数字电视1550nm全光网传输系统设计的相关探讨

范高峰

【摘要】本文针对数字电视1550nm全光网传输系统设计，结合理论实践，在简要阐述1550nm全光网传输系统优越性的基础上，分析了主要设计原则和指标，并提出相应的设计方法。

【关键词】数字电视;1550nm;全光网传输系统;设计

1. 1550nm全光网传输系统的优越性

1.1 技术方面优势明显

1550nm和850nm及1310nm相比，具有非常显著的优势，可更好的满足数字电视信号传播速度、效率、安全、避免失真的要求。

1.2 性价比高

随着科学技术的飞速发展，数字电视通信技术愈发先进，1550nm全光网传输系统各配套设备愈发先进，如发射器、光放大器等的使用成本，也在不断降低，可大幅度降低数字电视网络构建的成本，具有良好的发展前景。

1.3 实现全光网最后一公里到用户

按照规划，目前我国很多农村地区建设3G基站、4G基站，4G网络的覆盖范围已经实现了全乡镇覆盖，无论是城市，还是乡村，都可以使用超过20M的网速，满足生活、学习及生产的要求，而且还能提供50M或者100M的具体接入能力。智能手机用户可使用双4G和双百兆的移动网络。

2. 1550nm全光网传输系统设计原则和主要指标

2.1 设计原则

数字电视网络建设多以当地的广电为中心，其余县区为主要的骨干传传输网络，频带宽度为100MHz，传输距离可达160公里以上。因此在，1550nm全光网传输系统设计中，需要为各县区提供16QAM调制发出的射频信号，比如：各县区电视台在进行信号传输中，要先将相关信号传输到当地广电中心的设备前端，再通过相关设备进行编码后，再将信号移动送往各县区。1550nm传输可实现双向长距离传输，和传统的单向传输相比，效率更高，速度更快，而且建设和运行成本更低，建设速度也比快。比如：广电中心的电视系统完成扩容之后，再进行总前端配制，就可以实现相应的升级及维护。电视信号在传输过程中，多采用光纤网络，为保证传输的稳定性，发生光纤系统发生故障后无法正常使用，可将数字微波传输设置为备用方案，实现传输网络的全覆盖和数字电视信号的有效传输。

2.2 主要指标

MER是1550nm全光网传输系统设计的重中之重，此项指标是否正常，对信号接收质量的影响非常大，主要功能是用以横梁噪声、载波泄露等对信号指标造成的损伤情况。多数情况下，MER数值越大，则表示1550nm全光网传输系统性能越好，数字电视传输信号受到的损伤越小。MER数值越小，则表明数字电视信号发生失真、损伤的程度就越严重。如果MER数值超过一定的范围，则会导致部分机顶盒无法有效调解除电视节目影响用户观看效果。所以，在具体设计中必须科学合理优化MER指标。

3. 数字电视1550nm全光网传输系统设计方法

3.1 合理确定网络结构

数字电视1550nm全光网传输系统由一个总前端，多个分前端共同组成，可按照顺时针或者逆时针布设的方法，形成全环开环网络结构，可满足远距离数字电视信号传输的需求，此种网络结构设计方法，具有很强的自愈功能，为典型的双向开环，从而满足各市县对电视信号接收的需求。为实现数字电视1550nm全光网双向传输，可采用波分复用技术，在分前端进行光插入，此项技术也是实现数字电视1550nm全光网双向传输的关键技术，主要应用机理为利用1310nm光发射机上存储的数据来实现下行传输，并覆盖分前端向下小于20km的范围。也可采用数字电视1550nm全光网中的直调式光发射机作光插入，保证分前端在具体运行中，能够使用到光放大器，提升运行功率，以能够分配出更多的光节点，满足数字电视1550nm全光网双向传输的要求。

3.2 合理选择传输波长

目前在数字电视1550nm全光网传输系统设计中选择的光纤多为标准单模光纤，不但可以实现1310nm光信号的快速传输，也可以满足1550nm光信号传输对设备性能的要求，促使用户能够按照当地去具体情况，合理选择与之相适的光信号。1550nm的光传输损耗则比较小，平均为0.23dB/km，色散比较大，在17Ps/km·nm～20Ps/km·nm之间，适合长距离传输和大范围传输。在具体设计中，为降低光纤色散对数字电视1550nm全光网双向传输质量造成的影响，在具体传输中，可适当加入外调制器，提升传输距离。

