1550nm直调光发射机及在插播系统中的应用

1550nm直调技术的发展 Photonics Technology
正是由于1310nm的上述问题，人们开始使用1550nm的波 长，EDFA与DWDM技术的在1550nm波段的技术突破使得 1550nm波长在光通信网发挥了巨大的作用，同时得到了长足 的发展。
1550nm外调制技术
直接调制的啁啾效应和1550nm较大的色散使得人们优先开发 了1550nm的外调制技术。外调制具有极小的啁啾。
这些优点使得1310nm技术在有线电视的初期得到了大规模 的应用
1550nm直调技术的发展 Photonics Technology
1310nm技术的缺点
1. 1310nm没有高性价比的光放大技术，1310nm的发射 机输出光功率仅十几毫瓦.光功率成为限制。 2. 1310nm在光纤中的损耗过大，为0.3~0.4dB。 3. 1310nm级联造成过大的载噪比的劣化。 以上因素大大限制了1310nm长距离传输的应用，也使得大 量光节点覆盖时成本大大增加。
1550nm直调技术的发展
直调光发射机LTRANTM TBT3155
特性
价格远远低于外调制发射机 在10公里内保证指标(60 模拟频道) C/N≥50dB；C/CTB≥65dB；C/CSO ≥63dB 光调制度（OMI）的自动控制(可选） 自动温度控制电路（ATC） 自动光功率控制电路（APC） 先进的预失真电路补偿 工作状态参数的微机控制和汉化显示：
Overlay系统的调试 Photonics Technology
插播系统能够成功的条件：
1. 频道数与主路信号不重叠。光接收机是不能分辨两路光信号 的，如果两个射频信号重叠，我们最好只能得到这两个同频 信号的叠加。 2. 调整插播光信号与主路光信号的比例。这是系统能否取得成 功的关键。
主路光信号
TBH2000
TBS2202
LDM600
Overlay 组网构造—— TBT3155的应用 Photonics Technology
LTRANTM 1550传输平台——城域环网
LTRANTM 1550nm 传输平台——市县长距离传输
Overlay 组网构造—— TBT3155的应用 Photonics Technology
1550nm直调技术的发展 Photonics Technology
1550nm直调制技术所面临的问题
激光器的线性 激光器的线性不好，会降低调制带宽，只能做窄带调 制，同时增加了电路的复杂性，对预失真电路的要求较高。 激光器的啁啾效应 啁啾效应降低了传输距离，所以必须加以抑制。 目前Emcore公司的1550nm直调激光器已发展成熟，它 具有非常小的绝热啁啾，可以保证10km内的传输指标。 良好的内部线性大大降低了宽带调制的引起的指标劣 化。这些技术的发展使得目前1550nm直调发射机的应 用成为了可能。
Overlay 组网构造—— TBT3155的应用 Photonics Technology
1550nm直调发射机的插入IP QAM方案
Overlay 组网构造—— TBT3155的应用 Photonics Technology
1550nm直调发射机的插入CMTS方案
1550nm
OFA转播台 5.16Km
网络中心 3.46Km
电台
5.57Km
2.19Km
3.12Km 潍城站 奎文站
Overlay 组网构造—— TBT3155的应用 Photonics Technology
潍坊市Overlay插入需求
• 潍坊城区广电光缆传输系统：网络中心为主前端，分4个分前端（转播台、潍城 站、奎文站、电台），主干为环网结构。 • 潍坊广电传输系统使用1550nm光发送机为系统光源，通过环网传输到各分前端， 再通过1550nm光放大器传输到各光节点，整个光传输系统为一级光网络 。光传输 系统为一级光网络，指标高，结构简单。 • • 潍坊城区数据业务使用技术成熟的Cable Modem系统。 目前潍坊城区已开通Cable Modem用户为2000多户，随着用户量的增加，放置于 总前端的一个CMTS已不能满足用户带宽需求。所以潍坊广电需要在各分前端用 Overlay插入CMTS信号。
2.
