范高峰

【摘要】本文針對數字電視1550nm全光網傳輸系統設計，結合理論實踐，在簡要闡述1550nm全光網傳輸系統優(yōu)越性的基礎上，分析了主要設計原則和指標，并提出相應的設計方法。

【關鍵詞】數字電視;1550nm;全光網傳輸系統;設計

1. 1550nm全光網傳輸系統的優(yōu)越性

1.1 技術方面優(yōu)勢明顯

1550nm和850nm及1310nm相比，具有非常顯著的優(yōu)勢，可更好的滿足數字電視信號傳播速度、效率、安全、避免失真的要求。

1.2 性價比高

隨著科學技術的飛速發(fā)展，數字電視通信技術愈發(fā)先進，1550nm全光網傳輸系統各配套設備愈發(fā)先進，如發(fā)射器、光放大器等的使用成本，也在不斷降低，可大幅度降低數字電視網絡構建的成本，具有良好的發(fā)展前景。

1.3 實現全光網最后一公里到用戶

按照規(guī)劃，目前我國很多農村地區(qū)建設3G基站、4G基站，4G網絡的覆蓋范圍已經實現了全鄉(xiāng)鎮(zhèn)覆蓋，無論是城市，還是鄉(xiāng)村，都可以使用超過20M的網速，滿足生活、學習及生產的要求，而且還能提供50M或者100M的具體接入能力。智能手機用戶可使用雙4G和雙百兆的移動網絡。

2. 1550nm全光網傳輸系統設計原則和主要指標

2.1 設計原則

數字電視網絡建設多以當地的廣電為中心，其余縣區(qū)為主要的骨干傳傳輸網絡，頻帶寬度為100MHz，傳輸距離可達160公里以上。因此在，1550nm全光網傳輸系統設計中，需要為各縣區(qū)提供16QAM調制發(fā)出的射頻信號，比如：各縣區(qū)電視臺在進行信號傳輸中，要先將相關信號傳輸到當地廣電中心的設備前端，再通過相關設備進行編碼后，再將信號移動送往各縣區(qū)。1550nm傳輸可實現雙向長距離傳輸，和傳統的單向傳輸相比，效率更高，速度更快，而且建設和運行成本更低，建設速度也比快。比如：廣電中心的電視系統完成擴容之后，再進行總前端配制，就可以實現相應的升級及維護。電視信號在傳輸過程中，多采用光纖網絡，為保證傳輸的穩(wěn)定性，發(fā)生光纖系統發(fā)生故障后無法正常使用，可將數字微波傳輸設置為備用方案，實現傳輸網絡的全覆蓋和數字電視信號的有效傳輸。

2.2 主要指標

MER是1550nm全光網傳輸系統設計的重中之重，此項指標是否正常，對信號接收質量的影響非常大，主要功能是用以橫梁噪聲、載波泄露等對信號指標造成的損傷情況。多數情況下，MER數值越大，則表示1550nm全光網傳輸系統性能越好，數字電視傳輸信號受到的損傷越小。MER數值越小，則表明數字電視信號發(fā)生失真、損傷的程度就越嚴重。如果MER數值超過一定的范圍，則會導致部分機頂盒無法有效調解除電視節(jié)目影響用戶觀看效果。所以，在具體設計中必須科學合理優(yōu)化MER指標。

3. 數字電視1550nm全光網傳輸系統設計方法

3.1 合理確定網絡結構

數字電視1550nm全光網傳輸系統由一個總前端，多個分前端共同組成，可按照順時針或者逆時針布設的方法，形成全環(huán)開環(huán)網絡結構，可滿足遠距離數字電視信號傳輸的需求，此種網絡結構設計方法，具有很強的自愈功能，為典型的雙向開環(huán)，從而滿足各市縣對電視信號接收的需求。為實現數字電視1550nm全光網雙向傳輸，可采用波分復用技術，在分前端進行光插入，此項技術也是實現數字電視1550nm全光網雙向傳輸的關鍵技術，主要應用機理為利用1310nm光發(fā)射機上存儲的數據來實現下行傳輸，并覆蓋分前端向下小于20km的范圍。也可采用數字電視1550nm全光網中的直調式光發(fā)射機作光插入，保證分前端在具體運行中，能夠使用到光放大器，提升運行功率，以能夠分配出更多的光節(jié)點，滿足數字電視1550nm全光網雙向傳輸的要求。

3.2 合理選擇傳輸波長

目前在數字電視1550nm全光網傳輸系統設計中選擇的光纖多為標準單模光纖，不但可以實現1310nm光信號的快速傳輸，也可以滿足1550nm光信號傳輸對設備性能的要求，促使用戶能夠按照當地去具體情況，合理選擇與之相適的光信號。1550nm的光傳輸損耗則比較小，平均為0.23dB/km，色散比較大，在17Ps/km·nm～20Ps/km·nm之間，適合長距離傳輸和大范圍傳輸。在具體設計中，為降低光纖色散對數字電視1550nm全光網雙向傳輸質量造成的影響，在具體傳輸中，可適當加入外調制器，提升傳輸距離。

