光纖傳輸技術(shù)在廣播電視信號(hào)傳輸?shù)倪\(yùn)用分析

殷二峰

（安徽省宿州市泗縣融媒體中心（泗縣廣播電視臺(tái)），安徽 宿州 234300）

0 引 言

廣播電視是人們獲取信息和豐富生活的手段之一，因此促進(jìn)廣播電視產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，提高廣播電視信號(hào)的質(zhì)量和效果具有重要意義。光纖傳輸技術(shù)是我國(guó)廣播電視信號(hào)傳輸?shù)闹饕夹g(shù)之一，具有穩(wěn)定性好、能耗低以及效率高的特點(diǎn)，根據(jù)光纖傳輸方式的不同，可以實(shí)現(xiàn)不同形式的信號(hào)傳輸。

1 現(xiàn)代光纖傳輸技術(shù)概述

現(xiàn)代光纖通信傳輸技術(shù)以光波作為信息的有機(jī)載體，實(shí)現(xiàn)了大容量信息傳輸和瞬時(shí)傳輸。光纖是現(xiàn)代光源和光纖探測(cè)器的基本材料，最基本的光纖傳輸系統(tǒng)包括光發(fā)射機(jī)、直接調(diào)制器、間接調(diào)制器以及光接收機(jī)等。光纖傳輸通信的主要優(yōu)點(diǎn)是通信能力強(qiáng)、抗干擾能力強(qiáng)、環(huán)境污染小、傳輸距離大、資源豐富以及設(shè)備重量輕等，根據(jù)光纖在通信和傳輸領(lǐng)域的實(shí)際應(yīng)用可將其分為通信光纖和檢測(cè)光纖兩類，其在通信中的功能包括光波放大、光波建模、光波分頻、光波調(diào)制、光波振蕩等。

1.1 光纖傳輸技術(shù)的特點(diǎn)

1.1.1 頻帶寬、通信容量大

與傳統(tǒng)的傳輸技術(shù)相比，光纖的頻帶要大得多，單波長(zhǎng)受終端設(shè)備的限制不能充分發(fā)揮頻帶光纖的優(yōu)勢(shì)，而光纖數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)可以解決這一問(wèn)題。光纖數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)的頻帶較寬，對(duì)不同信息的傳輸有不同的優(yōu)勢(shì)，能夠有效適應(yīng)未來(lái)綜合數(shù)字頻率網(wǎng)的發(fā)展。

1.1.2 損耗低、中繼距離長(zhǎng)

目前，光纖傳輸損耗小，低于任何其他傳輸介質(zhì)，如果將來(lái)使用低損耗非石英光纖，理論損耗可以降低到9～10 dB/km。由于光纖損耗低，可以進(jìn)行遠(yuǎn)距離中繼，減少了光纖通信系統(tǒng)的建設(shè)。

1.1.3 抗電磁干擾

光纖是一種絕緣材料，不會(huì)受到閃電、電離層變化以及太陽(yáng)耀斑活動(dòng)的干擾，也不受工業(yè)用電設(shè)備的干擾，還可與高壓傳輸線或?qū)щ姀?fù)合光纜并聯(lián)安裝。

1.1.4 無(wú)串音干擾保密性好

以往的傳輸系統(tǒng)保密性低，信息傳輸?shù)倪^(guò)程中容易發(fā)生信息泄露，不適用于重要信息的傳輸。光波在光纖中傳播時(shí)會(huì)產(chǎn)生干擾，干擾很難從光纖中分離出來(lái)，即使光纖總數(shù)很高，也不會(huì)產(chǎn)生串?dāng)_。

1.1.5 光纖線徑細(xì)、質(zhì)量輕

光纖的芯徑很小，約0.1 mm，僅為單管同軸電纜芯徑的1%，相比之下光纖傳輸所需的空間較小，能夠有效解決空間利用率問(wèn)題，同時(shí)也可以節(jié)省通信傳輸?shù)耐顿Y。例如，18管同軸電纜1 m的質(zhì)量為11 kg，而相同容量的1 m光纜的重量?jī)H為90 g。此外，制造光纖的原料是富含石英砂的天然資源，光纖因其成本低和性能好而得到廣泛應(yīng)用。

