樊培昌 韓興宇 曲先胡

【摘要】光纖通信技術(shù)是網(wǎng)絡(luò)傳輸領(lǐng)域中的高新技術(shù)，其具有強(qiáng)大的穩(wěn)定性、保密性，且通信容量大，應(yīng)用于各行各業(yè)中。廣電網(wǎng)絡(luò)與居民生活相關(guān)的主要內(nèi)容為廣播電視節(jié)目的收轉(zhuǎn)與傳達(dá)等，是信息通信時效性的重要保障。本文首先對光纖通信技術(shù)進(jìn)行概述，分析其系統(tǒng)組成，然后從非壓縮的傳輸方式、非壓縮與壓縮結(jié)合的傳輸方式等內(nèi)容分析光纖通信技術(shù)在廣電網(wǎng)絡(luò)中運(yùn)用，最后提出相關(guān)注意事項(xiàng)與發(fā)展方向。

【關(guān)鍵詞】光纖通信技術(shù)；廣電網(wǎng)絡(luò)；運(yùn)用

中圖分類號：TN929 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?DOI：10.12246/j.issn.1673-0348.2023.12.003

光纖通信技術(shù)的發(fā)展是我國城市化、現(xiàn)代化發(fā)展的表現(xiàn)之一，在信息化的社會中發(fā)揮著不可替代的作用與價值，保障著社會的穩(wěn)定運(yùn)行與發(fā)展。將光纖通信技術(shù)應(yīng)用到廣電網(wǎng)絡(luò)中能夠滿足居民對不同文化的需求，增進(jìn)各地區(qū)之間的交流與了解，促進(jìn)廣電網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，實(shí)現(xiàn)發(fā)展與傳播人民群眾喜聞樂見的文化的目的，促進(jìn)社會精神文明的建設(shè)。

1. 光纖通信技術(shù)概述

光纖是由纖芯，包層和涂層組成，內(nèi)芯一般為幾十微米或幾微米，中間層為包層，通過纖芯和包層的折射率不同，實(shí)現(xiàn)光信號在纖芯內(nèi)的全反射，達(dá)到光信號傳輸?shù)哪康?，涂層的作用是增加光纖的韌性并保護(hù)光纖。傳統(tǒng)的通信方式為銅線，這種通信方式存在著造價高、資源需求量大且只能短距離信號傳輸?shù)娜秉c(diǎn)，而在城市化發(fā)展背景下，對通信質(zhì)量的要求不斷提高，需要利用新技術(shù)滿足大量且穩(wěn)定的通信需求，光纖通信技術(shù)正能滿足這一要求。

光纖通信技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)：第一，光纖雖然直徑只有幾微米，但其能夠在單位時間內(nèi)承載較多的通信路線，極大增加了通信容量；第二，光纖通信能夠滿足較長距離的通信需求，且通信信號在傳輸過程中的信息損耗可以忽略不計(jì)，但是當(dāng)光纖的單線距離過長時，通信穩(wěn)定性會有明顯的下降。光纖通信信號的穩(wěn)定還在于光纖不易被腐蝕。第三，光纖通信利用光波進(jìn)行信號傳遞，且光波的通信行為在光纖內(nèi)部進(jìn)行，提高了通信的安全性。

2. 光纖通信系統(tǒng)的組成

光纖發(fā)射設(shè)備：傳輸光信號的主要設(shè)備，及時將信號源的信號性質(zhì)轉(zhuǎn)化成為光纖傳輸?shù)男盘?，在利用過程中實(shí)現(xiàn)信號模式的不斷轉(zhuǎn)換。

光纖接收設(shè)備：接收被傳輸?shù)男盘?，并將其分布到各個信號端口。

光輸送設(shè)備：將各個不同的光纖聚集在一起后構(gòu)建共同的信號傳輸通道，例如當(dāng)信號傳輸量比較大的時候，利用共同傳輸?shù)姆绞侥軌虮Ｕ闲盘杺鬏數(shù)馁|(zhì)量與效率，減少信號損壞的問題。

