有線數(shù)字電視光鏈路技術(shù)要求和測量方法

1、有線數(shù)字電視光鏈路技術(shù)有線數(shù)字電視光鏈路技術(shù) 要求和測量方法要求和測量方法前言前言 我國我國NGB與三網(wǎng)融合建設(shè)已與三網(wǎng)融合建設(shè)已進進入了入了實實施施階階段。段。 有線電視網(wǎng)絡(luò)雙向化改造正在有線電視網(wǎng)絡(luò)雙向化改造正在向向縱深縱深發(fā)發(fā)展。展?！肮膺M銅退光進銅退”是世界寬是世界寬帶帶接入網(wǎng)接入網(wǎng)共共同發(fā)同發(fā)展展道路，道路，也也必然必然是是中中國國NGB有線接入網(wǎng)的發(fā)展道路。有線接入網(wǎng)的發(fā)展道路。 GY/T 131-1997 有線電視網(wǎng)中光鏈路系統(tǒng)技術(shù)要求有線電視網(wǎng)中光鏈路系統(tǒng)技術(shù)要求和和測量測量方方法法針對的是模擬電視光鏈路和針對的是模擬電視光鏈路和野野外光外光節(jié)節(jié)點的點的應(yīng)應(yīng)用場用場景景, 已不

2、適合數(shù)字已不適合數(shù)字電視傳輸和電視傳輸和FTTx(光纖到樓、光纖到樓、光光纖到纖到家家）的應(yīng)）的應(yīng)用用場景場景。 為了指導和規(guī)范有線數(shù)字電為了指導和規(guī)范有線數(shù)字電視視系統(tǒng)系統(tǒng)光光鏈路鏈路的的設(shè)計、設(shè)計、建建設(shè)、設(shè)、運運營和維營和維護，廣電總局規(guī)劃院主持，護，廣電總局規(guī)劃院主持，凌凌云光云光子子、成、成都都康特、康特、摩摩托羅托羅拉拉（中（中國）、北京歌華公司參加，國）、北京歌華公司參加，制制定了定了本本標準。標準。 本標準建立了有線數(shù)字電視本標準建立了有線數(shù)字電視系系統(tǒng)光統(tǒng)光鏈鏈路傳路傳輸輸模型，模型，規(guī)規(guī)定定了了HFC網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)和光纖到戶（和光纖到戶（FTTH）兩種應(yīng)用場）兩種應(yīng)用場景景的光鏈

3、的光鏈路路性能性能指指標要標要求求，并，并制制定了相應(yīng)的測量方法。定了相應(yīng)的測量方法。 建議有線數(shù)字電視光信號和建議有線數(shù)字電視光信號和無無源光源光網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)絡(luò)（PON）信信號分號分纖纖傳輸，傳輸，當當選擇共纖傳輸時，應(yīng)符合本選擇共纖傳輸時，應(yīng)符合本標標準相準相關(guān)關(guān)技術(shù)技術(shù)要要求。求。GY/T XXX2010GY中 華 人 民 共 和 國 廣 播 電 影 電 視 行 業(yè) 標 準有線數(shù)字電視光鏈路技術(shù)要求和測量方法（討論稿）（討論稿）2010-XX-XX發(fā)布發(fā)布2010XX實施實施國家廣播總國家廣播總局局 發(fā)布發(fā)布一、光鏈路組成一、光鏈路組成 有線數(shù)字電視光鏈路定義為由有線數(shù)字電視光鏈路定義為由光光

4、發(fā)送發(fā)送機機、光光放放大器、光纖及無源光器件、光大器、光纖及無源光器件、光接接收機收機等等設(shè)設(shè)備備組組成，由光發(fā)送機的射頻輸入端成，由光發(fā)送機的射頻輸入端至至光接光接收收機機的的射射頻輸出端的電光電轉(zhuǎn)換傳頻輸出端的電光電轉(zhuǎn)換傳輸輸鏈路鏈路，傳傳輸輸信信號為數(shù)字調(diào)制射頻信號或以數(shù)號為數(shù)字調(diào)制射頻信號或以數(shù)字字調(diào)制調(diào)制射射頻頻信信號號為主的模擬數(shù)字混合傳輸信號。為主的模擬數(shù)字混合傳輸信號。二、光鏈路參考模型二、光鏈路參考模型1. 短距離數(shù)字電視光鏈路參考模型短距離數(shù)字電視光鏈路參考模型1310nm光發(fā)送機10km光纖光衰減器光接收機有線數(shù)字電視信號1550nm直調(diào)光發(fā)送機10km光纖光衰減器光接收

5、機有線數(shù)字電視信號注：注：1550nm直調(diào)光發(fā)送機射頻輸入信號頻道數(shù)量應(yīng)根直調(diào)光發(fā)送機射頻輸入信號頻道數(shù)量應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品規(guī)格配置。據(jù)產(chǎn)品規(guī)格配置。圖圖12. 長距離數(shù)字電視光鏈路參長距離數(shù)字電視光鏈路參考考模型模型1550nm外調(diào)制光發(fā)送機光放大器光分路器60km光纖光衰減器光接收機圖圖2注注1：應(yīng)根據(jù)傳輸距離選擇合適應(yīng)根據(jù)傳輸距離選擇合適的的1550nm外外調(diào)調(diào)制光制光發(fā)發(fā)送送機機SBS門限值。門限值。注注2：實際的：實際的1550nm長長距距離數(shù)離數(shù)字字電視電視光光鏈路可鏈路可能能包含包含二二級或多級或多級級摻摻鉺鉺光纖放大器光纖放大器（EDFA），甚至拉曼光纖放大），甚至拉曼光纖放大器器來補

