双波DWM技术在有线电视数字化整转中的应用

□郑 义

2011年根据中共江西省委、省政府《关于加快示范镇建设的意见》，江西省广电网络公司将鹰潭市童家镇镇政府所在地咀上村列为农村数字电视示范点，率先实现有线电视数字化。然而从广电机房到童家镇只有在用的1芯光纤资源。我们经过反复认证和实践，选用1310nm/1550nm双波WDM方式，1310nm窗口传输模拟电视信号，1550nm窗口传输数字电视信号，成功实现了有线模拟电视信号和数字电视信号同纤传输，圆满地完成了农村示范点的有线电视数字化整体转换任务。

波分复用和波分复用器件

把两个或多个不同波长的光信号复用到同一根光纤中进行传送的方式统称为波分复用，简称WDM。波分复用的实质是根据光具有不同波长的特征，在发送端利用波分复用设备将不同信道的信号调制成不同波长的光，并复用到同一根光纤上，然后在接收端采用波分设备将这些不同波长的光信号分离。WDM技术具有很多优势，应用也越来越广泛，按照每个波长之间的间隔宽度的不同，可以细分为CWDM（稀疏波分复用）和DWDM（密集波分复用）。

波分复用器件是WDM系统的重要组成部分，将不同波长的光信号耦合在一起经一根传输光纤输出的器件称为合波器；反之，将经同一传输光纤送来的多波长信号分离为个别波长分别输出的器件称为分波器，它们特性好坏直接决定了WDM系统的性能。WDM器件有多种制造方法，商用的有熔锥型、光栅型、介质薄膜型和波导阵列（AWG）型4类。

熔锥（熔融拉锥）型WDM器件，即将多根光纤在热熔融条件下拉成锥形，并稍加扭曲，使其熔融在一起。由于不同光纤的纤芯十分靠近，因而可以通过锥形区的消失波耦合达到所需要的耦合功率。其特点是插入损耗低（最大值<0.5dB，典型0.2dB），无需波长选择器件，制造简单，具有较好的温度稳定性。不足之处是尺寸稍大，复用波长数少，隔离度较差（20dB左右）。

光栅型WDM器件具有优良的波长选择特性。当入射光照射到光栅上后，由于光栅的角色散作用，使不同波长的光信号以不同的角度射出，然后经透镜会聚到不同的输出光纤，从而完成波长的选择。光栅型波分复用器的波长间隔可以缩小到数nm到0.51nm左右，但对温度稳定性要求高。

介质薄膜型WDM器件由几十层不同材料、不同折射率和不同厚度的介质膜按照设计要求组合起来，一层为高折射率，一层为低折射率，交替叠合而成。当光入射到高折射率层时，反射光没有相移。当光入射到低折射率层时，反射光经历18O°相移，这样在中心波长附近，各层反射光叠加，在滤波器前端面形成很强的反射光。在这高反射区之外，反射光突然降低，大部分光成了透射光，据此可以使之对一定波长范围呈通带，对另外波长范围呈阻带，从而实现不同波长的耦合和分离。

波导阵列（AWG）型的WDM器件是以光集成技术为基础的平面波导型器件。先将入射光经由分波元件分成数个至数十个振幅大致相等的子光源，再将这些子光源依序导入事先设计好长度的阵列波导中，使其各自拥有特定的输出相位，从而实现不同波长的光耦合或分离。它具有波长间隔小、信道数多、通带平坦等优点，非常适合超高速、大容量的DWDM系统，代表了波分复用器件的发展方向。

1310nm/1550nm双波WDM系统组成及运行状况

众所周知，G.652光纤在1310nm、1550nm工作窗口损耗低，而且它们的波长间隔达两百多纳米，熔锥型波分复用器在低分路（1×4以下）情况下成本优势明显，双窗口生产工艺控制成熟，技术指标优良，性能稳定可靠。从实际需要和成本角度考虑，我们这套系统选用熔锥型波分复用器件，以双波WDM方式，在不拆除1310nm窗口传输原模拟电视信号的情况下，加开1550nm窗口传输整转数字电视信号，实现模拟电视信号和整转数字信号同纤芯传输，完成咀上村有线电视数字化。

一、系统输入光功率要求。1310nm/1550nm两种波长的光在系统传输光链路中损耗值不一样，应分别进行计算。1550nm光功率损耗为：4dBm+0.25dBm／Km×10Km+6.35 dBm+0.2dBm＝13.05dBm。公式中第一个4dBm为实际测得的合波器和分波器对应1550nm波长的插入损耗（含活动连接器）；第二个0.25dBm／Km为光纤对1550nm波长光信号的每公里平均衰减；第三个6.35dBm为1×4光分路器损耗；第四个0.2dBm为连接光分路的FC活动连接器的插入损耗。同理，1310nm光功率损耗为：3dBm+0.4dBm／Km×10Km＝7dBm，其中3dBm为实际测得的合波器和分波器对应1310nm波长的插入损耗（含活动连接器）；0.4dBm／Km为光纤对1310nm波长光信号的每公里平均衰减。

通过计算，在鹰潭广电中心机房我们只要分别取一路光功率为7dBm的1310nm模拟电视光信号和一路光功率为13dBm的1550nm整转数字电视光信号，直接送入双波WDM系统，就可以满足各光节点的-5~2dBm接收光功率要求。

二、系统运行状况。1310nm/1550nm双波WDM系统开通后，我们有针对性地对咀上村光节点的数字电视信号和模拟电视信号进行了全面的性能指标测试。咀上村的光接收机输入光功率-1.5dBm，数字电视的信道平均功率（POW）、带内平坦度（FLT）、调制误差率（MER）、纠错前/后比特误码率（PRE/POS-BER）等系统指标均符合技术要求；模拟电视信号网的光接收机输入光功率-2dBm，模拟电视的载噪比（C/N）、组合三次差拍比（CTB）、组合二次差拍比（CSO）等系统指标也符合技术要求。到目前为止，各项系统运行指标正常，性能良好。

总结

通过1310nm/1550nm双波WDM的方式，实现模拟电视和数字电视两路光信号同纤芯传输，在技术上是完全可行的。随着鹰潭市有线电视数字化整体转换的不断深入，工作重心开始向周边农村推进，农村地区主干光缆纤芯资源少，各光节点覆盖的用户情况又千差万别，难以同时实施数字化。波分复用扩容方便、建设成本低的特点和优势逐渐显现出来，1310nm／1550nm双波WDM技术，为农村的有线电视分片数字化提供了一个行之有效的方法。