淺談光纖系統(tǒng)中對光端機的認識

江鵬

（哈爾濱市磨盤山水庫管理處，哈爾濱150000）

1 光端機的基本原理及組成

1.1 光發(fā)射機

光端機的首要組成部分是光發(fā)射機，其功能就是將由信息源輸出的信號轉(zhuǎn)換為光信號，并把這些光信號用耦合技術(shù)注入到光纖線路中。這種轉(zhuǎn)換是通過對光源進行調(diào)制才得以實現(xiàn)的。光發(fā)射機的原理是：激光器受到偏置電流的影響，使其驅(qū)動電流大于閥值電流，由于輸出光的功率和驅(qū)動電流基本上是成正比關(guān)系的，所以輸出光信號反應(yīng)成為輸入電信號。在數(shù)字光發(fā)射機的實際應(yīng)用過程中，通常把各個傳輸通道的不同業(yè)務(wù)信號聚集在一對或一根光纖中進行傳輸，從而使多路低速的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成一路高速信號，充分發(fā)揮了光發(fā)射機的高效性。運行過程中，當(dāng)遇到輸入信號中斷或光源失效等突發(fā)情況時，光發(fā)射機特有的電路會對視頻、音頻進行數(shù)據(jù)的采集和數(shù)字化，同時產(chǎn)生數(shù)據(jù)幀，將這些數(shù)據(jù)幀串行化后進行光波分復(fù)用，最后送給光纖。

1.2 光接收機

光端機的光接收機負責(zé)把經(jīng)光纖傳輸后的光信號轉(zhuǎn)換為電信號，由于這些光信號幅度被衰減，波形被展寬，故光接收機還要對其進行放大處理，恢復(fù)為原始的數(shù)字碼流。光接收機的工作原理是：先對接收到的光波進行光電轉(zhuǎn)化得到串行化的電信號，再對這些電信號進行串并轉(zhuǎn)化處理得到并行化的電信號,這些電信號就是由視頻、音頻、數(shù)據(jù)等信號構(gòu)成的數(shù)據(jù)幀。

1.3 模擬光端機和數(shù)字光端機

目前的光端機主要分為模擬光端機和數(shù)字光端機兩種。模擬光端機是將要傳輸?shù)碾娦盘栠M行包括幅度、頻率和相位等方面在內(nèi)的調(diào)制，然后通過光發(fā)射機將調(diào)制好的電信號轉(zhuǎn)換成光信號，經(jīng)過光纖的傳輸，由接收端再將光信號還原成原始的電信號，并通過解調(diào)，還原出電信號包含的圖像。模擬光端機是頻分復(fù)用,最多能夠復(fù)用四路數(shù)據(jù)，但不能同時復(fù)用。雖然這種光端機較為穩(wěn)定且高效，但其調(diào)試非常困難,并且其原理決定著它非常容易受到干擾。一旦載波信號自身發(fā)生變化，很可能會通過信號與電流的線性關(guān)系導(dǎo)致模擬光端機質(zhì)量受到影響。并且即使到目前為止,在技術(shù)手段上仍然很難做到對信號無誤差的線性調(diào)制,而非線性必然會引起信號失真。所以現(xiàn)在模擬光端機的應(yīng)用已經(jīng)遠不如性價比更高的數(shù)字光端機廣泛了。數(shù)字光端機的工作原理是將輸出來的圖像、語音等數(shù)據(jù)信號進行數(shù)字化處理,再將這些數(shù)字信號進行復(fù)用處理,即讓多路低速的數(shù)字信號集合成為一路高速的數(shù)字信號,并將所有信號轉(zhuǎn)換成光信號，在光接收機處將光信號還原成電信號,由于所還原的電信號是一路混合型的高速信號，因此還要將這組電信號分解出來,并最終還原成圖像、語音。數(shù)字信息的傳輸過程中，經(jīng)常會出現(xiàn)誤差電壓，稱為量化誤差電壓,不過由于多組信號的復(fù)用處理，使得這些誤差被大大地縮減了。數(shù)字光端機的優(yōu)點包括：成本較低且傳輸效率非常高。同時它的大容量復(fù)用也很容易得以實現(xiàn)，還不會出現(xiàn)相互干擾的情況。