6、來補償償長距離長距離光光纖的纖的損耗，還可能包含色散補償模塊（損耗，還可能包含色散補償模塊（如如光纖光纖光光柵色散柵色散補補償模償模塊塊、色散、色散補償光纖段等）來補償長距補償光纖段等）來補償長距離離光纖光纖中中色散色散與與自相位自相位調(diào)調(diào)制制（SPM）相）相結(jié)合造成的系統(tǒng)組合二次互結(jié)合造成的系統(tǒng)組合二次互調(diào)調(diào)指標指標（CSO）的的劣化。劣化。所所有這有這些些光光部部件的組合屬于系統(tǒng)設(shè)計的范件的組合屬于系統(tǒng)設(shè)計的范疇疇，所，所形形成的成的光光鏈路須鏈路須滿滿足本足本標標準所規(guī)準所規(guī)定的端到端光鏈路技術(shù)要求。定的端到端光鏈路技術(shù)要求。有線數(shù)字電視信號3. 數(shù)字電視波分復用光鏈路數(shù)字電視波分復用光

7、鏈路參參考模型考模型1）窄播光插入系統(tǒng)）窄播光插入系統(tǒng)1550直調(diào)制光發(fā)送機（2）窄播信號50外調(diào)制光發(fā)送機（1）光放大器光分路器50km光纖光衰減器光接收機合波器10km光纖圖圖3 數(shù)字廣播電視光信號數(shù)字廣播電視光信號由由1550nm波長外調(diào)制光發(fā)送機發(fā)送波長外調(diào)制光發(fā)送機發(fā)送和光放大器放大，經(jīng)光纖傳輸后與和光放大器放大，經(jīng)光纖傳輸后與由由1550nm波長直調(diào)光波長直調(diào)光發(fā)送機發(fā)送的數(shù)字窄播電視光信號在合波器混發(fā)送機發(fā)送的數(shù)字窄播電視光信號在合波器混合合,然后再然后再經(jīng)光纖傳輸，最后被光接收機接收。經(jīng)光纖傳輸，最后被光接收機接收。有 線 數(shù) 字 電 視 信 號153. 數(shù)字電視波分復用光鏈數(shù)

8、字電視波分復用光鏈路路參參考考模型模型2）數(shù)字電視信號與無源光網(wǎng)絡(luò)）數(shù)字電視信號與無源光網(wǎng)絡(luò)（PON）信號共纖傳輸系統(tǒng)）信號共纖傳輸系統(tǒng)OLTIP網(wǎng)絡(luò)1310nm1490nm50外調(diào)制光發(fā)送機光分路器50km光纖光衰減器光接收機（1）EDFA合波器10km光纖ONU圖圖4 通過波分復用將數(shù)字電視射頻光信號和基帶數(shù)據(jù)光信號通過波分復用將數(shù)字電視射頻光信號和基帶數(shù)據(jù)光信號耦合進一根光纖傳輸。應(yīng)注意選擇傳輸參量以避免兩種耦合進一根光纖傳輸。應(yīng)注意選擇傳輸參量以避免兩種光信號的相互干擾，傳輸參量選擇方法參見附光信號的相互干擾，傳輸參量選擇方法參見附錄錄C。分 波 器有 線 數(shù) 字 電 視 信 號15分

9、光器三三. 光鏈路性能指標參考點光鏈路性能指標參考點MTARO光發(fā)送機光放大器光接收機有線數(shù)字電視前端圖圖5 參考點為：參考點為：QAM調(diào)制器輸出測調(diào)制器輸出測試試點點M、光光發(fā)送發(fā)送機機輸出測試點輸出測試點T、光放大器輸出測、光放大器輸出測試試點點A（可可選）選）、光接收機輸入測試光接收機輸入測試點點R和光和光接接收機收機輸輸出出測測試試點點O四、技術(shù)要求四、技術(shù)要求有線數(shù)字電視系統(tǒng)光鏈路有線數(shù)字電視系統(tǒng)光鏈路分分HFC網(wǎng)網(wǎng)和和FTTH 兩種應(yīng)用場景，性能指標見兩種應(yīng)用場景，性能指標見表表1。表表1適用適用 于于圖圖5測試測試點點T、A、R和和O。窄播光插入系統(tǒng)的光鏈路性窄播光插入系統(tǒng)的光鏈

10、路性能能應(yīng)符應(yīng)符合合表表1要要 求，測試方法見附求，測試方法見附錄錄A。有線有線數(shù)數(shù)字字電電視視信信號號與與PON信號信號共共纖纖傳傳輸輸時時， 有線數(shù)字電視系統(tǒng)光鏈路性有線數(shù)字電視系統(tǒng)光鏈路性能能應(yīng)符應(yīng)符合合表表1要要 求，測試方法見附求，測試方法見附錄錄B。表表 1項目項目單位單位指標要求指標要求備注HFC網(wǎng)光鏈路網(wǎng)光鏈路FTTH光鏈路光鏈路頻率范圍頻率范圍MHz87862(1000)87862(1000）標稱光波長標稱光波長nm12901330, 1550156012901330, 15501560光發(fā)送機輸入光發(fā)送機輸入 射頻電平范圍射頻電平范圍dBV70857085光接收機接收光接收

