樊培昌 韓興宇 曲先胡
【摘要】光纖通信技術(shù)是網(wǎng)絡(luò)傳輸領(lǐng)域中的高新技術(shù),其具有強(qiáng)大的穩(wěn)定性、保密性,且通信容量大,應(yīng)用于各行各業(yè)中。廣電網(wǎng)絡(luò)與居民生活相關(guān)的主要內(nèi)容為廣播電視節(jié)目的收轉(zhuǎn)與傳達(dá)等,是信息通信時(shí)效性的重要保障。本文首先對(duì)光纖通信技術(shù)進(jìn)行概述,分析其系統(tǒng)組成,然后從非壓縮的傳輸方式、非壓縮與壓縮結(jié)合的傳輸方式等內(nèi)容分析光纖通信技術(shù)在廣電網(wǎng)絡(luò)中運(yùn)用,最后提出相關(guān)注意事項(xiàng)與發(fā)展方向。
【關(guān)鍵詞】光纖通信技術(shù);廣電網(wǎng)絡(luò);運(yùn)用
中圖分類號(hào):TN929 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?DOI:10.12246/j.issn.1673-0348.2023.12.003
光纖通信技術(shù)的發(fā)展是我國(guó)城市化、現(xiàn)代化發(fā)展的表現(xiàn)之一,在信息化的社會(huì)中發(fā)揮著不可替代的作用與價(jià)值,保障著社會(huì)的穩(wěn)定運(yùn)行與發(fā)展。將光纖通信技術(shù)應(yīng)用到廣電網(wǎng)絡(luò)中能夠滿足居民對(duì)不同文化的需求,增進(jìn)各地區(qū)之間的交流與了解,促進(jìn)廣電網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展,實(shí)現(xiàn)發(fā)展與傳播人民群眾喜聞樂(lè)見(jiàn)的文化的目的,促進(jìn)社會(huì)精神文明的建設(shè)。
1. 光纖通信技術(shù)概述
光纖是由纖芯,包層和涂層組成,內(nèi)芯一般為幾十微米或幾微米,中間層為包層,通過(guò)纖芯和包層的折射率不同,實(shí)現(xiàn)光信號(hào)在纖芯內(nèi)的全反射,達(dá)到光信號(hào)傳輸?shù)哪康模繉拥淖饔檬窃黾庸饫w的韌性并保護(hù)光纖。傳統(tǒng)的通信方式為銅線,這種通信方式存在著造價(jià)高、資源需求量大且只能短距離信號(hào)傳輸?shù)娜秉c(diǎn),而在城市化發(fā)展背景下,對(duì)通信質(zhì)量的要求不斷提高,需要利用新技術(shù)滿足大量且穩(wěn)定的通信需求,光纖通信技術(shù)正能滿足這一要求。
光纖通信技術(shù)的優(yōu)點(diǎn):第一,光纖雖然直徑只有幾微米,但其能夠在單位時(shí)間內(nèi)承載較多的通信路線,極大增加了通信容量;第二,光纖通信能夠滿足較長(zhǎng)距離的通信需求,且通信信號(hào)在傳輸過(guò)程中的信息損耗可以忽略不計(jì),但是當(dāng)光纖的單線距離過(guò)長(zhǎng)時(shí),通信穩(wěn)定性會(huì)有明顯的下降。光纖通信信號(hào)的穩(wěn)定還在于光纖不易被腐蝕。第三,光纖通信利用光波進(jìn)行信號(hào)傳遞,且光波的通信行為在光纖內(nèi)部進(jìn)行,提高了通信的安全性。
2. 光纖通信系統(tǒng)的組成
光纖發(fā)射設(shè)備:傳輸光信號(hào)的主要設(shè)備,及時(shí)將信號(hào)源的信號(hào)性質(zhì)轉(zhuǎn)化成為光纖傳輸?shù)男盘?hào),在利用過(guò)程中實(shí)現(xiàn)信號(hào)模式的不斷轉(zhuǎn)換。
光纖接收設(shè)備:接收被傳輸?shù)男盘?hào),并將其分布到各個(gè)信號(hào)端口。
光輸送設(shè)備:將各個(gè)不同的光纖聚集在一起后構(gòu)建共同的信號(hào)傳輸通道,例如當(dāng)信號(hào)傳輸量比較大的時(shí)候,利用共同傳輸?shù)姆绞侥軌虮U闲盘?hào)傳輸?shù)馁|(zhì)量與效率,減少信號(hào)損壞的問(wèn)題。
