廣播數(shù)字化光纖傳輸系統(tǒng)

調(diào)度中心是中央人民廣播電臺(tái)、國際廣播電臺(tái)、中央電視臺(tái)的節(jié)目傳輸中樞,三臺(tái)節(jié)目送至調(diào)度中心后,進(jìn)行節(jié)目交換和分配,然后傳輸至北京郊區(qū)各廣播發(fā)射臺(tái)進(jìn)行發(fā)射。整個(gè)傳輸鏈路均采用高質(zhì)量的光纜傳輸系統(tǒng)。
    
　　一、系統(tǒng)特點(diǎn)：

調(diào)度中心與各電臺(tái)、發(fā)射臺(tái)的節(jié)目傳輸方式多年來一直采用衛(wèi)星和音頻電纜。由于衛(wèi)星Ku波段存在較大的雨衰現(xiàn)象,當(dāng)降雨損耗超過降雨儲(chǔ)備余量時(shí),接收信號(hào)時(shí)常出現(xiàn)中斷。而電纜傳輸?shù)闹饕�缺點(diǎn)是距離增加,質(zhì)量下降。主要表現(xiàn)在損耗大,抗干擾性差,信噪比低及頻率均衡問題。針對(duì)衛(wèi)星傳輸和電纜傳輸中存在的缺點(diǎn)和弊端,從1996年開始首先在國際廣播電臺(tái)開通數(shù)字光纖傳輸系統(tǒng),到2000年完成調(diào)度中心至發(fā)射臺(tái)的光纜傳輸工程,實(shí)現(xiàn)了廣播節(jié)目的全數(shù)字化傳輸。
    
　　數(shù)字化光纜傳輸系統(tǒng)由于其采用了數(shù)字化音頻傳輸技術(shù),具有傳輸頻帶寬、容量大、損耗低、抗電磁干擾能力強(qiáng),實(shí)現(xiàn)了高質(zhì)量的節(jié)目傳輸。
    
　　二、光端機(jī)的選擇

光端機(jī)作為該傳輸系統(tǒng)的核心設(shè)備,設(shè)備的性能關(guān)系到節(jié)目傳輸和播出的質(zhì)量。他的作用就好比是瓶子口,各個(gè)電臺(tái)花費(fèi)大量的精力做了好的節(jié)目,如果傳輸過程給卡住了,聽眾是無法收聽到好的節(jié)目。
    
　　1996年在國際臺(tái)進(jìn)行傳輸設(shè)備選擇時(shí)做了大量的調(diào)研工作,當(dāng)時(shí)數(shù)字化廣播光纖傳輸設(shè)備提供的廠家還不多,對(duì)比了幾家國外產(chǎn)品均不能滿足使用要求,而信息產(chǎn)業(yè)部電子三所研制生產(chǎn)的MDT9601B廣播級(jí)多路數(shù)字光端機(jī)從性能指標(biāo)、功能和可維護(hù)性上更符合需要,因此首次在國際臺(tái)至調(diào)度中心節(jié)目傳送鏈路中使用了上述設(shè)備。該設(shè)備從1996年2月啟用至今,作為主傳輸設(shè)備性能穩(wěn)定可靠,維護(hù)方便,技術(shù)指標(biāo)高。鑒于此,幾年來調(diào)度中心在中央臺(tái)、人民大會(huì)堂直播、村村通和京郊發(fā)射臺(tái)的廣播傳輸光端機(jī)改造中均選用了該光端機(jī)。
    
　　三、光端機(jī)的性能
　
　　1．設(shè)備特點(diǎn)
     ●以8路為標(biāo)準(zhǔn)單元,可構(gòu)成16路、24路、32路等多種機(jī)型。
     ●設(shè)備同時(shí)具有模擬音頻接口及數(shù)字聲頻AES/EBU接口。設(shè)有模擬/數(shù)字接口選擇按鈕,任一通道的輸入信號(hào)可選。設(shè)有AES/EBU信號(hào)的立體聲、單聲道轉(zhuǎn)換開關(guān)。
     ●多路異步數(shù)字聲頻接口適合各種標(biāo)準(zhǔn)采樣頻率(32kHz、44.1kHz、48kHz)。
     ●設(shè)有測(cè)試接口,可隨時(shí)測(cè)試信號(hào)質(zhì)量。
     ●收端機(jī)的信號(hào)及工作狀態(tài)可返送回發(fā)端進(jìn)行監(jiān)測(cè),便于統(tǒng)一管理。
     ●設(shè)有誤碼校正電路,并具有抗突發(fā)干擾的能力。
     ●通過面板上的按鍵,可選擇監(jiān)聽任一路節(jié)目信號(hào)。
     ●留有計(jì)算機(jī)接口,用戶可選擇配置自動(dòng)檢測(cè)設(shè)備。利用計(jì)算機(jī)自動(dòng)監(jiān)視并報(bào)告設(shè)備的工作情況。
     ●電源模塊和光收發(fā)模塊熱備。
    
