《视频光纤传输》

《视频光纤传输》（通用10篇）

《视频光纤传输》 篇1

视频信号转换普遍意义上是指复合端口、DV、VGA以及Y/C端口的信号进行互相转换。其主要针对的是模拟和数字信号的互相转换、VGA计算机信号与视频信号之间的互相转换等。随着近年来计算机技术高速发展, 进而研发了数字电视, 丰富了人们生活的同时, 也提高了人们生活的质量。然而, 在数字电视中, 光纤传输技术也有着尤为广泛的应用。鉴于此, 本课题对“视频信号转换与光纤传输技术”进行研究具有尤为深远的重要意义。

1 几种视频信号转换器的转换分析

视频信号转换主要是针对几种视频信号转换器之间的转换, 例如:AV转换为HDMI、S-Video转换为VGA、DVI转换为VGA以及AV转换为VGA等。

(1) AV转换为HDMI。该转换器能够把S-Video信号、AUDIO (L/R) 立体声信号经过数字化处理, 进而转换成为HDMI信号输出, 其主要作用是在很大程度上提升图像与声音的质量与效果。并且将CVBS信号提高至1080P的逐行信号, 其图像表现的更为稳定, 更为清晰。主要是把VCD、DVD以及普通摄像机等的模拟数字机顶盒的音视频信号转换成为HDTV信号, 然后再通过HDMI接口接到数字电视中。并且, HDMI在输出上的分辨率非常高, 可达1920*1080@85Hz[2]。

(2) S-Video转换为VGA。主要运用于高质量的视频转换, 并且能够在视频、SVIDEO以及电脑主机之间进行切换。具有的主要功能为冻结功能。通过转换所形成的图像具有稳定性而且清晰度非常高。色彩还原性强, 画面通透感强烈。

(3) DVI转换为VG。可以对图表分辨进行自动检测, 并且能够对最优越的图形分辨率进行调整。通过DVI转换为VG能够将图形与图像文字无损且精细地显示出来, 普遍运用在数字显示当中。

(4) AV转换为VGA。该转换器具有便携式的特点, 它的主要功能是把计算机输出信号转换为电视机能够接受的信号。其分辨率具有很高的特性, 可达1280x1024@85Hz。并且可以提供电脑与电视同步显示、垂直位置与独立水平调整、触键面板等特别的功能。它在供电方面采用USB接口或者键盘口, 安装具有简易性, 结构精简, 便于携带。其影像处理技术的优越性可以为广大用户的简报、产品演示以及游戏娱乐提供极大便利。

2 光纤传输技术在数字电视中的应用探究

基于光纤传输技术中的1550纳米技术系统和SDH传输网络技术在数字电视中有着极其广泛的应用。下面笔者便从这两大方面的应用进行分析探究。

2.1 1550纳米技术系统在数字电视中的应用

近年来, 由于1550纳米技术其设备价格下降, 且技术相当成熟, 所以在数字电视中得到了极其广泛地运用。在数字电视中, 采用1550纳米技术拥有技术指标优势以及成本控制优势。能够在本地HFC网络里将数字电视信号传输出来, 该传输方式的费用低, 传输容量大。因为整个网络里仅有一个数字前端系统, 所以网络维护显得简单化、在管理方面即为方便以及运营费用也非常低。但是在增加传输的频道数量与频道的频率提高之后, 随之而来也出现了一些问题。所出现的问题主要会对运营以及服务质量造成影响。总体上来说, 1550纳米技术系统在数字电视中的应用还是具有很大的实效性与科学性。

2.2 SDH传输网络技术在数字电视中的应用

目前, 通信网以大容量标准化为发展方向, 而之前的PDH传输系统因为接口无统一规范、复用方式不当, 并且运行维护不便利等缺陷, 已经逐渐成为了现代通信网所面临的难题。鉴于此, 近年来, 研发了一种SDH传输网络技术。该技术在接入网中运用具有有效性, 能够把核心网里的宽带优势以及技术优势带进接入网的领域内。并且通过SDH同步复用、具有标准特性的光接口以及高强度的网管能力等的辅助, 能够让接入网在未来的发展领域中处于安稳状态。目前, 已经有50%以上电视用户的光纤采用了SDH技术, 按照预测, 在今后两年, 采用SDH技术的电视客户将达到70%[3]。另外, SDH技术也在不断地进步和创新, 例如:网络业务的自动生成、报警监控以及故障辅助定位等领域, 都是其发展的方向。并且, 从用户等级定义的支持、宽带出租以及宽带计费等功能可以看出SDH技术有着极其广泛的发展前景。

3 结语

通过本课题的分析与探究, 充分认识到视频信号转换的几种形式, 如:AV转换为HDMI、S-Video转换为VGA、DVI转换为VGA以及AV转换为VGA等。通过视频信号转换, 能够在很多方面提供便利。进而对SDH传输网络技术在数字电视中的应用与1550纳米技术系统在数字电视中的应用进行了分析。最后得出结论:光纤传输技术是一种非常安全的传输方法, 并且能够提供非常宽广的通信频率资源。

摘要：视频信号转换与光纤传输技术有着非常密切的联系, 现如今光纤传输技术主要运用于数字视频信号与计算机视频信号当中。本课题首先分析了几种视频信号转换器的转换, 进而针对光纤传输技术在数字电视中的应用进行了分析与研究。

关键词：视频信号转换,光纤传输技术,数字电视

参考文献

[1]马昕.视频模拟光纤传输系统的探讨[J].中国安防产品信息, 2012, 08 (11) :23-24.

[2]刘广法.胡晓吉.基于TMDS差分技术的VGA长线传输系统研究与设计[J].计算机工程与设计, 2011, 09 (11) :12-14.

[3]刘广法.胡晓吉.基于TMDS差分技术的VGA长线传输系统研究与设计[J].计算机工程与设计, 2011, 09 (11) .

浅议光纤传输通信及设备 篇2

【摘 要】光纤传输通信已经成为现代通信的主要支柱，在现代的通信网络中有着举足轻重的作用。光纤传输成为了这些年来新兴的技术，因为它自身的方便和快捷的特点，引起了广大人民的欢迎。但是，光纤通信和传输技术仍然存在问题，光纤作为一种传输的媒介，为光的传输提供了比较庞大且廉价的电信网络能够支持比较大体积和距离的传输。所以，对我国光纤通信与传输技术的发展有着深远的影响。

【关 键 词】光纤传输；通信；设备

【中图分类号】 TN92【文献标识码】A【文章编号】1672-5158（2013）07-0249-01

目前，人类社会已步入信息时代，信息的价值也体现得越来越明显，深处信息的时代谁掌握有用的信息，谁就能够在竞争中取胜。随着信息量的增大，传输设备显然就成为了一个突破口。在这种条件下，以光纤为主要代表的光纤传输通信和设备技术已经相应产生，光纤传输设备比传统的模式拥有巨大的容量和速度。近年来，通过科技人员的研究，光纤传输通信技术在应用方面有很大的进步。

一、光纤传输通信及设备的发展现状

（一）传输性并不理想

目前，在光纤传输通信网光缆的线路中大多数采用的是G·652这种常规性的单模光纤，这种光纤对于1.55微米的波长，尽管产生的损耗相对较少，但是色散值比较大，大约18pa/（nm·km），所以，很显然这种常规性的单模光纤运用在1.55微米波长时传输性是不理想的。为了有效的达到越来越大的信息体积以及长距离的运输，应该使用低损耗的和低色散的单模光纤。色散位移光纤为零时和掺饵光纤放大器进行混合使用时因为光纤的非线性产生的四波混频，会影响WDM的正常应用，这也就表明，光纤色散为零对WDM很不利。

（二）光纤通信系统所使用的光学器件需要改进

近几年为了适应WDM系统的要求，我们开始研制多波长光源的器件，它大部分是把多路的激光管陈列排开，连接着一个星型耦合器能够制成混合的集成光组件。对于光纤通信系统的接收端机，它的光电监测器以及前置放大器，大多数是向高频率或者是宽频带响应的方向进行发展，PIN光电二极管接受改进之后仍然可以符合需求，最近几年据报道发明了一种以行波式进行分布的光电检测器，它对1.55微米的光波可以检测的3db频率带宽能够达到78GHz。FET的前置放大器有着被高电子迁移率晶体管所代替的危险。