在信號(hào)傳輸過(guò)程中,當(dāng)信號(hào)強(qiáng)度弱時(shí),及時(shí)將其放大并合并到信號(hào)共同傳輸通道中,提高信號(hào)的穩(wěn)定性。光纖通信傳輸技術(shù)的應(yīng)用系統(tǒng)還包括相應(yīng)的信號(hào)保障、信號(hào)轉(zhuǎn)化相關(guān)設(shè)備,其中,光端機(jī)是信號(hào)傳輸系統(tǒng)中的核心部分,影響著信號(hào)的傳輸質(zhì)量與穩(wěn)定性,保障著電信號(hào)與光信號(hào)的及時(shí)轉(zhuǎn)換,因此,廣電網(wǎng)絡(luò)公司需要提高對(duì)光端機(jī)的重視,為電視節(jié)目的轉(zhuǎn)播質(zhì)量做保障。
3. 光纖通信技術(shù)主要形式
3.1 色散補(bǔ)償光纖技術(shù)
在光纖傳輸距離不斷增大的情況下,信號(hào)穩(wěn)定性降低,造成信號(hào)卡頓或者視頻卡頓最后黑屏的問(wèn)題。為了解決這一問(wèn)題帶來(lái)的影響,利用色散值為負(fù)數(shù)的光纖進(jìn)行補(bǔ)救,將反色光纖直接串聯(lián)到光纖系統(tǒng)中,抵消出現(xiàn)的正色散光值,控制整個(gè)系統(tǒng)的色散平衡,保障畫(huà)面的顏色不失真。色散和表減的比值稱之為管光纖質(zhì)量因數(shù),該因數(shù)的數(shù)值越大說(shuō)明色散效果越好。
3.2 有源光纖技術(shù)
摻雜稀土離子的光纖通過(guò)組成具有激光活性的物質(zhì),制造出光纖放大器的核心材料,運(yùn)用于不同的工作段中,促使光纖通信技術(shù)出現(xiàn)變化,降低光纖通信與電視網(wǎng)線傳播之間的信號(hào)損壞量,保障光纖通信的穩(wěn)定性。
4. 光纖通信技術(shù)在廣電網(wǎng)絡(luò)中的運(yùn)用
4.1 非壓縮的傳輸方式
在廣電網(wǎng)絡(luò)的圖像傳輸過(guò)程中,為了不斷提高觀眾的體驗(yàn)感,需要保持圖像分辨率的穩(wěn)定,呈現(xiàn)給觀眾的展示圖像不失真,因此,非壓縮傳輸方式是光纖通信技術(shù)中最重要的應(yīng)用方式之一。在傳輸過(guò)程中,首先將視頻信號(hào)經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)碼、復(fù)接、電光轉(zhuǎn)變后,通過(guò)光纖通信技術(shù)將信號(hào)傳輸?shù)礁鞯兀龠€原成原始清晰的視頻信號(hào),達(dá)到視頻圖像的無(wú)損傳播。視頻光端機(jī)對(duì)信號(hào)傳輸?shù)馁|(zhì)量有重大影響,需要相關(guān)人員在進(jìn)行視頻信號(hào)傳播過(guò)程中提高重視。
例如,在2021年?yáng)|京奧運(yùn)會(huì)期間,中央廣播電視臺(tái)利用廣電轉(zhuǎn)播車作為信號(hào)傳輸設(shè)備,利用光端機(jī)控制高清與標(biāo)清信號(hào),實(shí)現(xiàn)光信號(hào)與高清標(biāo)清信號(hào)的實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)換,提高信號(hào)傳輸效率與質(zhì)量,滿足觀眾對(duì)比賽現(xiàn)場(chǎng)狀況的了解需求,幫助觀眾實(shí)時(shí)跟進(jìn)比賽進(jìn)程。在信號(hào)傳輸過(guò)程中,為了提高視頻圖像的穩(wěn)定性,避免出現(xiàn)視頻卡頓等影響圖像分辨率問(wèn)題,利用“1+1”的信號(hào)傳輸方法,保障主備波道的穩(wěn)定與實(shí)時(shí)更換,提高廣電網(wǎng)絡(luò)公司進(jìn)行視頻轉(zhuǎn)播時(shí)的專業(yè)性與權(quán)威性。
