有線電視光纜傳輸網中光分路器的設計與使用秦皇島市燕山有線電視信息網絡發展有限公司張弘輝摘要：本文簡要介紹了光分路器的主要技術指標和一般計算方法，結合作者的實踐給出了多級光分路器、均分型光分路器的設計方式。關鍵詞：光分路器分光比多級光分路器均分型光分路器利用光纖傳輸電視節目具有頻帶寬、容量大、損耗低、重量輕、抗干擾能力強、保真度高、工作性能可靠等優點，不僅能擴大有線電視覆蓋面，減少傳輸線路中放大器的個數，提高整個有線電視系統的指標，而且解決了全電纜網放大器維護難的問題。近年來隨著技術和生產工藝的進步，光纜和光發射機、光接收機等激光設備和器材的成本迅速下降，采用光纖傳輸與電纜傳輸的成本大體相當，甚至更低。光纖傳輸網將成為有線電視的最主要傳輸手段。光纖有線電視系統的傳輸電視信號的原理方框圖如圖一所示：■*6接收心?,屯：甘廣奈..光分路器*6接收機,?光分路器位’忤m「. 『兵廣土頊應*1“接收機1-后廣分『網光分路器是光纖鏈路中最重要的無源器件之一，其作用是將一路光按一定比例分成多路輸出。在有線電視光纖傳輸系統中廣泛應用。本文僅就作者參與的有線電視光纜網工程施工中的光分路器的設計和使用的一些方法和經驗進行探討，希望對有線電視網絡的建設有所幫助。二光分路器的一般設計方法在HFC網光纖傳輸干線設計中，當光纖路由及光纖損耗值、光節點數量確定后，就可以計算出每一光纖支路所需的光功率、光分路器的分光比和光發射機的功率、數量。1、 每一支路光纖損耗值當光纖路由確定后，每一支路的光纖鏈路損耗值就可以得出。目前廣電系統大量使用的是G652型光纖。根據我們多年來的的施工經驗，包含熔接損耗在內，對于1310nm窗口，G652光纖損耗不超過0.35dB/公里，對于1550nm窗口，G652光纖損耗不超過0.22dB/公里.對于已經完工的路由，可以使用光時域反射儀進行測量，得出實際鏈路的損耗值。每一支路的光纖鏈路損耗值應留出一定的余量。2、 光接收機接收功率目前使用的光接收機，在接收光功率為-4?+3dbm的條件下，光接收機輸出電平范圍為96?108db。根據我們建設過程中的經驗，當光接收機輸入光功率發生變化時，其指標變化情況如表一所示：表一光接收機輸入光功率變化對系統指標的影響頻道CH11CH6指標類別測試電平（光接收機下用戶）C/NCSOCTBC/NCSOCTB前端77dBuV4965.270.449.666.572.2

