作為傳播媒介，通過特殊工藝技術將高純度玻璃進行拉絲處理，最終制成光纖管道纖維。光纖通信系統(tǒng)可以實現(xiàn)光信號與電信號進行轉換，從而進行多種數(shù)據(jù)信息的實時傳遞。光纖通信系統(tǒng)的組成可以大致分為以下四部分，分別為數(shù)據(jù)源、光發(fā)送端、光學通道以及光接收機。在光纖通信系統(tǒng)進行信息傳輸?shù)倪^程中光電傳導信號可以借助光電發(fā)信機來實現(xiàn)光信號和電信號二者之間的相互轉換[2]。光電發(fā)信機由光源、驅(qū)動器和調(diào)制器三部分構成，其能夠?qū)崿F(xiàn)光電信號轉換的主要原理是能夠接收電端機所發(fā)出的電信號與光源之中的光波進行相互調(diào)節(jié)，在進行調(diào)節(jié)后可以實現(xiàn)電信號與光導纖維相耦合，從而進行將電信號轉化為光信號，實施信號傳導。而將光信號轉化為電信號則是要借助光收信機。光收信機由兩部分組成，分比為光檢測器和光放大器。光檢測器在接收到來自光纖傳遞的光信號后可以將其進行轉換，變?yōu)殡娦盘?。隨后光放大器會將轉化成功的微弱電信號輸入到放大電路當中，將微弱的電信號進行放大，使其能夠滿足相對應的電水平，最終將放大后的電信號輸送到光檢測器當中完成光信號轉化為電信號的信息傳輸[3]。如若光纖通信系統(tǒng)的距離較長，那么還需要在系統(tǒng)當中應用中繼器。中繼器所發(fā)揮的主要作用是將途徑長距離光纖傳輸發(fā)生略變后的微弱光信號進行再次擴大，同時還可以將光纖通信期間失真的脈沖波形進行二次調(diào)整，最終通過借助中繼器來確保長距離光纖傳輸?shù)墓庑盘柲軌虮３忠欢ǖ膹姸冗M行信息傳輸，最終保障進行長距離光纖通信期間信息傳輸?shù)馁|(zhì)量。

1.3光纖傳輸?shù)奶匦?/p>

光纖傳輸是以光導纖維作為傳播媒介，從而實現(xiàn)數(shù)據(jù)、信號傳輸。利用光導纖維作為介質(zhì)不僅能夠傳輸模擬光電信號和數(shù)字信號，同時在一定的技術設備保障下甚至還可以實現(xiàn)視頻信息傳輸[4]。一般情況下在進行光纖通信傳輸期間，都是由多根光纖所組成的光纜來進行信息傳輸。據(jù)相關數(shù)據(jù)表明，單根的光導纖維在進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)淖畲笮士梢赃_到幾Gbps至幾百Gbps。但是在應用光導纖維進行信息傳遞過程中，受距離限制必須在傳輸過程中應用中繼器。光纖在傳輸光信號期間最長距離只能達到幾十公里，而應用中繼器后可以有效延長光纖當中光信號的傳輸距離，通過借助中繼器來將微弱的光信號再次放大，從而有效延長光信號的傳輸距離。