1.2 光纖傳輸技術(shù)在廣播電視信號(hào)傳輸中的優(yōu)勢(shì)

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科技信息水平的不斷提高，廣播電視信號(hào)的傳輸主要依靠光纖傳輸技術(shù)。光纖技術(shù)在實(shí)際傳輸中穩(wěn)定、快速，在廣播電視信號(hào)的傳輸中具有不可替代的優(yōu)勢(shì)。此外，光纖傳輸技術(shù)具有穩(wěn)定的傳輸路徑，既能保證廣播電視信號(hào)的傳輸速度，又能提高廣播電視信號(hào)的數(shù)字傳輸質(zhì)量[1]。

2 廣播電視信號(hào)傳輸技術(shù)的基本理論

2.1 廣播電視信號(hào)傳輸?shù)母拍?/h3>

通過(guò)相關(guān)無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)、傳輸廣播、電視信號(hào)，接收機(jī)成功接收到相關(guān)的數(shù)據(jù)和信息，涉及的傳輸技術(shù)包括微波傳輸、光纖傳輸以及衛(wèi)星傳輸，但隨著5G網(wǎng)絡(luò)的快速發(fā)展，有必要在5G通信的基礎(chǔ)上進(jìn)行廣播電視信號(hào)傳播。隨著數(shù)字信息技術(shù)的發(fā)展，廣播電視信號(hào)傳輸技術(shù)得到了迅速發(fā)展，尤其是在一些山區(qū)和偏遠(yuǎn)地區(qū)，廣播電視信號(hào)的有效傳播能夠?yàn)槿藗兲峁┣逦雀吆头€(wěn)定性好的電視節(jié)目[2]。

2.2 廣播電視信號(hào)傳輸?shù)奶攸c(diǎn)

一是通過(guò)廣播電視信號(hào)傳輸技術(shù)可以記錄廣播電視中的所有數(shù)據(jù)信息操作，加強(qiáng)對(duì)電視數(shù)據(jù)的監(jiān)控。當(dāng)廣播電視信號(hào)的傳輸出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，相應(yīng)的技術(shù)人員能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)并修復(fù)，為電視節(jié)目的正常傳輸提供了可靠的保證。二是效率較高，一般來(lái)說(shuō)，廣播電視信號(hào)傳輸要在短時(shí)間內(nèi)有效、準(zhǔn)確地傳輸不同類型的數(shù)據(jù)，滿足不同電視觀眾對(duì)不同信息的需求。此外，廣播電視信號(hào)的傳輸在傳輸過(guò)程中具有抗攻擊能力，從而保證傳輸過(guò)程中數(shù)據(jù)和信息內(nèi)容的安全[3]。

3 廣播電視信號(hào)傳輸?shù)募夹g(shù)

電視觀眾觀看高質(zhì)量的電視節(jié)目與廣播電視傳輸技術(shù)密切相關(guān)。為了提高廣播電視信號(hào)的傳輸效率和質(zhì)量，需要引入多種信號(hào)傳輸技術(shù)，同時(shí)傳輸多種信號(hào)，完善廣播電視傳輸系統(tǒng)[4]。

3.1 廣播電視信號(hào)微波傳輸技術(shù)

首先，微波傳輸被廣泛應(yīng)用于無(wú)線電和電視傳輸領(lǐng)域，波繼電器在中國(guó)出現(xiàn)于20世紀(jì)40年代，50年代后期建立了60～240條生產(chǎn)線。隨著半導(dǎo)體技術(shù)的應(yīng)用，許多大容量微波中繼器已投入生產(chǎn)和運(yùn)行。在我國(guó)，微波技術(shù)在20世紀(jì)90年代得到了迅速發(fā)展。微波對(duì)自然災(zāi)害有很強(qiáng)的抵抗力，許多情況下，由于不利的自然條件，其他通信手段可能會(huì)中斷，但微波仍然正常工作，這使電臺(tái)和電視臺(tái)能夠在緊急情況下及時(shí)報(bào)道局勢(shì)。

3.2 廣播電視信號(hào)衛(wèi)星傳輸技術(shù)