在信號傳輸過程中，當(dāng)信號強(qiáng)度弱時，及時將其放大并合并到信號共同傳輸通道中，提高信號的穩(wěn)定性。光纖通信傳輸技術(shù)的應(yīng)用系統(tǒng)還包括相應(yīng)的信號保障、信號轉(zhuǎn)化相關(guān)設(shè)備，其中，光端機(jī)是信號傳輸系統(tǒng)中的核心部分，影響著信號的傳輸質(zhì)量與穩(wěn)定性，保障著電信號與光信號的及時轉(zhuǎn)換，因此，廣電網(wǎng)絡(luò)公司需要提高對光端機(jī)的重視，為電視節(jié)目的轉(zhuǎn)播質(zhì)量做保障。

3. 光纖通信技術(shù)主要形式

3.1 色散補(bǔ)償光纖技術(shù)

在光纖傳輸距離不斷增大的情況下，信號穩(wěn)定性降低，造成信號卡頓或者視頻卡頓最后黑屏的問題。為了解決這一問題帶來的影響，利用色散值為負(fù)數(shù)的光纖進(jìn)行補(bǔ)救，將反色光纖直接串聯(lián)到光纖系統(tǒng)中，抵消出現(xiàn)的正色散光值，控制整個系統(tǒng)的色散平衡，保障畫面的顏色不失真。色散和表減的比值稱之為管光纖質(zhì)量因數(shù)，該因數(shù)的數(shù)值越大說明色散效果越好。

3.2 有源光纖技術(shù)

摻雜稀土離子的光纖通過組成具有激光活性的物質(zhì)，制造出光纖放大器的核心材料，運(yùn)用于不同的工作段中，促使光纖通信技術(shù)出現(xiàn)變化，降低光纖通信與電視網(wǎng)線傳播之間的信號損壞量，保障光纖通信的穩(wěn)定性。

4. 光纖通信技術(shù)在廣電網(wǎng)絡(luò)中的運(yùn)用

4.1 非壓縮的傳輸方式

在廣電網(wǎng)絡(luò)的圖像傳輸過程中，為了不斷提高觀眾的體驗(yàn)感，需要保持圖像分辨率的穩(wěn)定，呈現(xiàn)給觀眾的展示圖像不失真，因此，非壓縮傳輸方式是光纖通信技術(shù)中最重要的應(yīng)用方式之一。在傳輸過程中，首先將視頻信號經(jīng)過轉(zhuǎn)碼、復(fù)接、電光轉(zhuǎn)變后，通過光纖通信技術(shù)將信號傳輸?shù)礁鞯兀龠€原成原始清晰的視頻信號，達(dá)到視頻圖像的無損傳播。視頻光端機(jī)對信號傳輸?shù)馁|(zhì)量有重大影響，需要相關(guān)人員在進(jìn)行視頻信號傳播過程中提高重視。

例如，在2021年東京奧運(yùn)會期間，中央廣播電視臺利用廣電轉(zhuǎn)播車作為信號傳輸設(shè)備，利用光端機(jī)控制高清與標(biāo)清信號，實(shí)現(xiàn)光信號與高清標(biāo)清信號的實(shí)時轉(zhuǎn)換，提高信號傳輸效率與質(zhì)量，滿足觀眾對比賽現(xiàn)場狀況的了解需求，幫助觀眾實(shí)時跟進(jìn)比賽進(jìn)程。在信號傳輸過程中，為了提高視頻圖像的穩(wěn)定性，避免出現(xiàn)視頻卡頓等影響圖像分辨率問題，利用“1+1”的信號傳輸方法，保障主備波道的穩(wěn)定與實(shí)時更換，提高廣電網(wǎng)絡(luò)公司進(jìn)行視頻轉(zhuǎn)播時的專業(yè)性與權(quán)威性。

4.2 非壓縮與壓縮傳輸方式相結(jié)合

非壓縮傳輸方式對信號傳輸?shù)男室筝^高，應(yīng)用于重大賽事、會議等具有強(qiáng)大影響力的場合。將非壓縮傳輸方式與壓縮傳輸方式相結(jié)合主要應(yīng)用于其他非場館信息的傳輸工作中，該傳輸方式提高了廣電網(wǎng)絡(luò)企業(yè)的視頻、語音等質(zhì)量，是滿足大眾需求的最佳信號傳輸方式。相比奧運(yùn)會類的現(xiàn)場直播型節(jié)目，該技術(shù)應(yīng)用于延遲播放節(jié)目，降低了通信與維護(hù)成本，受到越來越多受眾的喜愛。

