江鵬

（哈爾濱市磨盤(pán)山水庫(kù)管理處，哈爾濱150000）

1 光端機(jī)的基本原理及組成

1.1 光發(fā)射機(jī)

光端機(jī)的首要組成部分是光發(fā)射機(jī)，其功能就是將由信息源輸出的信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)，并把這些光信號(hào)用耦合技術(shù)注入到光纖線路中。這種轉(zhuǎn)換是通過(guò)對(duì)光源進(jìn)行調(diào)制才得以實(shí)現(xiàn)的。光發(fā)射機(jī)的原理是：激光器受到偏置電流的影響，使其驅(qū)動(dòng)電流大于閥值電流，由于輸出光的功率和驅(qū)動(dòng)電流基本上是成正比關(guān)系的，所以輸出光信號(hào)反應(yīng)成為輸入電信號(hào)。在數(shù)字光發(fā)射機(jī)的實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，通常把各個(gè)傳輸通道的不同業(yè)務(wù)信號(hào)聚集在一對(duì)或一根光纖中進(jìn)行傳輸，從而使多路低速的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成一路高速信號(hào)，充分發(fā)揮了光發(fā)射機(jī)的高效性。運(yùn)行過(guò)程中，當(dāng)遇到輸入信號(hào)中斷或光源失效等突發(fā)情況時(shí)，光發(fā)射機(jī)特有的電路會(huì)對(duì)視頻、音頻進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集和數(shù)字化，同時(shí)產(chǎn)生數(shù)據(jù)幀，將這些數(shù)據(jù)幀串行化后進(jìn)行光波分復(fù)用，最后送給光纖。

1.2 光接收機(jī)

光端機(jī)的光接收機(jī)負(fù)責(zé)把經(jīng)光纖傳輸后的光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，由于這些光信號(hào)幅度被衰減，波形被展寬，故光接收機(jī)還要對(duì)其進(jìn)行放大處理，恢復(fù)為原始的數(shù)字碼流。光接收機(jī)的工作原理是：先對(duì)接收到的光波進(jìn)行光電轉(zhuǎn)化得到串行化的電信號(hào)，再對(duì)這些電信號(hào)進(jìn)行串并轉(zhuǎn)化處理得到并行化的電信號(hào),這些電信號(hào)就是由視頻、音頻、數(shù)據(jù)等信號(hào)構(gòu)成的數(shù)據(jù)幀。

1.3 模擬光端機(jī)和數(shù)字光端機(jī)

目前的光端機(jī)主要分為模擬光端機(jī)和數(shù)字光端機(jī)兩種。模擬光端機(jī)是將要傳輸?shù)碾娦盘?hào)進(jìn)行包括幅度、頻率和相位等方面在內(nèi)的調(diào)制，然后通過(guò)光發(fā)射機(jī)將調(diào)制好的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成光信號(hào)，經(jīng)過(guò)光纖的傳輸，由接收端再將光信號(hào)還原成原始的電信號(hào)，并通過(guò)解調(diào)，還原出電信號(hào)包含的圖像。模擬光端機(jī)是頻分復(fù)用,最多能夠復(fù)用四路數(shù)據(jù)，但不能同時(shí)復(fù)用。雖然這種光端機(jī)較為穩(wěn)定且高效，但其調(diào)試非常困難,并且其原理決定著它非常容易受到干擾。一旦載波信號(hào)自身發(fā)生變化，很可能會(huì)通過(guò)信號(hào)與電流的線性關(guān)系導(dǎo)致模擬光端機(jī)質(zhì)量受到影響。并且即使到目前為止,在技術(shù)手段上仍然很難做到對(duì)信號(hào)無(wú)誤差的線性調(diào)制,而非線性必然會(huì)引起信號(hào)失真。所以現(xiàn)在模擬光端機(jī)的應(yīng)用已經(jīng)遠(yuǎn)不如性價(jià)比更高的數(shù)字光端機(jī)廣泛了。數(shù)字光端機(jī)的工作原理是將輸出來(lái)的圖像、語(yǔ)音等數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化處理,再將這些數(shù)字信號(hào)進(jìn)行復(fù)用處理,即讓多路低速的數(shù)字信號(hào)集合成為一路高速的數(shù)字信號(hào),并將所有信號(hào)轉(zhuǎn)換成光信號(hào)，在光接收機(jī)處將光信號(hào)還原成電信號(hào),由于所還原的電信號(hào)是一路混合型的高速信號(hào)，因此還要將這組電信號(hào)分解出來(lái),并最終還原成圖像、語(yǔ)音。數(shù)字信息的傳輸過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)誤差電壓，稱(chēng)為量化誤差電壓,不過(guò)由于多組信號(hào)的復(fù)用處理，使得這些誤差被大大地縮減了。數(shù)字光端機(jī)的優(yōu)點(diǎn)包括：成本較低且傳輸效率非常高。同時(shí)它的大容量復(fù)用也很容易得以實(shí)現(xiàn)，還不會(huì)出現(xiàn)相互干擾的情況。