在廣播電視信號(hào)傳輸?shù)倪^(guò)程中，衛(wèi)星傳輸是一種最常用的方式，這種方式可以有效保證廣播電視信號(hào)的穩(wěn)定性，提高廣播電視信號(hào)傳播的效率。同時(shí)，衛(wèi)星傳輸技術(shù)可以用于遙控、廣播以及電視信號(hào)，用這種方式傳輸?shù)男盘?hào)質(zhì)量非常穩(wěn)定，因此我國(guó)許多山區(qū)都采用這種衛(wèi)星信號(hào)傳輸方式[5]。在利用衛(wèi)星傳輸無(wú)線電和電視信號(hào)方面，由于每顆通信衛(wèi)星可以看到地球表面的2/5，因此需要足夠的無(wú)線電和通信衛(wèi)星來(lái)實(shí)現(xiàn)覆蓋全球的目標(biāo)。隨著衛(wèi)星電視傳輸技術(shù)的發(fā)展，電視節(jié)目的制作和包裝也在不斷發(fā)展。目前，隨著衛(wèi)星信號(hào)技術(shù)的發(fā)展，衛(wèi)星頻帶的選擇已經(jīng)達(dá)到Ku頻帶，隨著信息技術(shù)和數(shù)字壓縮技術(shù)的發(fā)展，衛(wèi)星傳輸信號(hào)的發(fā)展更加協(xié)調(diào)[3]。廣播電視信號(hào)衛(wèi)星傳如圖1所示。

圖1 廣播電視信號(hào)衛(wèi)星傳輸

3.3 網(wǎng)絡(luò)傳輸

據(jù)統(tǒng)計(jì)，截至2015年6月，中國(guó)網(wǎng)民總數(shù)為6.68×108，互聯(lián)網(wǎng)普及率達(dá)到48.8%。為了壓縮無(wú)線電電視信號(hào)和數(shù)據(jù)，數(shù)字移動(dòng)可以作為通信媒介通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)在網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行傳輸?；ヂ?lián)網(wǎng)是一種可重復(fù)使用的媒體，具有多種通信形式。它不僅具有容量大、溝通效果好、質(zhì)量好以及外形美觀等優(yōu)點(diǎn)，而且使用非常方便。通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)向公眾傳播電視信號(hào)也是新媒體發(fā)展的重要手段，中國(guó)強(qiáng)調(diào)電信網(wǎng)絡(luò)、有線電視網(wǎng)絡(luò)以及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，并高度重視相關(guān)政策領(lǐng)域的發(fā)展，這也有利于廣播電視信號(hào)傳輸網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展。在此基礎(chǔ)上，應(yīng)用廣播電視信號(hào)傳輸可以節(jié)省基礎(chǔ)設(shè)施的連接，進(jìn)一步降低成本，提高各種形式信息交流的及時(shí)性。然而，隨著互聯(lián)網(wǎng)的開(kāi)放，廣播和電視信號(hào)缺乏保密性，容易受到外部攻擊和入侵。

3.4 廣播電視信號(hào)光纖傳輸技術(shù)

在廣播電視信號(hào)傳輸過(guò)程中，不同的信號(hào)傳輸技術(shù)直接影響信號(hào)傳輸?shù)馁|(zhì)量，波形傳輸不穩(wěn)定，質(zhì)量差。光纖傳輸技術(shù)可以有效避免這一問(wèn)題，廣播電視信號(hào)的光纖傳輸可以最大限度地減少信號(hào)傳輸損耗，保證電視內(nèi)容傳輸過(guò)程中電視信號(hào)的質(zhì)量，滿足電視用戶對(duì)高質(zhì)量電視節(jié)目的評(píng)價(jià)要求。光纖傳輸?shù)淖畲髢?yōu)點(diǎn)是發(fā)射的無(wú)線電電視信號(hào)也具有較強(qiáng)的抗干擾能力，使得信號(hào)傳輸更快、更穩(wěn)定[6]。