4.3 廣播電視網(wǎng)絡(luò)傳輸

光纖通信傳輸技術(shù)的應(yīng)用為電視新聞播放和網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸內(nèi)容提供了安全快速的保障，原因在于數(shù)字廣播電視的總控機(jī)房、有線電視以及衛(wèi)星站等電視信號的傳輸基本上都是借助光纖傳輸來完成，其抗干擾能力強(qiáng)，不會輕易受到氣候環(huán)境等外界因素的影響，是廣播電視信號傳輸質(zhì)量的保障，為我國民眾提供豐富的新聞信息等視頻資源。

4.4 以雙向化廣播電視傳輸網(wǎng)絡(luò)改造為基礎(chǔ)的策略

隨著我國網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展與完善，現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展帶來更高層次的傳輸需求，而原有的信號傳輸方向?yàn)橄蛳聜鬏?，為了提高信號傳輸?shù)娜嫘裕枰嚓P(guān)人員結(jié)合現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，制定雙向的廣播電視傳輸網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)建更加豐富且完整的廣電網(wǎng)絡(luò)，拉近用戶之間的距離，進(jìn)一步發(fā)揮光纖傳輸技術(shù)的優(yōu)勢作用。

5. 保障光纖通信技術(shù)在廣電網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用效果的注意事項(xiàng)

5.1 光纖材料與連接方式

按折射率分布分類分為階躍光纖和漸變光纖，按傳播模式分類分為單模光纖和多模光纖。例如階躍光纖和漸變光纖：在纖芯與包層區(qū)域內(nèi)，其折射率分布分別是均勻的，其值分別為n1與n2，但在纖芯與包層的分界處，其折射率的變化是階躍的。光纖軸心處的折射率最大（n1），而沿剖面徑向的增加而逐漸變小，其變化規(guī)律一般符合拋物線規(guī)律，到了纖芯與包層的分界處，正好降到與包層區(qū)域的折射率n2相等的數(shù)值；在包層區(qū)域中其折射率的分布是均勻的即為n2。

階躍光纖的直徑大于漸變光纖，其用于短距離（幾公里之內(nèi)）和低速率（8MB/s以下）的通信系統(tǒng)，性能比較差，成本比較低；漸變光纖適用于中距離（10-20千米）和傳輸速率相對較高（34-140MB/s）的通信系統(tǒng)，性能較好，成本較高。兩種光纖的選擇按照居民網(wǎng)絡(luò)要求而定。

目前用于光通訊的光纖一般采用石英光纖，它是在折射率n2較大的纖芯內(nèi)部覆上一層折射率n1較小的包層，光在纖芯與包層的界面上發(fā)生全反射而被限制在纖芯內(nèi)傳播。應(yīng)用石英光纖的主要技術(shù)指標(biāo)有衰減特性，數(shù)值孔徑和色散等。石英光纖的主要技術(shù)指標(biāo)有衰減特性，數(shù)值孔徑和色散等。數(shù)值孔徑描述的是光纖與光源、探測器和其他光學(xué)器件耦合時的特性。它的大小反映了光纖收集光的能力。

造成光纖質(zhì)量逐漸下降的原因主要為：在光纖安裝過程中沒有按照規(guī)定要求進(jìn)行安裝，導(dǎo)致光纖出現(xiàn)彎曲的情況，并且由于安裝方式不規(guī)范，其周圍沒有進(jìn)行環(huán)境的有效清理與保障，造成光纖周邊存在雜質(zhì)影響，例如破壞光纖保護(hù)層的質(zhì)量，長此以往的情況下，造成保護(hù)層脫落，降低光纖信號傳輸?shù)馁|(zhì)量與穩(wěn)定性；在安裝連接的過程中，接口質(zhì)量不高且光纖與接口設(shè)備連接出現(xiàn)不均勻問題，影響信號接收的質(zhì)量。

保障光纖通信連接質(zhì)量、連接方式、固定接續(xù)方式和活動接頭方式，其中固定接續(xù)方式為死接頭方式，采用光纖熔接機(jī)進(jìn)行接頭；活動接頭使用能夠拆卸的連接器進(jìn)行連接，主要應(yīng)用于光纖跳線等地方，便于后期出現(xiàn)連接不良帶來的信號接收不全的問題。