　　2．主要技術(shù)參數(shù)：
    
     A.模擬音頻接口
     采樣頻率：48KHz
     量化方式：20bit線性
     頻率響應(yīng):20?20000Hz±0.2dB
     諧波失真：0.06%
     動(dòng)態(tài)范圍；96dB
     串音路際衰減：98dB
     接口規(guī)范：
     輸入阻抗：20KΩ（平衡）
     輸出阻抗：75Ω（平衡）
     最大電平：+18dBu
    
     B．?dāng)?shù)字音頻接口：
     傳輸速率：3.072Mbit/s
     線路阻抗：110Ω平衡
     接口電平:符合AES/EBU標(biāo)準(zhǔn)
    
     C．光接口：
     發(fā)射功率:≥-6dBm(1310nm)
     接收靈敏度:≤-34dBm(1310nm)
     接口連接器類型：FC連接器
    
　　四、光端機(jī)的安裝：

光端機(jī)在安裝前必須將機(jī)箱安全接地,其接地電阻應(yīng)小于4歐;在安裝時(shí),要仔細(xì)識(shí)別各模塊的編號(hào),按模塊位置示意圖將相應(yīng)的模塊沿機(jī)箱導(dǎo)軌裝入機(jī)箱內(nèi),待所有模塊插入機(jī)箱,光端機(jī)便安裝完畢。

光發(fā)機(jī)加電運(yùn)行正常后,便可用光功率計(jì)測(cè)試其光輸出功率,如光功率輸出在正常值范圍內(nèi),即可與光鏈路連通,并在光接收點(diǎn)測(cè)量光接收功率正常后,即可接入光接收機(jī)。

為了避免雷擊致使光端機(jī)損壞,應(yīng)在供電系統(tǒng)、音頻電纜系統(tǒng)安裝避雷裝置。
    
　　五、系統(tǒng)的連接

1.模擬音頻信號(hào)的連接

該光發(fā)、收機(jī)均有8組模擬音頻接口,可傳送和接收8路單聲道節(jié)目或4路立體聲節(jié)目。為保證音頻信號(hào)在傳輸系統(tǒng)中有足夠的信噪比,又不出現(xiàn)失真,鑒于該光端機(jī)允許最高工作電平為+18dBu，在電平留有峰值儲(chǔ)量9-12dBu時(shí)，故光發(fā)機(jī)正常工作電平范圍應(yīng)選擇 6-9 dBu 為最佳，一般選擇最小值6dBu為該系統(tǒng)的正常工作電平值。因?yàn)檎�常工作電平值選擇的較高,電平峰值儲(chǔ)量便會(huì)減少,當(dāng)播出節(jié)目在高電平峰值時(shí),會(huì)產(chǎn)生過載失真；若正常工作電平值選擇的過低,節(jié)目信噪比就變得很差,嚴(yán)重時(shí)節(jié)目信號(hào)會(huì)被噪聲掩蓋。

注意音頻接口卡儂頭的接線一定要正確,“1”接傳輸線屏蔽或信號(hào)地,“2”接信號(hào)正,“3”接信號(hào)負(fù)。如果“2”、“3”與“1”錯(cuò)接,即信號(hào)正、負(fù)極性與地錯(cuò)接,在音頻傳輸系統(tǒng)會(huì)出現(xiàn)“哼哼”聲；
 
　　如果“2”與“3”錯(cuò)接,即信號(hào)正、負(fù)極性錯(cuò)接,導(dǎo)致反相（相位差180°）,若此時(shí)為摸擬調(diào)頻立體聲廣播,則聽眾接收到的音頻質(zhì)量將大為降低,響度顯著下降,該兩種播音質(zhì)量均為劣播。（注意,“2”、“3”的相對(duì)極性在數(shù)字聲頻情況下并不重要）
    