光纖傳輸主要通過(guò)光纜傳輸，光纜的物理結(jié)構(gòu)能夠確保廣播電視信號(hào)的穩(wěn)定傳輸，同時(shí)能夠保證信號(hào)之間的有效轉(zhuǎn)換，更好地促進(jìn)廣播電視信號(hào)的傳輸。這樣就可以實(shí)現(xiàn)廣播電視信號(hào)的傳輸不受帶寬限制，靈敏度高，使用壽命長(zhǎng)，成本低，耐腐蝕。

4 光纖傳輸在廣播電視信號(hào)傳輸中的應(yīng)用

4.1 非壓縮傳輸技術(shù)

非壓縮傳輸技術(shù)通過(guò)非壓縮的信號(hào)傳輸信息，再通過(guò)光波和光纖通道實(shí)現(xiàn)信號(hào)傳輸，是光纖傳輸?shù)闹饕绞街唬饶苡行ПＷC信號(hào)的清晰度，又能實(shí)現(xiàn)信號(hào)的遠(yuǎn)距離傳輸。然而，如何利用非壓縮傳輸技術(shù)來(lái)保證廣播電視信號(hào)的快速有效傳輸仍然存在許多挑戰(zhàn)。首先，現(xiàn)場(chǎng)使用的設(shè)備和轉(zhuǎn)發(fā)鏈路必須具有信號(hào)傳輸功能，才能實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)廣播功能。其次，轉(zhuǎn)播機(jī)房的位置要方便，不宜離現(xiàn)場(chǎng)太遠(yuǎn)，否則會(huì)干擾信號(hào)[7]。只有當(dāng)這兩點(diǎn)滿足時(shí)，變頻器才能產(chǎn)生信號(hào)，然后通過(guò)光終端將信號(hào)轉(zhuǎn)換成SDI信號(hào)，實(shí)現(xiàn)廣播電視信號(hào)的傳輸。在實(shí)際應(yīng)用中，可將光纖設(shè)計(jì)為通過(guò)視頻光終端接收信號(hào)的通道，最終在消息接收中心提供穩(wěn)定的接收端口。機(jī)房與TOC之間只要安裝冷備設(shè)備和主備光纜就可以及時(shí)進(jìn)行信號(hào)傳輸，保證信號(hào)傳輸。某非壓縮數(shù)字視頻傳輸系統(tǒng)的設(shè)計(jì)如圖1所示。

圖1 非壓縮數(shù)字視頻傳輸系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

4.2 壓縮傳輸技術(shù)

壓縮傳輸技術(shù)比非壓縮傳輸技術(shù)應(yīng)用更為廣泛，通過(guò)對(duì)廣播進(jìn)行壓縮，保證信號(hào)質(zhì)量穩(wěn)定，從而形成高質(zhì)量的大數(shù)據(jù)傳輸機(jī)制，這種信號(hào)機(jī)制更被人們的主觀觀念所接受，但也存在許多問(wèn)題。在實(shí)際操作壓縮傳輸技術(shù)時(shí)，相關(guān)操作人員往往將壓縮傳輸技術(shù)與非壓縮傳輸技術(shù)相結(jié)合，形成一種新的傳輸技術(shù)。在當(dāng)今世界，廣播電視的利用率非常高，覆蓋了全國(guó)，只有充分發(fā)揮壓縮通信技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，才能推動(dòng)我國(guó)廣播電視產(chǎn)業(yè)的發(fā)展[8]。

4.3 壓縮與非壓縮結(jié)合技術(shù)

壓縮與非壓縮相結(jié)合在電視信號(hào)傳輸中具有更大的優(yōu)勢(shì)，將非壓縮的信號(hào)與當(dāng)前的傳輸模式相結(jié)合，提高傳輸效率。

通過(guò)壓縮與非壓縮技術(shù)的結(jié)合，可實(shí)現(xiàn)多區(qū)域信號(hào)連接和多站點(diǎn)同步調(diào)度的目標(biāo)。在許多集中錄制的節(jié)目中，經(jīng)常可以看到不同地區(qū)錄制的圖像，這些圖像通過(guò)大部分互操作電視信號(hào)結(jié)合壓縮和非壓縮技術(shù)傳輸。此外，壓縮技術(shù)與非壓縮技術(shù)的結(jié)合，不僅將信息技術(shù)帶到每一個(gè)角落，也將促進(jìn)信號(hào)傳輸產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