在光纖連接的過程中，需要保障工人的技術(shù)能力，在連接過程中保障光纖連接的頭部與相關(guān)設(shè)備的連接質(zhì)量良好，運(yùn)用監(jiān)測設(shè)備測試信號強(qiáng)度，保障信號接收設(shè)備的穩(wěn)定性與工作效率，滿足用戶的使用需求，減少后續(xù)的工作量。隨著現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展與強(qiáng)大，現(xiàn)代高科技移動設(shè)備的功能更加全面且性能逐漸提升，更多用戶在觀看視頻時，會更加偏向于使用4K的清晰度進(jìn)行觀看，獲得更好的視覺享受，因此，光纖材料的選擇與安裝更需要提高其穩(wěn)定性，減少信號故障問題的發(fā)生概率。

5.2 提高科學(xué)技術(shù)的投入

光纖通信技術(shù)應(yīng)用于廣電網(wǎng)絡(luò)中需要不斷提高自身信號承載量，并在此基礎(chǔ)上提高其穩(wěn)定性，推動更穩(wěn)定、更高信息容量的光纖通信技術(shù)的廣泛應(yīng)用。例如，針對網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化、保護(hù)和自愈功能在光纖通信中的應(yīng)用，利用光交換技術(shù)可以克服電子交換的容量瓶頸問題，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的高速率與協(xié)議透明，提高網(wǎng)絡(luò)的重構(gòu)靈活性和生存性，大量節(jié)省網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和網(wǎng)絡(luò)升級成本。光交換技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)主要為：滿足大容量、數(shù)據(jù)率和格式的透明性、可配置性等特點(diǎn)，支持不同類型數(shù)據(jù)的傳輸處理。

加大科學(xué)技術(shù)的投入能夠?yàn)槲覈ㄐ攀聵I(yè)帶來長久的發(fā)展。例如現(xiàn)今人們在觀看視頻時主要使用高清的清晰度，而需要切換超高清或者4K清晰度時就需要充視頻會員，表明視頻清晰度越高對光纖通信質(zhì)量的要求越高，并且整體線路的維護(hù)與保障需要大量資金以及人力成本的投入。在加大科學(xué)力度的投入過程中能夠逐步提高相關(guān)設(shè)備的性能與穩(wěn)定性，擴(kuò)大高清晰度相關(guān)設(shè)備的使用范圍，降低維護(hù)成本，為人民群眾提供更高質(zhì)量的視覺享受。

6. 光纖通信技術(shù)在廣電網(wǎng)絡(luò)中的未來發(fā)展

6.1 光纖網(wǎng)絡(luò)化建設(shè)

城市化發(fā)展規(guī)模不斷擴(kuò)大，城市設(shè)施以及居民的管理等工作越來越重要，在通信設(shè)施建設(shè)與完善方面，城市內(nèi)存在電纜、衛(wèi)星接收信號器等形式的通信設(shè)備，不利于有效管理居民觀看的新聞內(nèi)容。同時這類設(shè)備影響著光纖通信的質(zhì)量與穩(wěn)定性，且部分居民家中使用兩種及以上的方式獲得通信保障，不利于相關(guān)部門的經(jīng)濟(jì)效益回收。

光纖通信技術(shù)的廣泛應(yīng)用展現(xiàn)著社會科學(xué)技術(shù)的發(fā)展與進(jìn)步，是城市文明發(fā)展的象征，因此，將光纖通信技術(shù)廣泛應(yīng)用于城市化建設(shè)與發(fā)展過程中能夠促進(jìn)光纖網(wǎng)絡(luò)化建設(shè)，就如輸配電線網(wǎng)絡(luò)的不斷完善一樣，有規(guī)劃地促進(jìn)城市發(fā)展，促進(jìn)資源公平分配。

光纖通信技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)化建設(shè)能夠提高相關(guān)部門的領(lǐng)導(dǎo)能力，提高對居民行為的約束力，建設(shè)更加完善且嚴(yán)格的社會運(yùn)行秩序，形成系統(tǒng)化的運(yùn)營與管理模式。通過光纖傳輸技術(shù)的全面覆蓋，相關(guān)部門管理人員能夠以最快的工作效率實(shí)現(xiàn)對當(dāng)?shù)鼐用裆钚袨榈慕y(tǒng)計(jì)與分析，結(jié)合周邊環(huán)境與設(shè)施等因素，提高城市規(guī)劃的合理性，滿足居民的生活工作相關(guān)需求。

