光纖傳輸技術(shù)在有線電視信號(hào)傳輸中的應(yīng)用研究

萬兆媛 盧樂一

【摘要】近年來，我國信息技術(shù)水平不斷提升，新媒體和傳統(tǒng)媒體蓬勃發(fā)展形成了全新的融媒體環(huán)境。本文主要介紹光纖傳輸技術(shù)在有線電視信號(hào)傳輸中的應(yīng)用優(yōu)勢，分析硬件電路設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)、高速接口設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)、壓縮算法、故障診斷和運(yùn)行維護(hù)，基于光纖傳輸技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀，探究光纖傳輸技術(shù)在有線電視信號(hào)傳輸中的發(fā)展趨勢，以期優(yōu)化我國信息環(huán)境，促進(jìn)有線電視行業(yè)發(fā)展。

【關(guān)鍵詞】光纖傳輸技術(shù);有線電視;信號(hào)傳輸;故障診斷

中圖分類號(hào)：TN92 ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1673-0348（2020）016-0010-03

Research on the Application of Optical Fiber Transmission Technology in CATV Signal Transmission

Wan Zhaoyuan Lu Leyi

（Shandong Radio and Television Network Co.， Ltd. Jiaonan Branch， Qingdao， Shandong 266400）

Abstract： In recent years， the level of information technology in China has been continuously improved， and the vigorous development of new media and traditional media has formed a brand-new media environment. This paper mainly introduces the application advantages of optical fiber transmission technology in CATV signal transmission， analyzes the design and implementation of hardware circuit， high-speed interface， compression algorithm， fault diagnosis and operation maintenance， and based on the application status of optical fiber transmission technology， explores the development trend of optical fiber transmission technology in CATV signal transmission， with a view to optimizing China's information environment and promoting the development of CATV industry.

Keywords： Optical fiber transmission technology; Cable TV; Signal transmission; Fault diagnosis

信息環(huán)境中，新媒體的出現(xiàn)和發(fā)展對(duì)傳統(tǒng)媒體中的有線電視造成了一定沖擊，光纖傳輸技術(shù)在有線電視信號(hào)傳輸中的應(yīng)用可有效穩(wěn)定有線電視信號(hào)環(huán)境。提高信息傳輸效率，為傳統(tǒng)媒體的發(fā)展提供有力支持，降低IPTV、GOTT對(duì)有線電視收視份額的沖擊，引導(dǎo)有線電視用戶回歸，提高信息資源利用率。

1. 光纖傳輸技術(shù)在有線電視信號(hào)傳輸中的應(yīng)用優(yōu)勢

光纖是一種傳輸光束的介質(zhì)，由芯層、包層和涂覆層構(gòu)成，被廣泛應(yīng)用于通信行業(yè)。近年來，我國在通信行業(yè)和媒體發(fā)展中投入了大量的人力、物力和有力政策，使得通信行業(yè)發(fā)展環(huán)境和媒體發(fā)展環(huán)境發(fā)生了翻天覆地的變化?！秶抑小㈤L期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要（2006到2020年）》、《中國制造2025》、《建設(shè)通信工程安全生產(chǎn)管理規(guī)定》均對(duì)信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展和光纖技術(shù)進(jìn)行了強(qiáng)調(diào)和支持，為光纖傳輸技術(shù)在有線電視信號(hào)傳輸中的應(yīng)用提供了基本遵循。公開資料顯示，2013年～2019年，我國光纜產(chǎn)量分別為22726.6萬芯千米、30371.2萬芯千米、34947.2萬芯千米、32949.2萬芯千米、34211.2萬芯千米、31734.5萬芯千米、26515.6萬芯千米，增長率分別為33.6%、15.1%、-5.7%、3.8%、-7.2%和-16.4%，光纜產(chǎn)量下降和光纜業(yè)務(wù)收入下滑來源于光纖光纜供需關(guān)系失衡。光纖傳輸技術(shù)在有線電視信號(hào)傳輸中的廣泛應(yīng)用可有效帶動(dòng)光纖光纜行業(yè)發(fā)展。另外，基于光纖傳輸技術(shù)本身具有的傳輸特性以及其傳輸質(zhì)量高、體積小、重量輕、壽命長、價(jià)格低廉等優(yōu)勢，可以預(yù)見，光纖傳輸技術(shù)在有線電視信號(hào)傳輸中將得以廣泛應(yīng)用。