5 光纖傳輸技術(shù)應(yīng)用后的維修管理

5.1 日常維修護(hù)理

作為日常維護(hù)的一部分，維護(hù)人員應(yīng)隨時(shí)記錄光纖功率的變化情況，以判斷光纖數(shù)據(jù)的消耗是否正常。另外，天氣可能導(dǎo)致光纖節(jié)點(diǎn)故障，因此可以安排養(yǎng)護(hù)人員進(jìn)行養(yǎng)護(hù)和護(hù)理，提高全光纖維修行業(yè)的服務(wù)質(zhì)量。此外，通信企業(yè)還必須向當(dāng)?shù)鼐用駛魇诠饫w維護(hù)的基本知識(shí)，從兩個(gè)層面對(duì)光纖設(shè)備進(jìn)行日常維護(hù)，提高光纖設(shè)備的利用率[9]。

5.2 維護(hù)接收端邊線路

首先，維護(hù)前確認(rèn)光纖設(shè)備發(fā)出的光束是否正常，如果光束正常，而線路功率總是異常，則可以基本確定問(wèn)題是光纖線路的能耗問(wèn)題。其次，光纖傳輸線接頭損壞的原因有很多，線路功率值異常通常是由于通信公司生產(chǎn)的光纜質(zhì)量較差，易受外力或彎曲影響，或者電纜溫度較低，導(dǎo)致線路功率值異常升高[5]。再次，在檢測(cè)接收端口側(cè)的線路功率時(shí)，如果接收端口側(cè)的測(cè)量沒(méi)有異常，但是光纖接收器沒(méi)有響應(yīng)，則可以在測(cè)試前用酒精清洗連接器。最后，維修需要專業(yè)的維修工具，如果需要維護(hù)則需聯(lián)系通信公司進(jìn)行維護(hù)，并直接更換光接收機(jī)，以免增加維護(hù)成本。

6 光纖傳輸在廣播電視網(wǎng)絡(luò)中未來(lái)應(yīng)用發(fā)展的趨勢(shì)

在目前的廣播電視網(wǎng)絡(luò)傳輸中，大部分的工作仍采用衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)技術(shù)來(lái)傳輸信號(hào)，但其在可擴(kuò)展性、安全性以及交互性等方面還存在一定的缺陷，容易造成不穩(wěn)定甚至信號(hào)丟失。因此，在未來(lái)有線電視廣播網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展中，需要重視光纖傳輸技術(shù)的重要性，充分實(shí)現(xiàn)光纖傳輸技術(shù)的靈活性和優(yōu)越性。雖然光纖傳輸技術(shù)與其他傳輸技術(shù)相比有許多優(yōu)點(diǎn)，但在應(yīng)用中也存在許多缺點(diǎn)，它的失效通常由污染、錯(cuò)誤連接、徑向變形以及裂紋等引起，大多數(shù)原因是管理不善，所以可以通過(guò)適當(dāng)?shù)募夹g(shù)手動(dòng)探索故障點(diǎn)，執(zhí)行有針對(duì)性的解決方案解決問(wèn)題。同時(shí)，光纖需要定期檢查，但在傳輸領(lǐng)域的研究需要加快，光纖傳輸技術(shù)需要根據(jù)這些故障原因進(jìn)行修改和改進(jìn)[10]。

7 結(jié) 論

在廣播電視普及的基礎(chǔ)上，社會(huì)文化娛樂(lè)產(chǎn)業(yè)已經(jīng)成為主要的娛樂(lè)市場(chǎng)，在這樣的背景下，人們開(kāi)始在廣播電視行業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域研究電視節(jié)目的效果和質(zhì)量。光纖通信的應(yīng)用越來(lái)越被人們所接受，光纖的全方位應(yīng)用有利于廣播電視信號(hào)的實(shí)時(shí)傳輸，改善電視節(jié)目圖像質(zhì)量和觀看條件，而且在一定程度上有利于中文信息在全國(guó)的覆蓋，在此基礎(chǔ)上中國(guó)的媒體體系才能得到充分的發(fā)展和完善。