有線電視光纖傳輸設備的原理與調試

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【摘要】有線電視網絡在三網融合下也在積極地采用光纖傳輸組網的方式，而光纖傳輸與傳統的有線電視傳輸信道有著很大的區別，因此務必要掌握光纖傳輸的特性和相關設備的工作原理，并且在組網后進行科學調試保證傳輸通暢。

【關鍵詞】有線電視；光纖傳輸；原理；調試

1關于光纖入戶

現在有線電視網絡的架構，很多都是建立在GPON或者是EPON上的，當然這離不開PON，這里從GPON的角度來進行討論，在這個網絡架構下，主要的光纖傳輸設備包括OLT、ONU和ODN。其中OLT是網絡側端口，連接核心網和接入網，經ODN連接ONU。ONU屬于用戶側設備，為用戶入網提供接口，連接用戶后，接入ODN形成ODN網絡，并接受OLT的集中管理。

2有線電視光纖傳輸設備工作原理

2.1光纖傳輸原理

基于前文的分析來說有線電視網絡到戶，不管是何種形式目前必須要關注一個非常重要的東西，就是光纖。一個典型的光纖傳輸系統必定有光源、傳輸介質和檢測器，習慣上來說一個光脈沖表示為比特1，而無光脈沖則表示比特0，傳輸的介質就是極細的玻璃纖維。當符合要求的光照射到檢測器時，就會產生一個電脈沖，實現光/電之前的轉化，簡單而言就是在光纖的一段放上一個光源，另一端放一個檢測器，這樣就是一個簡單的單向光纖傳輸系統。而光在光纖當中的傳輸主要是基于全反射原理，當光線垂直于光纖截面射入并且與光纖的軸心線場合，光線沿著軸心線向前傳播，當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不斷發生全反射，并逐漸向前傳輸。

2.2光纖傳輸設備工作原理

基于上述對光纖傳輸系統的簡單分析可知，光纖傳輸設備在這個系統當中的重要作用。沒有這些設備，基本上光纖傳輸這個系統就是缺胳膊少腿的情況。進一步結合本文第一部分的內容，在這里主要分析光發射機、光接收機和放大器三個設備的工作原理。首先是光發射機，光發射機在光纖傳輸系統當中相當于光源，主要是利用高頻電視信號來控制設備當中的半導體模塊中的LD模塊，進而完成控制輸出模塊中的光強度信號，這其中通常使用分部反饋激光器來作為發射機的光源。而為了保證電平信號的斜率通常會插入一個仿真系統或者是均衡器，以此來控制輸出信號的平坦性。同時因為光纖傳輸當中依靠的是全反射原理，激光器發射出去的光，可能會被反射回來，那么就會造成一定的干擾，所以這個射角很關鍵，同時也需要增設一個光隔離器，來隔離可能反射回來的光，以此來控制干擾。其次，光放大器，這個設備在光纖傳輸系統當中非常關鍵。因為光線在光纖當中傳播依靠的是反射，主要是二氧化硅的作用，光進入二氧化硅中后在兩者結合的面上光將發生折射現象，如果入射角度大于一個臨界值，那么光就會完全被限制在二氧化硅當中實現傳播，但是傳播過程當中會出現衰耗和色散，尤其是長距離傳播而且光纖傳輸當中也有跳線和接頭這些都會導致衰耗。放大器的作用就是為了解決衰耗的問題，主要就是放大光強，來抵消衰耗問題。具體的原理是利用輸入到光纖當中的信號光去激活某種物質，而這種物質是經過了粒子數反轉而成的，這樣就能夠得到較大的光強。最后，光接收機，光接收機的原理的工作內容很簡單，就是將接收到的光信號轉化成電信號，比如光貓，ONU等。它主要由光電轉化模塊、均衡網絡、放大電路、可變衰減電路以及電源電路組成，其中關鍵的模塊是光電轉化模塊，能夠將光信號轉化成適合在用戶分配網絡當中傳輸的射頻電信號，并且經過放大電路的發達后輸出有線電視信號。

3有線電視光纖傳輸設備調試

3.1為什么要進行調試

在一個典型光纖傳輸系統當中，光信號的傳輸特性表現為光功率、色散、光信噪比和非線性效應。其中光功率決定了光纖傳輸的距離，假設說發射機和接收機之間光纖長度90km，其光衰系數為默認的0.22dB/km，那么則可計算出線路衰耗為22.8dB。色散這個方面，由于導波磨具有不同的波長而導致出現群速度不同引起色散，這與導波結構參數和波長有著非常顯著的關系，而其取決于波導尺寸和纖芯與外包層的相對折射率差。OSNR值也就是光信噪比，其大小決定網絡最終信號的質量。比方說，對于一般的10GE的OTU，通常要求在接收端OSNR要達到25dB。非線性效應一般受非線性折射率（kerr效應）影響，包括SPM、XPM和四波混頻。其中kerr效應影響最大，會在網絡系統中產生串擾和功率代價。為此也必須要考慮非線性效應的抑制問題。

3.2光纖傳輸設備調試內容

基于上文扥分析光纖傳輸設備組網完成以后，必須要進行調試，以滿足光信號、色散、光信噪比和非線性效應的要求。這是保證有線電視網絡通暢的關鍵環節。首先來看發射機輸入信號的調試，主要就是針對發射機輸入的高頻信號進行測試，測試信號電平以及平坦性是否滿足要求。如果電平比較大，在放大器這個部分就會導致幅度偏大的情況，而導致信號失真。反之就是光信噪比不能滿足要求，這是就需要調整光功率指標來滿足信號的平坦性要求。其次，測試發射機工作波長。對于有線電視網絡而言工作波長一般都集中在1310nm或者是1550nm兩種波長上。基于1310nm波長來說，實際色散程度很低，幾乎為零，但是傳輸當中衰耗卻很大，而且不能進行中繼放大。對于另外一種來說衰耗倒是不大，而且也能夠進行總計放大，所以比較適合進行遠距離傳輸。實際上就是要測試發射機的發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，如果這個參數不達標，那就需要考慮改進組網的方案了。再次，接收機的調試。接收機承擔這接收來自發射機的信號，并且要轉化成電信號來適應有線電視的播放，一般就是針對功率進行測試，看輸入電平、光功率是否滿足要求，要求是信號不能太強也不能太弱，太強會出現電視畫面波紋現象，而太弱則滿足不了播放需求。

3.3光纖傳輸設備調試方法

有線電視光纖傳輸設備組網完成后，一般需要先查閱設備的說明書，并準備好光功率計、光時域反射儀、電視場強儀等儀器。在調試當中發射端和接收端要相互配合，先測試發射機輸入信號是否滿足要求，否則就需要根據設備說明書的要求進行調整。然后要停用正、反方向的發射機，用光時域反射儀測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。然后啟用發射機、接收機，并且不連接光纖，而是連接光功率計測試光功率。

4結束語

綜上所述，在三網融合背景下，有線電視光纖傳輸是必然的，但是必須要考慮光纖傳輸的特性，而這需要深入地掌握光纖傳輸設備的工作原理和光纖傳輸的特性，并且在組網完成后要進行調試，確保傳輸的信號滿足有線電視的使用要求。本文對此進行了研究，可能有所不足，但希望有參考價值。

參考文獻

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作者：王成龍 單位：吉林吉大通信設計院股份有限公司