有线电视光缆传输网中光分路器的设计与使用秦皇岛市燕山有线电视信息网络发展有限公司 张弘辉摘要：本文简要介绍了光分路器的主要技术指标和一般计算方法，结合作者的实践给出了多级光分路器、均分型光分路器的设计方式。关键词：光分路器 分光比 多级光分路器 均分型光分路器一 概述利用光纤传输电视节目具有频带宽、容量大、损耗低、重量轻、抗干扰能力强、保真度高、工作性能可靠等优点，不仅能扩大有线电视覆盖面，减少传输线路中放大器的个数，提高整个有线电视系统的指标，而且解决了全电缆网放大器维护难的问题。近年来随着技术和生产工艺的进步，光缆和光发射机、光接收机等激光设备和器材的成本迅速下降，采用光纤传输与电缆传输的成本大体相当，甚至更低。光纤传输网将成为有线电视的最主要传输手段。光纤有线电视系统的传输电视信号的原理方框图如图一所示：光分路器是光纤链路中最重要的无源器件之一，其作用是将一路光按一定比例分成多路输出。在有线电视光纤传输系统中广泛应用。本文仅就作者参与的有线电视光缆网工程施工中的光分路器的设计和使用的一些方法和经验进行探讨，希望对有线电视网络的建设有所帮助。二 光分路器的一般设计方法在HFC网光纤传输干线设计中，当光纤路由及光纤损耗值、光节点数量确定后，就可以计算出每一光纤支路所需的光功率、光分路器的分光比和光发射机的功率、数量。1、 每一支路光纤损耗值当光纤路由确定后，每一支路的光纤链路损耗值就可以得出。目前广电系统大量使用的是G652型光纤。根据我们多年来的的施工经验，包含熔接损耗在内，对于1310nm窗口，G652光纤损耗不超过0.35dB公里，对于1550nm窗口，G652光纤损耗不超过0.22dB公里.对于已经完工的路由，可以使用光时域反射仪进行测量，得出实际链路的损耗值。每一支路的光纤链路损耗值应留出一定的余量。2、 光接收机接收功率目前使用的光接收机，在接收光功率为-4+3dbm的条件下，光接收机输出电平范围为96108db。根据我们建设过程中的经验，当光接收机输入光功率发生变化时，其指标变化情况如表一所示：表一 光接收机输入光功率变化对系统指标的影响频道CH11CH6指标类别测试电平（光接收机下用户）CNCSOCTBC/NCSOCTB前端77dBuV4965.270.449.666.572.2-3dB接收67.7 dBuV43.163.868.838.165.269.60 dB接收80.2 dBuV48.26468.949.36672从上表可以看出，当光接收机输入光功率有所提高时，各项系统指标均有较大提高，为电缆分配网留出较多余地。为此，确定光接收功率为0dB1 dB。3、 光分路器的附加损耗根据理论计算和实际测量，光分路器的附加损耗值如表二所示表二 光分路器附加损耗参考值 单位：dB分路器路数附加损耗分路器路数附加损耗30.390.740.4100.850.45110.960.5121.070.55161.280.64、活接损耗每条光链路中的活动连接头会产生一些损耗，这些损耗应计入光链路所需的总功率5、光分路器的分光比及分光损耗光分路器某一路的分光比定义为该路输出光功率和各路输出光功率之和的比。设各路的总光功率为Pn，某一路的所需的光功率为P1，则分光比K1P1Pn，该路的分光损耗值为-10lgK1。需要强调的是，某一支路所需的光功率为该支路光纤链路损失功率加上光接收机输入光功率。6、分光器输入光功率的计算根据某一支路的上述参数，可计算得出光分路器所需的输入光功率。光分路器输入光功率某一支路光纤损耗值该支路光接收机输入光功率分光损耗活接损耗附加损耗在上述计算的基础上，应适当考虑光功率的余量，确保网络的长期安全平稳运行。三 二级光分路器的设计思路我们进行光分路器的设计可以分为两个阶段。1、 按开工顺序和光发射机的功率设计光分路器2001年秦皇岛市开始大规模建设农村有线电视网络。按照当时的技术要求，采用县乡为1550光发射机EDFA光放大器传输，乡村采用1310光发射机传输的方式，设计分路器时根据每一批开工的光节点情况设计光分路器，得出光发射机的总功率。因此1310光发射机的输出功率从10mw到20mw不等，光分路器从1分2到1分20不等。这种方式设计的光分路器较为紧凑，安装简便，计算过程所需参数较少，可随着工程进度逐步实施，在光发射机数量较少时较为适用。但其缺点也是很明显的：每只光分路器的造价高达一两千元；不同地点的光分路器无法互换使用；光分路器备份困难，备件成本高昂；由于分路器内部采用多级拼接或多根光纤整体熔接而成，一旦某一路发生问题，即造成整个分路器报废，损失较大。2、 采用二级分路器拼接方式2003年，随着网络规模的不断扩大，所需光功率不断增加，部分乡镇机房已经达到了56台1310光发射机。这一时期EDFA光放大器的价格直线下降，其性能价格比明显优于1310光发射机。一般一个乡镇机房只需要一台光放大器即可满足需要，并且光接收机的输入光功率可以较大幅度的提高，系统的各项技术指标，特别是C/N可以得到较大改善。