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摘要：该文详细探讨了数字电视光纤传输的原理与优势，在介绍数字电视传输技术指标及要求下，对一些主要的光纤传输技术进行了探讨。
关键词：光纤传输；数字电视；技术指标
中图分类号：TN943文献标识码：A 文章编号：1009-3044(2008)27-1897-02
Digital Television’s Fiber Optic Transmission Technology
GAO Shi-xin
(Guangdong Province Telecommunication Project Limited Company Equipment Subsidiary Company, Guangzhou 510440, China)
Abstract: This article has discussed the digital television fiber optic transmission principle and the superiority in detail, under the introduction digital television transmission technical specification and the request, has carried on the discussion to some main fiber optic transmission technology.
Key words: fiber optic transmission; digital television; technical specification
数字电视以其传输质量好、容量大以及可双向传送等特点，受到社会的普遍欢迎而得到迅速发展。利用光纤传输数字电视节目具有频带宽、容量大、损耗低、重量轻、抗干扰能力强、保真度高、工作性能可靠等优点，不仅能扩大有线电视覆盖面，提高整个有线电视系统的指标，而且解决了全电缆网放大器维护难的问题。近年来随着技术和生产工艺的进步，光纤传输网将成为有线电视的最主要传输手段。
1 光纤传输
1.1 光纤与光纤传输
光纤-即光导纤维。它是由透明的细如头发的材料如：玻璃纤维、石英纤维等材料加工而成的。光纤按纤心-包层的折射率分布，分为突变折射率和渐变折射率。光纤传输是频带宽，可以传输更多的电视节目和其他信息，光纤传输就是将电信号转换成光信号，经过光纤传送到远处，然后在目的地将光信号转换回电信号。光纤传输具有频带宽，传输速度快，抗干扰能力强，传输距离远等特点。
1.2 光纤传输的原理
光纤传输是以光波作为载波，光纤为传输介质的传输方式。它主要是由光发送、光传输和光接收三个部分组成。具体情况见图1。
光发送部分主要由光源、驱动器和调制器组成。系统要求光源输出一定的光功率，谱线宽度，工作稳定可靠，寿命长，系统中广泛使用LD和LED。由光源发出的光波，在调制器中受到电视信号的调制，成为已调光波。目前广泛使用的是半导体光源的直接强度调制。光发送机中广泛使用1310nm或者1550nm分布反馈DFB激光器，发送机光输出强度为2-15mW。光传输部分主要由光纤或光缆和中继器组成，短距离传输中不需中继器，对光纤传输特性总的要求是，损耗尽可能低和带宽尽可能宽。光传输线路损耗还包括光纤接头和连接器的损耗，因此，尽可能减少光纤接头和连接器的损耗，增加光纤长度。光纤的损耗和带宽限制了光波的传输距离，长光纤传输线路每隔一定的距离应加入一个中继器。光接收部分的主要部件是光电检测器，光电检测器光信号变换成电信号处理放大到足够电平的原信号。为了能有效地将微弱的光信号转换成电信号，光电检测器的响应度要高，噪声要低，响应速度要快。目前，使用的光电检测器有无增益的PIN光电二极管和有增益的雪崩光电二极管2种。一般光接收机的输入光功率以0-2dBm范围为最佳。光电转换后，射频信号被重新放大，提供了足够的输出电信号。
1.3 光纤传输的主要优点
传输频率宽、通信容量大、传输距离远；传输损耗小；不受电磁干扰，在强电场环境下工作无串音干扰，并避免了雷击，大大改善了频率特性和图像质量，也使得设备维护简便；系统保密性强，不易被盗用。我台目前使用的光纤传输系统，经过几年的运行一直很稳定。图像质量也很高，能够达到如下指标：视频信噪比>67db；微分增益=1.5％；微分相位<0.7。
2 数字电视的相关光纤传输技术
2.1 数字电视传输技术指标及要求