（三）传输的PDH系统已经不能适应现代电信网的发展需要

目前，光纤通信转向联网化发展已经成为了趋势。SDH是交换功能合为一体，一种以互联网为基本特点的全新的传输网体制，它把复接，线路传输和并且拥有强大的网络管理能力的整体式信息网，如今已得到广泛的运用。伴随着用户对数据通信的要求迅速的增长，光纤接入网成为了目前重大的探讨课题。

二﹑光纤传输通信中重要的元器件分类及结构

（一）光缆和光纤的分类和结构分析

一般来说，能够依据按照光纤芯折射率所成分布的不一，可以将光纤分为均匀和非均匀的光纤。其中均匀的光纤人们又可称为阶跃型剖面折射率光纤，它的纤芯以及包层的交界面处折射率就会呈现阶梯状的变化。但是，非均匀的光纤又可称为渐变型剖面折射率光纤，它的纤芯折射率则会随着半径的增大而按照一定的规律减小。

如果根据光纤的传输模式的数量来划分，可将光纤分为单模光纤和多模光纤。其中，单模光纤只能传输一种模式，它有着频带宽﹑传播特性好和传输容量大的特性，但是成本又和多模光纤差不多，所以，单模光纤获得了广泛的运用，例如，有线电视信号的传输就是运用了单模光纤。但是，多模光纤中的传输模式多种多样，单单适合短距离﹑小容量的应用，相对来说花费太高，使用的领域很少。

（二）光纤连接器的特点和功能

光前连接器的特点主要是连接损耗少﹑体积小﹑成本低﹑稳定性强。简单地说，光纤连接器是由一个插座和两个插头组成。光纤连接器的分类很多，大多数是依据具体的连接器的模式来进行分类。但是光纤跳线是两个比较活动的连接器与一段带有软护套的光纤。大多数人都知道的，假如光纤的端面被弄脏，它就会增加插入损耗，对光的传输大大不利。因此，进行清洁时仅仅能够利用脱脂棉球蘸取很少的无水酒精进行擦拭，勿用手接触它。

三﹑光纤传输设备误码问题

（一）光纤传输设备误码问题简介

伴随着第三次科技革命的到来，利用数字通信技术取得了迅速的发展。但是，随着近几年人们对通信质量的提高，保证通信传输的准确性尤为重要，而误码特性是数字通信的系统的重要特征。相对于二进制数字信号来说，误码的基本的概念是：传输体系中的发送端发送“1”码时，在接收端接收到的却是“0”，但是当发送端发送“0”码时，接收端收到的却是“1”码。就是这种发信码的不一致就被称为误码。

（二）光纤传输设备误码问题出现的原因

（1）线路收光功率比较异常。收光功率对光纤设备是否能够正常的运转有着很直接的影响，当线路的收光功率线路过高或者过低时，很有可能会造成光纤传输设备出现误码问题，对光纤的传输质量有很大的影响。

（2）支路板出现故障，支路板发生故障也应该受到相关工作人员的重视，因为这很大程度上会引起低阶通道的误码，进一步影响光纤传输的运行结果。

（3）设备的温度太高。当光纤传输设备进行长时间的应用时，假如没有对它做好散热工作，就极有可能造成设备的表面和内部的温度过高，因而光纤运输设备误码问题的出现。所以，相关工作人员需要对光纤传输设备的管理工作做好准备，尽最大努力预防这一现象的发生。

（三）误码问题的科学解决

（1）找出导致误码产生的根源。光纤传输设备产生误码的原因比较多，工作人员需要根据实际情况进行分析查找我们应该牢记先高阶，后低阶的原则。

（2）排除线路的误码。假如存在线路的误码，就需要先排除线路的误码，需要注意观察线路板的误码情况时，如果某站所有的线路板都有误码，就可能是该站时钟板问题，就需更换时钟板。

结束语：光纤传输通信及设备在电信网络中的应用对电信网络的发展有着很大的促进作用，极大地满足了人们对信息高速传输的需要。但是因为光传输设备自身的复杂性使故障出现的可能性增大。一旦出现问题就会产生很大影响。所以需要做好设备的维护工作，为用户提供优质的服务。

参考文献

[1] 张帅.光传输设备故障分析及维护措施[J].通信世界，2011（33）

[2] 顾畹仪，李国瑞.光纤通信系统[M].北京：北京邮电学出版社，2006（09）

《视频光纤传输》 篇3

随着网络技术的飞速发展, 远程监控系统广泛应用于工业远程监控、智能楼宇、安防监控和网络家电等方面, 通过远程监控, 技术人员无须亲临现场就可以方便控制和掌握仪器、设备的运行状态及各种参数, 方便地利用本地丰富的软硬件资源对远程对象进行过程控制。远程监控系统的核心部分是传输系统, 而数据在网络上传输方式可以分为模拟传输方式和数字传输方式。数字传输方式克服了模拟传输方式的局限性:数字化可以实现在计算机网络 (局域网或广域网) 上传输图像声音数据, 基本上不受距离限制, 信号不易干扰, 可大幅度提高图像的质量;数字化存储的实现, 经过压缩的视频数据可以存储在各种存储器中, 方便历史记录的查询。远程监控系统中传输媒介的选择也是一个很重要的方面, 最理想的传输媒介是光纤, 具有传输频带宽、传输损耗低、通信容量大、不受电磁干扰、保密性强、重量轻等优点。

2. 实时传输协议RTP

RTP协议实际上由实时传输协议RTP (Real-time Transport Protocol) 和实时传输控制协议RTCP (Real-time Transport Control Protocol) 两部分组成。RTP协议基于多播或单播网络为用户提供连续媒体数据的实时传输服务;RTCP协议是RTP协议的控制部分, 用于实时监控数据传输质量, 为系统提供拥塞控制和流控制。由于RTP可以运载在任何协议之上, 所以RTP协议的应用可以不仅仅局限在多媒体传输领域, 还可以应用于其它领域。虽然在特殊领域应用RTP协议只需在原来的基础上根据领域的特定应用做进一步限定, 但到目前为止, 除了一些研究项目以外, RTP协议主要还是应用于音频/视频传输方面。

3. 系统设计与实现

3.1 系统的网络结构

基于监控的距离距控制台比较远, 控制的路线比较长, 系统需要有长距离传输的能力, 而且传输的图像要求清晰无马赛克现象, 因此采用光纤作为视频媒体流的传输介质, 由于光纤具有大容量, 一根光纤可以传输120路视频数据, 不受电磁干扰、传输损耗低等特点。由于系统要求有很强的扩展性, 可以根据以后的需要方便的增加接点, 所以系统利用光纤将各个监控点构成一个总线型的网络结构。具体组网结构如图1所示。

3.2 系统的视频数据流传输过程

基于系统实时监控, 系统采用的网络传输协议是实时传输协议RTP (Realtime Transport Protocol) , 该协议是针对Internet上多媒体数据流的一个传输协议。RTP的典型应用建立UDP上, 但也可以在TCP或ATM等其他协议之上工作。RTP协议从上层接收流媒体信息码流, 装配成RTP数据包发送给下层, 下层协议提供RTP和RTCP的分流。如在UDP中, RTP使用一个偶数端口, 则相应的RTCP使用其后的奇数端口。视频流在整个网络经过视频采集、打包、传输、解包播放四个过程。整个网络系统数据流程图如图2所示。

3.3 整个网络系统软件算法实现

根据上述系统视频数据流程, 将视频监控系统程序设计分为两个大的模块:一是负责进行数据传输的通信模块, 二是负责对视频数据进行播放显示模块。通信模块主要实现的功能:一是与现场进行通信, 二是与数据库通信;与远程现场的通信, 采用网络编程的Socket编程技术, 与数据库通信利用功能强大方便使用的数据库访问接口ADO技术, 数据传输模块和播放模块算法1和算法2。

4. 应用及结论

随着网络技术的不断成熟和发展, 网络视频将在各种领域应用越来越广泛, 例如现在的网络会议、网络可视电话, 还可以应用在各种远程监控中, 比如水库大坝、水闸、银行、电力系统等的远程监控。

经过一年多的努力, 我们终于开发出上述系统并在荆州长江公路大桥监控管理实践中成功的应用了这一系统。可对大桥的路面车辆情况, 收费站的现场情况及其相关路段等各种可能出现突发事件的地方实现现场视频监控。由于整个网络是通过光纤作为传送媒介, 基于光纤具有大容量传输能力, 我们还成功利用该网络来传输大桥的其他监控数据信息, 比如对中心变电站采集的电流、电压数据、各种报警信息等, 各种需要的数据都能在该网络中传输, 这样大大的节约了其他数据传输的开销。

本系统可以根据实际的需要, 可以很方便的与WAN网连接, 方便大范围的管理使用。我们通过大量的实验对本系统的实时性、准确性、安全性、可靠性、稳定性进行了验证, 结果与我们预期的结果基本符合, 所以本视频传输系统适宜很多领域的推广使用。

参考文献

[1]、Chen Zhibo, He Yun.Quality weighted bit allocation for smoother-streaming of stored FGS Video[A].IEEE Pacific Rim Conferenceon Mul-timedia[C].USA:IEEE, 2001.

