广播数字化光纤传输系统

调度中心是中央人民广播电台、国际广播电台、中央电视台的节目传输中枢,三台节目送至调度中心后,进行节目交换和分配,然后传输至北京郊区各广播发射台进行发射。整个传输链路均采用高质量的光缆传输系统。
    
　　一、系统特点：

调度中心与各电台、发射台的节目传输方式多年来一直采用卫星和音频电缆。由于卫星Ku波段存在较大的雨衰现象,当降雨损耗超过降雨储备余量时,接收信号时常出现中断。而电缆传输的主要缺点是距离增加,质量下降。主要表现在损耗大,抗干扰性差,信噪比低及频率均衡问题。针对卫星传输和电缆传输中存在的缺点和弊端,从1996年开始首先在国际广播电台开通数字光纤传输系统,到2000年完成调度中心至发射台的光缆传输工程,实现了广播节目的全数字化传输。
    
　　数字化光缆传输系统由于其采用了数字化音频传输技术,具有传输频带宽、容量大、损耗低、抗电磁干扰能力强,实现了高质量的节目传输。
    
　　二、光端机的选择

光端机作为该传输系统的核心设备,设备的性能关系到节目传输和播出的质量。他的作用就好比是瓶子口,各个电台花费大量的精力做了好的节目,如果传输过程给卡住了,听众是无法收听到好的节目。
    
　　1996年在国际台进行传输设备选择时做了大量的调研工作,当时数字化广播光纤传输设备提供的厂家还不多,对比了几家国外产品均不能满足使用要求,而信息产业部电子三所研制生产的MDT9601B广播级多路数字光端机从性能指标、功能和可维护性上更符合需要,因此首次在国际台至调度中心节目传送链路中使用了上述设备。该设备从1996年2月启用至今,作为主传输设备性能稳定可靠,维护方便,技术指标高。鉴于此,几年来调度中心在中央台、人民大会堂直播、村村通和京郊发射台的广播传输光端机改造中均选用了该光端机。
    
　　三、光端机的性能
　
　　1．设备特点
     ●以8路为标准单元,可构成16路、24路、32路等多种机型。
     ●设备同时具有模拟音频接口及数字声频AES/EBU接口。设有模拟/数字接口选择按钮,任一通道的输入信号可选。设有AES/EBU信号的立体声、单声道转换开关。
     ●多路异步数字声频接口适合各种标准采样频率(32kHz、44.1kHz、48kHz)。
     ●设有测试接口,可随时测试信号质量。
     ●收端机的信号及工作状态可返送回发端进行监测,便于统一管理。
     ●设有误码校正电路,并具有抗突发干扰的能力。
     ●通过面板上的按键,可选择监听任一路节目信号。
     ●留有计算机接口,用户可选择配置自动检测设备。利用计算机自动监视并报告设备的工作情况。
     ●电源模块和光收发模块热备。
    
　　2．主要技术参数：
    
     A.模拟音频接口
     采样频率：48KHz
     量化方式：20bit线性
     频率响应:20?20000Hz±0.2dB
     谐波失真：0.06%
     动态范围；96dB
     串音路际衰减：98dB
     接口规范：
     输入阻抗：20KΩ（平衡）
     输出阻抗：75Ω（平衡）
     最大电平：+18dBu
    
     B．数字音频接口：
     传输速率：3.072Mbit/s
     线路阻抗：110Ω平衡
     接口电平:符合AES/EBU标准
    
     C．光接口：
     发射功率:≥-6dBm(1310nm)
     接收灵敏度:≤-34dBm(1310nm)
     接口连接器类型：FC连接器
    
　　四、光端机的安装：

光端机在安装前必须将机箱安全接地,其接地电阻应小于4欧;在安装时,要仔细识别各模块的编号,按模块位置示意图将相应的模块沿机箱导轨装入机箱内,待所有模块插入机箱,光端机便安装完毕。

光发机加电运行正常后,便可用光功率计测试其光输出功率,如光功率输出在正常值范围内,即可与光链路连通,并在光接收点测量光接收功率正常后,即可接入光接收机。

为了避免雷击致使光端机损坏,应在供电系统、音频电缆系统安装避雷装置。
    
　　五、系统的连接

1.模拟音频信号的连接

该光发、收机均有8组模拟音频接口,可传送和接收8路单声道节目或4路立体声节目。为保证音频信号在传输系统中有足够的信噪比,又不出现失真,鉴于该光端机允许最高工作电平为+18dBu，在电平留有峰值储量9-12dBu时，故光发机正常工作电平范围应选择 6-9 dBu 为最佳，一般选择最小值6dBu为该系统的正常工作电平值。因为正常工作电平值选择的较高,电平峰值储量便会减少,当播出节目在高电平峰值时,会产生过载失真；若正常工作电平值选择的过低,节目信噪比就变得很差,严重时节目信号会被噪声掩盖。

注意音频接口卡侬头的接线一定要正确,"1"接传输线屏蔽或信号地,"2"接信号正,"3"接信号负。如果"2"、"3"与"1"错接,即信号正、负极性与地错接,在音频传输系统会出现"哼哼"声；
 
　　如果"2"与"3"错接,即信号正、负极性错接,导致反相（相位差180°）,若此时为摸拟调频立体声广播,则听众接收到的音频质量将大为降低,响度显著下降,该两种播音质量均为劣播。（注意,"2"、"3"的相对极性在数字声频情况下并不重要）
    
