光纤在有线电视里的应用

光纤在有线电视里的应用摘要：光纤技术是以光作为信息载体,以光纤作为传输媒介的通信方式。我国自70年代初就就开始了光纤通信技术的研究,随着社会需求的不断增长和科学技术的飞速发展,有线电视网络正在逐步演变成具有综合信息传输交换能力、能够提供多功能服务的宽带交互式多媒体网络,尤其是光纤技术的应用与发展更为有线电视网络的覆盖与发展提供了强大的技术支持。通过对这一技术领域的研究,有助于我们了解天上卫星传送,地上有线覆盖的星网结合模式,了解新技术在人们的工作、学习、生活、娱乐等诸多方面带来一次方式上的彻底革命。关键词:光纤有线电视网络数据采集网络1.引言20世纪90年代以来,我国光通信产业发展极其迅速,特别是广电视网、电力通信网、电信干线传输网等的急速扩展,促使光纤光缆量剧增。我国1999年用量据初步统计将超过550万芯km。基于行业市场需求发展,我国的光纤产业正在形成。现阶段的光纤通信主要采用石英光纤,实际使用以长波长单模光纤为主。光纤的主要性能有损耗、色散和非线性。在未来的电视台光纤网中,除了传输多路的视音频数据以外,还会传输大量的管理数据。而在光纤的另一个低损窗口1.31um,虽然石英光纤在此波段时的色度色散为零,但由于1385nm附近存在着一个OH-离子吸收峰,对光纤传输能产生较大的衰减。而由此诞生的全波光纤采用了一种全新的生产工艺,几乎可以完全消除由OH-峰引起的负面影响。由于开放了这一低损窗口,全波光纤的可用波长范围增加了100nm,使光纤的全部可用波长范围由大约200nm增加到300nm,可复用的波长数大大增加,而且在上述波长范围内,光纤的色散仅为1550nm波长区的一半,因而,容易实现高比特率长距离传输。同时,由于波长范围大大扩展,一方面可以将不同的波长分配不同的数据流,从而改进网络管理；另一方面,允许使用波长间隔较宽、波长精度和稳定度要求较低的光源、合波器、分波器和其它元件,使元器件的成本大幅度下降,从而降低整个系统的成本。最新的光纤技术带来的是更高的传输速度和更大的传输容量,这为电视台使用光纤传输多种数据打下了坚实的基础。由于突破了传输瓶颈,在传输视音频信号的同时还可传输大量的管理信息,包括文件的元数据以及其他SNMP数据流。这也为建立基于IP的视频管理网络铺平了道路广电宽带综合信息网是本地区信息化建设的一项重要设施。在综合业务上它是三网合一,即电视广播,图象传送,数字,数据,语言于一体的宽带综合业务网。在传输上,基于SDH+光纤信或ATM交换接入+光纤,以及局部地区还可以PDH+光纤,组成带有保护功能的传送网。在用户终端,电视接收,IPINTERNET等等多功能一体化的技术在千家万户得到了应用。组成一个完善的宽带综合信息网是广电网设计的原则,也是广电网发展的必然趋势。广电综合信息网规模的扩大和系统复杂程度的增加,全网的管理和维护,设备的故障判定和排除就变得越来越困难。可以采用SDN+光纤或ATM+光纤组成宽带数字传输系统。该传输网可以采用带有保护功能的环网传输系统,路传输系统或者组成各种形式的复合网络,可以满足各种综合信息传输。对于电视节目的广播,采用的宽带传输系统可以将主站到各地方站的所需数字,通道设置成广播方式,同样的电视节目在各地都可以下载,也可以通过网络管理平台控制不同的站下载不同的电视节目有线电视网络在全国各地已基本形成,己经有8000多万用户入网,在有线电视网络现有的基础上,比较容易地实现宽带多媒体传输网络,因此在目前的情况下,不应完全废除现有的有线电视网,而用少量的投资来完善和改造它,满足人们的目前需要。很多地区的CATV已经是光纤传输,到用户端也是同轴电缆进入千万家。但是现在建设的CATV大多是单向传输,上行信号不能在现有的有线电视网中传送。可以通过电信网PSTN中语音通道或数据通道形成上行信号的传送,也可以通过语音接入系统来完成。将电话接到各用户,这样各用户间即可以打电话,也可以利用广电自己的综合信息网中的宽带传输系统构成广电网中自己的上行信号的传送,组成了双向应用的IINTERNET网。对于每个用户实现一线三通,HFC网是目前宽带数据网最佳的接入方式,具有投资低,性能好,网络结构简单,组网相对容易。因而受到各方面的重视,有很大的发展前途。HFC结构可以完成有线电视广播,宽带数据和语音三者于一体进行双向传输。可以说用户所需的多媒体功能都能够在HFC网络上实现。