11、機接收 光功率范圍光功率范圍dBm-6+2-9-1光接收機射頻光接收機射頻 輸出電平輸出電平 (SD,RF)dBV9060系統(tǒng)射頻輸入系統(tǒng)射頻輸入 口反射損耗口反射損耗dB16（87550 MHz）;14（5501000 MHz）系統(tǒng)射頻輸出系統(tǒng)射頻輸出口反射損耗口反射損耗dB16（87550 MHz）14（871000 MHz）14（5501000 MHz）系統(tǒng)頻響系統(tǒng)頻響(全全頻段）頻段）dB3.03.5端到端光端到端光鏈路指標鏈路指標群時延（全頻群時延（全頻 段）段）ns1012端到端光端到端光 鏈路指標鏈路指標表表1（續(xù)）（續(xù)）項目項目單單位位指標要求指標要求備注備注HFC網(wǎng)光鏈路網(wǎng)光

12、鏈路FTTH光鏈路光鏈路MER(關(guān)關(guān)均衡均衡)64 QAMdB2625端到端到端光端光鏈鏈路指路指標標。光。光鏈路鏈路傳送傳送6路路模模擬頻擬頻道道信信 號，號，87路數(shù)字路數(shù)字頻道頻道信號；信號；數(shù)字數(shù)字信道信道電電平比平比模模擬信擬信 道電道電平低平低610 dB。256QAMdB3231MER(開開均衡均衡)64 QAMdB3332256QAMdB3534誤碼率（誤碼率（BER）(RS解碼前解碼前)1x10-41x10-4端到端到端光端光鏈鏈路指路指標標。應(yīng)。應(yīng)至少測出至少測出100個錯個錯誤誤比特。比特。SD,RF/N64 QAMdB2726端到端到端光端光鏈鏈路指路指標標。256QA

13、MdB3332模擬頻道模擬頻道C/NdB48（野外型光（野外型光節(jié)節(jié)點點）4346（FTTB）對野對野外型外型光光節(jié)點節(jié)點光光鏈鏈 路，路，接收接收光光功率為功率為-4dBm；對；對FTTB光光 鏈路鏈路，接，接收收光功光功率率為為-6dBm；對；對FTTH光光鏈路鏈路，接，接收收光功光功率率為為-9dBm。 級聯(lián)級聯(lián)光鏈光鏈路路指標指標計計算算見見GY/T 131-1997C/CTB （可選）（可選）dB63（野外型光（野外型光節(jié)節(jié)點點）5460（FTTB）C/CSO （可選）（可選）dB60（野外型光（野外型光節(jié)節(jié)點點）5457（FTTB）五、光鏈路的技術(shù)指標分配五、光鏈路的技術(shù)指標分配光

14、發(fā)送機 光放大器光接收機光接收機 輸出輸出輸入輸出(C/N)1 (C/CSO)1 (C/CTB)1性能測量點 附加測量點(C/N)2 (C/CSO)2 (C/CTB)2(C/N)3 (C/CSO)3 (C/CTB)3C/N C/CSO C/CTBH/EEOOE電纜網(wǎng)絡(luò)TV系統(tǒng)輸出前端光纜線路同軸電纜網(wǎng)55dB46.0dB（FTTB）48.0dB（野外光節(jié)點）47.9dB45.9dB43.5dB27.3dBC/N=53 dB (PAL-D)C/N=43 dB(PAL-D)SD,RF/N=32 dB (64QAM)SD,RF/N=26 dB (64QAM)39dB29.1dB（FTTB）32.8d

15、BS=-klog1010-S0/k+10-S1/k+10-S2/k+10-S3/k對對C/N, SD,RF/N, k=10; 對對C/CSO, k=15; 對對C/CTB, k=20六、數(shù)字電視調(diào)制方式六、數(shù)字電視調(diào)制方式6.1 數(shù)數(shù)字電視傳輸系統(tǒng)字電視傳輸系統(tǒng)TS流DVB-C中的信道編碼與傳輸系統(tǒng)調(diào)制制式依物理信道而異：衛(wèi)星信道采調(diào)制制式依物理信道而異：衛(wèi)星信道采用用QPSK（四相（四相相移鍵控相移鍵控） ；有線信道采用；有線信道采用MQAM（M進制正交振幅進制正交振幅鍵）鍵）, M=16, 32, 64, 128, 256。Acos(2f t+)用數(shù)據(jù)符號來改變余弦或正弦波的振用數(shù)據(jù)符號來

16、改變余弦或正弦波的振幅幅A和相位和相位。矢矢量量A構(gòu)成信號星座圖。構(gòu)成信號星座圖。交 織 器復用適配 和能量擴 散RS編碼器 (204,188)QAM調(diào)制基帶形成卷積 編碼器6.2 相移鍵控相移鍵控BPSK 二相相移鍵控二相相移鍵控o0載已調(diào)信號“1”波180o“0”“1”“0”數(shù)據(jù)信號（a）方框圖（b）信號波形二相調(diào)制星座圖BPSK調(diào)制QPSK正交（四正交（四相相)相移鍵控相移鍵控I IQ Q數(shù)數(shù)cos0t(0,(0,1 1) )( (1,1,1 1) )據(jù)據(jù)載波載波+ +輸輸輸輸出出入入sin 0 tQ Q(0,(0,0 0) )( (1 1,0),0)( (a a) ) 原理圖原理圖(