3.
Overlay 组网构造—— TBT3155的应用 Photonics Technology
淄博市利用Overlay实现VOD
LTRANTM 1550 30套QAM
分前端
1550nm光信号
总前端
32套IP QAM
分前端
SDH——数据
分前端
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0dBm 光发射机 VOA
插播信号
Overlay 复用器
光接收机
Overlay系统的调试 Photonics Technology
Overlay复用器
Overlay复用器可以有两种选择 • • DWDM器件：成本较高，两路光均为ITU波长。便于未来扩 容，损耗小。 普通分路器返用，由于射频频段是分开的，我们并不要求光 的波长也是分开的。是一种比较经济实惠的方式。插损较大
混 合 器
5－65MHz信号
总前端—市中心机房 前端—
分前端—县、市、区
Overlay 组网构造—— TBT3155的应用 Photonics Technology 插播的节目可以是模拟节目，也可以是数字节目。对本地模拟电视， 在广播信号的频段（ 50-550MHz ）中留出几个频点供窄播节目占用。IP QAM可选取频段 550-860 MHz 。
这里我们看到了光功率的重要性，所以合理调整两路信 号光功率的比例，才能使系统取得成功
Overlay系统的调试
系统的调试
Photonics Technology
为了减小插播信号的光对主路信号光的影响，通常我们要求 插播信号的光功率比主路信号光低6dB。 接收机按0dBm接收来计算，插播信号信号为-7dBm，而主路 信号的光为-1dB，这样主路信号的载噪比影响较小，而电平 降低2dB. 如果我们按正常调制度下直调发射机的CNR为50dB，则此 时-7dBm接收时载噪比会降低4-7dB，而接收机的输出电平 要比主路信号的电平低12dB。 为了克服这个矛盾，我们需将直调发射机的调制度较正常的 状态下提高12dB，这样一方面保证接收机的输出电平，另一 方面提高了插播频道的载噪比。考虑到调制的总功率的限 制，我们必须降低插播的频道数。
Overlay 组网构造—— TBT3155的应用 Photonics Technology
LTRANTM 1550传输平台 凌云公司推出了LTRANTM 平台，利用1550nm技术去推动广电 网络的全网改造，去开拓未来的交互式业务，赢得竞争。
TBT3155
LET1500 TBS1102 LOA3000
Overlay系统的调试
模数混传系统的调试
1550nm直调技术的发展 Photonics Technology
直接调制的啁啾(Chirp)效应
何为啁啾效应： 激光器的注入电流的变化会引起激光腔温度的变化，温度对腔长 的影响将产生对光的相位调制，即强度调制的同时必然伴随着相 位调制，使得激光器的频谱展宽到几个GHz的量级。 啁啾效应主要有两点影响： 1. 正面的影响：频谱的展宽降低了光在光纤中传输的非线性效 应，如SBS效应，提高了发射机的SBS阈值功率，避免了 SBS效应的困扰
2. 负面的影响：频谱的展宽增加了光纤中色散的影响，降低 CSO指标，限制传输距离。
1550nm直调技术的发展 Photonics Technology
直接调制的1310nm技术
1. 1310nm波长的零色散特性： 对于G.652光纤具有零色散特性，这使得色散其对系统的 CSO指标基本没有损伤。 2. 单台1310nm光发射机成本低。 3. 1310nm组网方案简单灵活，可方便的实现网络的扩容。
Photonics Technology
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1550nm直调发射机的Overlay应用实例
Overlay 组网构造—— TBT3155的应用 Photonics Technology
IP城域网
通过IP城域网将数据送到每个分前端
技术难点
干涉型的外调制技术要求光具有极小的线宽，较小的线宽又 会发生较大的SBS效应，此时又出现了SBS抑制技术。 SBS抑制技术和预失真技术使得1550nm的外调制光发射机 技术相当复杂，目前只有国外的几个品牌获得了很好的应 用。