现有的有线电视网已经给HFC双向改造提供了很好的基础,因而光纤同轴混合网(HFC)己成为广电网络发展的主流,这将使广电网从模拟网逐步发展成全数字化综合信息网。不久的将来,广电宽带综合信息网将会成为本地综合信息化的一个重要组成部分。进入90年代以来,AM光纤进入有线电视领域后,对有线电视网络的拓扑结构产生了重大的影响。首先,传统的多级放大器级联的同轴电缆干线被高质量的AM光纤干线代替,提高了有线电视的传输质量；其次,使有线电视的双向传输得到了实际的应用。由此而引起网络拓扑结构由单向树形转变为星形和总线形。AM光纤技术的引入,使得单一传送多频道电视节目的有线电视网向传送电视、电话、数据及多媒体业务的综合性多功能网发展。由于HFC基于模拟传输方式,所以可以综合接入多种业务信息。截止目前可以实现的主要业务有：电话、模拟广播电视、数字广播电视、点播电视、数字交互业务等。将电话网、数据网和有线电视网合并在一起构成的HFC网可以提供原来三个网的各种业务,也就是现在人们常说的“三网合一”。因特网具有传输的信息量丰富、传播速度快、传播范围广。其覆盖面包括任何国家的任何地区,是真正的全球化媒体、形象生动。网上传播的信息,可以是文字、图片、声音和活动图像,以及它们组成的多媒体信息,可以更加逼真地反映所发生的事件、价格低廉。在网络上传播的信息不受语言、文字和文化背景的限制、具有很强的交互性许多优点。面对因特网的挑战,广播电视部门首先要作好自己的工作,充分发挥自己的优势,在当前光纤进入用户还不现实的情况下,采用主干线为光纤、接入网为同轴电缆的HFC系统,能够将CATV.数据通信和电话三者融合在一起经济有效地传送,尽早实现CATV数据通信、电话三网合并归一传输。光纤、微波和卫星技术相接合,组成全方位的电视复盖网。2.光纤网络结构2.1光纤网络硬件该光纤数据采集网络采用RS232总线的单主多从结构，主站用PC机，从站用DSP，采用多模光纤连接，组建成总线型的光纤网。光纤转换器是自己制作的1分2转换器，把计算机的RS232口数据转换成光信号。DSP采用TI公司的LF2407A。该光纤网络包括：主站计算机、单路光纤转换器、1分8光纤转换器和DSP组成。网络拓扑结构见（图2）。图2网络结构拓扑图DSP硬件系统结构包括：A/D转换部分、SCI接口、I/O口等如图3所示。DSP需要实现的功能有,对电源模块8个开关量状态的监控;对电源模块输入端电压的监测,以决定是否可以闭合IGBT;控制IGBT、CKJ的分合;与主站计算机进行通讯。图3DSP硬件系统结构2.2光纤网络软件主站采用LabVIEW编写的Windows系统的数据采集界面[2]（图4），简单易用。可以根据需要设定不同的参数。从站采用TI公司针对TMS320C2XX开发的一套集成开发环境CC（CODECOMPOSE）[3]。CC采用图形接口，提供编辑指令、参数修改工具，能对TMS320C2000系列DSP进行指令级的仿真和进行可视化的实时数据分析，可大大提高开发者的工作效率，缩短系统开发周期。DSP多处理器通讯有两种方法：空闲线模式和地址位模式[4]。由于地址位模式在高发送速度下，程序速度不足以避免在传输流中的一个10bit的空闲，且空闲线模式与RS232通讯兼容，因此该光纤网络采用空闲线通讯模式。图4数据采集界面主站通过COM1口与从站通讯，用软件中断的方法接收从站上传的信息。主站接收与发送的数据都是NRZ（非归零）格式，NRZ的格式包括以下组成部分：一个起始位、1～8个数据位，一个奇偶校验位（可选）、1或2个停止位。从站接收到一帧数据时，产生一个中断，并判断是否与自己的虚拟地址一致。主站与从站的设定如下：从站虚拟地址从01到80，当从站接收到的数据与自己的地址一致时，发送信息给主站，否则处于等待接收状态（图5），各从站之间不通讯，同一时刻只有一个从站发送信息给主站。图5程序流程图3.实现有线电视通信的流程图参考文献[1]徐宝强,杨秀峰,等著.光纤通信及网络技术.北京航空航天大学出社,1999.[2]刘剑波,李鉴增,等著.有线电视网络.中国广播电视出版社,2003.[3]李秉义,姚红玉著.HFC有线电视宽带综合业务网的模式、结构和发展.内蒙古广播电视技术,2003年第3期.[4]陈军,等著.光纤传输系统.广播与电视技术,2003年第6期.[5]曾铭涛著.宽带网络与传输.电视技术,