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美国FORNEY， [摘要] 本文综述三十多年来光传输技术在接入网领域的应用，介绍主要的新技术何时和如何被利用，分析该技术在接入网和中国广电电视领域的应用特色。涉及的应用主要有视频/音频传输、多路射频电视传输、互联网接入和多媒体通信。指出了RF叠加1/10G-EPON是实现光纤到家的**手段。
一、引言
从石英光纤问世至今的45年中，光通信已经极大地改变了世界信息产业的面貌，并在很多方面和很大程度上改变了人类的生活方式。除了电话通信以外，光纤电视已经成为广播电视的主要传播方式，而且光纤又为互联网提供了从广域、城域到局域的物理连接。这种变化对中国经济崛起的影响是巨大的。本文将从技术的角度回顾和总结光传输技术在中国广播电视和接入网领域的应用，并展望其发展前景。
二、模拟基带视频光纤传输系统
从1974－1976年光纤被用于数字电话中继线（美国亚特兰大和芝加哥44.736Mbit/s示范工程）开始，光纤的极低损耗、极宽频带和对电磁干扰免疫等优良特性就吸引了人们用它来传输视频、音频信号的兴趣。那时的视频信号及其伴音信号都是模拟信号，一路视频信号占有频带为5～6MHz，达到96路（4×T1）数字电话的占有带宽。人们曾花了十多年的时间来发展单路视频光纤传输系统和多路调频制视频光纤传输系统。
单路视频光纤传输系统曾先后采用直接光强调制方式和脉冲频率调制——光强调制方式。前者用视频信号直接改变光源的发光强度，受发光管（LED）和激光器（LD）的非线性功率特性的限制，系统输出视频信号的非线性失真大，同时因光调制度被迫取低，故系统输出视频信噪比不高，传输距离通常不超过10 km，只宜用于工业电视监控系统。
脉冲频率调制——光强调制是一种准数字光强调制方式，先用视频信号调变一个等幅、等宽脉冲串的重复频率，再用此被调脉冲串去控制光源的发光强度。接收的脉冲串的时间平均分量就是发送的视频信号，用一个低通滤波器就可以恢复出来。由于视频信号并不引起光脉冲幅度的变化，故光源功率特性的非线性与系统输出信号无关，光调制度可以取得很大，这就决定了脉冲频率调制（PFM）视频光纤传输系统具有输出视频信噪比高、非线性失真小、传输距离远（而且可以中继）等优点。1982～1992年间我国科技人员已先后研制成使用LED和LD的单模光纤PFM视频传输系统，工作于1310nm波长，达到我国彩色视频有线传输的广播级指标（乙级：加权视频信噪比≥62dB，微分增益≤±2％，微分相位≤±2�；**：加权视频信噪比≥65dB，微分增益≤±1％，微分相位≤±1�）。在作无中继传输时，采用LED时可达到20km；采用LD时可达到60km。这种视频音频光端机曾在我国畅销十年，广泛用于电视台站之间（例如演播室到发射台、卫星地面站到有线电视前端）的电视节目基带信号的传送，也用于有线电视联网中县到市的节目回传；还用于大型运动会或文艺演出的实况电视新闻转播、导弹和卫星试验场的实况遥远观测及工业、交通监控等等场合。
上述视频光纤传输系统都不能传输多路视频信号。为了实现多路视频/音频信号的远距离传输世界上于80年代发展了频分多路调频（FM）制的视频/音频光纤传输系统。PFM视频光纤传输系统的问题是脉冲波形富含谐波分量，故占据频带很宽，所以不容许多路传输，于是人们想到了模拟调频制。利用模拟视频/音频信号对正弦的副载波实施调频，多个不同频率的副载波就可以携带多路视频/音频信号。通常取一个频道的宽度为40MHz，在700MHz左右的频段中能够容纳16路视频/音频信号，再通过光强调制跨越40－60km单模光纤链路，达到我国的广播乙级指标。这种多路视频/音频光纤传输系统由于价格高、容量不够大、调频制式与广播电视调制体制不兼容，故适用场合有限，不久后就让位于AM/VSB多路射频电视光纤传输系统而退出市场。
三、数字基带视频光纤传输系统
随着数字技术的发展，特别是高速数字集成电路的成熟，进入21世纪以来基带视频光纤传输系统也走向数字化。出现了三种类型的数字视频/音频光端机。