此时一台光放大器需要带3060甚至更多个光节点。采用第一种方法设计分路器难以满足需要。为此我们提出了二级分路器的设计方法。具体为：（1） 第二级光分路器：将光节点按照光链路距离不同分组，每组为48个点。每组光节点对应的光分路器按照均分设计。分组时应注意同一组的光节点接收光功率应在0dB1 dB范围之内。（2） 第一级光分路器：根据第二级分路器各分组所需要的光功率，设计一只光分路器，将光放大器输出的光功率分配到各组。（3） 为减少连接损耗，第一级光分路器和第二级光分路器间采用熔接方式连接；光放大器和第一级光分路器之间采用适配器连接；第二级光分路器和各光纤链路之间可根据情况采用熔接连接或适配器连接。按照上述方法设计的光分路器，可以实现较好的互换性，备份容易，避免浪费，确保安全。四 光分路器设计实例这里选择秦皇岛市所辖牛头崖镇的光分路器设计实例。该乡镇位于平原地区，下辖35个行政村村，根据人口、地理环境等情况拟设置38个光节点。考虑到该乡镇的地理位置及今后发展需要，预留2个备用光节点，并为周边三个乡镇站传送备用信号。乡镇机房到各村的距离从1.7到16.4公里不等。该站光节点及光缆路由分布图见图二。根据二级分路器的设计指导思想，我们对各光节点进行了分组，确定分为7个组，分组情况见表三。考虑近期的发展，确定在第二组、第五组各增加一个备用点。根据这一设计，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。根据第二级光分路器的设计结果，并计算各组光分路器所需的输入光功率，并综合考虑其他需求，设计第一级光分路器。根据第一、二级光分路器各支路的光功率需求及附加损耗和分光损耗、活接损耗、预留余量等因素，得出第一级光分路器输入光功率。第一、二级光分路器设计情况和光节点分组情况见表四，分路器设计示意图见图三。为了验证这一设计方案的可行性，我们根据本文中提到的计算方法和要求，计算了各光节点的光功率，其中附加损耗按照表二提供的数据计算，路由损耗按照0.22dB公里计算。计算结果见表四。计算表明：各行政村光节点光接收机的接收光功率基本在0dB1 dB范围内，符合设计要求。五 结束语按照上述方法，结合设备调整，我们对牛头崖站进行了整改。实际测试结果表明设计方案是可行的，今后更换设备时只需要更新第一级光分路器即可实现。根据牛头崖站的设计和整改经验，我们对辖区内的各乡镇站进行了统一规划设计，其原则为：各站的光设备以1550EDFA光放大器为主，光分路器以二级方式设计。从2003年到现在，我们已经对十多个乡镇站进行了整改实现了大部分光分路器的标准化、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，制作周期缩短，有效地保证了工程建设的进度和质量，降低了运行维护的成本，提高了系统可靠性。以上是我们在工作中的一些经验和体会，希望对有线电视网络的建设有所益处。图二：光节点及光缆路由分布图表三光节点分组情况序号分组村名距离（km）1第一组 1分4均分都寨1102都寨2103卢王庄110.254卢王庄210.255第二组 1分8均分牛头崖116牛头崖217市场18南甸子19太河寨1.710南新庄211狮子河212备用013第三组 1分6均分满井4.214王各庄、岭上4.5515枣园4.5516闪水庄5.417西陆庄6.318孙家庄6.419第四组 1分6均分长不老口6.820高家岭721朱马坊7.222周营7.223富新庄7.224洋河套8.0525第五组 1分8均分小米河头826刘马坊927张马坊9.628药马坊9.629郭高马坊1030蒲兰1031南孟庄8.232备用33第六组 1分6均分马坊甸10.834喷庄1235柏新庄、马庄、张庄12.436杨户屯12.837桃园13.238北坊13.839第七组 1分4均分渠子口1540大老鸦窝1541大泥河15.542小泥河16.4表四 光节点光功率情况输入第一级分路器第二级分路器分组分光比输出光功率(mw）分光比附加损耗(dB)地点距离（km）光节点光功率（dB）1550nmEDFA22dB光放大器第一组 8.80%114均分0.4都寨1100.79都寨2100.79卢王庄110.250.74卢王庄210.250.74第二组10.48%13 8均分0.6牛头崖110.49牛头崖210.49市场10.49南甸子10.49太河寨1.70.33南新庄20.27狮子河20.27备用00.71第三组 9.67%126均分0.5满井4.20.59王各庄、岭上4.550.51枣园4.550.51闪水庄5.40.32西陆庄6.30.12孙家庄6.40.1第四组 12.10%156均分0.5长不老口6.80.98高家岭70.94朱马坊7.20.9周营7.20.9富新庄7.20.9洋河套8.050.71表四 光节点光功率情况（续）输入第一级分路器第二级分路器分组分光比输出光功率(mw）分光比附加损耗(dB)地点距离（km）光节