广播电视光纤数据传输系统设计与应用

■昆明市广播电视节目监控中心：贺大珊

在媒介融合背景下，广播电视与各大运营商之间的交流日益频繁，各种数据呈现出几何倍增长趋势，特别是在特别活动的直播中，现场直播对数据传输的时延传输速度和传输容量具有较高要求。然而，在光纤数据传输技术不断持续发展的背景下，广播电视的数据传输系统能借力于更多先进的技术，其数据传输的高效性、大容量通信以及强抗干扰能力明显提升了广播电视数据传输的质量，使得光纤数据传输技术在广播电视领域得到广泛应用。

1. 光纤传输系统概述

1.1 光纤传输系统理论概述

光纤是网络互联的重要媒介，也被称为光导纤维，其主要材料为玻璃，由二氧化硅和无机物反应之后形成的产物组成。光纤数据传输系统将光波作为载体传输数据信息，并且在数据传输中能够体现出优质、高效的特点，因此应用该方法进行数据传输能够充分保障数据的真实性和可靠性。光纤由纤芯和包层组合而成，其原理在于借助光波经过玻璃形成的折射反应，光波因为物理作用具有较高折射率，而且包层本身反射率较低，所以通过二者相互融合的方式能够明显提升广播传播的质量。石英纤维是光纤的主要组成材料，依据石英纤维的性质可以将光纤分为单模光纤和多模光纤，其中单模光纤在数据传输容量方面明显优于多模光纤。在光纤数据传输技术普及应用的背景下，将该技术应用于广播电视信号传输中已经成为保障电视信号传播质量的重要方式。

1.2 光纤数据传输系统的组成

光纤数据传输系统是由光接收机、光发射机、光纤、光缆以及多种耦合器件共同组合而成的信息传输系统。广播电视光纤数据传输系统主要以光的多样性形态作为信息载体，将光纤作为数据传输的重要媒介，其结构组成如图1所示。

图1 光纤数据传输系统结构示意图

光发射机的主要功能在于转换信号形态，将电信号转换为可提升传输效率的光信号，应用光发射机的功能可以依照广播电视在数据传播方面的需求针对性调制广播信号，确保光信号在光纤中稳定传输；光接收机和光发射机在信号传播的两端相互对应，所以光接收机在工作中需要首先调制解调信号，将光信号转换为电信号，该设备主要由均衡器、放大器等重要构件构成，光信号在放大器和均衡器作用后将对其进行放大和调制解调处理，最终应用方便观看的电信号形态为用户提供直观清晰的画面；中继器的重要功能在于和改善光信号在长距离传输存在的畸变弊端，对光信号的放大和补偿效果可以应用中继器的作用得到实现，而构成中继器的构件主要为判断再生器和光检测器，，该设备能自动采取补偿和校正措施来应对检测到的光信号畸变现象，达到保证光信号质量的目的。

2. 光纤传输系统的功能价值

在光纤数据传输技术创新发展的背景下，凭借光纤数据传输技术先进的功能辅助广播电视信号传输已经成为推动广播电视行业发展的重要途径，应用该方式能够明显提升信号传输的效率和质量，确保信号在光纤通道内稳定传输。从光纤数据传输流程方面来看，光纤传输系统在长距离信号传输方面能够表现出多种功能优势，避免了光信号在长距离传输中产生失真现象。光纤传输系统具备良好的绝缘性能，尽管碰触到各种电力设备，也能展现出较强的抗干扰能力，保证信号不会产生明显波动，仍能稳定传输，同时光纤传输系统在应用中也展现了良好的安全性能，系统在动态监管中及时反馈其中存在的监听行为，利用针对性策略避免光纤传输系统在信号传输中出现横条干扰和图像撕扯等影响稳定性的问题。另外，光纤传输系统的简单的结构能够为后续维护、维修提供便利条件，明显提升光纤传输系统的运行效率。

光纤传输系统因为稳定、安全、便捷以及高效等特点广受各个行业的青睐，所以光纤传输系统在广播电视传输领域的运用也成为了常态，同时，光纤传输系统也为广播电视传输领域迅速发展提供了助力，光纤传播系统的应用能够充分保障节目信号在传输方面的稳定性和安全性，避免节目信号在传输过程中出现失真现象，同时也能够充分满足广播电视网络在扩展用户覆盖面积方面的需求。总的来说，应用光纤传输系统传输广播电视信号能够充分保障电视节目的质量，有效满足电视节目设计和用户的多样性需求。

