摘要: 有线电视网络中光缆光纤已被广泛使用。文中论述了厦门岛内光缆干线组成和HFC-860M双向网络设计，根据网络建设实践，给出了光缆网络设计步骤及光分路器分光比的计算方法。

关键词: 光缆光纤；网络设计；光分路器

有线电视网络经过多年发展，光缆光纤已被广泛使用，光缆光纤相对电缆来说，使用比例不断提高。厦门市岛内的有线电视网络采用了HFC-860M双向网络设计，笔者根据网络建设实践详细论述光缆光纤网络部分的设计应用。

1岛内光缆网概述

厦门岛内光缆干线由光发射机、光缆、光接收机、光分配器及各种接续附件等组成。根据岛内的实际情况，由前端起向外辐射出几条光缆干线，给全岛部分片区馈送信号，如图1所示。

图1厦门岛内光缆干线示意

1.1光缆光纤

根据光纤损耗与波长的关系曲线（如图2），通常可选用三个低损耗窗口，鉴于目前第三个窗口（1550nm）尚难于以较低价格提供固态光源以及发射机产品，则用第二个窗口，即中心波长为1310nm。

图2光纤损耗与波长的关系曲线

从选用光纤来看，鉴于单模光纤易于实现大容量、宽频带和长距离传输，又考虑到施工时易于辩认，因此选用9~125um的多芯着色单模光纤，芯数则根据实际需要和留有三根备用纤的原则确定。

1.2光发射机

激光器是发射机重要的器件，也是光纤多路调幅有线电视成功的关键。以厦门有线电视部分使用的6460光发射机为例，该机使用DFB激光器，其原理如图3。

图3 6460光发射机原理图

图4为P-I曲线，其中I_th为阀值电流，即半导体激光器发射激光所需的最小输入电流。由图中可知，I_th将使输出光功率发生很大的变化，在一些发射机中常增加一些控制电路，其目的是消除温度变化和器件老化的影响，从而稳定输出的光信号。

图4 P-I曲线

控制电路包括AGC电路和自动功率控制APC。APC电路一般用光电二极管探测LD的反向光，然后与参考电平比较并进一步放大后控制激光器的偏置电流，使其自动跟踪阀值变化，从而使激光器总是偏置在最佳工作状态，以保证输出光功率恒定。

光发射机要求具有高线性、高功率输出的DFB激光器，可直接进行光强度调制。且具有AGC和APC功能，保证激光器的射频驱动电平保持恒定和激光器输出功率恒定，并且有状态控制功能。

1.3光接收机

光发射机发射的光信号通过光纤的传输，幅度被衰减，最终传到光接收机时变得比较微弱了。而光接收机的作用是把光信号变成电信号，也就是说对光进行解调后，再发射出所需的电信号，其原理如图5所示。

图5 光接收机原理

光接收机与普通检波器一样，应具有高的灵敏度，低的噪声系数及足够的带宽。检波器应有如下性能：

（1）有高响应度（R）或灵敏度；

（2）有足够的带宽或响应速度；

（3）引入的附加噪声要小，暖电流，漏电流、分路导电必须低。

1.4光纤无源器件

光纤无源器件是一类重要器件，如施工中使用的光纤连接器及光纤耦合器（分路器）等。在CATV中，需多种无源器件。

对于活动连接器，施工中把它的插人损耗定为0.5 dB,而固定连接器定为0.1dB.对于光纤耦合器主要注意两点: 附加损耗和插入损耗，以此来确定光纤耦合器的质量好坏。

2光纤网络设计实例

2 .1设计步骤

设计步骤如下：

第一步，按照整体规划，对覆盖区域内基本的自然条件和地理环境进行综合分析，综合现有交通道路、通讯及供电杆路、桥梁管孔及城市建设和规划等实际情况，在调研勘察的基础上，按照布局合理，路径最短，易于实施的原则，确定干线的走向、路由及分支点，绘制出干线拓扑结构及分布图。如图1。

第二步，根据全网主要技术指标分配器件，按每个片区主干线电缆走向约为500m，结合干线结构和可能用户的多少，采取就近方式划出全网片区的具体范围及区节点的位置。

第三步，测量出各节点与前端的距离，按光纤损耗0.35dB/km计算相应的元件损耗，然后再考虑干线熔点、分支点及活动连接器的插入和分支损耗，在留有约1dB左右余量条件下，计算出传送至各光节点的光路预计总损耗。