1、模拟接口数字视频/音频光端机
把模拟视频/音频信号简单数字化（取样、量化、线性PCM编码），不采用任何码率压缩措施，充分利用单模光纤系统的带宽资源，就能达到低成本、高质量、远距离的传输。典型做法是对视频取样值进行10比特量化、对音频取样值进行20/24比特量化，结果光纤传输系统的输出加权视频信噪比可达到70dB以上，远优于我国的广播**指标。而且成本低，调试容易，适于大批生产。无中继传输距离可根据应用要求通过选配适当的光器件来满足，当采用1310nm FP激光器和1550nm DFB激光器时，若发送光功率为0dBm，传输距离可分别达到90km和130km，光纤色散的影响基本上观测不到。这种数字视频/音频光端机具有模拟视频、音频接口，模/数、数/模转换在光端机内部进行。它是各种应用场合PFM视频/音频光端机的**升级产品。
这种数字视频/音频光端机的电路部分容许复接与分接。一对光端机*多可传输4路视频和8路音频（16路立体声）信号，无中继传输距离可达65km（1310nm）和90km（1550nm）。若在光路部分进行波分复用，则4个波长的系统容许传输16路视频和32路音频（16路立体声）信号。
这种数字视频/音频光纤传输系统还容许多次中继，来大大延伸传输距离。
2、SDI接口数字视频/音频光端机
随着数字视频、音频传输技术的进步产生了数字视频、音频传输的各种技术标准。其中，串行数字接口（SDI）标准由移动图像和电视工程师协会（SMPTE）制定，在当今的广播电视行业，对标准清晰度、高清晰度的视频、音频数据的存储、编辑、传输和应用都广泛地采用这个标准。
SDI标准规定了怎样通过同轴电缆在设备之间传送未经压缩的串行数字视频数据。根据数据速率不同，有两种SDI标准：标准清晰度（SD）SDI和高清晰度（HD）SDI。这两个标准的基本电气规范相同，其主要差别是HD-SDI具有更高的数据速率：1.485 Gbps和1.485/1001Gbps，而SD-SDI数据速率范围为143Mbps至540Mbps，*常用的速率为270Mbps。
为了同时传输数字视频和数字音频，须将数字音频信号插入到数字视频信号中，其实就是将数字音频信号插入到视频信号的行、场消隐脉冲中。在4：2：2串行数字视频分量信号中，视频行消隐和场消隐期间的信息是不需要的，这样，就可把音频数据以辅助数据的形式插入到数字视频分量格式的两个空隙中去。视频信号采用10比特采样，而一个数字音频子帧为32比特采样（音频为20比特采样）。
具有SDI接口的数字视频/音频光端机*近几年在广播电视台得到了大量的应用，主要用于传输SD-SDI或者HD-SDI视频信号。在光端机的电输入部分均设置波形整形器来去除电缆传输带来的信号波形劣化。SD-SDI数字视频音频光端机能无中继传输将近120km，HD-SDI光端机能无中继传输80km，并且能进行无损中继，还能够通过光纤放大器来延长传输距离。
3、以太网接口数字视频/音频光端机
随着以太网技术的发展，具有RJ45以太接口的网络型数字视频/音频光端机已经商用。这种光端机的物理层是以太光收发器，在数据链路层形成以太MAC帧，该帧的净负荷区含有按UDP协议包装的IP帧，而IP帧的净负荷区由按MPEG2或H.264协议压缩编码的视频传送（TS）包组成。
四、射频电视光纤传输系统
有线电视光纤传输系统是光传输技术在广播电视领域*主要的应用。
我国所称的“有线电视”一词，在国外称为CATV（Cable Television），起初是指用同轴电缆传输的射频电视，后来也包含用光缆传输的射频电视。1947年发源于美国的同轴电缆共用天线电视分配系统不断地扩张，不但跨越了住宅楼、社区、街道，还发展成了覆盖城区，甚至连接乡村的电视分配网。我国在80年后期也出现了**批覆盖部分城区的同轴电缆有线电视网。但是同轴电缆的损耗随频率递增，即使采用直径12mm的干线电缆，大约每300m就需要设置一个带频域均衡器的射频放大器。沿线路的噪声和信号非线性失真累积使系统的指标迅速劣化，加之电缆接头、供电、防雷等工程施工麻烦、维护不易，且造价很高，阻碍了这种射频电视分配网向大范围的发展。