17、(b b) ) 星座圖星座圖QPSKQPSK 調(diào)制原理及其星座圖調(diào)制原理及其星座圖1011符號符號相位相位00- 13501+ 13511+4510-45串串/ /并并6.3 正交振幅鍵控正交振幅鍵控16QAMQa1 a2 b1 b2x a1 a250011 0010 0001 0000 +30030111 0110 0101 0100 +1011011 1010 1001 10001-110I-5-3-11351111 1110 1101 1100 -1-311-3-3-1+1+3y-51100b11010b2(a)(b)16-QAM星座和電平與信號狀態(tài)關(guān)系圖16QAM+3+1-1-3cos

18、0tcost+3sint0sin0t+1-1-316QAM 信號的調(diào)制解調(diào)示意圖MQAM判決RLPF(L-1)b門限 Rb22二進信息90移相RbR22串、并 變換2-L電平 轉(zhuǎn)換2-L電平 轉(zhuǎn)換LPFLPF0載波 恢復90LPF判決 (L-1)門限位定時 恢復串、并 變換M=128M=64 M=32 M=16M=4IQM=256正交幅度調(diào)制星座圖七、數(shù)字電視傳輸技術(shù)指標定義七、數(shù)字電視傳輸技術(shù)指標定義 數(shù)字射頻信號電數(shù)字射頻信號電平平 Level of digital RF signal數(shù)字射頻信號電數(shù)字射頻信號電平平SD,RF用等效噪聲帶寬內(nèi)（等用等效噪聲帶寬內(nèi)（等于于QAM調(diào)調(diào)制信號的符

19、號制信號的符號率率fs）的信號均方根功率給定，表示）的信號均方根功率給定，表示為為75Ohm電阻上電阻上的的dBm或或dB值。值。 數(shù)字射頻信號的信噪比數(shù)字射頻信號的信噪比射頻信道的數(shù)字信噪比射頻信道的數(shù)字信噪比SD,RF/N表示為表示為S/NS-NSD,RF/ND,RFD,RFrms其中其中Nrms是射頻信號的是射頻信號的等效噪聲帶寬中的噪聲等效噪聲帶寬中的噪聲均方根電均方根電平平(75 Ohm電電Frequency阻上的阻上的dBm或或dB值值)。 調(diào)制誤差調(diào)制誤差率率 MER一個符號序列中，理想符號矢量的幅一個符號序列中，理想符號矢量的幅度度的平方的平方之之和除和除以以符號符號誤差誤差矢

20、量的幅度的平方之和，表矢量的幅度的平方之和，表示示為功為功率率比比的的dB數(shù)。數(shù)。N 22MER10 log j 1 I2 Q2 j1（dB）其其中中 Ij , Qj 分別是理想符號矢量分別是理想符號矢量的實分量和虛分量的實分量和虛分量； I j , Q j 分別分別是符號誤差矢量的實分量和虛分量。是符號誤差矢量的實分量和虛分量。MER是一個頻道中數(shù)字已調(diào)射頻是一個頻道中數(shù)字已調(diào)射頻信信號質(zhì)量號質(zhì)量的的總的總的表表征，它征，它不但不但反映該頻道內(nèi)噪聲的影響，反映該頻道內(nèi)噪聲的影響，而而且包且包含含了信了信道道非線性非線性失失真（真（如如激光器激光器削波、放大器失真等）所造削波、放大器失真等）所

21、造成成的帶的帶內(nèi)內(nèi)干擾干擾。因因此此MER是比是比SD,RF/N更更嚴格的數(shù)字調(diào)制射頻信號的嚴格的數(shù)字調(diào)制射頻信號的品品質(zhì)因質(zhì)因數(shù)數(shù)。 MER不僅由調(diào)制器產(chǎn)生，還包括了信號傳輸過程中所有不僅由調(diào)制器產(chǎn)生，還包括了信號傳輸過程中所有 類型的損傷，如各種噪聲、載波泄漏類型的損傷，如各種噪聲、載波泄漏、IQ幅度不平衡、幅度不平衡、 IQ相位誤差、等幅波干擾、相位抖動、群時延誤差及激相位誤差、等幅波干擾、相位抖動、群時延誤差及激 光器削波等非線性因素造成的非線性失真（二階互調(diào)與三光器削波等非線性因素造成的非線性失真（二階互調(diào)與三 階差拍）。階差拍）。 在只存在白噪聲的系統(tǒng)中在只存在白噪聲的系統(tǒng)中，ME

22、R等同于載噪等同于載噪比比CNR，定，定 義為信號總功率和噪聲總功率的比值。義為信號總功率和噪聲總功率的比值。 在射頻模擬電視光纖傳輸系統(tǒng)中在射頻模擬電視光纖傳輸系統(tǒng)中，CNR與與CSO、CTB是是 分別測量的，因為在電視機屏幕上它們造成的人的視覺觀分別測量的，因為在電視機屏幕上它們造成的人的視覺觀 感不同；而在數(shù)字電視系統(tǒng)中信號質(zhì)量只用誤碼率表征，感不同；而在數(shù)字電視系統(tǒng)中信號質(zhì)量只用誤碼率表征， 只由只由MER決定。就沒有必要分別單獨度決定。就沒有必要分別單獨度量量CNR與與CSO、 CTB。 在數(shù)字調(diào)制光纖傳輸系統(tǒng)中在數(shù)字調(diào)制光纖傳輸系統(tǒng)中，MER主要由載噪比主要由載噪比CNR和和互調(diào)干