　　2．?dāng)?shù)字聲頻信號(hào)的連接

該光發(fā)、收機(jī)均有8組數(shù)字聲頻信號(hào)接口,即AES/EBU接口,這是一種串行數(shù)字聲頻接口,可傳送8路單聲道或4路立體聲節(jié)目,但需注意連接該接口的傳輸線應(yīng)具有規(guī)定的特性阻抗,即110Ω的數(shù)字信號(hào)傳輸線,數(shù)字聲頻接口要屏蔽良好,否則會(huì)因反射會(huì)引起數(shù)據(jù)誤差,同時(shí)易受外界干擾,而且也會(huì)向外輻射而干擾別的設(shè)備。由于數(shù)字聲頻立體聲信號(hào)采用時(shí)分方式,所有當(dāng)AES/EBU接口傳輸立體聲節(jié)目時(shí),其信號(hào)的連接只需一條數(shù)字傳輸線即可。需注意的是該傳輸線在100m以上時(shí),要考慮均衡設(shè)備。

對(duì)于數(shù)字聲頻接口輸入輸出阻抗為110Ω,如果將一路輸出驅(qū)動(dòng)兩路輸入,則會(huì)造成阻抗不匹配,信號(hào)失真,嚴(yán)重時(shí)會(huì)使信號(hào)中斷,因此,使用數(shù)字接口進(jìn)行設(shè)備連接時(shí),一定注意不要將兩路輸入信號(hào)并接。
    
　　3.光信號(hào)的連接

該光端機(jī)有2組光輸出連接器和兩組光輸入連接器,當(dāng)光端機(jī)上的光輸出連接器在與尾纖相連時(shí),光輸出連接器的定位凹槽要與光纖連接器的凸棱對(duì)準(zhǔn),對(duì)接好后再將連接器的螺帽旋轉(zhuǎn)到底,確保接觸良好。盡管大多數(shù)光纖傳輸使用的激光人眼看不見,但在光輸出連接器端口和未經(jīng)連接的傳輸光纖的末端仍出現(xiàn)潛在的輻射傷害,故不要向光纖連接器直視,否則可能導(dǎo)致人生傷害。

光信號(hào)的連接千萬要注意長距離的光收、發(fā)機(jī)不得與短距離的光收、發(fā)機(jī)混接,若短距離的發(fā)機(jī)光信號(hào)連接到長距離的光收機(jī)時(shí),在收端會(huì)出現(xiàn)光功率低于接收機(jī)最小輸入光功率,導(dǎo)致光端機(jī)不能正常工作,影響安全播出,在緊急代播時(shí)易出現(xiàn)的錯(cuò)誤。
    
　　六、光系統(tǒng)的維護(hù)

1.光纜的維護(hù)

光纖、光纜的基本特性參數(shù)是損耗與色散,損耗可直接影響傳輸距離,色散則將引起光脈沖信號(hào)展寬和碼間串?dāng)_,影響傳輸距離和容量。為此在維護(hù)中要保證光纜具有低損耗和低色散特性。一般光纖的最小色散出現(xiàn)在波長1310nm處,最小衰減卻出現(xiàn)在波長1550nm處。

在光纜的維護(hù)中要作定期巡線檢查,察看其外形（包括光纜接頭）有無異常變化,應(yīng)定期對(duì)光纜進(jìn)行損耗測(cè)試,在敷設(shè)好后的一年內(nèi)可多測(cè)試幾次,一年以后逐漸減少,對(duì)衰減變化較大的光纖,可用OTDR測(cè)試,打印出背向散射曲線,與驗(yàn)收時(shí)的曲線對(duì)比分析,注意定期檢查和測(cè)試的結(jié)果均應(yīng)做好記錄,存檔備查。我們?cè)诰S護(hù)中每季度測(cè)試一次,每次測(cè)試結(jié)果與驗(yàn)收時(shí)曲線對(duì)比區(qū)別不大。
     
　　 2.光發(fā)機(jī)的維護(hù)