在国外，人们早就在寻求通过光纤传送多路射频电视的方法，但苦于缺少高线性、大功率、低噪声的光源。高线性的要求是首位的，因为射频电视信号是模拟信号，多路模拟信号通过非线性器件会产生大量的互调（inter- modulation）和交调（cross-modulation）产物，形成频道间的载波串扰（表现为电视机屏幕上的网纹）和信号转移（表现为电视机屏幕上的串台）。其次，对于点到多点的电视分配系统没有大功率、低噪声的光源就无法保证用户端获得足够大的载噪比（表现为电视机屏幕上的雪花）。直到1989年1310nm大功率分布反馈（DFB）半导体激光器在美国Ortel公司研制成功并转入生产，才使多路AM/ VSB射频电视的光纤传输成为现实。1995年AM/VSB外调制1550nm光发送机和掺铒光纤放大器又走向成熟，为长距离和大范围的射频电视传输和分配提供了强有力的手段。IDP10-D20D11F PRESSURE TRANSMITTER 10/300PSI 1/2IN NPT
FOXBORO IDP10-D22B21F PRESSURE TRANSMITTER 12.5/42VDC 3625PSI
INVENSYS IDP10-D22B21F PRESSURE TRANSMITTER 12.5/42VDC 3625PSI
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INVENSYS IDP10-TF1B01C PRESSURE TRANSMITTER W/PSFLT-B3S0151 12.5-42 VDC
FOXBORO 1DP10-A22A21F-M1 PRESSURE TRANSMITTER 3626PSI
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FOXBORO IDP10-A22A11F-M1 PRESSURE TRANSMITTER 3626PSI DIGITAL
INVENSYS IDP10-A22A11F-M1 PRESSURE TRANSMITTER 3626PSI DIGITAL
FOXBORO IDP10-A22B01F-M1 PRESSURE TRANSMITTER 3626PSI 12.5-42VDC DIGITAL
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FOXBORO IDP10-ASAB01P-M2 PRESSURE TRANSMITTER ELECTRONIC 12.3-42VDC
INVENSYS IDP10-ASAB01P-M2 PRESSURE TRANSMITTER ELECTRONIC 12.3-42VDC
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INVENSYS IDP10-D12B21F-M1H PRESSURE TRANSMITTER
FOXBORO IDP10-D20A21C-M1L1 PRESSURE TRANSMITTER 12.5-42VDC 25MPA
INVENSYS IDP10-D20A21C-M1L1 PRESSURE TRANSMITTER 12.5-42VDC 25MPA
FOXBORO IDP10-D20A21C-M2L1B1C1V PRESSURE TRANSMITTER 42VDC 2175PSI
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FOXBORO IDP10-D20C21C-M1L1B1C1V PRESSURE TRANSMITTER
INVENSYS IDP10-D20C21C-M1L1B1C1V PRESSURE TRANSMITTER |