2 光端機(jī)的工作過(guò)程分析

2.1 光端機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)

光端機(jī)的技術(shù)參數(shù)主要包括帶寬、信噪比、誤碼率、溫濕度工作范圍等。光端機(jī)的帶寬是指光端機(jī)的實(shí)際可正常工作頻率范圍，是反映光端機(jī)傳輸質(zhì)量的重要參數(shù)。通常情況下，視頻帶寬越寬，則傳輸?shù)膱D像質(zhì)量就越好。反之，視頻帶寬不足，則會(huì)導(dǎo)致畫(huà)面細(xì)節(jié)部分無(wú)法清晰顯示，或者發(fā)生視頻水平分辨率低等問(wèn)題，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使畫(huà)面色彩失真甚至丟失。一些不法廠商有時(shí)會(huì)為了贏利欺騙客戶，夸大光端機(jī)的帶寬，嚴(yán)重影響了消費(fèi)者的觀看質(zhì)量。因此需要對(duì)帶寬有一定的了解，才能真實(shí)地還原采樣頻率，選擇合適的光端機(jī)。信噪比是光端機(jī)的另一個(gè)重要技術(shù)參數(shù)，它是指最大不失真聲音信號(hào)強(qiáng)度與同時(shí)發(fā)出的噪音強(qiáng)度之間的比率。信噪比越高的光端機(jī)，其音頻質(zhì)量就越好。誤碼率是衡量光端機(jī)在規(guī)定時(shí)間內(nèi)傳輸數(shù)據(jù)的精確性的指標(biāo)。由于數(shù)字光端機(jī)往往在非常惡劣的環(huán)境下工作，比如一些開(kāi)闊地帶或偏遠(yuǎn)地區(qū)，在這種工作環(huán)境下，溫濕度變化對(duì)光端機(jī)具有很大的影響。因此合格的光端機(jī)需要具有能夠符合環(huán)境工作標(biāo)準(zhǔn)的溫濕度工作范圍，才能增強(qiáng)環(huán)境的適應(yīng)能力，確保工作的順利完成。

2.2 光端機(jī)發(fā)射端工作過(guò)程分析

在光端機(jī)發(fā)射端,工作系統(tǒng)會(huì)對(duì)帶有語(yǔ)音、電視圖像、文字、圖形等信息的電信號(hào)進(jìn)行采樣、數(shù)字化以及編碼等工作，之后會(huì)對(duì)每一路的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行復(fù)用處理。處理過(guò)后，電光轉(zhuǎn)換隨之進(jìn)行,由工作芯片將電信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)楣饷}沖信號(hào)。各路信號(hào)通過(guò)發(fā)射端的數(shù)字化轉(zhuǎn)換后,會(huì)送到硬件系統(tǒng)中進(jìn)行信號(hào)處理,構(gòu)成相應(yīng)格式的數(shù)據(jù)幀,經(jīng)過(guò)串化器的并串轉(zhuǎn)化,送入光收發(fā)模塊。隨后這些光信號(hào)會(huì)按照一定角度送入光纖線路，這就是光發(fā)射機(jī)的整個(gè)傳輸過(guò)程。

2.3 光端機(jī)接收端工作過(guò)程分析

在光接收機(jī)端，首先對(duì)來(lái)自光纖信道中的光波分復(fù)用信號(hào)進(jìn)行波分解復(fù)用，將光電轉(zhuǎn)化還原成串行化的電信號(hào),再對(duì)得到的數(shù)據(jù)做串并轉(zhuǎn)化,得到并行化的電信號(hào)，這樣就將還原后的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成為了并行的數(shù)字碼流。光接收機(jī)按照光發(fā)射機(jī)的復(fù)接方式對(duì)并行的數(shù)字碼流進(jìn)行分解復(fù)用,重新還原出各部分信號(hào)的數(shù)字量,最后由各部分的功能電路對(duì)各個(gè)信號(hào)做相應(yīng)的處理后進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)化，還原出原始的語(yǔ)音、電視圖像、文字、圖形等信號(hào)。此電信號(hào)即是由視頻、音頻、數(shù)據(jù)等信號(hào)構(gòu)成的數(shù)據(jù)幀的原始信號(hào)。

［1］李家祿.淺談光纖系統(tǒng)中光端機(jī)原理及性能分析［J］.無(wú)線互聯(lián)科技，2011，（10）：46-47.

［2］李秀花.光纖系統(tǒng)中光脈沖的自相似特性研究［D］.太原：山西大學(xué)，2012.

［3］王學(xué)靜.數(shù)字視頻光端機(jī)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)［D］.天津：天津大學(xué)，2010.