23、擾比決定：互調(diào)干擾比決定：-CNR-C/CSO-C/CTB 載噪比的概念來源于射頻模擬電視，對于射頻數(shù)字電視信載噪比的概念來源于射頻模擬電視，對于射頻數(shù)字電視信 號，由于不存在離散的載波譜線，實際上從測量的觀點，號，由于不存在離散的載波譜線，實際上從測量的觀點， CNR是沒有定義的。是沒有定義的。如果求由噪聲造成的每一個星座圖矢量點所對應(yīng)的載噪比：如果求由噪聲造成的每一個星座圖矢量點所對應(yīng)的載噪比：101010MER 10 lg10+10+10I 2Q2 I 2 Q2jj那么僅僅由噪聲造成那么僅僅由噪聲造成的的MER就是就是QAM信號的信號的“平均載噪平均載噪 比比”，也，也是是QAM信號的信

24、噪信號的信噪比比SD,RF/N，即信號功率與信號，即信號功率與信號 占有帶寬內(nèi)的噪聲功率之比。占有帶寬內(nèi)的噪聲功率之比。jjBER與與MEB密切相關(guān)密切相關(guān)。 誤碼誤碼率率 BER在一段時間內(nèi)錯誤比特數(shù)與傳輸比在一段時間內(nèi)錯誤比特數(shù)與傳輸比特特總數(shù)總數(shù)之之比。比。誤碼率誤碼率調(diào)制方調(diào)制方式式誤碼誤碼率率射頻信噪比射頻信噪比(dB)OOK10-8 21QPSK10-8 1564QAM10-8 27.5256QAM10-8 33.5Eb/N0 = C/N-10lg(fb/BW)八、八、1550nm光光纖鏈纖鏈路路中的特中的特殊殊現(xiàn)現(xiàn)象象 受激布里淵散受激布里淵散射射 Stimulated Bril

25、louin Scattering （SBS） 光纖的非線性特性，與石英的振動激發(fā)態(tài)有關(guān)的受激光纖的非線性特性，與石英的振動激發(fā)態(tài)有關(guān)的受激 非非彈性散射現(xiàn)象之一。當過強的入射光波（泵浦光）進入彈性散射現(xiàn)象之一。當過強的入射光波（泵浦光）進入 光纖時，它通過石英分子的電磁伸縮形成聲波，然后引起光纖時，它通過石英分子的電磁伸縮形成聲波，然后引起介質(zhì)折射率的周期變化（光介質(zhì)折射率的周期變化（光 柵），折射率光柵散射泵浦光，柵），折射率光柵散射泵浦光， 產(chǎn)生一個頻率下移的反向傳播產(chǎn)生一個頻率下移的反向傳播 的散射光，下移頻率就是石英的散射光，下移頻率就是石英 分子的振動頻率。分子的振動頻率。在在155

26、0nm 有有線電視光鏈路中，線電視光鏈路中，當當SBS出出 現(xiàn)現(xiàn)時出纖的前向光功率和有線時出纖的前向光功率和有線 電電視頻道的載噪比會驟然下視頻道的載噪比會驟然下降，因為降，因為1550nm入射光的能量轉(zhuǎn)移給了反向的散射光。入射光的能量轉(zhuǎn)移給了反向的散射光。-5051015+ +入射光功率 (dBm)CNR (dB)在在1550nm有線電視光鏈路的應(yīng)用中，一有線電視光鏈路的應(yīng)用中，一定定要將要將入纖光功率控制入纖光功率控制在在SBS門門限限以以下下。產(chǎn)生產(chǎn)生SBS現(xiàn)象的最小入現(xiàn)象的最小入射射光功光功率率稱稱為為SBS門限門限功率。功率。P 21bAe (1 f S )thg LfB eB為了使

27、光纖放大器的高為了使光纖放大器的高輸輸出出功功率能率能夠夠有效有效地地注注入單模光纖，必須提入單模光纖，必須提高高SBS門門限限功率功率。采用采用的的 方方法主要是對信號光源作附加調(diào)法主要是對信號光源作附加調(diào)制制或?qū)驅(qū)ν馔庹{(diào)調(diào)制制 器作器作附加調(diào)相（采用一個或二個微附加調(diào)相（采用一個或二個微波波頻率頻率）， 使使SBS門門限限 功率功率增增 大。這些大。這些SBS抑制技術(shù)已可抑制技術(shù)已可將將SBS門門限功率提高限功率提高到到+17+19dBm。 受激拉曼散受激拉曼散射射Stimulated Raman Scattering （SRS）光纖的非線性特性，與石英的振動激發(fā)態(tài)有關(guān)的受激非光纖的非線

28、性特性，與石英的振動激發(fā)態(tài)有關(guān)的受激非 彈性散射現(xiàn)象之一。當過強的入射光波（泵浦光）進入光彈性散射現(xiàn)象之一。當過強的入射光波（泵浦光）進入光 纖時，入射光被石英分子散射成一個頻率下移的散射光，纖時，入射光被石英分子散射成一個頻率下移的散射光， 同時石英分子完成兩個振動態(tài)之間的躍遷。同時石英分子完成兩個振動態(tài)之間的躍遷。這是一種光波能量從入射波長轉(zhuǎn)移到較長波長的現(xiàn)象，這是一種光波能量從入射波長轉(zhuǎn)移到較長波長的現(xiàn)象， 它與它與SBS的區(qū)別除了頻移量以外，主要的區(qū)別除了頻移量以外，主要是是SRS散射光波在散射光波在前向、后向都存在，且門限光功率很高（因此，通前向、后向都存在，且門限光功率很高（因此，