[2]、Wang Qi, Xiong Zixiang, Wu Feng, et al.Optimal rate allocationfor progressive fine granularity scalable video coding[J].IEEE Transactionson Signal Processing Letter, 2002, 9 (2) :33-39.

[3]、艳君, 王志巍, 张有会, 邵温.基于流媒体的网络视音频解决方案.福建电脑.2003, 第1期:36-38.

[4]、H Schulzrinne, S Casner, R Fredricket Alrtp:A Transport Protocol forRead-Time Applic ation[S].RFC1889, 1996-01

光纤通信与IP传输技术 篇4

关键词：光纤通信；IP传送技术；关系

1 光纤通信技术

因光在不同物质中的传播速度是不同的，所以光从一种物质射向另一种物质时，在两种物质的交界面处会产生折射和反射。而且，折射光的角度会随入射光的角度变化而变化。当入射光的角度达到或超过某一角度时，折射光会消失，入射光全部被反射回来，这就是光的全反射。

进入光传播时代以来，在尽享数字信号带来高数据处理能力的同时，我们不得不忍受光纤这种娇贵的传输介质。因为施工人员必须将光纤铺得平直舒坦，它才老老实实地为人们传输清晰的信号，所以造成了在建筑物里铺光纤难度大、成本高的难题。光纤通信技术是通过光学纤维传输信息的通信技术。在发信端，信息被转换和处理成便于传输的电信号，电信号控制一光源，使发出的光信号具有所要传输的信号的特点，从而实现信号的电光转换，发信端发出的光信号通过光纤传输到远方的收信端，经光电二极管等转换成电信号，从而实现信号的光―转换。电信号再经过处理和转换而恢复为原发信端相同的信息。现在以长波长光源和单模光纤为标志的第二代光纤通信技术也已经成熟，无中继通信距离约为30公里，通信容量约为5000路，适用于长途干线通信。全光化和光集成化的光纤通信技术正在研究之中。全光化指的是在中继器中光信号直接被放大，省去了光电转换和电光转换过程。全光化的光集成化功能大大减少中继器和光端机的体积，降低功耗和成本，提高可靠性。未来的光纤通信将向超高速系统、超大容量WDM系统演进，而实现光联网是整个光纤通信发展的战略大方向。我们期待这些新技术的实现来更好地促进整个信息产业的发展。

2 IP传送技术

IP网络自然用的是TCP/IP协议。那什么是TCP/IP协议呢？TCP/IP协议的基本传输单位是数据包（dataEram），TCP协议负责把数据分成若干个数据包，并给每个数据包加上包头，就像给一封信加上信封，包头上有相应的编号，以保证在数据接收端能将数据还原为原来的格式。IP协议在每个包头上再加上接收端主机地址，这样数据找到自己要去的地方（就像信封上要写明地址一样），如果传输过程中出现数据丢失、数据失真等情况，TCP协议会自动要求数据重新传输，并重新组包。总之，IP协议保证数据的傳输，TCP协议保证数据传输的质量。

IP是与支撑它的下层物理网络无关的网络层协议，基于IP协议组建的网络，统称为IP网络，这种网络支持的各种应用业务，统称为IP业务，而实现这些业务的技术，即为IP技术。IP技术最吸引人的特点是可以将所有系统都连接在一起，几乎任何一种计算机硬件和操作系统的组合都具有用于IP网络协议的驱动程序。IP技术的这种广泛的物理网络适应能力，以及各计算机、网络设备厂家都对IP支持的特点，使得IP业务的地域范围和应用业务领域十分广泛。介绍完了IP网络的基础，我们再来看看目前电信网的发展，TDM技术已经不是未来的发展方向。TDM设备虽然还在生产，但全世界的TDM研发已经全面停止了。另外，由于ATM的许多标准并未得到验证，也不是未来的发展方向。还有，现在的IP网是基于传统的因特网理念，以用户自律为基础，自由发展，缺少管理，是一个非盈利的商业模型。因此，传统的因特网不能成为未来电信网的发展方向。基于这样的情况，新型IP网络有了大显身手的机会。随着IP网络设备技术的快速发展、路由器性能的极大提高，以及DWDM的大量商用，传输成本大为降低。而Internet上的业务发展相对较慢，从而使得网络处于相对轻载状态，可以在Internet上开展丰富的数据、语音、视频等综合业务，开展电话通信等。另外，移动IP能够实现用户在任何时间、任何地点，用任何一种媒体与任何一个人进行通信共享。目前，移动IP已经在开展3G的国家和地区开始运营，移动IP在我国也开始提上了日程。首先，IP是3G的需要，3G业务将以数据和互联网业务为主，3G将承载实时话音、移动多媒体、移动电子商务等多种业务。移动IP可以让3G真正实现随时随地无缝接入，将大大促进3G业务发展。虽然目前移动IP技术还有很多不足之处，但是基于移动技术的网络系统和Internet网络相结合，提供高速、高质量移动IP技术必将是大势所趋。其次，移动IP是IPv4发展到IPv6的必然结果。随着互联网的规模及应用快速发展，IP地址将从IPv4演进到IPv6，IPv6将现有地址扩展到128位，可用地址是原来的8倍，这将大大方便移动IP的应用。

3 光纤通信与lP传送技术之间的关系解读

IP技术从出现至今，已有20多年的发展史。在前20年间，IP除了在美国局域网中起作用外，一直没有引起外界的重视。而今天，IP技术似乎一夜之间同时被世人接受，并以爆炸式的惊人速度发展。其原因何在呢？从表面上看，人们都认为IP技术的迅猛发展与Web有直接关系，是20世纪90年代初出现的Web从根本上改变了过去IP技术默默无闻的状态。其理由是IP网的不可管理性、不面向连接性及对数据尽力传送特性，跟Web的自由链接特性、不面向业务流和非实时传输特性完全适配。但笔者认为，IP技术的发展除与Web有直接关系外，跟光纤通信的发展也密不可分。

光纤通信的出现与发展，对IP网的直接影响就是人们对IP业务的需求日益增多，使得业务提供者在构建IP网时，几乎都在考虑如何把IP技术与有着巨大潜力的光纤通信技术完美地结合起来。这也是业界当今讨论的IP over ATM、IP over SDH、IP over WDM谁强谁弱的问题。其实，无论哪种技术都有优缺点，我们在设计IP网时，只要根据各种情况综合考虑，就一定能找出一个最佳的设计方案。IP over ATM、IP over SDH、IP over WDM几种技术都是针对业务量集中且业务量大的地区采用的相应策略，而对于分散的节点问通信情况来说，都是不经济的。而IP/Ethernet over SDH技术具有带宽动态分配功能，很好地解决了IP over SDH光通道带宽利用率不高的问题。

参考文献：

[1]陈伟.光纤通信技术及其发展趋势[J].考试周刊，2010（45）.

[2]田国栋.光纤通信正在全面升级[J].陕西教育（高教版），2013.