4.2 非壓縮與壓縮傳輸方式相結(jié)合
非壓縮傳輸方式對(duì)信號(hào)傳輸?shù)男室筝^高,應(yīng)用于重大賽事、會(huì)議等具有強(qiáng)大影響力的場(chǎng)合。將非壓縮傳輸方式與壓縮傳輸方式相結(jié)合主要應(yīng)用于其他非場(chǎng)館信息的傳輸工作中,該傳輸方式提高了廣電網(wǎng)絡(luò)企業(yè)的視頻、語(yǔ)音等質(zhì)量,是滿足大眾需求的最佳信號(hào)傳輸方式。相比奧運(yùn)會(huì)類的現(xiàn)場(chǎng)直播型節(jié)目,該技術(shù)應(yīng)用于延遲播放節(jié)目,降低了通信與維護(hù)成本,受到越來(lái)越多受眾的喜愛(ài)。
4.3 廣播電視網(wǎng)絡(luò)傳輸
光纖通信傳輸技術(shù)的應(yīng)用為電視新聞播放和網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸內(nèi)容提供了安全快速的保障,原因在于數(shù)字廣播電視的總控機(jī)房、有線電視以及衛(wèi)星站等電視信號(hào)的傳輸基本上都是借助光纖傳輸來(lái)完成,其抗干擾能力強(qiáng),不會(huì)輕易受到氣候環(huán)境等外界因素的影響,是廣播電視信號(hào)傳輸質(zhì)量的保障,為我國(guó)民眾提供豐富的新聞信息等視頻資源。
4.4 以雙向化廣播電視傳輸網(wǎng)絡(luò)改造為基礎(chǔ)的策略
隨著我國(guó)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展與完善,現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展帶來(lái)更高層次的傳輸需求,而原有的信號(hào)傳輸方向?yàn)橄蛳聜鬏?,為了提高信?hào)傳輸?shù)娜嫘?,需要相關(guān)人員結(jié)合現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,制定雙向的廣播電視傳輸網(wǎng)絡(luò),構(gòu)建更加豐富且完整的廣電網(wǎng)絡(luò),拉近用戶之間的距離,進(jìn)一步發(fā)揮光纖傳輸技術(shù)的優(yōu)勢(shì)作用。
5. 保障光纖通信技術(shù)在廣電網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用效果的注意事項(xiàng)
5.1 光纖材料與連接方式
按折射率分布分類分為階躍光纖和漸變光纖,按傳播模式分類分為單模光纖和多模光纖。例如階躍光纖和漸變光纖:在纖芯與包層區(qū)域內(nèi),其折射率分布分別是均勻的,其值分別為n1與n2,但在纖芯與包層的分界處,其折射率的變化是階躍的。光纖軸心處的折射率最大(n1),而沿剖面徑向的增加而逐漸變小,其變化規(guī)律一般符合拋物線規(guī)律,到了纖芯與包層的分界處,正好降到與包層區(qū)域的折射率n2相等的數(shù)值;在包層區(qū)域中其折射率的分布是均勻的即為n2。
階躍光纖的直徑大于漸變光纖,其用于短距離(幾公里之內(nèi))和低速率(8MB/s以下)的通信系統(tǒng),性能比較差,成本比較低;漸變光纖適用于中距離(10-20千米)和傳輸速率相對(duì)較高(34-140MB/s)的通信系統(tǒng),性能較好,成本較高。兩種光纖的選擇按照居民網(wǎng)絡(luò)要求而定。
目前用于光通訊的光纖一般采用石英光纖,它是在折射率n2較大的纖芯內(nèi)部覆上一層折射率n1較小的包層,光在纖芯與包層的界面上發(fā)生全反射而被限制在纖芯內(nèi)傳播。應(yīng)用石英光纖的主要技術(shù)指標(biāo)有衰減特性,數(shù)值孔徑和色散等。石英光纖的主要技術(shù)指標(biāo)有衰減特性,數(shù)值孔徑和色散等。數(shù)值孔徑描述的是光纖與光源、探測(cè)器和其他光學(xué)器件耦合時(shí)的特性。它的大小反映了光纖收集光的能力。