29、通常常SRS 不出現(xiàn)）。在不出現(xiàn)）。在1550nm干線光纖傳輸系統(tǒng)中，可利干線光纖傳輸系統(tǒng)中，可利用用SRS 來構(gòu)成拉曼光放大器。而來構(gòu)成拉曼光放大器。而在在1550nm有線電視光波與有線電視光波與 1490nm PON共纖傳輸?shù)墓怄溌分幸拦怖w傳輸?shù)墓怄溌分幸乐怪筆ON光波對有線光波對有線 電視光波電視光波的的SRS串擾。串擾。 自相位調(diào)制自相位調(diào)制Self Phase Modulation（SPM）石英光纖的折射石英光纖的折射率率 n 與光與光強強 I 有關(guān)：有關(guān)：n n0 n2 In0是光纖的線性折射率是光纖的線性折射率；n2是光纖的非線性是光纖的非線性折折 射率射率，當光強過大時當光

30、強過大時，光纖折射率的非線性部分就突現(xiàn)出光纖折射率的非線性部分就突現(xiàn)出來來，稱稱為為Kerr效應(yīng)。效應(yīng)。由由n2部分引起的光波的附加相位變化部分引起的光波的附加相位變化為為: 2n2 ILeNL式式中中 為光波波長為光波波長，Le為光纖的等效長度。為光纖的等效長度。光波的附加相位調(diào)制與信號光光波的附加相位調(diào)制與信號光強強I I 成正比。當用電視成正比。當用電視信號對光波作強度調(diào)制時，也就同時調(diào)變了光波的相位，信號對光波作強度調(diào)制時，也就同時調(diào)變了光波的相位，所以稱為所以稱為“自相位調(diào)制自相位調(diào)制”。這種寄生調(diào)相會因為光纖色散。這種寄生調(diào)相會因為光纖色散的作用轉(zhuǎn)換為寄生強度調(diào)制，于是導致了信號的

31、非線性失的作用轉(zhuǎn)換為寄生強度調(diào)制，于是導致了信號的非線性失真和相對強度噪聲的增加，受影響最大的是系真和相對強度噪聲的增加，受影響最大的是系統(tǒng)統(tǒng)CSO指指標標附附錄錄A直調(diào)窄播光插入波分復直調(diào)窄播光插入波分復用用光鏈光鏈路路測試測試（規(guī)范性附錄）（規(guī)范性附錄）A.1 測試框圖測試框圖IPQAM1550直直調(diào)調(diào)光衰減器光衰減器1光發(fā)送機（光發(fā)送機（ 2）有線有線電電1550外調(diào)外調(diào)制制EDFA50km合波器合波器視信視信號號光發(fā)送機（光發(fā)送機（ 1）光纖光纖光接收光接收機機光衰減器光衰減器210km光纖光纖A.2 光發(fā)送機波長測量光發(fā)送機波長測量在直調(diào)窄播光插入波分復用光鏈在直調(diào)窄播光插入波分復用

32、光鏈路路中中,外外調(diào)調(diào)制光發(fā)制光發(fā)送送機與機與直直調(diào)調(diào)光光發(fā)送機須工作于不同的波長發(fā)送機須工作于不同的波長。對于對于系系統(tǒng)設(shè)統(tǒng)設(shè)計計選擇的選擇的兩兩種光種光發(fā)發(fā)送機的送機的工作波長，應(yīng)采用光譜分析工作波長，應(yīng)采用光譜分析儀儀進行進行測測量。量。A.3 光鏈路指標測量光鏈路指標測量1）將將EDFA的輸出設(shè)置的輸出設(shè)置為為16dBm，關(guān)閉直調(diào)光發(fā)送機，用光功率計測，關(guān)閉直調(diào)光發(fā)送機，用光功率計測量量 合波器合波器 輸出的外調(diào)制光發(fā)送機的光功輸出的外調(diào)制光發(fā)送機的光功率率P1；同法，斷開合波器的主路光輸入，用光；同法，斷開合波器的主路光輸入，用光 功率計測量合波器輸出的直調(diào)光發(fā)送機的光功功率計測量合

33、波器輸出的直調(diào)光發(fā)送機的光功率率P2。2）調(diào)節(jié)光衰減器）調(diào)節(jié)光衰減器1，使，使使使P1比比P2 高高6dB（注：工程應(yīng)用上一般（注：工程應(yīng)用上一般為為 3 6dB）。）。3）光路光功率調(diào)試完成后，分別給外調(diào)制光發(fā)送機和直調(diào)光發(fā)送機注入射頻信）光路光功率調(diào)試完成后，分別給外調(diào)制光發(fā)送機和直調(diào)光發(fā)送機注入射頻信 號。外調(diào)制光發(fā)送機加載的信號頻段號。外調(diào)制光發(fā)送機加載的信號頻段為為87 600MHz ，其中低頻段安，其中低頻段安排排6套套 模擬載波，其余頻段安排模擬載波，其余頻段安排約約60套數(shù)字電視信號，數(shù)字電視信號比模擬載波電套數(shù)字電視信號，數(shù)字電視信號比模擬載波電 平低平低610dB。直調(diào)光發(fā)

34、送機加載的信號頻段。直調(diào)光發(fā)送機加載的信號頻段為為 600MHz 862（1000） MHz ，安排，安排32套數(shù)字電視信號，套數(shù)字電視信號，其其OMI滿足在光接收機（接收機均衡斜率滿足在光接收機（接收機均衡斜率 為為0）輸出端來自外調(diào)制光發(fā)送機的數(shù)字電視信號電平和來自直調(diào)光發(fā)送機）輸出端來自外調(diào)制光發(fā)送機的數(shù)字電視信號電平和來自直調(diào)光發(fā)送機 的數(shù)字電視信號電平相等。的數(shù)字電視信號電平相等。4）調(diào)節(jié)光衰減器）調(diào)節(jié)光衰減器2，在在-6dBm接收的情況下測量接收的情況下測量HFC網(wǎng)絡(luò)光接收機的指標；網(wǎng)絡(luò)光接收機的指標；在在-9dBm 接收的情況下測接收的情況下測量量FTTH光接收機的指標。抽測頻點

