光纤通信技术在广电网络中的运用

樊培昌 韩兴宇 曲先胡

【摘要】光纤通信技术是网络传输领域中的高新技术，其具有强大的稳定性、保密性，且通信容量大，应用于各行各业中。广电网络与居民生活相关的主要内容为广播电视节目的收转与传达等，是信息通信时效性的重要保障。本文首先对光纤通信技术进行概述，分析其系统组成，然后从非压缩的传输方式、非压缩与压缩结合的传输方式等内容分析光纤通信技术在广电网络中运用，最后提出相关注意事项与发展方向。

【关键词】光纤通信技术；广电网络；运用

中图分类号：TN929                           文献标识码：A                            DOI：10.12246/j.issn.1673-0348.2023.12.003

光纤通信技术的发展是我国城市化、现代化发展的表现之一，在信息化的社會中发挥着不可替代的作用与价值，保障着社会的稳定运行与发展。将光纤通信技术应用到广电网络中能够满足居民对不同文化的需求，增进各地区之间的交流与了解，促进广电网络的发展，实现发展与传播人民群众喜闻乐见的文化的目的，促进社会精神文明的建设。

1. 光纤通信技术概述

光纤是由纤芯，包层和涂层组成，内芯一般为几十微米或几微米，中间层为包层，通过纤芯和包层的折射率不同，实现光信号在纤芯内的全反射，达到光信号传输的目的，涂层的作用是增加光纤的韧性并保护光纤。传统的通信方式为铜线，这种通信方式存在着造价高、资源需求量大且只能短距离信号传输的缺点，而在城市化发展背景下，对通信质量的要求不断提高，需要利用新技术满足大量且稳定的通信需求，光纤通信技术正能满足这一要求。

光纤通信技术的优点：第一，光纤虽然直径只有几微米，但其能够在单位时间内承载较多的通信路线，极大增加了通信容量；第二，光纤通信能够满足较长距离的通信需求，且通信信号在传输过程中的信息损耗可以忽略不计，但是当光纤的单线距离过长时，通信稳定性会有明显的下降。光纤通信信号的稳定还在于光纤不易被腐蚀。第三，光纤通信利用光波进行信号传递，且光波的通信行为在光纤内部进行，提高了通信的安全性。

2. 光纤通信系统的组成

光纤发射设备：传输光信号的主要设备，及时将信号源的信号性质转化成为光纤传输的信号，在利用过程中实现信号模式的不断转换。

光纤接收设备：接收被传输的信号，并将其分布到各个信号端口。

光输送设备：将各个不同的光纤聚集在一起后构建共同的信号传输通道，例如当信号传输量比较大的时候，利用共同传输的方式能够保障信号传输的质量与效率，减少信号损坏的问题。

在信号传输过程中，当信号强度弱时，及时将其放大并合并到信号共同传输通道中，提高信号的稳定性。光纤通信传输技术的应用系统还包括相应的信号保障、信号转化相关设备，其中，光端机是信号传输系统中的核心部分，影响着信号的传输质量与稳定性，保障着电信号与光信号的及时转换，因此，广电网络公司需要提高对光端机的重视，为电视节目的转播质量做保障。

3. 光纤通信技术主要形式

3.1 色散补偿光纤技术

在光纤传输距离不断增大的情况下，信号稳定性降低，造成信号卡顿或者视频卡顿最后黑屏的问题。为了解决这一问题带来的影响，利用色散值为负数的光纤进行补救，将反色光纤直接串联到光纤系统中，抵消出现的正色散光值，控制整个系统的色散平衡，保障画面的颜色不失真。色散和表减的比值称之为管光纤质量因数，该因数的数值越大说明色散效果越好。

3.2 有源光纤技术

掺杂稀土离子的光纤通过组成具有激光活性的物质，制造出光纤放大器的核心材料，运用于不同的工作段中，促使光纤通信技术出现变化，降低光纤通信与电视网线传播之间的信号损坏量，保障光纤通信的稳定性。

4. 光纤通信技术在广电网络中的运用

4.1 非压缩的传输方式

在广电网络的图像传输过程中，为了不断提高观众的体验感，需要保持图像分辨率的稳定，呈现给观众的展示图像不失真，因此，非压缩传输方式是光纤通信技术中最重要的应用方式之一。在传输过程中，首先将视频信号经过转码、复接、电光转变后，通过光纤通信技术将信号传输到各地，再还原成原始清晰的视频信号，达到视频图像的无损传播。视频光端机对信号传输的质量有重大影响，需要相关人员在进行视频信号传播过程中提高重视。

例如，在2021年东京奥运会期间，中央广播电视台利用广电转播车作为信号传输设备，利用光端机控制高清与标清信号，实现光信号与高清标清信号的实时转换，提高信号传输效率与质量，满足观众对比赛现场状况的了解需求，帮助观众实时跟进比赛进程。在信号传输过程中，为了提高视频图像的稳定性，避免出现视频卡顿等影响图像分辨率问题，利用“1+1”的信号传输方法，保障主备波道的稳定与实时更换，提高广电网络公司进行视频转播时的专业性与权威性。