造成光纖質(zhì)量逐漸下降的原因主要為:在光纖安裝過(guò)程中沒(méi)有按照規(guī)定要求進(jìn)行安裝,導(dǎo)致光纖出現(xiàn)彎曲的情況,并且由于安裝方式不規(guī)范,其周圍沒(méi)有進(jìn)行環(huán)境的有效清理與保障,造成光纖周邊存在雜質(zhì)影響,例如破壞光纖保護(hù)層的質(zhì)量,長(zhǎng)此以往的情況下,造成保護(hù)層脫落,降低光纖信號(hào)傳輸?shù)馁|(zhì)量與穩(wěn)定性;在安裝連接的過(guò)程中,接口質(zhì)量不高且光纖與接口設(shè)備連接出現(xiàn)不均勻問(wèn)題,影響信號(hào)接收的質(zhì)量。
保障光纖通信連接質(zhì)量、連接方式、固定接續(xù)方式和活動(dòng)接頭方式,其中固定接續(xù)方式為死接頭方式,采用光纖熔接機(jī)進(jìn)行接頭;活動(dòng)接頭使用能夠拆卸的連接器進(jìn)行連接,主要應(yīng)用于光纖跳線等地方,便于后期出現(xiàn)連接不良帶來(lái)的信號(hào)接收不全的問(wèn)題。
在光纖連接的過(guò)程中,需要保障工人的技術(shù)能力,在連接過(guò)程中保障光纖連接的頭部與相關(guān)設(shè)備的連接質(zhì)量良好,運(yùn)用監(jiān)測(cè)設(shè)備測(cè)試信號(hào)強(qiáng)度,保障信號(hào)接收設(shè)備的穩(wěn)定性與工作效率,滿足用戶的使用需求,減少后續(xù)的工作量。隨著現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展與強(qiáng)大,現(xiàn)代高科技移動(dòng)設(shè)備的功能更加全面且性能逐漸提升,更多用戶在觀看視頻時(shí),會(huì)更加偏向于使用4K的清晰度進(jìn)行觀看,獲得更好的視覺(jué)享受,因此,光纖材料的選擇與安裝更需要提高其穩(wěn)定性,減少信號(hào)故障問(wèn)題的發(fā)生概率。
5.2 提高科學(xué)技術(shù)的投入
光纖通信技術(shù)應(yīng)用于廣電網(wǎng)絡(luò)中需要不斷提高自身信號(hào)承載量,并在此基礎(chǔ)上提高其穩(wěn)定性,推動(dòng)更穩(wěn)定、更高信息容量的光纖通信技術(shù)的廣泛應(yīng)用。例如,針對(duì)網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化、保護(hù)和自愈功能在光纖通信中的應(yīng)用,利用光交換技術(shù)可以克服電子交換的容量瓶頸問(wèn)題,實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的高速率與協(xié)議透明,提高網(wǎng)絡(luò)的重構(gòu)靈活性和生存性,大量節(jié)省網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和網(wǎng)絡(luò)升級(jí)成本。光交換技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)主要為:滿足大容量、數(shù)據(jù)率和格式的透明性、可配置性等特點(diǎn),支持不同類型數(shù)據(jù)的傳輸處理。
加大科學(xué)技術(shù)的投入能夠?yàn)槲覈?guó)通信事業(yè)帶來(lái)長(zhǎng)久的發(fā)展。例如現(xiàn)今人們?cè)谟^看視頻時(shí)主要使用高清的清晰度,而需要切換超高清或者4K清晰度時(shí)就需要充視頻會(huì)員,表明視頻清晰度越高對(duì)光纖通信質(zhì)量的要求越高,并且整體線路的維護(hù)與保障需要大量資金以及人力成本的投入。在加大科學(xué)力度的投入過(guò)程中能夠逐步提高相關(guān)設(shè)備的性能與穩(wěn)定性,擴(kuò)大高清晰度相關(guān)設(shè)備的使用范圍,降低維護(hù)成本,為人民群眾提供更高質(zhì)量的視覺(jué)享受。