3.3 合理确定网络性能指标

在数字电视1550nm全光网传输系统设计中，需要严格遵循相关规范和标准，保证数字电视1550nm全光网双向传输的安全性和稳定性，同时也要综合考虑当地区域发展趋势，为后期更新升级提供必要充足的余量，保证整个系统可以正常使用，要参考“有线数字电视系统用户终端接收机入网条件和测量方法”中的相关规定，数字调制后在1550nm全光网传输系统传输端口位置的主要技术参数如表1所示：

1550nm全光网传输系统设计中，确定传输光链路是中转站，通常按照以下公式进行计算：

此公式中，Pi表示1550nm全光网传输系统中各分光路器以下第i条支路持续稳定运行所需的光功率（dBm）;α表示线路中的光纤损耗系數（dB/km）;Li表示个光链路中的光纤长度（km）;a表示1550nm全光网传输系统中光纤连接器的个数;Lc表示光纤连接器损量（dB）;Lm表示光链路中预留的损耗余量（dB）;Pr表示接收率。对1550nm全光网传输系统而言，α取值为0.25dB/km，Lc的取值为0.5dB/个，Lm的取值为0.5dB。

4. 设计方案和关键技术的应用

1550nm全光网传输系统多为长距离系统，因此，光纤色散和非线性效应对系统指标会造成较大的劣化影响。比如：影响光纤飞线性效应的因素包括两个方面，其一是4，其二SPM。其中前者主要发生在65km之前的光路之上，当超过65km之后，SBS就基本趋于稳定，并不会再随着长度的增加而增加。此时主要呈现的是SPM造成的影响，在60km～80km之间，SPM会缓慢增加，但如果超过80km，就会明显增加。光发射机的SBS阈值越大，会导致输入光纤的光功率也随之增加，从而导致CSO发生快速劣化。因此，在1550nm全光网传输系统设计中，必须结合实际情况，确定预置发射机的SBS阈值，从而合理分配各级EDFA具体输入功率。为保证整个系统运行的有效性，需要可在光纤中插入相应的放大器，对小信号做放大处理，同时对光纤的色散也要合理补偿，最大限度上提升1550nm全光网传输系统运行的稳定性。

1550nm全光网传输系统的传输距离比较远，跨度普遍在80km以上，为降低色散对数字电视信号造成的影响，输入光纤的功率不应太大，以降低下一级EDFA的光功率。在具体设计中，可按照阐述30个QAM频道进行计算，按照两级光纤干线网进行计算，同轴网则可以按照三级放大器分配网进行计算。

当传输链路的长度超过500km时，就需要进行光纤色散补偿，补偿机理为：常规G.652光纤在1550nm波长附近的色散为17ps/nm/km。数字电视信号传输中，如果传输速度超过2.5Gb/s，则随着传输距离的增加，误码率也会随之提升，信号失真也会随之增加。因为，G.652光纤正色散值会随着传输距离的增加而不断增加，致使光纤色散逐步累积，导致1550nm全光网传输特性劣化。有效色散问题，在1550nm全光网传输系统设计中，可采用色散值为负的光纤，以抵消正色散值，从而实现对整个系统的色散控制。负色散光纤就是色散补偿光纤DCF，色散值通常在-50-200ps/nm/km之间，为保证负色散值能够有效抵消1550nm全光网传输系统中的正色散值，就要保证DCF光纤的芯轻非常小，增大折射率差。但此种做法会在一定程度上增加光纤的衰耗，降低SBS的阈值，因此，需要通过特殊的放大器来消减色散补偿光纤的损耗，最大限度上提升补偿效果，保证数字电视信号传输的稳定性和可靠性。

电视和数据插入业务的Overlay叠加技术的应用，可将输出与前端传来的广播节目经过光复用器耦合进相同的光纤下路，然后一起传输给每个光节点，此种叠加传播方式，不但满足了当前模拟电视广播的需求，也适应数字电视广播的要求。可为数字电视1550nm全光网施工最后一公里到用户奠定扎实基础。

5. 总結

综上所述，本文结合理论实践，探讨数字电视1550nm全光网传输系统设计，探讨结果表明，相比于850nm及1310nm，1550nm具有非常限制的优势，可满足二级网的要求。但在设计中工序繁多，任何一个环节控制不当，都会影响设计效果，为保证系统运行的安全性、稳定性、持续性，降低信号失真率，可从网络结构、传输波长、网络性能指标、设计方案和关键技术等方面同时入手，保证数字电视信号传输质量。

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