即使这样，优良的性能使得1550nm的外调制发射机获得了大规模 的应用，结合色散补偿技术，数字电视信号实现了600km的传输。
已实现:
30套模拟传300km，CNR=49dB 40套QAM传600km, MER=35dB
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LTRANTM 1550nm 传输平台——LTRANTM TBSnmp 网管平台
Overlay 组网构造—— TBT3155的应用
灵活性和扩展性——可以做到分步实施。 1. 在网络初始阶段由于业务量不大， 1550nm 下行的 550-750MHz 的数字带 宽对于全市光网足够使用。此时不需要购置 Overlay 光设备。 随着数据业务量增大，可在分前端购置 1 台 Overlay 光发射机将数字窄播 业务插入到各个光节点，使之一个分前端所辖网络共享 1 个 500-750MHz 的数字带宽。 数据业务量进一步增大时，分前端可购置 N 台 Overlay 光发射机，使之共 享 N 个 500-750MHz 的数字带宽。
光纤放大器
光分路器
OFA1550
CATV 广播信号
光纤放大器
光分路器
正向 光接收机
RF
窄播信号 本地插播 1－4套TV信号 TV信号 1550nm Overlay光发射机 反向 光接收机
反向 光发射机
550－750MHz 信号（32CH 64QAM） IP数据业务 IP路由器 IP路由器 CMTS头端
LTRANTM 1550nm 传输平台 基于整网的1550nm改造 基于将光纤更加靠近用户——光纤到楼（50户—100户) 双向改造接入技术多种多样，最终的目的都是要向用户家里提供 较大的带宽，无论选什么样的技术，光纤拉近用户是大势所趋。 在这个架构基础上，城域网只需将IP送到分前段，如何接入则 可具有一定的灵活性。 1550nm直调发射机的Overlay技术的灵活性，可以解决1550nm技 术全网覆盖时，数据业务和本地节目的插入问题。是一个很好的 大规模双向网改造的过渡方案。 上行可暂时利用电信的数据网，通过Overlay插播的方式来实现 VOD等交互式服务。
VOA
Overlay 复用器
Overlay系统的调试 Photonics Technology
光功率的影响
如果进入接收机主路光信号和插播信号光功率相同，如上述 模型，进入接收机的光功率两路信号各占一半，接收机的接 收功率为0dB，那么两路信号实际进入光接收机的功率仅为3dBm。(如提高光功率就会产生较大的非线性)，这主要有两 方面的影响： 1. -3dBm的接收光功率必然造成两路信号载噪比的下降，同时 两路信号的输出电平各降低6dB 2. 两路光信号的混合，虽然射频频道是错开的，但是两路信号 的噪声却是叠加的，一般情况噪声增加3dB，使得主路信号 的载噪比降低3dB，这对于主路信号是不可接受的。
Photonics Technology
光功率、激光器偏置电流、激光器温度和致冷电流
预失真电路
Overlay 组网构造—— TBT3155的应用 Photonics Technology
1550nm直调与1310nm的比较 1. EDFA的光放大技术使得利用1550nm直调技术在分配系统中，造价 比二级1310nm级联约低30％— 40%（同等指标下） 2. 避免多级光电转换光节点传输指标的劣化。使电缆分配网的指标留 有很大的余量。 3. 中间环节减少使系统可靠性更容易得到保证。 4. 采用1550nm插播技术，要比用1310nm插播系统构造更加简单 5. 能实现网络的分布式构造。 随着光节点逐渐靠近用户，用1550nm技术传播广播业务正代表着 未来的技术方向，越来越多的人不希望1310nm占据着下行的光纤 带宽。发展1550nm技术也是大势所趋。
Photonics Technology
1550nm直调光发射机及 在插播系统中的应用
凌云光子技术集团 凌云天博光电子技术有限公司
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1550nm直调技术的发展
Overlay 组网构造—— TBT3155的应用