光纖傳輸在實際應用的過程當中會將多根光纖進行合并，組成光纜進行信息傳輸。現(xiàn)階段光纖傳輸主要分為多模光纖（Multi-Mode）和單模光纖（Singles-Mode）。多模光纖和單模光纖都使用的是石英光纖[5]。其中單模光纖之中的特制玻璃材料芯徑極細，一般在9-15μm之間。在外界干擾較小的情況下使用單模光纖進行信息傳遞時只能傳遞單一模式。也就是在應用單模光纖進行信息傳遞過程中光信號只會沿著光導纖維當中的內(nèi)芯進行傳輸。由于只采用這一種單一模式進行傳輸，避免了模式射散[6]。這也導致在應用單模光纖進行信息傳遞時對于光源信號的譜寬和穩(wěn)定性擁有較為嚴苛的要求。光源信號的譜寬越窄，其穩(wěn)定性就越高。因此一般情況下，單模光纖適用于距離較長，容量較大的光纖通信系統(tǒng)當中。而多模光纖則是指在給定的工作波長單中可以進行多種模式傳輸?shù)墓饫w。多模光纖可以根據(jù)不同的折射率分布劃分為突變型和漸變型。由于多模光纖在進行信息傳遞的過程中傳輸模式可以多達上百個，因此不同模式的光纖傳播常數(shù)和群速率數(shù)值存在較大的差異性。一般情況下，多模光纖的帶寬窄，其色散就較大，在進行信息傳輸過程中信號的損耗也就越大。正是由于多模光纖這一特性，導致其只能應用于中短距離和小容量的光纖通信系統(tǒng)當中。

2 光纖通信技術在廣電網(wǎng)絡中的應用

2.1 用于廣播電視網(wǎng)絡傳輸

科技水平不斷進步也使得光纖通信技術在發(fā)展過程中不斷完善，現(xiàn)階段我國廣播電視領域已經(jīng)基本形成了以光纜網(wǎng)絡為基礎，應用光纖通信技術進行信息傳輸?shù)木W(wǎng)絡建設。廣電網(wǎng)絡當中應用光纖通信技術已經(jīng)成為廣播電視領域事業(yè)發(fā)展的基礎條件。光纜網(wǎng)絡在發(fā)展過程中獲得了大范圍的普及應用，其信息傳遞速度快、傳遞范圍廣闊而被多行業(yè)領域所應用?，F(xiàn)階段在我國城市發(fā)展期間，光纜網(wǎng)絡已經(jīng)成為最可靠的數(shù)字電視和數(shù)據(jù)信息傳輸鏈路[7]。當前不論是電視機臺總控制機房、衛(wèi)星行站、有線電視網(wǎng)以及信號發(fā)射臺都會選擇使用光纜作為媒介進行信號傳輸。通過應用光纖通信技術來實現(xiàn)電視直播信號傳輸。在廣播電視網(wǎng)絡應用光纖通信技術后取代了傳統(tǒng)模式中的微波中繼信號傳輸方法。廣播電視網(wǎng)絡在使用傳統(tǒng)模式的微波中繼傳輸方法時微波在進行傳輸過程中會引發(fā)一定的噪聲，從而導致信號傳輸出現(xiàn)不穩(wěn)定的情況。而應用光纖通信技術則有效改善了上述問題，增強了廣播電視信號傳輸?shù)姆€(wěn)定性和可靠性。這是由于應用光纖通信技術的光纖傳輸系統(tǒng)傳輸頻帶較寬，進行信號傳遞過程中通信容量更大，并且具有極強的抗干擾性。因此被廣泛應用于廣播電視網(wǎng)絡傳輸中。

2.2 廣播電視傳輸網(wǎng)絡雙向化改造策略

我國廣播電視網(wǎng)絡是以CATV作為基礎，并經(jīng)過完善最終發(fā)展為HFC網(wǎng)絡。傳統(tǒng)HFC網(wǎng)絡主要服務對象是有線電視，其可以為有線電視提供信號傳輸，但傳統(tǒng)模式的HFC網(wǎng)絡在針對有線電視進行信號傳輸過程中采取的是單向下行廣播式的傳輸方式。目前這一傳統(tǒng)的HFC網(wǎng)絡傳輸模式已經(jīng)不能滿足廣播電視網(wǎng)絡的發(fā)展需求。廣播電視網(wǎng)絡為了給用戶提供寬帶接入、數(shù)字電視點播等多項增值業(yè)務就必須對傳統(tǒng)模式下的HFC單向網(wǎng)絡進行改造。要將HFC網(wǎng)絡最終改造為雙向網(wǎng)。我國廣播電視的傳統(tǒng)業(yè)務是單向業(yè)務模式，傳統(tǒng)的HFC網(wǎng)絡是由單點到多點呈現(xiàn)出的樹形網(wǎng)結構[8]。我國廣播電視網(wǎng)絡在發(fā)展的過程中最大優(yōu)勢在于其同軸電纜遍布整個城市居民住宅區(qū)，同軸電纜在進行工作期間頻率可以達到1GHz，但是隨著科學技術的不斷發(fā)展和完善，傳統(tǒng)有線電視向數(shù)字電視轉換已經(jīng)成為必然發(fā)展趨勢。數(shù)字電視相比于傳統(tǒng)有線電視，其可以讓出更多的頻率資源預留給數(shù)據(jù)通信。除此之外，調(diào)制技術的不斷完善與進步，現(xiàn)階段已經(jīng)可以實現(xiàn)每一個Hz頻帶承比特數(shù)越來越多。