4.2 非压缩与压缩传输方式相结合

非压缩传输方式对信号传输的效率要求较高，应用于重大赛事、会议等具有强大影响力的场合。将非压缩传输方式与压缩传输方式相结合主要应用于其他非场馆信息的传输工作中，该传输方式提高了广电网络企业的视频、语音等质量，是满足大众需求的最佳信号传输方式。相比奥运会类的现场直播型节目，该技术应用于延迟播放节目，降低了通信与维护成本，受到越来越多受众的喜爱。

4.3 广播电视网络传输

光纤通信传输技术的应用为电视新闻播放和网络数据传输内容提供了安全快速的保障，原因在于数字广播电视的总控机房、有线电视以及卫星站等电视信号的传输基本上都是借助光纤传输来完成，其抗干扰能力强，不会轻易受到气候环境等外界因素的影响，是广播电视信号传输质量的保障，为我国民众提供丰富的新闻信息等视频资源。

4.4 以双向化广播电视传输网络改造为基础的策略

随着我国网络技术的不断发展与完善，现代网络技术的发展带来更高层次的传输需求，而原有的信号传输方向为向下传输，为了提高信号传输的全面性，需要相关人员结合现代科学技术的发展，制定双向的广播电视传输网络，构建更加丰富且完整的广电网络，拉近用户之间的距离，进一步发挥光纤传输技术的优势作用。

5. 保障光纤通信技术在广电网络中应用效果的注意事项

5.1 光纤材料与连接方式

按折射率分布分类分为阶跃光纤和渐变光纤，按传播模式分类分为单模光纤和多模光纤。例如阶跃光纤和渐变光纤：在纤芯与包层区域内，其折射率分布分别是均匀的，其值分别为n1与n2，但在纤芯与包层的分界处，其折射率的变化是阶跃的。光纤轴心处的折射率最大（n1），而沿剖面径向的增加而逐渐变小，其变化规律一般符合抛物线规律，到了纤芯与包层的分界处，正好降到与包层区域的折射率n2相等的数值；在包层区域中其折射率的分布是均匀的即为n2。

阶跃光纤的直径大于渐变光纤，其用于短距离（几公里之内）和低速率（8MB/s以下）的通信系统，性能比较差，成本比较低；渐变光纤适用于中距离（10-20千米）和传输速率相对较高（34-140MB/s）的通信系统，性能较好，成本较高。两种光纤的选择按照居民网络要求而定。

目前用于光通讯的光纤一般采用石英光纤，它是在折射率n2较大的纤芯内部覆上一层折射率n1较小的包层，光在纤芯与包层的界面上发生全反射而被限制在纤芯内传播。应用石英光纤的主要技术指标有衰减特性，数值孔径和色散等。石英光纤的主要技术指标有衰减特性，数值孔径和色散等。数值孔径描述的是光纤与光源、探测器和其他光学器件耦合时的特性。它的大小反映了光纤收集光的能力。

造成光纤质量逐渐下降的原因主要为：在光纤安装过程中没有按照规定要求进行安装，导致光纤出现弯曲的情况，并且由于安装方式不规范，其周围没有进行环境的有效清理与保障，造成光纤周边存在杂质影响，例如破坏光纤保护层的质量，长此以往的情況下，造成保护层脱落，降低光纤信号传输的质量与稳定性；在安装连接的过程中，接口质量不高且光纤与接口设备连接出现不均匀问题，影响信号接收的质量。

保障光纤通信连接质量、连接方式、固定接续方式和活动接头方式，其中固定接续方式为死接头方式，采用光纤熔接机进行接头；活动接头使用能够拆卸的连接器进行连接，主要应用于光纤跳线等地方，便于后期出现连接不良带来的信号接收不全的问题。

在光纤连接的过程中，需要保障工人的技术能力，在连接过程中保障光纤连接的头部与相关设备的连接质量良好，运用监测设备测试信号强度，保障信号接收设备的稳定性与工作效率，满足用户的使用需求，减少后续的工作量。随着现在网络技术的发展与强大，现代高科技移动设备的功能更加全面且性能逐渐提升，更多用户在观看视频时，会更加偏向于使用4K的清晰度进行观看，获得更好的视觉享受，因此，光纤材料的选择与安装更需要提高其稳定性，减少信号故障问题的发生概率。

5.2 提高科学技术的投入

光纤通信技术应用于广电网络中需要不断提高自身信号承载量，并在此基础上提高其稳定性，推动更稳定、更高信息容量的光纤通信技术的广泛应用。例如，针对网络的优化、保护和自愈功能在光纤通信中的应用，利用光交换技术可以克服电子交换的容量瓶颈问题，实现网络的高速率与协议透明，提高网络的重构灵活性和生存性，大量节省网络建设和网络升级成本。光交换技术的优点主要为：满足大容量、数据率和格式的透明性、可配置性等特点，支持不同类型数据的传输处理。