《视频光纤传输》 篇5

此次实验, 使用了光纤芯径间光信号泄漏大幅削减的七芯径光纤 (以下简称七芯光纤) 和光纤连接装置。在技术上解决了光纤中七芯径间泄漏的信号互相干涉, 和光纤芯径连接时纤芯偏离等技术难题, 传输试验取得满意结果。此次进行的大容量实验, 使光通信的传输速率比现在大大提高了。日本在产官学积极推动下, 多芯径光纤 (以下简称多芯光纤) 实用化值得关注。

该试验成果已于2011年3月6日～10日, 在美国召开的光纤通信国际学术会议 (OFC/NFOEC2011) 上, 作为与会论文宣布。

单芯光纤容量发展出现瓶颈

目前的光纤通信, 是在细如头发丝大小光纤的纤芯上实现的。单芯光纤和七芯光纤的光纤横断面, 见图1。

图1中黄色部分是光纤芯径。众所周知, 光纤的外径仅125μm (微米) , 在同样外径的条件下, 均匀配置7个9μm的芯径, 这比原来只有一个芯径的光纤实现难度大很多。

众所周知, 光信号 (激光) 都是集中在直径9μm的光纤芯径上, 进行传送的, 纤芯的能量密度比太阳表面还高。光纤能注入的光信号功率有限, 加大发送光功率, 输出的光信号由于非线性光学效果, 会使光信号产生畸变;加大的激光能量还会在光纤中引起热破坏作用, 见图2。

由于在光纤中产生的非线性光学效果, 用提高光功率的办法, 很难提高传输容量。世界光传输系统的开发历史, 年复一年地在持续增加光纤传输速率, 但从2001年开始, 光纤传输速率增长, 就到了缓慢增长期, 见图3。

1980年以后, 由于时分复用技术地采用, 大大提高了单波段光纤传输速率, 到1990年以后, 由于WDM (波分复用) 技术地采用, 使光纤传输容量取得急速发展, 但到2001年之后, 光纤传输速率的提高, 进入到缓慢期, 如图3。

另外, 在目前的光纤通信开发中, 进一步提高传输速率, 已经到了必须考虑把光纤变成复数内核 (芯径) 不可的阶段。开发复数内核 (芯径) 的光纤, 其关键技术是如何防止同光纤中各个内核中光信号泄漏所产生的光信号互相干扰问题, 以及在光纤连接时光纤中各内核偏离等技术问题。

七芯光纤试验取得突出成绩

此次实验解决了技术上非常困难的复数内核 (芯径) 光纤拉制问题, 同时使用这种光纤用109Tbit/s传输速率, 使传输距离达到了16.8km, 全部7个纤芯上的光信号, 都取得良好的通信品质。本次试验的关键产品是, NICT和OPTOQUEST株式会社开发的既存7根光纤和一根光纤7个芯径同时连接的装置, 以及由住友电工开发的、纤芯间光信号泄露大幅削减的7个内核的光纤, 详见图4。

试验系统使用的光接收机与发送机, 由NICT与住友电工共同开发, 采用了超高速相位调制技术。本次试验突破了现在一根多芯径光纤上传输100Tbit/s的物理极限, 在世界上首次完成了传输109Tbit/s的试验。本技术的确立, 为光纤传输系统进一步大容量化奠定了基础。另外, 本技术如果和其他光通信技术进行组合, 可以将目前的光传输速率提高1000倍以上。

光纤保护信号传输分析 篇6

随着光纤通信和继保技术的发展,继保信号通过光纤传输在电力系统中得到了广泛应用,而保护信号的准确、可靠传输关系到电网的安全稳定运行。

1 光纤接口

光纤保护信号主要采用专用光纤接口、64kbit/s复用通道接口、2Mbit/s复用通道接口3种传输方式。

1.1 专用光纤接口

保护专用光纤接口方式是以光脉冲方式实现信号传递,为64kbit/s速率编码、高速同步通信方式。在这种接口模式下,保护装置输出信号通过光纤接至ODF(光纤配线架),再通过ODF将保护光纤跳线接至指定的OPGW光纤,具体接口通道示意图如图1所示。

优点:简单、中间接口环节少、可靠、抗干扰强。

缺点:不能长距离传输,一般用于50km以内的线路;不能充分利用光纤的频带资源;一旦受外力破坏,保护通道全部中断。

1.2 64kbit/s复用通道接口

在64kbit/s复用通道接口方式下,保护装置输出信号通过光纤传输至通信机房。在通信机房,保护信号先经过数字接口设备的光电转换,然后把64kbit/s保护电信号经PCM(脉冲编码调制)装置变换为2Mbit/s的电信号并通过同轴电缆送至SDH网元,变为2Mbit/s的光信号通过SDH通信网传输。其接口通道示意图如图2所示。

优点:可充分利用光纤的频带资源;能利用SDH通信网的自愈能力,提高可靠性。

缺点:增加了PCM设备,接口复杂,增加了传输时延;保护信号与其它数据业务复接后在同一个基群传输,其它业务的不正确操作会影响保护信号的正确传输,因此实际电网中,多让一路保护信息独享一个基群传输(不和其它数据业务通过PCM设备复接),以提高保护信息传输的可靠性。

1.3 2Mbit/s复用通道接口

2 Mbit/s复用通道接口方式中,保护装置输出信号通过光纤传输至通信机房。在通信机房,保护信号经过数字接口设备的光电转换,变为2Mbit/s的电信号通过同轴电缆送至SDH网元,变为2Mbit/s的光信号通过SDH通信网传输。其接口通道示意图如图3所示。

优点:相比64kbit/s接口,不需PCM设备,接口环节变少,可靠;能利用SDH通信网的自愈能力,提高可靠性。

缺点:相比专用光纤,接口环节多。

2 通道配置

上述光纤保护通道各有优缺点,在实际应用中,应根据线路情况采用不同的通道配置方式,以提高保护信号传输可靠性。

目前,220kV及以上线路保护均采用双重化配置,并且在光纤通道的配置上,不同的保护采用独立的通信设备和路由,不将所有的信号放在一条光缆上传输。OPGW光缆可靠性高,1根光缆内的不同纤芯可认为是不同路由,因此可用1根OPGW光缆传输所有信号;但对于具备SDH环网条件的,应考虑利用SDH环网配置不同的光纤迂回通道,从而进一步提高线路主保护的可靠性。

对于线路主保护,一般采用如下几种配置方式:

(1)光纤专用通道+光纤专用通道(两路采用不同的路由)。

(2)SDH光纤复用通道+光纤专用通道。

(3)SDH光纤复用通道+SDH光纤复用通道(两路采用不同的路由)。

500kV主保护线路较220kV长,一般较少采用专用光纤通道,而主要采用SDH光纤复用通道+SDH光纤复用通道(两路采用不同的路由)的配置模式,但是2条复用通道传输环节的节点应是物理隔离,以保证任何节点故障时,2条复用通道的保护不会同时退出运行。由于500kV线路主保护对通道的高要求,因此一些新建线路对每套主保护配置了双通道,这样即使某通道故障,也可以自动切换至备用通道,提高了可靠性,保障了安全运行。

3 时钟设置

继保信号在光纤中的传输要求准确、迅速、不失真,因此对通信环节的误码率等技术指标有很高的要求。在实际应用中,除了光纤传输各环节的硬件原因会引起误码外,整个传输环节中时钟的设置不当也会使传输过程产生滑码,造成保护的周期性误码,影响保护及电网安全运行。

两侧保护装置分别有自己的内部时钟,在信号传输过程中的某一节点,若数据写入时钟Ta与读出时钟Tb不一致,就会造成某些数据的丢失或重复读取,出现滑码或丢包。可见,节点两侧若为不同的时钟源,就会出现滑码,而出现滑码的频率取决于此节点两侧写入时钟Ta与读出时钟Tb的频率差。要避免在数据传输节点出现滑码,就必须使一侧时钟完全符合另一侧时钟,通常采取一侧时钟从接收的另一侧数据流中提取,即主-从时钟方式。在实际信号传输中,两侧装置均可采用自己的内部时钟,即主-主时钟方式。根据CCITT G703协议,允许出现一定的时钟偏差,其产生的滑码不会影响保护正常运行。

在实际应用中,由于光纤保护信号经过不同的通道接口进行数据传输,因此其同步传输时钟工作方式也不尽相同。

(1)专用光纤通道方式下,保护通道中途没有任何数据存取节点,数据存取节点仅存在于两侧的保护装置,也没有其它时钟源,因此其时钟设置既可采用主-主时钟方式,也可采用主一从时钟方式。但是在主-从时钟模式下,一侧的时钟完全从接收的数据流中提取,提取的好坏影响写入时钟,因此在实际应用中,一般采用主-主时钟方式,即两侧保护装置的“专用光纤(内部时钟)”控制字设置为1。

