基于dwdm的光纤catv技术应用研究

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1、基于D W D M 的光纤C A T V 技术应用研究 杨大伟 苏州有线电视网络股份有限公司2 1 5 0 0 6 薹I 光纤作为一种具有大容量传输特性的传输介质在近年来得到广泛的应用，光纤到户的发展以及越来越多的宽带信号需 要传输使得同一根光纤必须传输更多的信号，密集波分复用技术的诞生使得单一的光纤上能传输更多的数据信号。作为一种 理想的传输介质光纤正在代替有线电视原来使用的同轴电缆，光纤有线电视已成为国内广播电视行业的发展趋势，密集波分 复用技术使得有线电视网络中已敷设的光纤获得充分利用，这一技术在光纤有线电视中正越来越多的使用。 关诩I 密集波分复用；光纤；有线电视；应用 一、引言 光纤

2、传输具有传输频带宽、传输信息量大且不受电磁干扰、缆线直径小重量轻、光纤制造原材料来源丰 富等优点，因而光纤正逐渐成为新的有线电视传输媒介，近年来随着光传输技术的发展光纤在有线电视领域 的应用越来越多。随着信息时代的到来和传输的广播电视节目不断增多，现有的有线电视光缆网已难以适应 广播电视产业发展的需要，因而需要对现有的有线电视光缆线路进行扩容以提高网络的传输速率和传输效 率。光通信领域目前多采用密集波分复用技术来对已有的光缆网络进行扩容，有线电视领域也已开始在光纤 C A T V 中采用密集波分复用技术来对现有光纤网进行扩容，可以预计今后光波分复用技术的应用将在光纤有 线电视信号传输中获得更广

3、泛的应用。 密集波分复用技术 光波分复用技术( W a v e l e n g t hD i v i s i o nM u l t i p l e x i n g ，缩写为W D M ) 就是在发射端将若干不同波长 的光信号组合起来送入一根光纤进行传输，再在接收端将各个波长的光信号分离出来，该技术利用了不同波 长的光在空间传输互不干扰的原理从而使两个或两个以上波长的光信号能在同时间内在同一根光纤中通 过不同的光信道各自传输，这种技术主要用于大容量点到点传输网以及局域网或城域网中。W D M 利用了光辐 射的高频特性及光纤宽频带、损耗低的特点，实现了用一根光纤同时传输数个不同波长、载有不同的数字

4、或 模拟信号的光载波信号。在前端( 发射端) 每个信道的电信号对相应的光发射机进行光强调制( E O ) 形成不同 波长的光载波信号，用光合波器将这些信号耦合到同一芯光纤中传输到终端( 接收端) 用户。在终端用光分波 器把输入的多路光载波信号分成单一波长的光载波信号，馈送给相应波长的光接收机，经光接收机解调( O E ) 后输出相应频道的电信号分别进入各自相应的通，当传输距离过长时可加入光纤放大器( E D F A ) 代替原有的电 再生中继器。波分复用实际上是在光频上进行频分复用，为最大限度地拓展网络带宽和增加光纤容量而将多 个波长的光组合在一起通过一根光纤传送的技术称之为密集波分复用( D

5、 w D M ，D e n s eW a v e l e n g t h D i v i s i o nM u l t i p l e x i n g 的缩写) ，就是在一根光纤上通过一个大约3 0 n m 的光窗口同时传送几十路光信号， 即根据每一信道光波的频率( 或波长) 的不同将光纤的低损耗窗口( 如1 5 5 0n m ) 分成若干个信道，从而在一根 光纤中实现多路光信号的复用传输。密集波分复用的中心波长为1 5 5 0 n m ，因为1 5 5 0 n m 波长的波段损耗较小 且掺铒放大器( E D F A ) 适用于这个波段，每个波长之间的间隔一般为4 n m ，目前已可达到0 8