6.2 與5G技術(shù)的結(jié)合運(yùn)用

視頻會議：視頻會議是現(xiàn)今應(yīng)用范圍比較廣的一項(xiàng)工作模式，主要原因在于視頻會議能夠有效避免外界因素的影響，消除了時間與空間的限制。在視頻會議過程中，5G信號會由于網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的不穩(wěn)定而出現(xiàn)卡頓、延遲等問題，影響工作效率，因此，將光纖通信技術(shù)與5G技術(shù)相結(jié)合，為網(wǎng)絡(luò)環(huán)境質(zhì)量提供穩(wěn)定的信號保障，提高視頻會議的流暢度，在這個過程中，為視頻會議軟件的開發(fā)企業(yè)提出意見，完善視頻會議軟件功能，提高視頻會議的畫質(zhì)質(zhì)量，提高使用者的舒適度。

網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)：現(xiàn)今物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展趨勢蒸蒸日上，云計(jì)算、大數(shù)據(jù)技術(shù)等是時代發(fā)展的趨勢，這些技術(shù)的開發(fā)與利用是在5G技術(shù)基礎(chǔ)上完成，但當(dāng)網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)外界環(huán)境影響時，例如臺風(fēng)的影響，會造成網(wǎng)絡(luò)環(huán)境癱瘓，機(jī)械化設(shè)備停止運(yùn)行的問題。因此，光纖通信技術(shù)與5G技術(shù)相結(jié)合的過程中，能夠提高網(wǎng)絡(luò)信號的穩(wěn)定性，提高5G技術(shù)的數(shù)據(jù)處理能力與處理效率，提高網(wǎng)絡(luò)各個分支中的數(shù)據(jù)安全性，為數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性負(fù)責(zé)。由于光纖通信技術(shù)能夠滿足高效率的信號傳輸，因此可以拓展5G的業(yè)務(wù)范疇。

云DC業(yè)務(wù)：云DC業(yè)務(wù)是利用移動化設(shè)備進(jìn)行拍攝，利用5G技術(shù)的穩(wěn)定信號保障，向觀眾進(jìn)行現(xiàn)場情況的實(shí)時轉(zhuǎn)播。例如我國2022年冬奧會的賽事轉(zhuǎn)播。

超寬視頻業(yè)務(wù)：現(xiàn)代化通信技術(shù)的發(fā)展促進(jìn)了全息投影，AR技術(shù)等虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，這類技術(shù)的應(yīng)用豐富了人們的視覺認(rèn)識，提高人們的視覺感受，并逐漸應(yīng)用到現(xiàn)實(shí)生活當(dāng)中，滿足人們多樣化的精神需求。將光纖通信技術(shù)應(yīng)用到這類設(shè)備的過程中，能夠提高這類設(shè)備與主設(shè)備的連接密切度，提高設(shè)備的靈敏度，減少網(wǎng)絡(luò)延遲，提高設(shè)備的使用效率，為設(shè)備的擴(kuò)大生產(chǎn)與售賣負(fù)責(zé)。

在與5G技術(shù)相結(jié)合過程中，居民通過5G技術(shù)獲得視頻畫面，并利用光纖通信技術(shù)將畫面調(diào)整成為4K清晰度，提高居民的觀看興趣。同時相關(guān)部門能夠更加精確地把握區(qū)域內(nèi)居民的上網(wǎng)時間與時長等數(shù)據(jù)，結(jié)合居民觀看電視的高頻時間進(jìn)行公益廣告投放，逐步推進(jìn)文明城市的建設(shè)。

7. 結(jié)束語

光纖通信技術(shù)在廣電網(wǎng)絡(luò)中的運(yùn)用為觀眾帶來了更高質(zhì)量的視覺享受，提高視頻觀看的穩(wěn)定性，通過該技術(shù)進(jìn)行重大賽事轉(zhuǎn)播等工作能夠提高觀眾的體驗(yàn)感。在未來發(fā)展過程中，與現(xiàn)代5G通信技術(shù)的結(jié)合將為社會發(fā)展提供更穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)通信環(huán)境，降低其他外在因素的影響。該技術(shù)的應(yīng)用統(tǒng)一了居民的活動方式，例如看電視，視頻會議等，促進(jìn)了光纖通信的網(wǎng)絡(luò)化建設(shè)，提高了相關(guān)部門對區(qū)域的統(tǒng)籌規(guī)劃管理能力。

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作者簡介：樊培昌，山東省青島市，工程師，研究方向：廣播電視.