数字电视信号的传输方式可分为两大类：数字码流（如ASI数字流等）直接传输和数字码流QAM调制后射频（RF）传输。数字码流直接传输方式一般采用SDH传输网络，需要在各个分前端配置QAM调制器，必要时还需要配备数字复用器等设备进行数字码流信号的处理，才可以将数字电视信号在本地HFC网络中传输。这种传输方式的缺点是网络造价很高、传输容量较小，一旦网络需要节目扩容，必须在各个分前端分别增加设备，各个节点的SDH传输网络设备的配置都要增加，造成网络升级、节目扩容等较为困难、费用也很高。另外，整个网络中存在多个数字前端系统，网络维护复杂、管理不方便、运营费用高。QAM调制后RF传输方式兼容现在HFC传输网络（即DVB-C），短距离采用1310光纤传输技术，长距离联网一般采用1550光纤传输技术。
2.2 SDH传输网络技术在数字电视光纤传输网络中的应用
在通信网向大容量标准化发展的今天，传统的PDH的传输体制由于接口没有统一规范、复用方式不合理、运行维护不方便、缺乏统一的网管接口等缺陷，已经愈来愈成为现代通信网的瓶颈，制约了传输网向更高的速率发展。SDH传输针对PDH的以上不足在技术体制上进行了根本的变革。按SDH组建的网络是一个高度统一的、标准化的、智能化的网络。它采用全球统一的接口，以实现设备多厂家环境的兼容．在全程全网范围，实现高效的、协调一致的管理和操作实现灵活的组网与业务调度，实现网络自愈功能，提高网络资源利用率，并且由于维护功能的加强，大大降低了设备的运行维护费用。有数字表明：目前55％数字电视用户的光纤采用的是SDH技术，在两年内将有73％数字电视用户的光纤采用SDH技术。SDH技术自从90年代引入以来，至今已经是一种成熟、标准的技术，在骨干网中被广泛采用，而且价格越来越低。在接入网中应用SDH技术，可以将SDH技术在核心网中的巨大带宽优势和技术优势带人接入网领域，充分利用SDH同步复用、标准化的光接口、强大的网管能力、灵活网络拓扑能力和高可靠性带来好处，在接入网的建设发展中长期受益。随着INTERNE的飞速发展和宽带城域网的兴起，话音、数据、图象等多种业务传送需求不断增长，业务传送环境已经发生很大变化。与此同时，SDH关键技术也不断进步和向前发展，在市场需求和技术进步两大驱动力的推动下，SDH设备逐步演进，下一代SDH管理是面向整个网络，业务配置、性能告警监控直接基于向用户提供的网络业务。下一代SDH配置业务是只需要指定网络业务的源和宿及相应的要求，网络业务能快速自动生成，避免传统SDH式逐个网元进行设置和操作，从而能够快速提供业务，并提供基于端到端业务的性能、告警监控及故障辅助定位。下一代SDH还能支持用户等级定义、带宽租用和计费等功能。
2.3 1550nm技术系统的应用
现在很多城市的数字电视前端系统已经投入运营，为了积极扩大服务范围和提高用户数量，非常需要推动地市数字电视的联网，增加网络的运营收益。近年来，1550nm传输技术逐渐成熟，设备价格下降，应用也越来越广泛。1550nm传输损耗小，而且可以采用光纤放大器直接放大，不会因为光-电-光转换而使系统技术指标降低。因为采用l550nm传输具有技术指标和成本的双重优势。同时此传输方式不需要在各个分前端增加任何设备进行信号的处理，就可以将数字电视信号在本地HFC网络中传输：这种传输方式的网络造价很低，网络传输容量很大；如果网络需要节日扩容只需要在总前端增加设备即可，1550传输网络设备的配置无需任何改变，因此网络升级、节日扩容方便，费用低；由于整个网络中只有一个数字前端系统，网络维护简单、管理方便、运营费用低。但是目前，在传输的频道数增加和频道的频率上升以后，相当一部分现在已经运营的1550光纤传输系统，已经有不同程度的问题出现了，很有可能影响 常运营和服务质量。然而，令人感到欣慰的是1550超长距离CATV光纤传输技术的色散限制问题已经得到了很好的解决。目前商用化的1550超长距离CATV色散补偿光纤传输网络的距离已经达到200km以上；实验室达到模拟满频道（59个PAL／D频道）320km的传输记录；QAM调制的数字电视20个频点传输405km的最远记录。
总之，光纤提供了很宽的通信频率资源，同时也是一种比较安全的传输方法。但光纤传输只是解决了信号传输线路上的影响，目前的光纤传输系统的性能主要决定于光端机的性能，采用对光端机要求较低的高效传输方式，是提高光纤系统传输效率的技术手段。
参考文献：
[1] 肖萍萍,吴健学,周芳,等.SDH原理和技术[M].北京:北京邮电大学出版社,2002.
[2] 孙学康,毛京丽.SDH Technology[M].北京:人民邮电出版社,2002.
[3] 刘旭明.1550超长距离CATV传输技术研究进展[J].世界宽带网络,2004,(11):41-44.
[4] M C Wu,C H Wang. S0 Distortions Due to the Combined Effects of Self and Externa Phase Modulations in Long．Distance 1550-nmAM-CATV Systems[J].IEEE Photon.Techno1.Lett.,1999,ll(6):718-720.
[5] 冯锡增.广播电视技术手册.国防工业出版社,1995.