2. 光纖傳輸技術(shù)在有線電視信號(hào)傳輸中的應(yīng)用路徑

2.1 硬件電路設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

光纖網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行速率可達(dá)每秒2.5GB，從寬帶角度來看，它具有較大的信息容量，與傳統(tǒng)傳輸網(wǎng)絡(luò)相比在規(guī)模上具有明顯優(yōu)勢，要想在有線電路信號(hào)傳輸中充分展現(xiàn)光纖傳輸技術(shù)的作用，應(yīng)完成硬件電路設(shè)計(jì)，以下對(duì)其進(jìn)行介紹：

硬件電路的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)內(nèi)容主要包括視頻緩沖電路、視頻A/D與D/A轉(zhuǎn)換電路、復(fù)接單元和分接單元、電/光及光/電轉(zhuǎn)換電路、時(shí)序控制電路的設(shè)計(jì)，在視頻緩沖電路設(shè)計(jì)中設(shè)計(jì)人員應(yīng)合理選擇視頻運(yùn)算放大器，并以此為基礎(chǔ)完成發(fā)送端視頻緩沖電路的設(shè)計(jì)和接收端視頻緩沖電路的設(shè)計(jì);視頻A/D與D/A轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計(jì)內(nèi)容主要是完成模擬信號(hào)到數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)換，該設(shè)計(jì)內(nèi)容是光纖傳輸技術(shù)硬件電路設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，直接影響著有線電路信號(hào)傳輸?shù)姆€(wěn)定性和視頻信號(hào)的轉(zhuǎn)換效果;在復(fù)接單元和分接單元設(shè)計(jì)過程中，需要進(jìn)行線路碼的選擇，構(gòu)建完善的復(fù)接單元和分接單元工作模式;在電/光及光/電轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)中，需要掌握電/光轉(zhuǎn)換電路和光/電轉(zhuǎn)換電路的結(jié)構(gòu)和功能，并以此為基礎(chǔ)進(jìn)行器件實(shí)現(xiàn);時(shí)序控制電路設(shè)計(jì)內(nèi)容包括發(fā)送端時(shí)序控制電路設(shè)計(jì)和接收端時(shí)序控制電路設(shè)計(jì)，對(duì)于接收時(shí)鐘信號(hào)的穩(wěn)定性具有重大意義。

2.2 高速接口設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

國家統(tǒng)計(jì)局資料顯示，2012年～2018年，我國電視節(jié)目綜合人口覆蓋率分別為98.20%、98.42%、98.60%、98.77%、99.88%、99.07%和99.25%，2012年～2018年廣播節(jié)目綜合人口覆蓋率分別為97.51%、97.79%、97.99%、98.17%、98.37%、98.71%和98.94%。在基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)規(guī)劃的不斷推進(jìn)下，有線電視網(wǎng)絡(luò)正處于由數(shù)字化向智能化轉(zhuǎn)型發(fā)展的關(guān)鍵時(shí)期，2016年～2018年，中國有線電視覆蓋用戶分別為3.1億戶、3.3億戶和3.46億戶，為滿足廣大有線電視用戶的視頻信息接收需求，突出光纖傳輸技術(shù)的信號(hào)傳輸優(yōu)勢，應(yīng)有效強(qiáng)化高速數(shù)據(jù)接口的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)。高速數(shù)據(jù)接口設(shè)計(jì)內(nèi)容包括PECL電平接口設(shè)計(jì)和高速串行數(shù)據(jù)接口設(shè)計(jì)：在PECL電平接口設(shè)計(jì)中應(yīng)有效掌握PECL接口的輸出結(jié)構(gòu)和輸入結(jié)構(gòu)，合理協(xié)調(diào)PECL接口之間的連接方式.在掌握傳輸線的概念和信號(hào)反射的形成理論基礎(chǔ)的前提下，在高速串行數(shù)據(jù)接口設(shè)計(jì)中應(yīng)完成高速串行數(shù)據(jù)接口的連接方式設(shè)計(jì)，優(yōu)化高速串行數(shù)據(jù)接口的抗阻匹配，滿足高速串行信號(hào)線的PCB設(shè)計(jì)規(guī)則。值得一提的是，目前光纖傳輸技術(shù)的廣播電視信號(hào)傳輸方式主要包括壓縮傳輸、非壓縮傳輸和壓縮與非壓縮結(jié)合傳輸三種方式，以非壓縮多路數(shù)字視頻光纖傳輸系統(tǒng)的高速接口設(shè)計(jì)為例，主要的技術(shù)指標(biāo)包括視頻輸入、輸出阻抗、視頻輸入、輸出電壓、視頻帶寬、視頻數(shù)碼位寬、信噪比、微分增益、微分相位、信號(hào)接口、視頻路數(shù)、光源、光發(fā)射功率、光電探測器、光接收靈敏度、光纖接口、光纖種類和傳輸距離等，為最大化發(fā)揮光纖傳輸技術(shù)的信息傳輸優(yōu)勢，應(yīng)開展相關(guān)實(shí)驗(yàn)確定技術(shù)指標(biāo)的具體參數(shù)。