光發(fā)機(jī)的主要質(zhì)量參數(shù)是光發(fā)射功率,該參數(shù)決定了容許的光纖損耗和傳輸距離。MDT9601光發(fā)機(jī)遠(yuǎn)距離的發(fā)射功率≥-6dBm,近距離的發(fā)射功率≥-15dBm。其光發(fā)射能力是由兩個(gè)激光器模塊提供的。光發(fā)機(jī)將高速比特流轉(zhuǎn)換成激光脈沖輸出,此激光脈沖被耦合進(jìn)入單模光纜。故在維護(hù)中要定期測(cè)量光發(fā)機(jī)的光功率,并且做好記錄,注意當(dāng)光發(fā)機(jī)處在工作狀態(tài)時(shí),不能安裝、拆卸光連接器,特別禁止眼睛直視光輸出器,以免激光對(duì)人眼造成傷害。

光發(fā)射功率一般是每月測(cè)試一次,測(cè)試結(jié)果有時(shí)會(huì)有差異,該差異一般為光連接器不潔凈,或測(cè)試尾纖與光功率計(jì)的光接口未對(duì)接好造成;當(dāng)然也與輸出光功率激光器的溫度過高有關(guān),因?yàn)榧す馄魇请S著溫度升高,光輸出功率下降。所以光發(fā)機(jī)在維護(hù)中要注意環(huán)境溫度不能過高。在日常巡機(jī)中可用手摸溫度,如發(fā)現(xiàn)激光器模塊燙手,就有可能是激光器腔體內(nèi)半導(dǎo)體熱電制冷器工作不正常,應(yīng)立即檢修,需注意的是長距離光端機(jī)的激光模塊要比短距離光端機(jī)的激光模塊溫度稍高一些。
    
　　3.光接收機(jī)的維護(hù)

光接收機(jī)的主要質(zhì)量指標(biāo)是接收機(jī)靈敏度,即在保證特定的誤碼率條件下所需的最小輸入光功率,即最小平均接收光功率。接收機(jī)靈敏度取決于信噪比,亦取決于干擾接收信號(hào)的各種噪聲源。該接收機(jī)的靈敏度≥-34dB。注意一般在使用時(shí)接收光功率要留有10dB以上的余量。因?yàn)樵撚嗔渴歉鶕?jù)元器件的變化、接收機(jī)靈敏度下降、光連接器插入損耗增大；光纜的老化,溫度特性的影響以及光纜維修后增加的損耗等因素來決定的。由于諸多因素均會(huì)使接收光功率下降,所以收機(jī)在維護(hù)中也要定期檢測(cè)其光功率是否正常,若下降值較大,要盡快查找原因,否則將危及安全播音。
    
　　4.光纖連接器的維護(hù)

光纖連接器亦稱活接頭,是該光纜傳輸系統(tǒng)中必不可少的器件之一,它出現(xiàn)在光端機(jī)與光纖相連處及光纜配線架中,由于光連接器插拔方便,為光傳輸系統(tǒng)的檢修、故障的查找及切換提供了方便,同時(shí)也增大了維護(hù)難度。對(duì)光連接器來講,會(huì)因光纖端面不潔凈或操作不當(dāng)產(chǎn)生較高的插入損耗,甚至可導(dǎo)致光鏈路中斷。所以在光纖連接器檢修、切換的插拔中,要及時(shí)帶防塵帽,用無纖維棉棒沾無水酒精擦拭光纖端面,同時(shí)連接器插頭凸棱一定要對(duì)準(zhǔn)連接器插座的定位凹槽,方可使光纖精密的對(duì)接起來,從而保證連接器的插入損耗不大于0.3dB/個(gè)。

在近一年的維護(hù)紀(jì)錄中,光配線室在室內(nèi)裝修的惡劣環(huán)境下,因光連接器不清潔出現(xiàn)過一個(gè)活接頭的插入損耗大于10dB以上的紀(jì)錄；也有在傳輸中突然光信號(hào)中斷,將光連接器用無水酒精清潔后,光信號(hào)傳輸正常的紀(jì)錄,所以光連接器的維護(hù)重點(diǎn)是保證光連接器的清潔。
    
　　七、結(jié)論

該光纜傳輸系統(tǒng)運(yùn)行使用過程中,其突出優(yōu)點(diǎn)是工作性能穩(wěn)定,節(jié)目在傳輸過程中抗電磁干擾能力強(qiáng),無串話、損耗低、各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)顯著提高,達(dá)到了工程設(shè)計(jì)的預(yù)期水平。