6、 n m ，国际电信联 盟( I T U ) 为D W D M 技术制定了一组波长标准，这样就使不同厂商生产的部件具有了通用性。 在D W D M 系统中，波分复用铝和解复用器的插入损耗随波分复用信道数的增加而急剧增加，因而须采用 光纤放大器( E D F A ) 来补偿该部分损耗才能实现远距离传输。E D F A 可放大单个波长或同时放大多个不同波 长的光信号，E D F A 对1 5 5 0 n m 波段的光波具有较大的增益，建网时可减少放大器数量而降低成本。D W D M 的迅 速发展得益于E D F A 的成功应用，W D M + E D F A 的光纤传输系统已被公认为是下一代大容量

7、的光纤传输系统。 密集波分复用具有一系列的优点，主要有：1 ) 充分利用光纤的低损耗波段，增加光纤的传输容量。目前 的光纤传输仅利用了光纤低损耗谱( 1 3 1 0 n m - - 一1 5 5 0 n m ) 极少一部分，而波分复用可充分利用单模光纤的约 2 5 T H z 的带宽。2 ) 在同一根光纤中可传送2 个或数个非同步信号，与数据速率和调制方式无关，在线路中 伺可灵活取出或加入信道，有利于数字信号和模拟信号的兼容。3 ) 对已建光纤系统尤其是早期铺设的芯数 较少的光缆，只要原系统有功率余量就可进一步增容，实现多个单向信号或双向信号的传送而不用对原系统 作大的改动，具有较强的灵活性。

8、4 ) 减少光纤使用量降低了网络建设的投入，由于光纤数量少因而网络出 现故障时可迅速方便地维修与恢复。5 ) 系统中有源光设备可实现共享因而无论是传送多个信号或增加新业 务都降低了成本，同时系统中有源设备的减少也提高了系统的可靠性。 D W D M 系统包括光放大器0 A ( 完成光信号的放大) 、光复用器O M U ( 完成不同波长光信号的频分复用) 、光 解复用器O D U ( 完成光信号的解频分复用) 、光波长转换器O U T ( 将不同厂商的S D H 设备接入D W D M 系统中， S D H 设备的光接口为I T U - - TG 9 5 7 所规定通过O T U 转换为符合I

9、T U TG 6 9 2 要求的光波长。实现不同速率 等级信号的混合传输) 、和光监控系统O S C 以及光分插复用器O A D M ( 在光域完成信号的分插复用等) 。整个 光复用段包括两个端站和若干个中继站，全段传输的均是光信号，不需进行电信号的再生。密集波分复用 ( D W D M ) 传输系统在有线电视主干线、长途通讯、交换型数字视频网及综合性业务中都有很多应用，特别是 在有线电视网中提高了有线电视的频道密度，减少了光纤C A T V 中的光纤数量，降低了光纤网的维修费用及 设备投资。 三、基于密集波分复用技术的光纤有线电视网研究 有线电视( C 6 T V ，C a b l eT e

10、 l e v i s i o n 的缩写) 就是用射频电缆、光纤、多路微波或其组合来传输、 分配和交换声音、图像及数据信号的电视系统，用光纤传输有线电视信号即称之为光纤C A T V 。光纤C A T V 中 每个非压缩的数字传输通道能传送1 6 套高质量的电视节目，要传输更多的电视节目只有采用压缩编码的S D H 传输系统，目前光纤C A T V 的省级以上传输线路多用同步数字体系( S D H ) 和M P E G 一2 压缩技术相结合的传输 方式，但经M P E G 一2 压缩解码处理后电视信号指标得不到保证，且M P E G 一2 编码器昂贵。地市级传输线路 常采用压缩或非压缩编码的S

11、 D H 传输技术和1 5 5 0 n m 外调制传输技术相结合的传输方式，县级传输线路常采 用1 5 5 0 n m 外调制模拟传输技术。 D W D M 技术使得数字光纤传输系统的容量得到进一步提高，采用密集波分复用技术( D W D M ) 可进一步增 加传输电视频道的数量，该技术在光纤C A T V 中的应用将大大增加电视节目的传输，D W D M 技术与非压缩的S D H 数字信号传输技术相结合可极大地改变光纤网的传输格局，如用8 路密集波分复用，单根非零色散位移光纤 上传送非压缩S D H 数字信号电视节目将达到1 6 X 8 = 1 2 8 套，且信号信噪比可达6 8 d B 以