[6] 何大中,杨新立,主编.广播电视新技术文集.中国电子学会广播电视技术分会,1993.
[7] 傅万钧,张维力.应用电视技术.国防工业出版社,1996.
关键词：光纤传输；数字电视；技术指标
中图分类号：TN943文献标识码：A 文章编号：1009-3044(2008)27-1897-02
Digital Television’s Fiber Optic Transmission Technology
GAO Shi-xin
(Guangdong Province Telecommunication Project Limited Company Equipment Subsidiary Company, Guangzhou 510440, China)
Abstract: This article has discussed the digital television fiber optic transmission principle and the superiority in detail, under the introduction digital television transmission technical specification and the request, has carried on the discussion to some main fiber optic transmission technology.
Key words: fiber optic transmission; digital television; technical specification
数字电视以其传输质量好、容量大以及可双向传送等特点，受到社会的普遍欢迎而得到迅速发展。利用光纤传输数字电视节目具有频带宽、容量大、损耗低、重量轻、抗干扰能力强、保真度高、工作性能可靠等优点，不仅能扩大有线电视覆盖面，提高整个有线电视系统的指标，而且解决了全电缆网放大器维护难的问题。近年来随着技术和生产工艺的进步，光纤传输网将成为有线电视的最主要传输手段。
1 光纤传输
1.1 光纤与光纤传输
光纤-即光导纤维。它是由透明的细如头发的材料如：玻璃纤维、石英纤维等材料加工而成的。光纤按纤心-包层的折射率分布，分为突变折射率和渐变折射率。光纤传输是频带宽，可以传输更多的电视节目和其他信息，光纤传输就是将电信号转换成光信号，经过光纤传送到远处，然后在目的地将光信号转换回电信号。光纤传输具有频带宽，传输速度快，抗干扰能力强，传输距离远等特点。
1.2 光纤传输的原理
光纤传输是以光波作为载波，光纤为传输介质的传输方式。它主要是由光发送、光传输和光接收三个部分组成。具体情况见图1。
光发送部分主要由光源、驱动器和调制器组成。系统要求光源输出一定的光功率，谱线宽度，工作稳定可靠，寿命长，系统中广泛使用LD和LED。由光源发出的光波，在调制器中受到电视信号的调制，成为已调光波。目前广泛使用的是半导体光源的直接强度调制。光发送机中广泛使用1310nm或者1550nm分布反馈DFB激光器，发送机光输出强度为2-15mW。光传输部分主要由光纤或光缆和中继器组成，短距离传输中不需中继器，对光纤传输特性总的要求是，损耗尽可能低和带宽尽可能宽。光传输线路损耗还包括光纤接头和连接器的损耗，因此，尽可能减少光纤接头和连接器的损耗，增加光纤长度。光纤的损耗和带宽限制了光波的传输距离，长光纤传输线路每隔一定的距离应加入一个中继器。光接收部分的主要部件是光电检测器，光电检测器光信号变换成电信号处理放大到足够电平的原信号。为了能有效地将微弱的光信号转换成电信号，光电检测器的响应度要高，噪声要低，响应速度要快。目前，使用的光电检测器有无增益的PIN光电二极管和有增益的雪崩光电二极管2种。一般光接收机的输入光功率以0-2dBm范围为最佳。光电转换后，射频信号被重新放大，提供了足够的输出电信号。
1.3 光纤传输的主要优点
传输频率宽、通信容量大、传输距离远；传输损耗小；不受电磁干扰，在强电场环境下工作无串音干扰，并避免了雷击，大大改善了频率特性和图像质量，也使得设备维护简便；系统保密性强，不易被盗用。我台目前使用的光纤传输系统，经过几年的运行一直很稳定。图像质量也很高，能够达到如下指标：视频信噪比>67db；微分增益=1.5％；微分相位<0.7。
2 数字电视的相关光纤传输技术
2.1 数字电视传输技术指标及要求
数字电视信号的传输方式可分为两大类：数字码流（如ASI数字流等）直接传输和数字码流QAM调制后射频（RF）传输。数字码流直接传输方式一般采用SDH传输网络，需要在各个分前端配置QAM调制器，必要时还需要配备数字复用器等设备进行数字码流信号的处理，才可以将数字电视信号在本地HFC网络中传输。这种传输方式的缺点是网络造价很高、传输容量较小，一旦网络需要节目扩容，必须在各个分前端分别增加设备，各个节点的SDH传输网络设备的配置都要增加，造成网络升级、节目扩容等较为困难、费用也很高。另外，整个网络中存在多个数字前端系统，网络维护复杂、管理不方便、运营费用高。QAM调制后RF传输方式兼容现在HFC传输网络（即DVB-C），短距离采用1310光纤传输技术，长距离联网一般采用1550光纤传输技术。