-3dB接收67.7dBuV43.163.868.838.165.269.60dB接收80.2dBuV48.26468.949.36672從上表可以看出，當光接收機輸入光功率有所提高時，各項系統指標均有較大提高，為電纜分配網留出較多余地。為此，確定光接收功率為0dB±1dB。3、光分路器的附加損耗根據理論計算和實際測量，光分路器的附加損耗值如表二所示表二光分路器附加損耗參考值 單位：dB分路器路數附加損耗分路器路數附加損耗30.390.740.4100.850.45110.960.5121.070.55161.280.64、 活接損耗每條光鏈路中的活動連接頭會產生一些損耗，這些損耗應計入光鏈路所需的總功率5、 光分路器的分光比及分光損耗光分路器某一路的分光比定義為該路輸出光功率和各路輸出光功率之和的比。設各路的總光功率為EPn，某一路的所需的光功率為P1，則分光比K1=P1/EPn，該路的分光損耗值為-10lgK1。需要強調的是，某一支路所需的光功率為該支路光纖鏈路損失功率加上光接收機輸入光功率。6、分光器輸入光功率的計算根據某一支路的上述參數，可計算得出光分路器所需的輸入光功率。光分路器輸入光功率=某一支路光纖損耗值+該支路光接收機輸入光功率+分光損耗+活接損耗+附加損耗在上述計算的基礎上，應適當考慮光功率的余量，確保網絡的長期安全平穩運行。三二級光分路器的設計思路我們進行光分路器的設計可以分為兩個階段。1、按開工順序和光發射機的功率設計光分路器2001年秦皇島市開始大規模建設農村有線電視網絡。按照當時的技術要求，采用縣一鄉為1550光發射機+EDFA光放大器傳輸，鄉一村采用1310光發射機傳輸的方式，設計分路器時根據每一批開工的光節點情況設計光分路器，得出光發射機的總功率。因此1310光發射機的輸出功率從10mw到20mw不等，光分路器從1分2到1分20不等。這種方式設計的光分路器較為緊湊，安裝簡便，計算過程所需參數較少，可隨著工程進度逐步實施，在光發射機數量較少時較為適用。但其缺點也是很明顯的：每只光分路器的造價高達一兩千元；不同地點的光分路器無法互換使用；光分路器備份困難，備件成本高昂；由于分路器內部采用多級拼接或多根光纖整體熔接而成，一旦某一路發生問題，即造成整個分路器報廢，損失較大。2、采用二級分路器拼接方式2003年，隨著網絡規模的不斷擴大，所需光功率不斷增加，部分鄉鎮機房已經達到了5-6臺1310光發射機。這一時期EDFA光放大器的價格直線下降，其性能價格比明顯優于1310光發射機。一般一個鄉鎮機房只需要一臺光放大器即可滿足需要，并且光接收機的輸入光功率可以較大幅度的提高，系統的各項技術指標，特別是C/N可以得到較大改善。此時一臺光放大器需要帶30-60甚至更多個光節點。采用第一種方法設計分路器難以滿足需要。為此我們提出了二級分路器的設計方法。具體為：第二級光分路器：將光節點按照光鏈路距離不同分組，每組為4—8個點。每組光節點對應的光分路器按照均分設計。分組時應注意同一組的光節點接收光功率應在0dB±1dB范圍之內。第一級光分路器：根據第二級分路器各分組所需要的光功率，設計一只光分路器，將光放大器輸出的光功率分配到各組。為減少連接損耗，第一級光分路器和第二級光分路器間采用熔接方式連接；光放大器和第一級光分路器之間采用適配器連接；第二級光分路器和各光纖鏈路之間可根據情況采用熔接連接或適配器連接。按照上述方法設計的光分路器，可以實現較好的互換性，備份容易，避免浪費，確保安全。四光分路器設計實例這里選擇秦皇島市所轄牛頭崖鎮的光分路器設計實例。該鄉鎮位于平原地區，下轄35個行政村村，根據人口、地理環境等情況擬設置38個光節點。考慮到該鄉鎮的地理位置及今后發展需要，預留2個備用光節點，并為周邊三個鄉鎮站傳送備用信號。鄉鎮機房到各村的距離從1.7到16.4公里不等。該站光節點及光纜路由分布圖見圖二。根據二級分路器的設計指導思想，我們對各光節點進行了分組，確定分為7個組，分組情況見表三。考慮近期的發展，確定在第二組、第五組各增加一個備用點。根據這一設計，共需制作均分光分路器7支，其中1分2光分路器1支，1分4光分路器1支，1分6光分路器3支，1分8光分路器2支。根據第二級光分路器的設計結果，并計算各組光分路器所需的輸入光功率，并綜合考慮其他需求，設計第一級光分路器。根據第一、二級光分路器各支路的光功率需求及附加損耗和分光損耗、活接損耗、預留余量等因素，得出第一級光分路器輸入光功率。第一、二級光分路器設計情況和光節點分組情況見表四，分路器設計示意圖見圖三。為了驗證這一設計方案的可行性，我們根據本文中提到的計算方法和要求，計算了各光節點的光功率，其中附加損耗按照表二提供的數據計算，路由損耗按照0.22dB/公里計算。計算結果見表四。計算表明：各行政村光節點光接收機的接收光功率基本在0dB±1dB范圍內，符合設計要求。五結束語按照上述方法，結合設備調整，我們對牛頭崖站進行了整改。實際測試結果表明設計方案是可行的，今后更換設備時只需要更新第一級光分路器即可實現。根據牛頭崖站的設計和整改經驗，我們對轄區內的各鄉鎮站進行了統一規劃設計，其原則為：各站的光設備以1550EDFA光放大器為主，光分路器以二級方式設計。從2003年到現在，我們已經對十多個鄉鎮站進行了整改實現了大部分光分路器的標準化、通用化。光分路器的制作成本大幅度降低，分光比精度大幅度提高，制作周期縮短，有效地保證了工程建設的進度和質量，降低了運行維護的成本，提高了系統可靠性。以上是我們在工作中的一些經驗和體會，希望對有線電視網絡的建設有所益處。

圖二：光節點及光纜路由分布圖表三光節點分組情況序號分組村名距離（km）1第一組1分4均分都寨1102都寨2103盧王莊110.254盧王莊210.255第二組1分8均分牛頭崖116牛頭崖217市場18南甸子19太河寨1.710南新莊211獅子河212備用013第三組1分6均分滿井4.214王各莊、嶺上4.5515棗園4.5516閃水莊5.417西陸莊6.318孫家莊6.419第四組1分6均分長不老口6.820高家嶺721朱馬坊7.2

22周營7.223富新莊7.224洋河套8.0525第五組1分8均分小米河頭826劉馬坊927張馬坊9.628藥馬坊9.629郭高馬坊1030蒲蘭1031南孟莊8.232備用33第六組1分6均分馬坊甸10.834噴莊1235柏新莊、馬莊、張莊12.436楊戶屯12.837桃園13.238北坊13.839第七組1分4均分渠子口1540大老鴉窩1541大泥河15.542小泥河16.4表四光節點光功率情況輸入第一級分路器第二級分路器分分光比輸出光功分附加損地點距離光節點光功

組率（mw）光比耗(dB)（km）率（dB）1550nmEDFA22dB光放大器第一組8.80%114均分0.4都寨1100.79都寨2100.79盧王莊110.250.74盧王莊210.250.74第組10.48%138均分0.6牛頭崖110.49牛頭崖210.49市場10.49南甸子10.49太河寨1.70.33南新莊20.27獅子河20.27備用00.71第組9.67%126均分0.5滿井4.20.59王各莊、嶺上4.550.51棗園4.550.51閃水莊5.40.32西陸莊6.30.12孫家莊6.40.1

第四組12.10%156均分0.5長不老6.80.98高家嶺70.94朱馬坊7.20.9周營7.20.9富新莊7.20.9洋河套8.050.71表四光節點光功率情況（續）輸入第一級分路器第二級分路器分組分光比輸出光功率（mw）分光比附加損耗（dB）地點距離（km）光節點光功率（dB）1550nmEDFA22dB光放大器第五組18.55%238均分0.6小米河頭81.23劉馬坊91.01張馬坊9.60.87藥馬坊9.60.87郭高馬坊100.79蒲蘭100.79南孟莊8.21.18備用02.99第六組13.71%176均分0.5馬坊甸10.80.65噴莊120.38柏新莊、馬莊、張12.40.29

莊楊戶屯12.80.21桃園13.20.12北坊13.8