3.3 合理確定網絡性能指標

在數字電視1550nm全光網傳輸系統設計中，需要嚴格遵循相關規(guī)范和標準，保證數字電視1550nm全光網雙向傳輸的安全性和穩(wěn)定性，同時也要綜合考慮當地區(qū)域發(fā)展趨勢，為后期更新升級提供必要充足的余量，保證整個系統可以正常使用，要參考“有線數字電視系統用戶終端接收機入網條件和測量方法”中的相關規(guī)定，數字調制后在1550nm全光網傳輸系統傳輸端口位置的主要技術參數如表1所示：

1550nm全光網傳輸系統設計中，確定傳輸光鏈路是中轉站，通常按照以下公式進行計算：

此公式中，Pi表示1550nm全光網傳輸系統中各分光路器以下第i條支路持續(xù)穩(wěn)定運行所需的光功率（dBm）;α表示線路中的光纖損耗系數（dB/km）;Li表示個光鏈路中的光纖長度（km）;a表示1550nm全光網傳輸系統中光纖連接器的個數;Lc表示光纖連接器損量（dB）;Lm表示光鏈路中預留的損耗余量（dB）;Pr表示接收率。對1550nm全光網傳輸系統而言，α取值為0.25dB/km，Lc的取值為0.5dB/個，Lm的取值為0.5dB。

4. 設計方案和關鍵技術的應用

1550nm全光網傳輸系統多為長距離系統，因此，光纖色散和非線性效應對系統指標會造成較大的劣化影響。比如：影響光纖飛線性效應的因素包括兩個方面，其一是4，其二SPM。其中前者主要發(fā)生在65km之前的光路之上，當超過65km之后，SBS就基本趨于穩(wěn)定，并不會再隨著長度的增加而增加。此時主要呈現的是SPM造成的影響，在60km～80km之間，SPM會緩慢增加，但如果超過80km，就會明顯增加。光發(fā)射機的SBS閾值越大，會導致輸入光纖的光功率也隨之增加，從而導致CSO發(fā)生快速劣化。因此，在1550nm全光網傳輸系統設計中，必須結合實際情況，確定預置發(fā)射機的SBS閾值，從而合理分配各級EDFA具體輸入功率。為保證整個系統運行的有效性，需要可在光纖中插入相應的放大器，對小信號做放大處理，同時對光纖的色散也要合理補償，最大限度上提升1550nm全光網傳輸系統運行的穩(wěn)定性。

1550nm全光網傳輸系統的傳輸距離比較遠，跨度普遍在80km以上，為降低色散對數字電視信號造成的影響，輸入光纖的功率不應太大，以降低下一級EDFA的光功率。在具體設計中，可按照闡述30個QAM頻道進行計算，按照兩級光纖干線網進行計算，同軸網則可以按照三級放大器分配網進行計算。

當傳輸鏈路的長度超過500km時，就需要進行光纖色散補償，補償機理為：常規(guī)G.652光纖在1550nm波長附近的色散為17ps/nm/km。數字電視信號傳輸中，如果傳輸速度超過2.5Gb/s，則隨著傳輸距離的增加，誤碼率也會隨之提升，信號失真也會隨之增加。因為，G.652光纖正色散值會隨著傳輸距離的增加而不斷增加，致使光纖色散逐步累積，導致1550nm全光網傳輸特性劣化。有效色散問題，在1550nm全光網傳輸系統設計中，可采用色散值為負的光纖，以抵消正色散值，從而實現對整個系統的色散控制。負色散光纖就是色散補償光纖DCF，色散值通常在-50-200ps/nm/km之間，為保證負色散值能夠有效抵消1550nm全光網傳輸系統中的正色散值，就要保證DCF光纖的芯輕非常小，增大折射率差。但此種做法會在一定程度上增加光纖的衰耗，降低SBS的閾值，因此，需要通過特殊的放大器來消減色散補償光纖的損耗，最大限度上提升補償效果，保證數字電視信號傳輸的穩(wěn)定性和可靠性。

電視和數據插入業(yè)務的Overlay疊加技術的應用，可將輸出與前端傳來的廣播節(jié)目經過光復用器耦合進相同的光纖下路，然后一起傳輸給每個光節(jié)點，此種疊加傳播方式，不但滿足了當前模擬電視廣播的需求，也適應數字電視廣播的要求?？蔀閿底蛛娨?550nm全光網施工最后一公里到用戶奠定扎實基礎。

5. 總結

綜上所述，本文結合理論實踐，探討數字電視1550nm全光網傳輸系統設計，探討結果表明，相比于850nm及1310nm，1550nm具有非常限制的優(yōu)勢，可滿足二級網的要求。但在設計中工序繁多，任何一個環(huán)節(jié)控制不當，都會影響設計效果，為保證系統運行的安全性、穩(wěn)定性、持續(xù)性，降低信號失真率，可從網絡結構、傳輸波長、網絡性能指標、設計方案和關鍵技術等方面同時入手，保證數字電視信號傳輸質量。

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