3. 广播电视中数据传输系统的设计分析

3.1 综合分析性能指标

在广播电视光纤传输系统设计中，设计人员应围绕着数据传输需求确定传输系统各项性能指标，通过指标数据得到的理论给后续系统设计提供支持，载波二次复合差拍比和信噪比这两个指标应该在广播电视光纤数据传输系统得到主要关注。光纤传输系统中信号和噪声形成的对应比例被称为信噪比，目前提高信噪比的主要方式是采取减小光纤输入功率的方式，载波二次复合差拍比是信号失真程度的直接表现，光纤传输中形成的色散和激光频率是该指标的重要影响因素，系统设计中应结合实际需求对传输光纤和光发射机的参数进行合理设计。

3.2 规范性选择光纤网络结构

从光纤传输系统设计目前的情况来看，星型、环型和树型网络结构为目前主流光纤网络结构，而且不同光纤网络结构的适用范围存在明显差异。星型光纤网络结构因为结构简单的特点可以为整体结构控制提供便利条件，而且该结构的成本相对较低，但是该光纤网络结构的整体可靠性明显匮乏，因此该类光纤网络结构大多应用于节点连接中对可靠性要求低的用户；分散集中式网络结构也可以被称为树型网络，该网络结构中任何节点之间都不会形成回路，所以该网络结构的稳定性和可靠性较高；环型网络是光纤网络结构中可靠性最高的一类，其环路封闭的模式能够改善节点扩充的弊端，所以该类网络结构被关键节点的连接广泛引用，而且目前我国习惯应用双回线路形式保障数据传播的安全性。

3.3 计算相关参数

在光纤网络结构综合设计之后，设计人员应该在完整专业理论支撑下科学计算光损耗和光功率等重要影响信号传输稳定性的参数。从各项参数信息的对比分析中能够明显发现，光功率和信噪比之间存在明显的对应关系，如下表1所示，因此在未知参数计算中可以应用查表的方式，为光节点接收功率计算的科学性提供理论依据。

表1 光接收机产生的输入光功率和信号的载噪比对应关系

光链路损耗是光纤传输系统中的重要参数，其包含光纤损耗、活动头损耗、接续损耗以及光分路器损耗等，所以在参数计算中应该重点关注这四类损耗。光纤损耗是光信号在光纤线路传输过程中产生的损耗，光纤损耗值为光纤系数和光纤长度的积；接续损耗主要受焊接工艺水平的影响；活动接头损耗指光信号经过光纤活动接头产生的损耗；光分路器损耗指光信号经过光分路器形成的损耗。上述四种损耗共同构成了光链路损耗。

4. 光纤传输系统应用关键点

光纤传输系统在广播电视领域得到了十分广泛的应用，所以光纤网络的可靠性对广播电视节目的质量具有直接影响。但是在光纤数据传输技术多样性创新进程中，光纤传输系统应用方式多种多样，因此在广播电视节目中应用光纤传输系统应用合理把握系统应用方式，确保广播电视节目呈现出最佳效果。

4.1 压缩传输模式

广播电视信号传输的常见方式之一就是信号压缩，独立性是该方法的主要特点。压缩传输是指信号传输过程中应用压纹设备对广播电视信号进行压缩处理，采用这样的方式能够有效缩减信号占据的空间，为保障广播电视信号传输的效率和清晰度奠定基础。采用传输信号压缩的方式能够最大程度保障广播电视信号的安全性，因此目前压缩传输已经成为大数据信息传输的主要方式。但是从光纤传输系统应用视角来看，光纤传输系统在压缩传输中发挥着不可替代的作用。

在光纤传输系统支撑下传输广播电视信号能够充分发挥长距离信号传输的优势，充分保障信号的真实性和稳定性。因此在光纤传输系统应用中，广播电视信号的压缩解码质量应该得到切实保障。例如广播电视信号在压缩传输中应当运用解码设备的功能作用对信号进行针对性处理，在接口信号获取之后通过网络适配器传送到IBC，最后利用解码器的功能对广播电视信号进行妥善处理，确保用户能够直观获取信号承载的新闻内容，同时也可以为用户带来良好的观看体验。光纤传输系统较大传输容量和高效传输特点能够满足不同广播电视节目的信号传输需求，但是该功能并不能满足多个节目在信号传输方面的需求。例如在直播节目中应用压缩传输模式将对信号的安全性和真实性造成威胁。光信号解压和压缩并不会对信号的真实性和传输质量造成直接干扰，但是在信号传输过程中很容易延长信号传输时间。和常规性信号传输模式相比，压缩传输模式在图像信号传输方面具有明显弊端，其时延问题将对广播电视节目的节奏造成干扰，严重情况下将导致广播电视节目画面不清晰、音频和图像不同步的现象，所以广播电视节目在应用压缩传输时应充分认识该类问题。