12、上，可以有效保证大 容量、高质量的全电视信号。采用D W D M 技术减少了光纤用量，使光纤C A T V 网建设成本降低，而光纤用量的 减少又可以使光纤线路损坏时恢复起来较容易些；采用D w 蹦技术可使用共用有源光部件对多个电视信号加 以传输和切换，减少了光纤c A T V 系统中的有源器件增加了系统的可靠性，降低了系统的设备费用减少了投 资。D W D M 技术可为每根光纤提供大约2 0 G b s 的容量，相当于1 2 8 个模拟电视频道。D W D M 技术已在光纤C A T V 的干线上有所应用，今后在有线电视H F C 网络中的应用也将增多。如用两根光纤实现信号的双向传输，从前 端

13、到1 6 个光节点可用1 6 个波长的信号在一根光纤中传输，那么用1 0 根光纤就可为8 0 个光节点提供服务， 否则必须用8 0 2 = 1 6 0 根光纤。D W D M 技术在有线电视中的应用如图1 所示。 有线电视信号下行时是将来自卫星接收站等数字电视信号调制到1 3 1 0 n m 的L E D 上，将话音和数据信号 调制到1 5 5 0 h m 的L E D 上，然后通过双窗口的W D M 把信号传送到远端的密集波分复用器( D w D M ) ，D W D M 将宽带 的L E D 光源分割成一系列功率相等的波长，输出至用户端光网络单元。再经过W D M 解复用把电视信号通过 1

14、 3 1 0 n m 接收器传送到电视，把话音数据通过1 5 5 0 n m 接收器传送到P C 或电话。对于用户光网络单元可将上 行数据和话音信号调制到1 3 1 0 r i m 的L E D 上，送到中心局的1 3 1 0 n m 接收机上，利用时分多址技术接收来自各 个用户光网络单元的数据和话音信号。D W D M 可以将信号传送到特定受众光节点，实现点对点的信息传输， 这对于在有线电视网上开展视频点播( V O D ) 、计算机联网、电话等业务是至关重要的，如将模拟广播电视信 号调制在5 5 0 M H z 以下频段使用1 5 5 0 m n 光载波传送，把窄播的数据信号调制在5 5

15、0 M H z 以上频段使用1 3 1 0 n m 5 4 2 光载波传送。在中心前端通过波分复用合波器混合，在光节点处光接收机就可以同时收到两者信号，然后馈 送到指定用户。 光纤C A T V 中1 5 5 0 n m 传输系统具有可靠性高、成本低、可使用E D F A 等特点，适合人口密集地区的县和乡镇 的大范围、远距离广播式C A T V 传输网络，其输出功率大，单位光功率成本低，可更多的分路为较多的用户 服务，降低了每个节点的综合造价，对人口密集的城市用户联网也有相当的优势，这些应用包括高质量、成 本有效的长距离干线和多用户的分配网系统，通过使用可以补偿光分路器插入损耗的E D F A

16、 信号 可以被分配到大量的终端用户和远距离用户。1 5 5 0 n m 光传输网络前端系统一般由外调制发射机和光放大器 组成，放大器输出光功率对各条线路进行星型分配，然后在某些链路上进行一级或多级直接放大，然后再进 行星型分配到各光接收机。在1 5 5 0 n m 网络系统中通过E D F A 之后网络牺牲一定数量的载噪比C N R ，而C S O 和 C T B 基本不受影响。通过技术处理后光纤的S B S 和色散得到有效控制，1 5 5 0 n m 系统在2 0 0 K m 长距离上通过大 功率输出，C N R ，C S O ，C T B 指标达到四级图像要求。1 5 5 0 n m 光传输系统若传输3 0 套节目则光接点的C N R 为 5 3 d B ，若传输1 5 套节目则光接点的C N R 为5 6 d B 。国内市到县干线传输大多为1 5 - 2 0 套电视节目，距离多在 5 0 - 2 0 0 K m 范围内，采用E D F A 进行干线设计和传输能力相同的数字设备指标相当，但网络造价比2 5 G b s 的 S D H 系统要低的多。采