(2)64kbit/s复用通道模式下,PCM时钟为主时钟,其它子业务采用PCM时钟,因此两侧保护装置采用从-从时钟模式,即两侧保护装置的“专用光纤(内部时钟)”控制字设置为0。

(3)2Mbit/s复用通道模式下,SDH网络根据各节点的精准时钟来进行数据的透明传输。一般情况下,SDH设备中通道的“重定时”功能关闭,故类似于专用通道,两侧保护装置采用内部时钟,即主-主时钟方式,两侧保护装置的“专用光纤(内部时钟)”控制字设置为1。

4 通道故障

光纤保护是线路主保护,通道故障将导致保护闭锁,甚至误动或拒动。通道故障时,通常由调度发令将相应的保护改信号状态,通知检修或通信人员进行处理。若1条500kV线路2套保护同时通道故障,则意味着该线路失去主保护,调度会要求运行人员在现场确认2套通道同时故障后,使线路陪停,这严重影响了电网的安全运行和设备的可靠性。因此,一旦出现通道故障,迅速、准确地判断故障对于电网运行和故障消除至关重要。

例1:某变电所设备正常运行时,监控系统多条线路同时报“通道告警”。根据光字信号,运行人员发现,这几条线路保护通道方式不同(有专用光纤通道,也有复用通道)且不经过共同的通信设备。分析认为不可能为某一设备的故障,应为通信电源故障。检查通信机房和电源室,发现一路通信电源故障而另一路未能进行自动切换是该路电源上的线路通道失电告警原因。经人工恢复,快速消除了故障,通道恢复正常。

例2:某500kV线路2套主保护均配置64kbit/s复用通道。通道故障,后台光字显示“RD51通道故障、L90装置故障”,“RD52通道故障、L90装置故障”。根据网调规程,500kV线路2套主保护同时故障,原则上要求线路陪停。由于该线路2套保护均有备用通道,因此运行人员必须准确判断是主通道故障还是备用通道故障,否则会导致线路停役。检查保护装置,发现2套保护“RD51通道故障”,“RD52通道故障”;通信机房该线路光纤接口屏显示“FORM第1套保护通道1”装置TD灯灭,“FORM第2套保护通道1”装置TD灯灭,通信机房PCM屏ALM灯亮。综合分析,认为主通道故障而备用通道能正常运行,无需线路陪停。

出现通道故障信号后,运行人员应有一个初步判断:

(1)同时出现不相关联的几个通道故障,应先检查通信电源。

(2)保护通道故障时,同一个通信终端设备上的其它通道也出故障,可先判断为通信设备故障。

(3)单一通道的通信故障,可先根据保护装置的丢包情况,通信设备的指示灯状况,大致判断是保护装置还是通信环节引起的通道故障。

参考文献

[1]徐向军,田桂珍.500kV线路光纤纵联保护应用的相关问题分析[J].电力系统通信,2009(5):58-61

[2]林榕,赵春雷.线路保护采用光纤接口技术的探讨[J].电力自动化设备,2005(11):91-93

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[5]李瑞生,马益平,王伟.光纤电流差动保护通信时钟设置[J].电力系统通信,2006(2):8-10

《视频光纤传输》 篇7

1 光纤通信的现状分析

现如今的光纤通信新技术不断涌现, 技术水平也有了很大的提高, 这些变化扩大了光纤通信技术的运用范围, 提高了通信的能力。但面对人们的巨大需求, 仍需不断提高信息传输的速度。现在, 用户网通过接入光纤, 可以接收到各方面信息, 但在光纤的接入过程中, 它能够到达的位置不确定, 增加了接入的难度, 下面将从光纤的接入方面对光纤通信技术进行分析。

(1) 光纤宽带入户的现状。光纤宽带接入最终的方式是光纤到户, 这样用户就能够接入全光, 所以, 需要充分地利用光纤宽带的特性, 以满足用户对宽带不受限制的需求。目前我国有30多个大中城市建立了试商用网和实验网, 不少的城市制定出了光纤入户的建设和技术标准, 还有的城市实施了相应的优惠政策, 这一系列的措施为我国光纤到户的发展提供了好的条件。

(2) 光纤宽带入户的技术。目前使用的光线技术主要有2种, 即光纤有源接入和光纤无源接入技术。有源的光纤接入技术通常采用媒介转换器来实现局端和用户的连接, 它能够给用户提供高速宽带的接入。就国内光纤技术而言, FE或者GE提供的带宽, 能够满足大中型企业的需求。无源的光纤接入技术由多种PON技术组成, 如EPON、GPON及APON。其中出现较早的是APON, 我国也成功研发了APON, 但由于多种原因, APON没能在我国得到推广应用。现在我国广泛使用的GEPON也是我们自主研发的成果, 并且还出口到海外一些地区和国家。GPON芯片研发应用的时间较晚, 还不成熟, 成本也较高。但有较高的工作效率, 提供的TDM业务使用起来比较的方便, QOS的保证也较好, 因此这种技术有好的发展前景。总之, GPON和EPON技术都有优缺点, GPON技术更适合企业接入光纤宽带, 而EPON更适用于居民。

2 光纤传输系统的组成及优势

以光纤作为传输介质的光纤传输系统, 具有强大的工作效能和稳定性能, 并且还具有安全性高、视频信号保真度高等优点。因此, 在传输具有较高质量的视频图像时, 使用光纤传输系统, 图像的质量不会降低。

2.1 光纤传输系统的原理及组成

光纤传输系统实际上是以光为载体, 来传输信息的。依据电磁波谱可知, 光的传输频率要比无线电信号的传输频率要高出1000倍以上。我们还发现, 载波的频率越高, 调制到电缆上的信号带宽就会越宽。但光纤的带宽非常宽, 致使许多的光接收机和光发射机能够把很多路的电视图像信号和双向音频信号调制到同一条光纤上。事实上, 这一强大功能的实现主要依赖的是光发射端机, 它可以将电光信号进行调节和转换, 即把光纤携带的信号转换成电信号, 并解调出视频的电信号, 以供监视器的显示。该系统中, 摄像机是利用一段同轴电缆和光发射端机相连接的, 监视器和光接受端机也是通过一段同轴电缆相连接的, 而光接收端机和光发射端机是通过连接器接到光纤光缆上的。

2.2 光纤传输系统的优势

光纤传输系统和同轴电缆及铜线电缆相比, 具有高柔性、体积较小、质量轻等优势, 还能够预防许多未知的问题, 其优势具体体现在以下各方面。

(1) 光纤传输系统在进行长距离运输时, 画面的清晰度和保真度比传统的电缆或电线系统高很多。

(2) 光纤作为绝缘体, 不受雷击和电磁辐射等各种电气干扰的影响, 并且与电力线或者高压设备相接触, 也不会出现问题。

(3) 光纤传输不存在横条交扰、接地回路和图像撕扯的问题, 所以传输非常安全, 并且能很容易地发现是否有人窃听。

(4) 光纤传输受天气的影响极小, 因而光缆既可以架设到外面也可以铺设在地面。并且光纤不会轻易被腐蚀, 所以化学品不会对光缆的玻璃纤维造成不良的影响。

(5) 无论是多模还是单模的光纤, 光缆的质量要比同轴电缆轻很多、细很多, 并且使用时不需要用放大器, 所以设备容易维护, 适合远距离的传输信息。

3 光纤通信技术和光纤传输系统的应用前景

作为现代通信支柱之一的光纤通信, 在电信网中有着重要作用。光纤是传输媒介, 能为光传输巨大并且廉价的带宽。因为电信网的发展方向是将更大容量的信息传输到更远的距离, 所以有必要对光纤通信技术和光纤传输系统有更深入的研究, 以适应电信网的发展。

3.1 光纤通信技术的发展前景

目前对光纤通信超大容量、超高速度及超长距离传输的追求, 是人们的目标, 但对全光网络的追求更应是人们的梦想。光纤通信技术发展的趋势如下:

(1) 长距离地传输超大容量信息的波分复用技术, 大大提高了光纤传输系统的信息容量, 并且这种技术在未来的跨海传输系统中也有着广阔的发展前景。现在, 随着波分复用系统的迅速发挥1.6bit/s的WDM被大量使用, 与此同时全光传输的距离也在不断扩展。提高光纤传输容量的另一有效途径是使用OTDM技术和WDM增加光纤传输的信道数以提高其携带信息容量的技术相比, OTDM技术用提高单信道速率的方法来提高传输容量, 其最终实现的单信道速率可高达640bit/s, 但提高光纤通信系统的容量仅依靠WDM和OTDM技术是不够的, 可以通过将多个OTDM的信号进行波分复用, 来提高传输的容量。使用PDM技术能减弱相邻信道的相互干扰。但由于RZ编码信号在超高速的通信系统中占用的空间较小, 从而对色散管理分布降低了要求, 并且RZ编码的方式对于光纤的偏振膜色散和非线性有较强的适应力, 所以现在的WDM/OTDM系统的传输方式大都使用RZ编码。

(2) 光孤子通信技术。作为超短光脉冲ps数量级的光孤子, 位于光纤传输系统中的反常色散区, 这里的非线性效应和群速度色散相互平衡, 所以经过长距离的传输后, 光纤的速度和波形都能保持不变。在未来的通信发展中, 光孤子的发展前景主要体现在:使用高速通信, 频域和时域的超短脉冲产生和使用的技术及超短脉冲的控制技术可以使目前的速率从10~20Gbit/s提高到100Gbit/s;在增长传输的距离方面通过使用整形、再生技术、重定时和减少ASE, 光学滤波可以使传输的距离提高100000km以上。

(3) 全光网络。光纤通信技术的最高阶段是全光网, 传统光网络在节点处使用的仍是电器件, 电信网的总容量不能得到很大的提高。全光网络的信息从始至终以光的形式来交换和传输, 交换机在处理用户信息时也不在按比特, 而是依据波长定路由。建立以光交换和WDM技术为主的全光网络, 解除电光的局限成为未来发展光通信的趋势, 更是信息网络未来发展的核心。

3.2 光纤传输系统的应用前景

光纤传输系统在应用中, 通常是将多路的视频信号传输到同一条光纤上面。光线传输系统的这种多路复用使用的是技术包括光时分复用、光波分复用和光频分复用。其中光波分复用技术可以实现视频、音频、图像、文字、数据等各类媒体的混合传输, 这对于扩充网络的容量、发展宽带的新业务、挖掘光纤宽带传输的潜力和实现通信的超高速传输具有重要的意义, 特别是WDM如果加上光纤EDFA, 将对电信网产生巨大的吸引力。光频分复用有较窄的信道间隔, 所以它的突出优势首先是能极大地增加复用的光信道;其次能稳定信道之间光纤的传输。光时分复用中的OTDM技术可以有效提高传输系统的传输速率, 因而将用在扩大光纤传输系统的通信容量。

无论是从传输的信息容量方面, 传输的速度方面, 还是全光网络通信方面来说, 光纤通信技术在未来社会中的作用将越来越大, 地位也会越来越重要, 虽然目前全球光通信市场发展不太景气, 但今后随着光纤传输系统技术的进一步成熟和完善, 光纤通市场将不断扩大, 并能成为未来通信的主流。

摘要：信息时代, 通信方式发生着质的变化。光纤通信技术是构成通信的重要部分, 实现更远距离和更大容量的传输, 是光纤通信研究的重点。通信系统的整体性能需要不断提升, 文章针对光纤通信技术和光纤传输系统特性做了一些研究。主要的内容包括:学习有关光纤通信技术和传输系统的基础原理, 发展现状和影响传输系统的因素, 同时对光纤传输中光的传输性能做相关的介绍。

关键词：光纤通信,光纤传输,理论基础,发展前景

参考文献

[1]张涵.光纤通信技术与光纤传输系统的分析与探讨[J].科技创新, 2011 (1) :38-39

[2]陈基业.通信系统中光纤技术的特点及其发展分析[J].广东科技, 2011 (8) :26-27

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[4]戴丽娟, 罗文武, 邢八一.浅议光纤通信系统的组成及关键技术[J].科技致富向导, 2011 (1) :52-54

《视频光纤传输》 篇8

关键词：三网融合,传输方式

经过多年的网络建设,运营商的省级干线网络覆盖了省内各个地市,各地市的本地传送网络也已覆盖了市区及郊县的大部分区域,形成了以光缆传输为主,以微波传输为辅的混合传输网络。目前,重大赛事的举办经常涉及主赛区及各个分赛区,运营商四通八达的网络给信号在传输过程中提供了保障。

广播电视信号的传输技术一般可以分为三种,即微波、卫星和光纤传输技术,而在与运营商共同搭建的网络中则以光纤传输技术为主。在转播的过程中,对信号的要求种类繁多,而各种信号对传输和光缆的要求也不尽相同。比如公共信号,因为其重要性,一般要求提供主备两路光端机,配合对应的双物理路由的光纤进行传输,以便于在其中一路发生故障时能及时切换至另一路;而如单边信号和演播室返送信号,则可以采用单路由传输。在光纤传输应用于广播电视信号传送的情况下,又可以根据实际情况分为全程非压缩信号传输和非压缩信号传输与压缩信号传输结合的方式。

1 非压缩信号传输

非压缩信号传输是通过视频光端机利用基带光纤直连实现,将高清HD-SDI信号无压缩的送到IBC(国际广播中心)TER机房。

通常,在各比赛场馆的电视转播机房设立TOC(电视转播机房)机房(距离电视台转播车不超过50米),将场馆高清HD-SDI信号通过光端机发机转换为光信号,经运营商提供的本地光缆进行传输到IBC通信机房,通过光端机收机转换成HD-SDI信号。每个通路占用1芯光纤,直接通过视频光端机收发,两端提供BNC接口,对信号进行无损的传输,可以覆盖主赛区市内所有场馆,传送效果好。

其中,公共信号采用1+1主备用传输,即采用端到端的双设备、双光缆传输。用户在TOC提供两个HD-SDI接口;在IBC TER通信机房同时提供主备信号给CDT机房相应的视频交换系统,主用传输通道故障不会造成服务中断,主备通道具有同样的可用性和传输质量。重点的开闭幕式场馆,主备用光缆要求采用物理分开的双路由,确保一个方向的光缆中断或设备故障时,信号不中断。

单边信号采用冷备设备和双光缆的传输,用户在TOC提供1个HD-SDI接口,TOC和IBC TER通信机房之间开通主备光缆,配置一定数量的冷备设备,当主用传输通道故障时,进行相应的设备或光缆替换,主备通道具有同样的可用性和传输质量。

2 非压缩信号传输与压缩信号传输相结合

一般而言,若大型比赛的转播涉及多个地市,那么在各个分赛区所在地市至主赛区所在地市需要用非压缩信号传输与压缩信号传输相结合的方式。在分赛区所在地市内,采用视频光端机利用基带光纤直连,长途部分采用编解码器和传输接口设备利用SDH传输电路,将高清信号HD-SDI经过压缩编解码后送到IBC TER机房。同时,因为压缩编码方式会以牺牲信号码速率为前提,因此采用这种方式传输的信号可依据其重要性对带宽进行灵活的增加。

分赛区所在的外地市场馆,一般在赛事集中的体育中心各自建立运营商的TER机房作为汇聚节点,将传输电路开到该场馆的TER通信机房,场馆内各个TOC机房到TER机房通过光端机的方式传输HD-SDI信号。将高清信号通过编码器进行压缩编解码,输出ASI信号到传输接口单元,进行网络适配后,通过运营商提供的长途SDH传输电路传送到IBC通信机房。IBC通信机房通过传输接口单元输出ASI信号到一一对应的解码器,解出HD-SDI信号。

同样的,公共信号采用1+1主备用传输,即采用端到端的双设备(光端机、编解码器)和双光缆(场馆TOC电视转播机房至该市TER机房)传输。用户在TOC提供两个HD-SDI接口;主备具有同样的可用性和传输质量,在IBC TER通信机房同时提供主备信号给CDT机房,相应的视频交换系统主用通道故障不会造成服务中断。