2.3 壓縮算法

國家統(tǒng)計(jì)局資料顯示，2012年～2018年，我國有線數(shù)字電視實(shí)際用戶數(shù)分別為1.43億戶、1.72億戶、1.91億戶、1.98億戶、2.02億戶、1.94億戶和2.01億戶，有線廣播電視實(shí)際用戶數(shù)分別為2.15億戶、2.29億戶、2.35億戶、2.36億戶、2.28億戶、2.14億戶和2.18億戶。數(shù)字電視實(shí)際用戶占有線電視實(shí)際用戶比例為92.20%，相比2017年提高1.55%，表明我國有線電視數(shù)字化率進(jìn)一步提高。壓縮算法是滿足有線電視用戶視頻信息獲取需求的基礎(chǔ)，也是數(shù)字視頻壓縮的前提。近年來，我國信息環(huán)境全面改善，數(shù)字視頻的空間占比逐漸提高，盡管光纖傳輸技術(shù)具有較高的信息傳輸頻率和較低的空間占比，但過大的數(shù)字視頻空間占比仍將影響傳輸?shù)姆€(wěn)定性，因此，在有線電視信號(hào)傳輸中應(yīng)用光纖傳輸技術(shù)時(shí)應(yīng)切實(shí)分析數(shù)字視頻壓縮的可能性，探究傳統(tǒng)的視頻壓縮方法在幀間預(yù)測、DCT幀內(nèi)編碼、MC+DCT的混合視頻壓縮編碼上的主要缺陷，掌握小波變換的視頻壓縮方法在數(shù)字視頻壓縮中的具體應(yīng)用路徑。設(shè)計(jì)人員應(yīng)以有線電視信號(hào)傳輸特征和有線電視信號(hào)傳輸?shù)募夹g(shù)基礎(chǔ)為前提，在數(shù)字視頻壓縮中應(yīng)用一維離散小波變換（1D-DWT）的Mallat算法以及二維離散小波變換算法，通過開展DWT與DCT應(yīng)用于圖像壓縮的性能比較，掌握基于小波變換的視頻壓縮方法的應(yīng)用路徑。

2.4 故障診斷

光纖傳輸技術(shù)在有線電視信號(hào)傳輸中的合理應(yīng)用將進(jìn)一步提高電視信號(hào)傳輸?shù)姆€(wěn)定性，保證視頻信號(hào)的完整性。為持續(xù)發(fā)揮光纖傳輸技術(shù)的信息傳輸優(yōu)勢，應(yīng)積極開展故障診斷技術(shù)研究。上文中以國家統(tǒng)計(jì)局的相關(guān)信息為基礎(chǔ)，探究了有線電視在我國的發(fā)展現(xiàn)狀，充分證明了光纖傳輸技術(shù)在有線電視信號(hào)傳輸中的優(yōu)勢，可以預(yù)見，光纖傳輸技術(shù)在廣播電視領(lǐng)域?qū)⒕哂袃?yōu)良發(fā)展平臺(tái)和寬廣發(fā)展空間。基于此，隨著有線電視發(fā)展規(guī)模的不斷擴(kuò)大，光纖傳輸技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜性也將持續(xù)提升，相關(guān)技術(shù)人員可結(jié)合光纖傳輸技術(shù)的技術(shù)基礎(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)分布情況積極融合人工智能技術(shù)、數(shù)據(jù)分析技術(shù)和數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)。人工智能技術(shù)可對(duì)光纖傳輸技術(shù)的具體應(yīng)用環(huán)境進(jìn)行深入感知，以危機(jī)思維為基礎(chǔ)，探究光纖傳輸技術(shù)的應(yīng)用隱患，數(shù)據(jù)分析技術(shù)和數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)具有較高的技術(shù)整合能力，能夠分析一段時(shí)間內(nèi)有線電視信號(hào)傳輸?shù)姆€(wěn)定性變化，繼而明確光纖傳輸技術(shù)的技術(shù)壁壘，支持相關(guān)人員快速定位隱患位置，完成故障排查。

2.5 運(yùn)行維護(hù)