現(xiàn)階段我國廣播電視網(wǎng)絡接入網(wǎng)改造技術主要分為以下兩類，其一是CMTS+CM技術，其二是EPON技術。如采用EPON技術對廣電網(wǎng)絡進行入網(wǎng)改造時需要考慮采用哪一種入戶技術。EPON的入戶技術主要包括五類線入戶和同軸電纜入戶（EOC技術）。相比于同軸電纜入戶技術，五類線入戶技術更加成熟，但是在應用五類線入戶技術進行入網(wǎng)改造時由于五類線傳輸距離限制為100米，且在進行施工期間較為復雜，因此會出現(xiàn)入網(wǎng)改造施工成本較高、業(yè)務開通周期相對較長等問題。正是由于五類線入戶技術的多種條件限制，因此在城市老城區(qū)進行入網(wǎng)改造時不適用五類線入戶技術。我國大部分小區(qū)住宅廣電網(wǎng)絡僅設置了同軸電纜入戶，因此在進行雙向網(wǎng)改造過程中可以選擇EPON聯(lián)合EOC技術進行組網(wǎng)。EPON技術是基于以太網(wǎng)中的無源光網(wǎng)絡技術，其集成了以太網(wǎng)和光網(wǎng)絡的多種特點，現(xiàn)已成為廣電網(wǎng)絡雙向網(wǎng)改造中應用范圍最廣的技術。廣電網(wǎng)絡雙向網(wǎng)改造的發(fā)展也推動了EPON和EOC技術逐漸完善，最終可以實現(xiàn)住戶在家庭中進行VOD點播、寬帶網(wǎng)絡連接、WIFI全覆蓋等多種不同類型的需求。

在近幾年新建的小區(qū)用戶端全部都采用五類線雙線入戶，在針對這部分小區(qū)進行雙向網(wǎng)改造可以采用EPON聯(lián)合LAN技術，LAN技術相對較為成熟，不存在明顯的缺點。并且應用LAN技術實施雙向網(wǎng)改造具有結構構成較為簡單，且網(wǎng)速較快并且穩(wěn)定。用戶在進行寬帶連接和數(shù)字電視節(jié)目點播時都會由五類線承載信號傳輸，而CATV信號則依舊由HFC線路進行傳輸，從而實現(xiàn)用戶雙向網(wǎng)改造。

3 結語

綜上所述，光纖通信技術現(xiàn)已在不斷發(fā)展中逐漸完善和成熟，其已大范圍應用于我國廣播電視網(wǎng)絡之中。本文闡述了光纖通信技術的相關概念以及特征，并總結其在我國廣播電視網(wǎng)絡雙向網(wǎng)改造過程中所發(fā)揮的重要作用。光纖通信技術是現(xiàn)階段廣播電視HFC網(wǎng)絡實現(xiàn)雙向化改造的重要組成部分。在未來不斷發(fā)展的過程中相信光纖通信技術可以在計算機網(wǎng)絡、廣播電視網(wǎng)絡以及其他數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)當中發(fā)揮更加重要的作用。

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【通聯(lián)編輯：唐一東】