而单边信号采用配置冷备设备(光端机、编解码器和传输接口设备)和双光缆(场馆TOC电视转播机房至该市TER机房)传输,用户在TOC提供1个HD-SDI接口。TOC和运营商TER通信机房之间开通主备光缆,配置一定数量的冷备设备,当主用传输通道故障时,进行相应的设备或光缆替换,主备通道具有同样的可用性和传输质量。TER通信机房到IBC通信机房之间编码器设备具有一定的数量的冷备,长途传输电路为带保护倒换的SDH电路,当主用设备故障时,进行相应的编解码器、传输接口单元设备替换,主备通道具有同样的可用性和传输质量。

3 总结

运营商丰富的光缆和传输资源为广播电视信号采用光纤传输方式提供了渠道。当然,赛事的转播需要结合各种信号传输的手段,并互相依托互为备份,这样才能保障转播的顺利进行。

参考文献

高速公路光纤数字传输系统的检测 篇9

关键词:高速公路 光纤数字传输 检测

0 引言

光纤数字传输系统是为高速公路提供话务通信(业务电话、数字用户电话、收费热线电话),它还为监控,收费系统的数据、传真、图像等非话业务提供传输通道。一旦传输系统出现问题,后果不堪设想,将严重影响高速公路的正常运营管理,因此有必要对光纤数字传输系统进行定期的测试,及时发现系统存在的问题,确保系统的正常运行和消除潜在的风险。根据高速公路业务接入特点,目前单条高速公路内部一般采用SDH与综合业务接入网相结合的光纤数字传输系统。基于高速公路传输的业务量和设备成本两点考虑,多数选用STM-16及STM-16以下的传输速率等级。系统一般在通信分中心设置一套光纤线路终端(OLT),其余通信站各设置一套光网络单元(ONU),通过接入网系统为全线提供大容量数字通路、2M数字通路、音频/数据通路等多种数字信道和接口,实现数据的上传及管理数据的下达;通信中心还设一套光传输本地网管终端,实现对SDH设备的维护管理。根据省交通集团制定的企业标准《高速公路机电工程养护质量检验评定标准》,光纤数字传输系统定期检测项目包括:系统接收光功率、平均发送光功率、2M传输通道误码指标、自动保护倒换功能、安全管理功能、公务电话功能等。下面就对这几个项目的检测进行一一介绍。

1 系统实际接收光功率和平均发送光功率的测试

对于任何光纤传输系统的安装、运行和维护,光功率测量必不可少。光功率的测量所采用的仪器是光功率计。测量光口的收发光功率时,应注意选择对应测试波长,光纤数字传输系统光纤的工作波长一般为:1310nm和1550nm,测量光功率时需按照实际测量对象即光发射机光信号的工作波长选择光功率波长。根据光口的接头类型选择相应的尾纤接头,然后用尾纤把光口和光功率计如图1、图2那样连接起来,等光功率计上的数值稳定后读出该值即为光口的接收光功率值或平均发送光功率值。光功率的严格测试应该是用图案发生器发送规定的伪随机序列码至被测设备,然后用光功率计测试接收光功率,我们的日常维护检测是近似测试,接收光功率一般在接收灵敏度和接收过载点之间。

光功率测量中的注意点:①测试前应该仔细地用酒精棉球或者镜头纸充分清洗光连接器(如尾纤头、法兰盘)的表面。②如果尾纤已经上ODF架,测试应该在ODF架一侧进行,以免由于多次插拔设备的光口,造成光连接头损坏和被污染。③固定光纤的放置状态,避免震动,减少光功率检测的不确定值。

2 2M传输误码指标的测试

2M传输通道误码性能是衡量光纤数字传输系统电路质量的最重要的维护指标,对其的测试可以判断系统电路传输质量的好坏。2M传输通道误码指标的测试采用的仪器是2M误码议,根据行业标准和企业内部标准,2M传输通道测试的误码指标有:平均误块率BER、误码秒比ESR、严重误块秒比SESR、背景块差错率BBER。SDH系统是以一次群速率或一次群速率以上的数字通道进行传输,故对误码的检测是以“块”为单位的。

测试模式可以分为在线(In Service)测试和中断业务(Out of Service)测试,在线测试指的是不中断业务的情况下,实时监测SDH设备及网络。中断业务测试是在业务开通前或故障修复后对SDH设备性能和功能的测试。中断业务测试的项目比在线监测多,大多用于要求较高的邮电检测标准中,由于养护质量检测是在营运期进行的检测,所以我们的检测均为在线测试,即不中断传输业务的情况下进行测试。

测试方法:误码性能测试选择两个网元站点A和B,测试两站间的2M传输通道,误码仪接在站点A的一个2M口上,在站点B对应的2M 口上软件环回(或硬件环回)。2M传输通道检测数量和检测时长可依据标准规定,测试的误码指标应符合标准要求。可将多条支路串接起来测试,这里不做详细介绍。

测试仪器的接法如下图:

3 自动倒换功能的测试

高速公路上光纤数字传输网主要采用通道保护的环形组网结构,在本路段内通过隔站相连的方式组成二纤单向自愈通道保护环,即PP保护环。自动倒换功能就是当主环通道出现故障或者大误码时,无需人为干预,可以由主环路自动转换到备用环路上,通信不出现中断,以实现较高的传输安全性。自动倒换功能的测试,一般采用的是插拔光纤强制倒换测试。测试方法:先断开西侧光纤连接(主环),业务应能完成倒换至备环,网管上2M口出现PS保护倒换告警。然后再恢复西侧光纤,断开东侧光纤连接(备环),业务能立刻倒换回来,表明自动倒换功能正常,或者是恢复西侧光纤(主环),不断开东侧光纤(备环),10分钟后,网管中2M口的PS保护倒换告警结束,表明倒换恢复正常。自动倒换功能也也可以使用网管中“关闭激光器”的功能进行测试,但注意测试完成后要记得打开激光器。

4 安全管理功能、公务电话功能的检测

安全管理功能:网管系统管理员应根据网管的安全域和功能级别设定各级用户,让各级用户拥有不同的操作权限。各级用户设置各自的安全登录口令,未经授权的用户无法登录或进入网管系统,并对试图接入的申请进行监控,三次输入错误的登录口令,网管系统进入锁定状态。建议定期对用户的登录密码进行修改,以增加系统的安全性。

公务电话功能:公务电话是各网元间保持联系的一个重要工具,虽然现在通信工具较发达,可以通过多种方式进行联系,没有必要设置公务电话,但公务电话测试可以视为检验传输通路是否连通的手段之一,对于用户今后的日常维护也很有用。在各站用公务电话选址呼叫其它各网元,各网元应振铃,且与各网元能通话;在各站拨会议电话号码呼叫其它各网元,各网元均应振铃,且各站之间均能相互通话。高速公路光纤数字传输网一般为环形组网,在进行系统公务电话测试时,还要进行断纤后的公务电话测试。断开主环上站点的光纤,进行拨打测试应正常;恢复主环光纤再断开备环光纤,再进行拨打测试正常。

参考文献:

[1]广东交通集团企业标准.高速公路机电工程养护质量检验评定标准(Q

/JTJT003-2006).2006.

《视频光纤传输》 篇10

干涉型光纤水听器远程传输系统[1,2]中,传输光纤受到振动、弯曲和温度变化等环境因素的影响时,长度和折射率等参数将发生随机变化。这些参数变化随着传输距离的增加而逐步累积,最终在系统中引入强的背景噪声。对于光纤长度和折射率变化引入的传输噪声,已有较多的研究。Kirkendall等[3]指出大幅度应力作用在传输光纤上引起光纤长度变化,将在非平衡干涉仪中引入的相位调制噪声;Kersey等[4]使用庞加莱球描述了传输光纤中双折射引入的偏振噪声;Garoszewicz等[5]使用琼斯矩阵法研究了输入偏振态变化引入的噪声;吴悦峰等[6]研究了当法拉第旋转角有偏差时,引导光纤偏振态扰动在干涉仪中引人相位噪声。光纤传感系统常用的噪声抑制方法之一是使用参考探头获得系统噪声,再与传感探头进行噪声相减。Kersey等[7]通过相减法消除了激光器频率抖动导致的相位噪声,Henrik等[8]抑制了光纤长度变化在双脉冲中引入的多普勒噪声。噪声相减法是基于系统中参考探头与传感探头噪声完全一致的原理,但已有研究结果[4,5,6]均表明,扰动传输光纤引入的噪声不仅与输入偏振态有关,还与光纤干涉仪信号光和参考光的偏振态有关,而干涉仪或探头获得的噪声仅仅是部分相关的。因此直接相减法对传输噪声的抑制效果往往不能令人满意。

