有線電視信號(hào)傳輸光纖傳輸技術(shù)應(yīng)用研究

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【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

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。《國家中、長期科學(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?；诖?，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。

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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作者：萬兆媛 盧樂一 單位：山東廣電網(wǎng)絡(luò)有限公司膠南分公司