　　2．数字声频信号的连接

该光发、收机均有8组数字声频信号接口,即AES/EBU接口,这是一种串行数字声频接口,可传送8路单声道或4路立体声节目,但需注意连接该接口的传输线应具有规定的特性阻抗,即110Ω的数字信号传输线,数字声频接口要屏蔽良好,否则会因反射会引起数据误差,同时易受外界干扰,而且也会向外辐射而干扰别的设备。由于数字声频立体声信号采用时分方式,所有当AES/EBU接口传输立体声节目时,其信号的连接只需一条数字传输线即可。需注意的是该传输线在100m以上时,要考虑均衡设备。

对于数字声频接口输入输出阻抗为110Ω,如果将一路输出驱动两路输入,则会造成阻抗不匹配,信号失真,严重时会使信号中断,因此,使用数字接口进行设备连接时,一定注意不要将两路输入信号并接。
    
　　3.光信号的连接

该光端机有2组光输出连接器和两组光输入连接器,当光端机上的光输出连接器在与尾纤相连时,光输出连接器的定位凹槽要与光纤连接器的凸棱对准,对接好后再将连接器的螺帽旋转到底,确保接触良好。尽管大多数光纤传输使用的激光人眼看不见,但在光输出连接器端口和未经连接的传输光纤的末端仍出现潜在的辐射伤害,故不要向光纤连接器直视,否则可能导致人生伤害。

光信号的连接千万要注意长距离的光收、发机不得与短距离的光收、发机混接,若短距离的发机光信号连接到长距离的光收机时,在收端会出现光功率低于接收机最小输入光功率,导致光端机不能正常工作,影响安全播出,在紧急代播时易出现的错误。
    
　　六、光系统的维护

1.光缆的维护

光纤、光缆的基本特性参数是损耗与色散,损耗可直接影响传输距离,色散则将引起光脉冲信号展宽和码间串扰,影响传输距离和容量。为此在维护中要保证光缆具有低损耗和低色散特性。一般光纤的最小色散出现在波长1310nm处,最小衰减却出现在波长1550nm处。

在光缆的维护中要作定期巡线检查,察看其外形（包括光缆接头）有无异常变化,应定期对光缆进行损耗测试,在敷设好后的一年内可多测试几次,一年以后逐渐减少,对衰减变化较大的光纤,可用OTDR测试,打印出背向散射曲线,与验收时的曲线对比分析,注意定期检查和测试的结果均应做好记录,存档备查。我们在维护中每季度测试一次,每次测试结果与验收时曲线对比区别不大。
     
　　 2.光发机的维护

光发机的主要质量参数是光发射功率,该参数决定了容许的光纤损耗和传输距离。MDT9601光发机远距离的发射功率≥-6dBm,近距离的发射功率≥-15dBm。其光发射能力是由两个激光器模块提供的。光发机将高速比特流转换成激光脉冲输出,此激光脉冲被耦合进入单模光缆。故在维护中要定期测量光发机的光功率,并且做好记录,注意当光发机处在工作状态时,不能安装、拆卸光连接器,特别禁止眼睛直视光输出器,以免激光对人眼造成伤害。

光发射功率一般是每月测试一次,测试结果有时会有差异,该差异一般为光连接器不洁净,或测试尾纤与光功率计的光接口未对接好造成;当然也与输出光功率激光器的温度过高有关,因为激光器是随着温度升高,光输出功率下降。所以光发机在维护中要注意环境温度不能过高。在日常巡机中可用手摸温度,如发现激光器模块烫手,就有可能是激光器腔体内半导体热电制冷器工作不正常,应立即检修,需注意的是长距离光端机的激光模块要比短距离光端机的激光模块温度稍高一些。
    
　　3.光接收机的维护

光接收机的主要质量指标是接收机灵敏度,即在保证特定的误码率条件下所需的最小输入光功率,即最小平均接收光功率。接收机灵敏度取决于信噪比,亦取决于干扰接收信号的各种噪声源。该接收机的灵敏度≥-34dB。注意一般在使用时接收光功率要留有10dB以上的余量。因为该余量是根据元器件的变化、接收机灵敏度下降、光连接器插入损耗增大；光缆的老化,温度特性的影响以及光缆维修后增加的损耗等因素来决定的。由于诸多因素均会使接收光功率下降,所以收机在维护中也要定期检测其光功率是否正常,若下降值较大,要尽快查找原因,否则将危及安全播音。
    
　　4.光纤连接器的维护

光纤连接器亦称活接头,是该光缆传输系统中必不可少的器件之一,它出现在光端机与光纤相连处及光缆配线架中,由于光连接器插拔方便,为光传输系统的检修、故障的查找及切换提供了方便,同时也增大了维护难度。对光连接器来讲,会因光纤端面不洁净或操作不当产生较高的插入损耗,甚至可导致光链路中断。所以在光纤连接器检修、切换的插拔中,要及时带防尘帽,用无纤维棉棒沾无水酒精擦拭光纤端面,同时连接器插头凸棱一定要对准连接器插座的定位凹槽,方可使光纤精密的对接起来,从而保证连接器的插入损耗不大于0.3dB/个。

在近一年的维护纪录中,光配线室在室内装修的恶劣环境下,因光连接器不清洁出现过一个活接头的插入损耗大于10dB以上的纪录；也有在传输中突然光信号中断,将光连接器用无水酒精清洁后,光信号传输正常的纪录,所以光连接器的维护重点是保证光连接器的清洁。
    
　　七、结论

该光缆传输系统运行使用过程中,其突出优点是工作性能稳定,节目在传输过程中抗电磁干扰能力强,无串话、损耗低、各项技术指标显著提高,达到了工程设计的预期水平。