自适应噪声消除[9]的优势是通过自适应算法调整滤波器系数,可实现系统噪声的最佳估计,从而达到最优的噪声消除效果。经过几十年的发展,自适应噪声消除已经在通信、雷达等领域得到了广泛应用。近年来它也开始应用于光纤传感领域,例如减小光纤陀螺信号随机漂移[10,11]、抑制光纤矢量水听器光源和电路噪声[12]等。本文将自适应噪声消除法使用到光纤水听器远程传输系统中,设计合理的光学系统和滤波器算法,对光纤传输噪声进行了滤除。实验上采用归一化最小均方误差(NLMS)算法分别实现了6 km传输光纤中偏振噪声和相位调制噪声的较好抑制,并完整保留了传感探头的信号。

1 基本原理

适用于光纤水听器系统的自适应噪声消除原理如图1所示。

图1中,自适应噪声消除系统的输入信号由参考信号u(n)和基本信号d(n)组成。其中u(n)由声压和加速度不敏感的参考探头获得,它仅包含系统的相位噪声φnr(n)。基本信号d(n)由传感探头获取,它包含系统相位噪声φnp(n)和探头接收外界传感信号获得的信息φs(n)。如果将光源噪声、电路噪声、远程传输的散射噪声及非线性效应等进行有效抑制,扰动传输光纤引入的干扰即占系统噪声主要成分。在此条件下,φnr(n)和φnp(n)主要为具有一定相关性的传输噪声。由此相关性,φnr(n)经自适应滤波W(n)处理后可得到对φnp(n)的估计,即φnr(n)。φnr(n)与d(n)相减的误差信号e(n)再通过某种算法对W(n)进行反馈控制,使φnr(n)逐步逼近φnp(n)。经多次迭代处理后,最终的误差信号e(n)即为传感探头消除噪声后,信号φs(n)的最优估计。

实现自适应对消的滤波器算法有多种,其中NLMS算法在收敛速度和梯度噪声等方法都有一定优势,并且计算简单,因此得到了广泛应用。其算法为[13]

对n=0,1,2…,计算:

其中:µ为自适应步长,通常0<μ<1,M为滤波器阶数,调节µ和M可改变滤波器的收敛速度和误差。u(n)=[u(n),u(n-1),…,u(n-M+1)]T为由时刻n和滤波器阶数M确定的M1抽头参考输入矢量。W(n)=[w0(n),w1(n),…,wM-1(n)]T是滤波器的权矢量。其中T为转置,*为复共轭。式(1)中输入矢量u(n)经滤波处理后得到某时刻的输出y(n),式(2)中y(n)与基本信号d(n)相减,得到误差信号e(n)。式(3)由最小均方误差算法导出,通过e(n)对滤波器W(n)进行控制,最终得到使E[e(n)]2最小的误差信号e(n),同时e(n)也为d(n)去除了相关噪声后的信号。

2 实验及结果分析

为测试自适应滤波对光纤水听器传输噪声消除的效果,实验模拟了外界环境对传输光纤的扰动,并编写NLMS算法对各种噪声分别进行了滤除。具体实验结构如图2所示。

图2中,光源为波长1 550 nm的低噪声窄线宽光纤激光器[14]。光源输出接隔离器(ISO1)防止后续光路中反射光返回光源。传输光纤为6 km单模SM-28光纤,光纤绕在直径25 cm盘上,敲击光纤或者抖动光纤可使传输光偏振态变化产生偏振噪声。长度5m的单模光纤缠绕在压电陶瓷(PZT1)上,给PZT1加信号拉伸传输光纤可产生相位调制噪声。由于PZT1上光纤为单模,驱动PZT1也会产生部分偏振噪声。传输光纤末端加隔离器,防止后续光路返回光进入传输光纤。参考水听器(SR)和基本水听器(SP)均由臂差10 m的非平衡迈克尔逊干涉仪制成。干涉仪以法拉第镜(FRM)做反射端面以抑制偏振衰落[6],法拉第镜角度误差在1o以内。SR和Sp均为声压探头,且SR的声压灵敏度比SP低40 d B。SP的信号臂2 m光纤绕在PZT2上,可模拟声信号的产生。两水听器同时置于声屏蔽罐中,隔离外界信号对它们的影响。水听器的两路干涉信号经光电转换后,由两个A/D同时采集。系统采用相位产生载波内调制解调(PGC)[15]以消除相位衰落。解调后参考和传感探头的相位信息分别作为参考和基本信号,并通过NLMS自适应滤波程序进行处理,最终得到去除噪声后的传感信息。

实验分两部分进行。首先敲击传输光纤使光纤偏振态受到强烈扰动以产生偏振噪声,并在传感探头的PZT2上加1 k Hz正弦信号,模拟声信号的产生。采集并解调相位后得到参考探头和传感探头的时域信号如图3所示。

从图3中可以看出,敲击传输光纤在两路探头中同时引入了相似的随机偏振噪声,噪声幅度约0.01 rad。根据噪声的频率和幅度,以及两路信号中噪声的差异,并考虑自适应滤波噪声与收敛速度之间的平衡,设置NLMS滤波器参数µ=0.01,阶数M=100进行自适应噪声消除,其频谱如图4所示。为评估滤波效果,图4还给出了原始的参考和基本信号,以及将两信号直接相减的噪声抑制结果。

图4中,纵坐标。从图中看出,敲击光纤在参考和传感探头中引入的偏振噪声主要在700 Hz以下。由于两探头的噪声幅度有较大的差异,因此将它们直接相减后仍有较大的噪声残余,如在600 Hz附近残余噪声在5 d B以上。而NLMS算法有较好的噪声抑制效果,尤其在噪声较强的100 Hz和600 Hz附近,噪声抑制最大达20 d B。并且自适应噪声消除后,传感探头中1 k Hz仿真信号没有明显变化。

其次在传输光纤PZT1上加500 Hz正弦调制,引入相位调制噪声和少量偏振噪声。并且在传感探头中PZT2上加1 k Hz正弦信号,模拟声信号的产生。20次测量后得到两探头在500 Hz处的噪声幅度的变化如图5所示。

图5中,纵坐标。从图中看出,传输光纤中相位调制引入的噪声幅度在-80 d B附近波动,参考探头的噪声波动约5 d B,传感探头的波动约7 d B。分析原因,该波动主要由少量非稳定的偏振变化引起,由于它由相位调制引起,因此将它归入相位调制噪声。同时,相位调制噪声幅度较大,比系统本底噪声(-100 d B)高约20 d B。由于噪声信号为连续信号,且幅度较大,因此适当增加NLMS滤波器的阶数,设置为M=150。为保证滤波后有较小的噪声,步长仍然为µ=0.01。经过20次处理的平均结果与直接相减法的结果进行比较,其频谱如图6所示。

从图6中看出,NLMS算法对500 Hz处噪声的抑制达20 d B,基本消除了相位调制噪声和少量偏振噪声的影响,并且传感探头中1 k Hz仿真信号没有明显变化。图中还可以看出,由于参考探头和传感探头在500 Hz处噪声幅度的差异,直接相减法的噪声抑制效果比自适应滤波差约6 d B,并且在其余频段噪声频谱比系统本底噪声高约5 d B。分析原因为直接相减加倍了其余频段不相关的噪声。因此自适应滤波在噪声消除方面有明显的优势。

3 结论

论文针对光纤水听器远程传输系统,提出用自适应噪声消除方法对传输光纤引入的偏振和相位调制噪声进行抑制。实验中搭建系统,模拟了光纤受到外界扰动引入的传输噪声,使用参考探头获取与传感探头相关的传输噪声。利用该相关性,通过自适应NLMS滤波从参考噪声中得到了传感探头噪声的最优估计,从而实现了传感探头噪声的抑制。实验结果表明,NLMS算法对冲击传输光纤引入的宽带噪声和大幅度、单频噪声都有较好的抑制效果,并且滤波后完整保留了传感探头中的信号。实验同时证明,自适应噪声消除的结果明显优于直接相减法的噪声抑制效果。