2 光端機的工作過程分析

2.1 光端機的主要技術(shù)參數(shù)

光端機的技術(shù)參數(shù)主要包括帶寬、信噪比、誤碼率、溫濕度工作范圍等。光端機的帶寬是指光端機的實際可正常工作頻率范圍，是反映光端機傳輸質(zhì)量的重要參數(shù)。通常情況下，視頻帶寬越寬，則傳輸?shù)膱D像質(zhì)量就越好。反之，視頻帶寬不足，則會導(dǎo)致畫面細節(jié)部分無法清晰顯示，或者發(fā)生視頻水平分辨率低等問題，嚴重時會使畫面色彩失真甚至丟失。一些不法廠商有時會為了贏利欺騙客戶，夸大光端機的帶寬，嚴重影響了消費者的觀看質(zhì)量。因此需要對帶寬有一定的了解，才能真實地還原采樣頻率，選擇合適的光端機。信噪比是光端機的另一個重要技術(shù)參數(shù)，它是指最大不失真聲音信號強度與同時發(fā)出的噪音強度之間的比率。信噪比越高的光端機，其音頻質(zhì)量就越好。誤碼率是衡量光端機在規(guī)定時間內(nèi)傳輸數(shù)據(jù)的精確性的指標(biāo)。由于數(shù)字光端機往往在非常惡劣的環(huán)境下工作，比如一些開闊地帶或偏遠地區(qū)，在這種工作環(huán)境下，溫濕度變化對光端機具有很大的影響。因此合格的光端機需要具有能夠符合環(huán)境工作標(biāo)準(zhǔn)的溫濕度工作范圍，才能增強環(huán)境的適應(yīng)能力，確保工作的順利完成。

2.2 光端機發(fā)射端工作過程分析

在光端機發(fā)射端,工作系統(tǒng)會對帶有語音、電視圖像、文字、圖形等信息的電信號進行采樣、數(shù)字化以及編碼等工作，之后會對每一路的數(shù)字信號進行復(fù)用處理。處理過后，電光轉(zhuǎn)換隨之進行,由工作芯片將電信號轉(zhuǎn)變?yōu)楣饷}沖信號。各路信號通過發(fā)射端的數(shù)字化轉(zhuǎn)換后,會送到硬件系統(tǒng)中進行信號處理,構(gòu)成相應(yīng)格式的數(shù)據(jù)幀,經(jīng)過串化器的并串轉(zhuǎn)化,送入光收發(fā)模塊。隨后這些光信號會按照一定角度送入光纖線路，這就是光發(fā)射機的整個傳輸過程。

2.3 光端機接收端工作過程分析

在光接收機端，首先對來自光纖信道中的光波分復(fù)用信號進行波分解復(fù)用，將光電轉(zhuǎn)化還原成串行化的電信號,再對得到的數(shù)據(jù)做串并轉(zhuǎn)化,得到并行化的電信號，這樣就將還原后的電信號轉(zhuǎn)換成為了并行的數(shù)字碼流。光接收機按照光發(fā)射機的復(fù)接方式對并行的數(shù)字碼流進行分解復(fù)用,重新還原出各部分信號的數(shù)字量,最后由各部分的功能電路對各個信號做相應(yīng)的處理后進行數(shù)模轉(zhuǎn)化，還原出原始的語音、電視圖像、文字、圖形等信號。此電信號即是由視頻、音頻、數(shù)據(jù)等信號構(gòu)成的數(shù)據(jù)幀的原始信號。

［1］李家祿.淺談光纖系統(tǒng)中光端機原理及性能分析［J］.無線互聯(lián)科技，2011，（10）：46-47.

［2］李秀花.光纖系統(tǒng)中光脈沖的自相似特性研究［D］.太原：山西大學(xué)，2012.

［3］王學(xué)靜.數(shù)字視頻光端機的設(shè)計與實現(xiàn)［D］.天津：天津大學(xué)，2010.