2.2 SDH传输网络技术在数字电视光纤传输网络中的应用
在通信网向大容量标准化发展的今天，传统的PDH的传输体制由于接口没有统一规范、复用方式不合理、运行维护不方便、缺乏统一的网管接口等缺陷，已经愈来愈成为现代通信网的瓶颈，制约了传输网向更高的速率发展。SDH传输针对PDH的以上不足在技术体制上进行了根本的变革。按SDH组建的网络是一个高度统一的、标准化的、智能化的网络。它采用全球统一的接口，以实现设备多厂家环境的兼容．在全程全网范围，实现高效的、协调一致的管理和操作实现灵活的组网与业务调度，实现网络自愈功能，提高网络资源利用率，并且由于维护功能的加强，大大降低了设备的运行维护费用。有数字表明：目前55％数字电视用户的光纤采用的是SDH技术，在两年内将有73％数字电视用户的光纤采用SDH技术。SDH技术自从90年代引入以来，至今已经是一种成熟、标准的技术，在骨干网中被广泛采用，而且价格越来越低。在接入网中应用SDH技术，可以将SDH技术在核心网中的巨大带宽优势和技术优势带人接入网领域，充分利用SDH同步复用、标准化的光接口、强大的网管能力、灵活网络拓扑能力和高可靠性带来好处，在接入网的建设发展中长期受益。随着INTERNE的飞速发展和宽带城域网的兴起，话音、数据、图象等多种业务传送需求不断增长，业务传送环境已经发生很大变化。与此同时，SDH关键技术也不断进步和向前发展，在市场需求和技术进步两大驱动力的推动下，SDH设备逐步演进，下一代SDH管理是面向整个网络，业务配置、性能告警监控直接基于向用户提供的网络业务。下一代SDH配置业务是只需要指定网络业务的源和宿及相应的要求，网络业务能快速自动生成，避免传统SDH式逐个网元进行设置和操作，从而能够快速提供业务，并提供基于端到端业务的性能、告警监控及故障辅助定位。下一代SDH还能支持用户等级定义、带宽租用和计费等功能。
2.3 1550nm技术系统的应用
现在很多城市的数字电视前端系统已经投入运营，为了积极扩大服务范围和提高用户数量，非常需要推动地市数字电视的联网，增加网络的运营收益。近年来，1550nm传输技术逐渐成熟，设备价格下降，应用也越来越广泛。1550nm传输损耗小，而且可以采用光纤放大器直接放大，不会因为光-电-光转换而使系统技术指标降低。因为采用l550nm传输具有技术指标和成本的双重优势。同时此传输方式不需要在各个分前端增加任何设备进行信号的处理，就可以将数字电视信号在本地HFC网络中传输：这种传输方式的网络造价很低，网络传输容量很大；如果网络需要节日扩容只需要在总前端增加设备即可，1550传输网络设备的配置无需任何改变，因此网络升级、节日扩容方便，费用低；由于整个网络中只有一个数字前端系统，网络维护简单、管理方便、运营费用低。但是目前，在传输的频道数增加和频道的频率上升以后，相当一部分现在已经运营的1550光纤传输系统，已经有不同程度的问题出现了，很有可能影响 常运营和服务质量。然而，令人感到欣慰的是1550超长距离CATV光纤传输技术的色散限制问题已经得到了很好的解决。目前商用化的1550超长距离CATV色散补偿光纤传输网络的距离已经达到200km以上；实验室达到模拟满频道（59个PAL／D频道）320km的传输记录；QAM调制的数字电视20个频点传输405km的最远记录。
总之，光纤提供了很宽的通信频率资源，同时也是一种比较安全的传输方法。但光纤传输只是解决了信号传输线路上的影响，目前的光纤传输系统的性能主要决定于光端机的性能，采用对光端机要求较低的高效传输方式，是提高光纤系统传输效率的技术手段。
参考文献：
[1] 肖萍萍,吴健学,周芳,等.SDH原理和技术[M].北京:北京邮电大学出版社,2002.
[2] 孙学康,毛京丽.SDH Technology[M].北京:人民邮电出版社,2002.
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[4] M C Wu,C H Wang. S0 Distortions Due to the Combined Effects of Self and Externa Phase Modulations in Long．Distance 1550-nmAM-CATV Systems[J].IEEE Photon.Techno1.Lett.,1999,ll(6):718-720.
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[6] 何大中,杨新立,主编.广播电视新技术文集.中国电子学会广播电视技术分会,1993.
[7] 傅万钧,张维力.应用电视技术.国防工业出版社,1996.