加大科学技术的投入能够为我国通信事业带来长久的发展。例如现今人们在观看视频时主要使用高清的清晰度，而需要切换超高清或者4K清晰度时就需要充视频会员，表明视频清晰度越高对光纤通信质量的要求越高，并且整体线路的维护与保障需要大量资金以及人力成本的投入。在加大科学力度的投入过程中能够逐步提高相关设备的性能与稳定性，扩大高清晰度相关设备的使用范围，降低维护成本，为人民群众提供更高质量的视觉享受。

6. 光纤通信技术在广电网络中的未来发展

6.1 光纤网络化建设

城市化发展规模不断扩大，城市设施以及居民的管理等工作越来越重要，在通信设施建设与完善方面，城市内存在电缆、卫星接收信号器等形式的通信设备，不利于有效管理居民观看的新闻内容。同时这类设备影响着光纤通信的质量与稳定性，且部分居民家中使用两种及以上的方式获得通信保障，不利于相关部门的经济效益回收。

光纤通信技术的广泛应用展现着社会科学技术的发展与进步，是城市文明发展的象征，因此，将光纤通信技术广泛应用于城市化建设与发展过程中能够促进光纤网络化建设，就如输配电线网络的不断完善一样，有规划地促进城市发展，促进资源公平分配。

光纤通信技术的网络化建设能够提高相关部门的领导能力，提高对居民行为的约束力，建设更加完善且严格的社会运行秩序，形成系统化的运营与管理模式。通过光纤传输技术的全面覆盖，相关部门管理人员能够以最快的工作效率实现对当地居民生活行为的统计与分析，结合周边环境与设施等因素，提高城市规划的合理性，满足居民的生活工作相关需求。

6.2 与5G技术的结合运用

视频会议：视频会议是现今应用范围比较广的一项工作模式，主要原因在于视频会议能够有效避免外界因素的影响，消除了时间与空间的限制。在视频会议过程中，5G信号会由于网络环境的不稳定而出现卡顿、延迟等问题，影响工作效率，因此，将光纤通信技术与5G技术相结合，为网络环境质量提供稳定的信号保障，提高视频会议的流畅度，在这个过程中，为视频会议软件的开发企业提出意见，完善视频会议软件功能，提高视频会议的画质质量，提高使用者的舒适度。

网络业务：现今物联网的发展趋势蒸蒸日上，云计算、大数据技术等是时代发展的趋势，这些技术的开发与利用是在5G技术基础上完成，但当网络出现外界环境影响时，例如台风的影响，会造成网络环境瘫痪，机械化设备停止运行的问题。因此，光纤通信技术与5G技术相结合的过程中，能够提高网络信号的稳定性，提高5G技术的数据处理能力与处理效率，提高网络各个分支中的数据安全性，为数据的准确性负责。由于光纤通信技术能够满足高效率的信号传输，因此可以拓展5G的业务范畴。

云DC业务：云DC业务是利用移动化设备进行拍摄，利用5G技术的稳定信号保障，向观众进行现场情况的实时转播。例如我国2022年冬奥会的赛事转播。

超宽视频业务：现代化通信技术的发展促进了全息投影，AR技术等虚拟现实技术，这类技术的应用丰富了人们的视觉认识，提高人们的视觉感受，并逐渐应用到现实生活当中，满足人們多样化的精神需求。将光纤通信技术应用到这类设备的过程中，能够提高这类设备与主设备的连接密切度，提高设备的灵敏度，减少网络延迟，提高设备的使用效率，为设备的扩大生产与售卖负责。

在与5G技术相结合过程中，居民通过5G技术获得视频画面，并利用光纤通信技术将画面调整成为4K清晰度，提高居民的观看兴趣。同时相关部门能够更加精确地把握区域内居民的上网时间与时长等数据，结合居民观看电视的高频时间进行公益广告投放，逐步推进文明城市的建设。

7. 结束语

光纤通信技术在广电网络中的运用为观众带来了更高质量的视觉享受，提高视频观看的稳定性，通过该技术进行重大赛事转播等工作能够提高观众的体验感。在未来发展过程中，与现代5G通信技术的结合将为社会发展提供更稳定的网络通信环境，降低其他外在因素的影响。该技术的应用统一了居民的活动方式，例如看电视，视频会议等，促进了光纤通信的网络化建设，提高了相关部门对区域的统筹规划管理能力。

参考文献：

[1]王明超.光纤通信技术在广电网络中的运用分析[J].中国宽带，2020（7）：7.

[2]张静波.广电网络光纤通信网络技术的分析[J].电脑校园，2020（4）：5-6.

[3]袁豪.光纤通信技术在广电网络中的应用探索[J].中国宽带，2022（1）：31-32.

[4]贾军，赵汉霄.广电网络光纤通信网络技术的实践分析[J].中国宽带，2021（5）：54.

作者简介：樊培昌，山东省青岛市，工程师，研究方向：广播电视.