4.2 非压缩传输模式

广播电视中光纤传输系统具有压缩传输和非压缩传输两种模式，非压缩模式在应用中能够改善压缩传输模式存在的弊端。信号压缩到解压的完整过程为压缩基本原理，而采用非压缩传输模式可以减少信号压缩到非压缩过程形成的时间损耗，在非压缩传输中只需要关注机房和终端连接情况，通过直连的方式能够明显优化广播电视信号高效、可靠的传输效果。非压缩传输技术在广播电视节目制作中应用频繁，应用该技术可以充分保障信号承载内容的真实性。例如目前光纤传输系统被广泛应用于直播类节目中，应用该方法能够为用户提供高清画面，应用实时的资讯满足用户的多样性需求，从而为用户提供良好的节目观看体验。

非压缩传输模式在实践应用中也暴露出影响节目质量的明显弊端。在广播电视信号传输中，非压缩传输的稳定性对广播电视信号传输质量和广播电视节目质量具有直接的影响。例如在直播中应用非压缩传输形式时，信号传输的终端将造成直播事故，对电视节目的品牌口碑和整体质量造成深远影响，而且其中的影响难以预估。因此在应用非压缩传输技术传输广播电视信号时应该重点关注影响广播电视信号稳定性因素的各项指标，尝试从多角度提升非压缩传输的可靠性，工作人员可以从以下两个方面保障非压缩信号传输的稳定性。

一方面，工作人员应充分认识信号传输距离对信号传输稳定性的影响。光纤传输系统在距离传输方面的性能明显优于传统电缆，但是该系统并不能全面规避远距离传输对信号传输稳定性的影响，因此工作人员在光纤传输系统设计和非压缩传输中应创新远距离信号传输方法。例如工作人员可以结合实际需求配置性能完善的转播车，应用转播车信号中继功能可以改善远距离信号传输的弊端，应用数字传输方法可以最大程度地满足广播电视节目在信号传输稳定性方面的需求，同时也可以采用增加信号转播机房的方式辅助非压缩信号传输，例如，部分地方电视台习惯在直播活动中主要应用数字信号传输方式，采用该方法能够避免信号承载的信息在传输过程中出现流失或篡改现象，然而该方法要求电视台与发射台建立功能完善的光纤传输通道，并在信号传输过程中配备了具备多种性能的转播车，采用这种信号紧密相连的方式能够全面满足广播电视直播对信号传输的高要求，明显提升直播信号数字传输的稳定性和信息内容的真实性。而且该电视台为了避免信号在传输过程中出现不可预测的事故，还配备了信号转播机房，利用信号转播机房的功能能够确保直播信号在远距离传输中实时性和真实性的效果。

另一方面，工作人员也可以从光缆布置方式方面创新信号传输方式。光缆是光纤传输系统稳定运行的重要媒介，电缆故障将对广播电视信号内容的真实性和稳定性产生直接影响，所以广播电视直播节目对光纤传输系统运行的安全性和稳定性具有较高要求。目前广播电视节目大多采用“主光缆+备用光缆”的形式避免光缆故障对光纤传输系统稳定性产生直接影响。

4.3 广播电视信号的混合传输应用

混合型广播电视信号传输模式是指压缩传输和非压缩传输复合传输模式，通过两种信号传输模式优势互补的方式充分体现广播电视信号传输的多样性价值。在广播电视节目多样性创新发展的背景下，多类型广播电视节目的融合已经成为重要的发展趋势，因此提升信号传输质量和增加信号传输带宽已经成为广播电视信号传输的紧迫要求。混合传输应当将基带光纤和光端机直接并联，从中体现增减带宽的灵活性，同时还应该结合实际需求打通SDH通道，为提升远距离广播电视信号传输质量奠定基础。

5. 结束语

运用光纤传输技术高效率、大容量数据传输功能和较强的抗干扰能力能够充分保障广播电视节目在数据传输方面的稳定性。但是在媒体深度融合背景下，多渠道数据传播对广播电视数据传输系统性能的要求明显增加，因此广播电视光纤数据传输系统的设计应该运用前沿性技术优化系统功能，在系统完善性能支撑下充分保障广播电视数据传播的稳定性和高效性。