35、為光接收機的指標。抽測頻點為：5個外調(diào)制光個外調(diào)制光鏈路頻點鏈路頻點，5個直調(diào)光鏈路頻點。去掉窄播光鏈路，再測個直調(diào)光鏈路頻點。去掉窄播光鏈路，再測試試5個外調(diào)制光鏈路個外調(diào)制光鏈路頻點的指標，并與加入窄播鏈路時的指標進行對比。頻點的指標，并與加入窄播鏈路時的指標進行對比。附錄附錄B有線數(shù)字電視信號與無源有線數(shù)字電視信號與無源光光網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)（PON） 信號共纖傳輸光鏈路測試信號共纖傳輸光鏈路測試圖圖B.1 HFC疊加疊加EPON的測試連接方案的測試連接方案附附錄錄 C 有線數(shù)字電視信號有線數(shù)字電視信號與與PON信號信號共共纖纖傳傳輸輸時時參量選擇（資料性附錄）參量選擇（資料性附錄）C.1 有線數(shù)

36、字電視信號有線數(shù)字電視信號與與PON信號信號共共纖傳纖傳輸輸?shù)牡倪B連接接方案方案前端系統(tǒng)前端系統(tǒng)分配網(wǎng)分配網(wǎng)用戶設(shè)備用戶設(shè)備有線電視有線電視有線數(shù)字電視系統(tǒng)有線數(shù)字電視系統(tǒng)有線電視有線電視 室內(nèi)網(wǎng)絡(luò)室內(nèi)網(wǎng)絡(luò)光發(fā)送機光發(fā)送機1550nm光接收機光接收機EWDMnWDMOTVOEOLTONUE1490nmOPCO 1310nmE基帶數(shù)據(jù)信號傳輸系統(tǒng)基帶數(shù)據(jù)信號傳輸系統(tǒng)C.2 有線數(shù)字電視信號有線數(shù)字電視信號與與EPON信信號共號共纖纖傳輸傳輸?shù)牡母筛蓴_擾類型類型 在有線數(shù)字電視信號在有線數(shù)字電視信號與與EPON信信號的號的共共纖傳輸纖傳輸方方案中案中需需要避免要避免如如下下的的光電串擾：光電串擾：

37、（1）在某些場合，使用單纖三）在某些場合，使用單纖三波波長收長收發(fā)發(fā)器（有器（有線線數(shù)字數(shù)字電電視光視光接接收機與收機與 ONU的的集集成成光模塊）光模塊），如，如圖圖C.2所示所示。在非常緊在非常緊湊的三湊的三波波長模長模塊盒中，塊盒中， 1310nm波波長激長激光光器的數(shù)器的數(shù)據(jù)據(jù)驅(qū)動驅(qū)動信信號通過號通過電電磁輻磁輻射射對對1550nm波波長有長有線線 電視接收信號的串擾。電視接收信號的串擾。PON三波長光收發(fā)器1550nm WDM數(shù)據(jù)信號CATV信號光接收機光接收機1310nm光源1490nm WDM光源驅(qū)動器（2）在波分復用器（）在波分復用器（WDM）波長隔離度不充分時，下）波長隔離度

38、不充分時，下行行1550nm波長有線數(shù)字電視光波對下波長有線數(shù)字電視光波對下行行1490nm波長數(shù)據(jù)波長數(shù)據(jù)光光波的線性串擾。波的線性串擾。（3）下行）下行1490nm波長數(shù)據(jù)光波通過光纖中的受激喇曼效波長數(shù)據(jù)光波通過光纖中的受激喇曼效應(yīng)對下行應(yīng)對下行1550nm波長有線電視光波的非線性串擾。波長有線電視光波的非線性串擾。 對于（對于（1）的串擾情況，應(yīng)）的串擾情況，應(yīng)由由ONU設(shè)備制造商在選用單設(shè)備制造商在選用單纖纖三波長收發(fā)器時通過質(zhì)量認定過程予以避免。而三波長收發(fā)器時通過質(zhì)量認定過程予以避免。而（2）和）和（3）的串擾情況和有線電視射頻信號傳輸系統(tǒng)）的串擾情況和有線電視射頻信號傳輸系統(tǒng)和

39、和EPON數(shù)據(jù)信號傳輸系統(tǒng)的工作參數(shù)配置有關(guān)，應(yīng)由有線電視數(shù)據(jù)信號傳輸系統(tǒng)的工作參數(shù)配置有關(guān)，應(yīng)由有線電視運商在系統(tǒng)敷設(shè)和營運時采取措施予以避免。運商在系統(tǒng)敷設(shè)和營運時采取措施予以避免。1550/1490/1310WDM1550/1490/1310WDMC.3 有線電視光波有線電視光波對對EPON數(shù)數(shù)據(jù)光據(jù)光波波的的串串擾擾廣播公眾電話網(wǎng)視頻前端Internet1490nmPON Voice1490nmDataPON1310nmONTOLT1310nm1550nm模擬光1550nmDWDM155Xnm接收機合波器132ODN155XnmRF/IP視頻QAM窄播機頂盒WDM服務(wù)器調(diào)制器光發(fā)送機T