在相關(guān)現(xiàn)代化技術(shù)的支持下，我國信息環(huán)境發(fā)生了翻天覆地的變化，基于光纖傳輸技術(shù)對(duì)有線電視信號(hào)傳輸穩(wěn)定性的積極作用，應(yīng)有效開展運(yùn)行維護(hù)工作，使得光纖傳輸技術(shù)具有較高的運(yùn)行基礎(chǔ)。為提高光纖傳輸技術(shù)的應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)化程度，我國相關(guān)部門應(yīng)針對(duì)有線電視領(lǐng)域制定光纖傳輸技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，提高光纖傳輸技術(shù)的應(yīng)用質(zhì)量。在此基礎(chǔ)上，相關(guān)企業(yè)應(yīng)結(jié)合光纖傳輸技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，組建掌握高新技術(shù)和運(yùn)行維護(hù)能力的人才隊(duì)伍，合理分配運(yùn)行維護(hù)任務(wù)，嚴(yán)格落實(shí)責(zé)任制，使得運(yùn)行維護(hù)人員能夠充分認(rèn)識(shí)到光纖傳輸技術(shù)穩(wěn)定應(yīng)用的重要性。另外，我國相關(guān)部門應(yīng)針對(duì)光纖傳輸技術(shù)構(gòu)建維護(hù)網(wǎng)絡(luò)，明確不同節(jié)點(diǎn)的維護(hù)重點(diǎn)，加強(qiáng)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，為光纖傳輸技術(shù)在有線電視信號(hào)傳輸中的持續(xù)應(yīng)用奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

3. 光纖傳輸技術(shù)在有線電視信號(hào)傳輸中的發(fā)展趨勢

《信息基礎(chǔ)設(shè)施重大工程建設(shè)三年行動(dòng)方案》、《國務(wù)院關(guān)于進(jìn)一步擴(kuò)大和升級(jí)信息消費(fèi)持續(xù)釋放內(nèi)需潛力的指導(dǎo)意見》、《國家發(fā)改委辦公廳關(guān)于組織實(shí)施2018年新一代信息基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)工程的通知》為光纖傳輸技術(shù)的有效應(yīng)用提供了有力支持。公開資料顯示，2012年～2019年上半年，我國光纜線路總長度分別為1497.0萬公里、1745.0萬公里、2061.0萬公里、2486.0萬公里、3042.0萬公里、3780.0萬公里、4358.0萬公里和4546.0萬公里，由此可知，“寬帶中國”戰(zhàn)略及實(shí)施方案為光纖傳輸技術(shù)在有線電視信號(hào)傳輸中的應(yīng)用提供了有力支持。近年來，我國科學(xué)技術(shù)水平不斷提升，相關(guān)現(xiàn)代化技術(shù)已經(jīng)在各個(gè)重要領(lǐng)域中得以廣泛應(yīng)用，信息技術(shù)對(duì)人們生活方式的改變是顯而易見的，因此，基于有線電視信號(hào)傳輸現(xiàn)狀，可知光纖傳輸技術(shù)還將在持續(xù)發(fā)展中與其他相關(guān)現(xiàn)代化技術(shù)相結(jié)合，如數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等，進(jìn)一步提高視頻信號(hào)傳輸?shù)姆€(wěn)定性和效率，切實(shí)滿足人們對(duì)視頻信息的獲取需求。值得一提的是，我國在長期建設(shè)和發(fā)展中積累了大量的光纖傳輸技術(shù)應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，面對(duì)新媒體對(duì)傳統(tǒng)媒體的挑戰(zhàn)，相關(guān)技術(shù)人員還將持續(xù)加強(qiáng)光纖傳輸技術(shù)在有線電視信號(hào)傳輸中的應(yīng)用研究，拓寬研究路徑，使光纖傳輸技術(shù)能夠切實(shí)發(fā)揮創(chuàng)新性優(yōu)勢，不斷改善信息環(huán)境。

3. 結(jié)論

總而言之，在先進(jìn)信息技術(shù)的支持下，我國信息環(huán)境發(fā)生了翻天覆地的變化，面對(duì)新媒體的劇烈沖擊，傳統(tǒng)媒體中的有線電視媒體要想具備長期發(fā)展基礎(chǔ)，應(yīng)致力于提高視頻信號(hào)的傳輸穩(wěn)定性和傳輸效率。光纖傳輸技術(shù)在有線電視信號(hào)傳輸中具有多樣性優(yōu)勢，可通過硬件電路設(shè)計(jì)、高速接口設(shè)計(jì)、壓縮算法優(yōu)化、故障診斷、運(yùn)行維護(hù)，形成更為穩(wěn)定的視頻信息傳輸環(huán)境，吸引信息受眾回歸傳統(tǒng)媒體。

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