6. 光纖通信技術(shù)在廣電網(wǎng)絡(luò)中的未來(lái)發(fā)展
6.1 光纖網(wǎng)絡(luò)化建設(shè)
城市化發(fā)展規(guī)模不斷擴(kuò)大,城市設(shè)施以及居民的管理等工作越來(lái)越重要,在通信設(shè)施建設(shè)與完善方面,城市內(nèi)存在電纜、衛(wèi)星接收信號(hào)器等形式的通信設(shè)備,不利于有效管理居民觀看的新聞內(nèi)容。同時(shí)這類設(shè)備影響著光纖通信的質(zhì)量與穩(wěn)定性,且部分居民家中使用兩種及以上的方式獲得通信保障,不利于相關(guān)部門(mén)的經(jīng)濟(jì)效益回收。
光纖通信技術(shù)的廣泛應(yīng)用展現(xiàn)著社會(huì)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展與進(jìn)步,是城市文明發(fā)展的象征,因此,將光纖通信技術(shù)廣泛應(yīng)用于城市化建設(shè)與發(fā)展過(guò)程中能夠促進(jìn)光纖網(wǎng)絡(luò)化建設(shè),就如輸配電線網(wǎng)絡(luò)的不斷完善一樣,有規(guī)劃地促進(jìn)城市發(fā)展,促進(jìn)資源公平分配。
光纖通信技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)化建設(shè)能夠提高相關(guān)部門(mén)的領(lǐng)導(dǎo)能力,提高對(duì)居民行為的約束力,建設(shè)更加完善且嚴(yán)格的社會(huì)運(yùn)行秩序,形成系統(tǒng)化的運(yùn)營(yíng)與管理模式。通過(guò)光纖傳輸技術(shù)的全面覆蓋,相關(guān)部門(mén)管理人員能夠以最快的工作效率實(shí)現(xiàn)對(duì)當(dāng)?shù)鼐用裆钚袨榈慕y(tǒng)計(jì)與分析,結(jié)合周邊環(huán)境與設(shè)施等因素,提高城市規(guī)劃的合理性,滿足居民的生活工作相關(guān)需求。
6.2 與5G技術(shù)的結(jié)合運(yùn)用
視頻會(huì)議:視頻會(huì)議是現(xiàn)今應(yīng)用范圍比較廣的一項(xiàng)工作模式,主要原因在于視頻會(huì)議能夠有效避免外界因素的影響,消除了時(shí)間與空間的限制。在視頻會(huì)議過(guò)程中,5G信號(hào)會(huì)由于網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的不穩(wěn)定而出現(xiàn)卡頓、延遲等問(wèn)題,影響工作效率,因此,將光纖通信技術(shù)與5G技術(shù)相結(jié)合,為網(wǎng)絡(luò)環(huán)境質(zhì)量提供穩(wěn)定的信號(hào)保障,提高視頻會(huì)議的流暢度,在這個(gè)過(guò)程中,為視頻會(huì)議軟件的開(kāi)發(fā)企業(yè)提出意見(jiàn),完善視頻會(huì)議軟件功能,提高視頻會(huì)議的畫(huà)質(zhì)質(zhì)量,提高使用者的舒適度。
網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù):現(xiàn)今物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展趨勢(shì)蒸蒸日上,云計(jì)算、大數(shù)據(jù)技術(shù)等是時(shí)代發(fā)展的趨勢(shì),這些技術(shù)的開(kāi)發(fā)與利用是在5G技術(shù)基礎(chǔ)上完成,但當(dāng)網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)外界環(huán)境影響時(shí),例如臺(tái)風(fēng)的影響,會(huì)造成網(wǎng)絡(luò)環(huán)境癱瘓,機(jī)械化設(shè)備停止運(yùn)行的問(wèn)題。