有线电视光纤传输设备的原理与调试

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【摘要】有线电视网络在三网融合下也在积极地采用光纤传输组网的方式，而光纤传输与传统的有线电视传输信道有着很大的区别，因此务必要掌握光纤传输的特性和相关设备的工作原理，并且在组网后进行科学调试保证传输通畅。

【关键词】有线电视；光纤传输；原理；调试

1关于光纤入户

现在有线电视网络的架构，很多都是建立在GPON或者是EPON上的，当然这离不开PON，这里从GPON的角度来进行讨论，在这个网络架构下，主要的光纤传输设备包括OLT、ONU和ODN。其中OLT是网络侧端口，连接核心网和接入网，经ODN连接ONU。ONU属于用户侧设备，为用户入网提供接口，连接用户后，接入ODN形成ODN网络，并接受OLT的集中管理。

2有线电视光纤传输设备工作原理

2.1光纤传输原理

基于前文的分析来说有线电视网络到户，不管是何种形式目前必须要关注一个非常重要的东西，就是光纤。一个典型的光纤传输系统必定有光源、传输介质和检测器，习惯上来说一个光脉冲表示为比特1，而无光脉冲则表示比特0，传输的介质就是极细的玻璃纤维。当符合要求的光照射到检测器时，就会产生一个电脉冲，实现光/电之前的转化，简单而言就是在光纤的一段放上一个光源，另一端放一个检测器，这样就是一个简单的单向光纤传输系统。而光在光纤当中的传输主要是基于全反射原理，当光线垂直于光纤截面射入并且与光纤的轴心线场合，光线沿着轴心线向前传播，当光线和光纤的轴心线有一定的角度，那么光纤纤芯和外包层的交界面位置就会不断发生全反射，并逐渐向前传输。

2.2光纤传输设备工作原理

基于上述对光纤传输系统的简单分析可知，光纤传输设备在这个系统当中的重要作用。没有这些设备，基本上光纤传输这个系统就是缺胳膊少腿的情况。进一步结合本文第一部分的内容，在这里主要分析光发射机、光接收机和放大器三个设备的工作原理。首先是光发射机，光发射机在光纤传输系统当中相当于光源，主要是利用高频电视信号来控制设备当中的半导体模块中的LD模块，进而完成控制输出模块中的光强度信号，这其中通常使用分部反馈激光器来作为发射机的光源。而为了保证电平信号的斜率通常会插入一个仿真系统或者是均衡器，以此来控制输出信号的平坦性。同时因为光纤传输当中依靠的是全反射原理，激光器发射出去的光，可能会被反射回来，那么就会造成一定的干扰，所以这个射角很关键，同时也需要增设一个光隔离器，来隔离可能反射回来的光，以此来控制干扰。其次，光放大器，这个设备在光纤传输系统当中非常关键。因为光线在光纤当中传播依靠的是反射，主要是二氧化硅的作用，光进入二氧化硅中后在两者结合的面上光将发生折射现象，如果入射角度大于一个临界值，那么光就会完全被限制在二氧化硅当中实现传播，但是传播过程当中会出现衰耗和色散，尤其是长距离传播而且光纤传输当中也有跳线和接头这些都会导致衰耗。放大器的作用就是为了解决衰耗的问题，主要就是放大光强，来抵消衰耗问题。具体的原理是利用输入到光纤当中的信号光去激活某种物质，而这种物质是经过了粒子数反转而成的，这样就能够得到较大的光强。最后，光接收机，光接收机的原理的工作内容很简单，就是将接收到的光信号转化成电信号，比如光猫，ONU等。它主要由光电转化模块、均衡网络、放大电路、可变衰减电路以及电源电路组成，其中关键的模块是光电转化模块，能够将光信号转化成适合在用户分配网络当中传输的射频电信号，并且经过放大电路的发达后输出有线电视信号。

3有线电视光纤传输设备调试

3.1为什么要进行调试

在一个典型光纤传输系统当中，光信号的传输特性表现为光功率、色散、光信噪比和非线性效应。其中光功率决定了光纤传输的距离，假设说发射机和接收机之间光纤长度90km，其光衰系数为默认的0.22dB/km，那么则可计算出线路衰耗为22.8dB。色散这个方面，由于导波磨具有不同的波长而导致出现群速度不同引起色散，这与导波结构参数和波长有着非常显著的关系，而其取决于波导尺寸和纤芯与外包层的相对折射率差。OSNR值也就是光信噪比，其大小决定网络最终信号的质量。比方说，对于一般的10GE的OTU，通常要求在接收端OSNR要达到25dB。非线性效应一般受非线性折射率（kerr效应）影响，包括SPM、XPM和四波混频。其中kerr效应影响最大，会在网络系统中产生串扰和功率代价。为此也必须要考虑非线性效应的抑制问题。

3.2光纤传输设备调试内容

基于上文扥分析光纤传输设备组网完成以后，必须要进行调试，以满足光信号、色散、光信噪比和非线性效应的要求。这是保证有线电视网络通畅的关键环节。首先来看发射机输入信号的调试，主要就是针对发射机输入的高频信号进行测试，测试信号电平以及平坦性是否满足要求。如果电平比较大，在放大器这个部分就会导致幅度偏大的情况，而导致信号失真。反之就是光信噪比不能满足要求，这是就需要调整光功率指标来满足信号的平坦性要求。其次，测试发射机工作波长。对于有线电视网络而言工作波长一般都集中在1310nm或者是1550nm两种波长上。基于1310nm波长来说，实际色散程度很低，几乎为零，但是传输当中衰耗却很大，而且不能进行中继放大。对于另外一种来说衰耗倒是不大，而且也能够进行总计放大，所以比较适合进行远距离传输。实际上就是要测试发射机的发射的光功率是不是满足要求，光功率是限制传输距离的重要参数，如果这个参数不达标，那就需要考虑改进组网的方案了。再次，接收机的调试。接收机承担这接收来自发射机的信号，并且要转化成电信号来适应有线电视的播放，一般就是针对功率进行测试，看输入电平、光功率是否满足要求，要求是信号不能太强也不能太弱，太强会出现电视画面波纹现象，而太弱则满足不了播放需求。

3.3光纤传输设备调试方法

有线电视光纤传输设备组网完成后，一般需要先查阅设备的说明书，并准备好光功率计、光时域反射仪、电视场强仪等仪器。在调试当中发射端和接收端要相互配合，先测试发射机输入信号是否满足要求，否则就需要根据设备说明书的要求进行调整。然后要停用正、反方向的发射机，用光时域反射仪测试每一根光纤的衰耗，如果太大就需要考虑更换或者是重新熔接。然后启用发射机、接收机，并且不连接光纤，而是连接光功率计测试光功率。

4结束语

综上所述，在三网融合背景下，有线电视光纤传输是必然的，但是必须要考虑光纤传输的特性，而这需要深入地掌握光纤传输设备的工作原理和光纤传输的特性，并且在组网完成后要进行调试，确保传输的信号满足有线电视的使用要求。本文对此进行了研究，可能有所不足，但希望有参考价值。

参考文献

[1]杨蓓.浅析有线电视光纤传输的创新策略[J].数字化用户，2017，23（21）：122.

[2]吕屹.有线电视光纤传输维护技术分析[J].科学与财富，2017（19）：294.

[3]刘宇.有线电视光纤传输路由的选择[J].中国有线电视，2013（1）：40-42.

作者：王成龙 单位：吉林吉大通信设计院股份有限公司