第四步，按干线结构，光缆长度，划定片区的具体位置及确定光缆芯数。制定光缆熔接示意图。

第五步，按照所说光发射机、光缆、光接收机、光无源分配器件，活动连接器等光设备的性能在留有一定的系统余量的基础上，依照优化组合的统筹方法确定前端光能最佳分光方案，综合绘制下行光路传输分配图。

以上各步在实际设计中需交叉作业，反复计算综合考虑。最后，则由以上这些基本技术资料结合各实施阶段制定出阶段的光缆干线施工方案。

2.2设计举例

在设计中，首先应根据网络分配指标确定链路损耗指标分配情况。图6为C/N与链路损耗关系图，可查得所用光接收机满足指标时,链路损耗为10.5dB。

图6 C/N与链路损耗关系图

光接收机要求其输入端的光功率在0~-9dBm范围内，实际上为保证C/N的要求，同时又不致使输入光接收机的光功率超过0dBm。光接收机的光功率大多定在-2~-3dB左右。例如，用6460光发射给三个地方输送信号，即思明、黄厝、塔头，数据如表1。

表1 光链路设计统计表

由表中可知三个地方的长度、死接头、活接头数及余量的dB数,在“损耗”一栏所显示的数值为该三项之和。在“分量”栏各数值计算如下：

（1）

式中，A=链路损耗dB数－光发射机光能量dB数。6460光发射机发射光能量为6.5mW即8.13dBmW。光接收机满足指标要求时链路损耗为10.5 dBmW。把数据代入式（1）可求得分量。

由“分量”栏数值可计算得出这三个地方的分光比。分光比计算如下：

（2）

式中，B为三项“分量”之和。分光比如图7所示，光发机发出的光能量经一个活接头到三分光分路器，分向思明、黄厝及塔头的分光比各为16%、38%及46%。

图7 光分路器的分光比

得出分光比后还要进行思明、塔头、黄厝三地的链路损耗验算，以保证设计的准确性。验算式如下：

链路损耗α_opt=L·α_k + n·α_g + R + N·α_N + P

式中：L为链路长度；α_k为0.35dB/km；α_g 为0.1dB/个；n 为链路中死接头个数；R为余量(1 dB)；N 为链路中活接头个数；α_N为0.5dB/个；P是分光比损耗dB数，P=10 lg（分光比）。

计算如下：

思明光点α_opt=2.6×0.35 + 2×0.1 + 1 +1×0.5 + 10 lg0.16=10.56 dBmw；

塔头光点α_opt=12.6×0.35 + 4×0.1 + 1 +1×0.5 + 10 lg0.38=10.51 dBmw；

黄厝光点α_opt=14.8×0.35 + 6×0.1 + 1 +1×0.5 + 10 lg0.46=10.55dBmw；

验算可得满足10.5 dBmw的链路损耗。精确满足指标要求又不会造成浪费光能量。

3光干线系统的调试

    光干线系统由残留边带调幅制光端机和常规单模光纤构成，光干线技术指标和调制指数、频道数及光路反射有着密切的关系。恰当选择光调指数，光干线的组合二阶互调（CSO）和组合三阶差拍（CTB）可以控制在65dB。而载噪比则取决于光功率的大小。

（1）光发射机的状态设置和调试，对光发射机的调试分步进行：

第一步：调整光发射机的输入电平，使其达到设计要求，再输入给光发射机，输入后AGC范围应在45%-55%之间，使其进入自动调整的最佳状态。

第二步：用数字万用表测量面板上15针插座的各脚电压、各脚电压值应在标准值10%的范围内。

第三步：规定面板上的数字显示环，当数字显示和15针插座电压有矛盾时应以插座电压为准。

（2）光接收机调试

当光发射机输出光功率和光纤线路设定后，到达接收机的光功率已经固定，因此光接收机的唯一调试步骤是，适当改变光接收机中的插入哀减器或重新调整前端光耦合器的分支量，使光接收机的输出RF电平达到设计值。输出RF电平多为平坦型，由于设计电平较低，故不宜采用大倾斜量，一般插入均衡是0 dB或1.5dB。同时还应注意，光路中的反射对信号传输的质量影响很大，因此要保持光纤活动连接器端角的清洁及光纤的合理安置，在实践中发现，这一点也是非常重要的。

4结束语

厦门市岛内的有线电视网络采用了HFC-860M双向网络设计。根据网络建设实践，结合厦门岛内光缆干线组成和HFC-860M双向网络设计实例，详细论述了光缆网络设计步骤及光分路器分光比的计算方法。