因此,光纖通信技術(shù)與5G技術(shù)相結(jié)合的過(guò)程中,能夠提高網(wǎng)絡(luò)信號(hào)的穩(wěn)定性,提高5G技術(shù)的數(shù)據(jù)處理能力與處理效率,提高網(wǎng)絡(luò)各個(gè)分支中的數(shù)據(jù)安全性,為數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性負(fù)責(zé)。由于光纖通信技術(shù)能夠滿足高效率的信號(hào)傳輸,因此可以拓展5G的業(yè)務(wù)范疇。
云DC業(yè)務(wù):云DC業(yè)務(wù)是利用移動(dòng)化設(shè)備進(jìn)行拍攝,利用5G技術(shù)的穩(wěn)定信號(hào)保障,向觀眾進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)情況的實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)播。例如我國(guó)2022年冬奧會(huì)的賽事轉(zhuǎn)播。
超寬視頻業(yè)務(wù):現(xiàn)代化通信技術(shù)的發(fā)展促進(jìn)了全息投影,AR技術(shù)等虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù),這類技術(shù)的應(yīng)用豐富了人們的視覺(jué)認(rèn)識(shí),提高人們的視覺(jué)感受,并逐漸應(yīng)用到現(xiàn)實(shí)生活當(dāng)中,滿足人們多樣化的精神需求。將光纖通信技術(shù)應(yīng)用到這類設(shè)備的過(guò)程中,能夠提高這類設(shè)備與主設(shè)備的連接密切度,提高設(shè)備的靈敏度,減少網(wǎng)絡(luò)延遲,提高設(shè)備的使用效率,為設(shè)備的擴(kuò)大生產(chǎn)與售賣負(fù)責(zé)。
在與5G技術(shù)相結(jié)合過(guò)程中,居民通過(guò)5G技術(shù)獲得視頻畫(huà)面,并利用光纖通信技術(shù)將畫(huà)面調(diào)整成為4K清晰度,提高居民的觀看興趣。同時(shí)相關(guān)部門(mén)能夠更加精確地把握區(qū)域內(nèi)居民的上網(wǎng)時(shí)間與時(shí)長(zhǎng)等數(shù)據(jù),結(jié)合居民觀看電視的高頻時(shí)間進(jìn)行公益廣告投放,逐步推進(jìn)文明城市的建設(shè)。
7. 結(jié)束語(yǔ)
光纖通信技術(shù)在廣電網(wǎng)絡(luò)中的運(yùn)用為觀眾帶來(lái)了更高質(zhì)量的視覺(jué)享受,提高視頻觀看的穩(wěn)定性,通過(guò)該技術(shù)進(jìn)行重大賽事轉(zhuǎn)播等工作能夠提高觀眾的體驗(yàn)感。在未來(lái)發(fā)展過(guò)程中,與現(xiàn)代5G通信技術(shù)的結(jié)合將為社會(huì)發(fā)展提供更穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)通信環(huán)境,降低其他外在因素的影響。該技術(shù)的應(yīng)用統(tǒng)一了居民的活動(dòng)方式,例如看電視,視頻會(huì)議等,促進(jìn)了光纖通信的網(wǎng)絡(luò)化建設(shè),提高了相關(guān)部門(mén)對(duì)區(qū)域的統(tǒng)籌規(guī)劃管理能力。
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作者簡(jiǎn)介:樊培昌,山東省青島市,工程師,研究方向:廣播電視.