40、V,機頂盒高達高達+16.5+18.5dBm的的在在ONU輸入端輸入端,1550nmCATVCATV光功光功率率使使光纖光纖出出光波光波比比1490nm數(shù)據(jù)光波強數(shù)據(jù)光波強現(xiàn)非現(xiàn)非線性線性，Raman散散射射5080倍。倍。WDM光隔離光隔離度度不不足足CATV的干的干擾擾。擾。擾。-12-10-8-6-4-20有線電視接收光功率與數(shù)據(jù)接收光功率之比（dB）0.00.51.01.52.02.53.0sh ot noise of a verage photocurrent omitted with shot n oise of average pho tocurrentCATV O ptical

41、 Power Relative to Data Receiver Sensitivity( dB)Bd(ytlanePrewo Plac itp O0.00.51.01.52.02.53.0光功率代價（dB）忽略平均光電流的散粒噪聲 具有平均光電流的散粒噪聲介質(zhì)薄膜型介質(zhì)薄膜型CWDM分波分波器器的透的透射射響響應(yīng)應(yīng)C.4 EPON數(shù)據(jù)光波通過受激拉曼散射效應(yīng)對有線數(shù)字電視數(shù)據(jù)光波通過受激拉曼散射效應(yīng)對有線數(shù)字電視光波的串擾光波的串擾 短波長信道的光能通過拉曼短波長信道的光能通過拉曼效效應(yīng)轉(zhuǎn)應(yīng)轉(zhuǎn)移移到長到長波波長信道長信道，使短使短波波長光衰長光衰減，長波長光加強（得到拉減，長波長光加強（得到

42、拉曼曼增益增益）。拉。拉曼曼增益譜增益譜的的峰值峰值發(fā)發(fā)生在頻生在頻移移13.5GHz處（處（pump波波長為長為1490nm時對應(yīng)時對應(yīng)100nm的的波波長上長上移移），），但但拉曼增益譜相當寬闊，拉曼增益譜相當寬闊，在在1550nm-1490nm=60nm的的波波長差長差異異下下, 拉曼拉曼增益仍相當高（增益仍相當高（0.510-13m/W）。）。能量能量轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)移1490nm1550nm波長波長數(shù)據(jù)光數(shù)據(jù)光波波CATV光波光波CATV Carrier-to-Noise Ratio C/N (dB)C/N C/NoRelative Intensity Noise RINs (dB/Hz)Ra

43、man干擾問題干擾問題CATV光接收機的輸出載噪比光接收機的輸出載噪比為為m-光調(diào)制度；光調(diào)制度；R-光探測光探測12器響應(yīng)度；器響應(yīng)度；Pr-接收光功接收光功(mRPr)率；率；Ith-光接收機噪聲電光接收機噪聲電C/N =2流譜流譜；RIN-激光源相對激光源相對RINRINsIth 2 2eRPr+(10 10 +10 10 )(RPr)2 Be強度噪聲譜強度噪聲譜; RINs拉曼拉曼效應(yīng)造成的信號光波的效應(yīng)造成的信號光波的相對強度相對強度噪聲譜噪聲譜RINs無喇無喇曼散射曼散射50-14048-145-15046-15544有喇有喇曼散射曼散射-16042-16540-170010020

44、030040050038Frequency f (MHz)0100200300400 500Frequency f (MHz)數(shù)據(jù)光波通過光纖拉曼效應(yīng)數(shù)據(jù)光波通過光纖拉曼效應(yīng)在在數(shù)據(jù)光波數(shù)據(jù)光波通過光通過光纖纖拉曼拉曼效應(yīng)導致效應(yīng)導致CATVCATV通道產(chǎn)生的相對強度噪聲通道產(chǎn)生的相對強度噪聲譜譜CATV頻道頻道的的載載噪比劣噪比劣化化RF信道載噪比 (dB) 在分析相對強度噪聲功率譜在分析相對強度噪聲功率譜時時，可，可以以看出看出以以下幾點：下幾點：1）RINs與拉曼增益系數(shù)與拉曼增益系數(shù)和和pump功功率的率的平平方成正方成正比；比；2）拉曼串擾系統(tǒng)顯現(xiàn)出低通特性）拉曼串擾系統(tǒng)顯現(xiàn)出低通特

45、性（隨信隨信號號頻率升頻率升高高，由，由拉拉曼效應(yīng)造曼效應(yīng)造成的相對強度噪聲功率譜降低）。成的相對強度噪聲功率譜降低）。50484644424050150250350450550650750850頻率 f(MHz)No Raman Ppo= -3dBm Ppo=+2dBm Ppo=+7dBmIDLE1 K28.5/D5.6: 0011111010/1010010110 IDLE2K28.5/D16.2:0011111010/1001000101通過擾碼抑制這通過擾碼抑制這些些IDLE字符造成字符造成 的干擾譜線的干擾譜線空閑字符造成空閑字符造成的的Raman干干擾問擾問題題RF-TV疊疊加加EPON中克中克服服拉曼拉曼干干擾擾影影響的響的辦辦法法1）在條件許可時）在條件許可時在在84150MHz頻段內(nèi)不安排模擬電視頻段內(nèi)不安排模擬電視頻道；或者提高相應(yīng)模擬電視頻道的射頻發(fā)送電平，頻道；或者提高相應(yīng)模擬電視頻道的射頻發(fā)送電平，使使ONU處處CATV光接收