多模光纤海上电视信号传输方案

多模光纤海上电视信号传输方案

曹秀平

中海信息科技有限公司天津分公司通信技术部

摘要：针对蓬莱油田19-3油田区块，生产储油卸油轮-FPSO（FloatingProductionStorage&Offloading）生活区卫星电视接收系统跟踪状态稳定性差，故障频发维修周期长等原因，客户对此意见强烈的状况，为了解决此问题我们所采用多模光纤为介质的电视信号传输方式。此方案的经验与大家一起分享。

关键词：多模；单模光纤；卫星电视；自动跟踪；视频监控

1.前言

蓬莱油田，是中美企业集团联合开发的大型油田，FPSO体长285米，其前端与单点系泊装置相连，蓬莱19-3A采油平台产出的原油、所需动力和相互通讯联系，通过海管、海缆、经单点系泊装置的油滑环、电滑环、光滑环等与FPSO相连，FPSO对输入的原油负责脱水、储存、外输等工作。另外FPSO也有给A平台提供后备动力、柴油补给等任务。同时也是工作人员食宿休息的场所。合营油公司为丰富海上油田职工文化生活的需要，在各工作平台生活区安装了卫星电视接收系统，充实了职工的业余文化生活。因为FPSO为一单点系泊储油装置，类似一条巨轮围着单点时刻随潮汐、风向、海浪等因素不停360度转动，所以FPSO上安装的是三维自动跟踪天线为前端的卫星电视接收系统，自动跟踪天线选用的是适合船舶特性的产品。

三维自动跟踪天线系统，由一个中心控制器，控制天线按照输入卫星方位的参数及GPS提供的地理坐标进行，方位、仰角、极化角的24小时360度的跟踪、定位，保证卫星接收天线时刻对准设定的卫星，以此达到卫星接收机稳定得到高信噪比的前端信号，整个卫星电视系统就可以正常工作。只有自动跟踪天线系统工作正常，卫星电视系统才能有正常图像/声音传播。

2.要解决的问题

自动跟踪天线的安装要择开阔无遮挡，便于安装与维修的地点，蓬莱FPSO天线场地因为生产的需要遮挡物较多，安装地点相对较高需要蹬高工作。卫星电视系统建立起来以后，前三个月工作基本稳定，随着时间的推移机械部件的老化，天线跟踪调整时间越来越长，信号质量逐渐变差，多次维修故障依然频发，客户急需解决此问题。

建立稳定的电视传输方案是我们解决问题的必要条件，经过筛选，我认为可以通过光纤传输闭路电视信号。A平台与FPSO相距约1.5海里，两点之间通过海缆连接有光纤通讯信号传输，经过调研确认还有两条备用光纤可用，能否利用备用光纤传输A平台现有的稳定电视信号到FPSO，光纤传输有线电视信号是个成熟的技术，可通过有线电视（CATV）光发射机/收信机进行信号传输，距离只有约3公里，光纤损耗1-2db，看来问题可以迎刃而解了。

随着方案的深入完善，问题也不断凸现出来。首先：两点间通讯介质的光纤是多模光纤。形成的原因是两工作点间的信号多为模拟低速率信号，复合缆为早期产品。其次：两点连接的海缆是通过单点光滑环进行连接的，此处光滑环有-10db衰减。光端收信/发射机是否有足够的功率冗余。

众所周知，光纤技术由于传输带宽宽，抗电磁干扰能力强，造价低廉等优点，在众多领域得到广泛应用、发展迅速。光纤可分为单模、多模两种。单模光纤在确定的光纤参数和波长下，可以传播的光的模式只有一个。单模光纤在1.31μm波长处它的材料色散和波导色散一为正、一为负，大小正好相等总色散为零。此时光纤的损耗特性也正好是光纤的一个低损耗窗口，是目前使用光纤通信系统的主要工作波段。单模光纤适合大容量、长距离光纤传输。多模光纤是指这个光纤允许多种模式的光传播。可用于低速率、短距离的光纤传输。传输距离一般小于2公里。实际应用中多模光纤逐渐被边缘化了。

根据我们对市场的调研，没有多模CATV光发射/收信机可以满足现有条件使用的设备。实现不了用CATV光收信/发射机由A平台向FPSO电视信号的传输。我们可否重新布放一条单模光缆不就可以解决问题了，一条普通4芯光缆价格为6元/米，3千米光缆成本1.8万元，但它无法进行海底的布放与上岸的汇接。因为现用的光缆是随海缆复合布放的。海缆由电源动力缆与信号传输的通讯光缆复合而成，外部加有抗外力、海水腐蚀的保护层外径达20CM，价格700元/米以上，成本大于210万元，后续还要有专业施工船进行海沟的开挖与海缆的布放，以及单点配套的光滑环、电滑环等的更换与连接，这些施工费用都大于海缆本身的造价，所以光缆是不可能更换的。方案该如何进行。

3.方案的制定

如何解决传输问题是关键，怎样才能把电视信号传输过来那，我在FPSO的中控室看到了一组由A平台传输过来的安防监控信号，触类旁通，利用安防监控设备是否可以传输电视信号，我们分析了客户的最低需求，至少传输4套境外加密收年费的电视节目，若使用CATV光收信/发射机带宽47-1000MH可传输几十套电视节目与近百套广播信号，只适合单模光纤传输。安防监控设备主要功能特征，其一、应用闭路电视监控系统。其二、摇控、遥测系统。我们可否利用其闭路电视监控功能实现两端视频/音频（A/V）信号的传输，闭路监控光端机使用带宽10HZ-8MH可适合单/多模光纤的传输。单模设备可以使用多模光纤传输只是损耗加大。经过分析我们认为思路正确可以沿此思路完善方案。通过筛选厂商与其技术交流，制定一套模拟现场的实验，以此来证明方案的可行性。我们使用四信道音/视频光纤传输系统，主机选用了ODS390SERIES产品，模拟海上的环境进行试验：A/V信号源→光端发射机→1KM多模尾纤→光衰减器→1KM多模尾纤→光端收信机→电视机（A/V信号源）。通过反复实验证明电视信号传输效果基本达到了实验的目的，同时得到了客户对实验结果的肯定。

4.案的实施

实验的最终目地是为了项目的实施与应用，有了前期坚实实验的结果，在海上实际安装使用就是水到渠成的事了。我们在A平台选定有节目源的卫星电视接收机输出端的音/视频并联口信号，共四路信号，提供给配置后的光端机发端，光端机与光纤连接通过光滑环达到FPSO的中控室，与光端机的另一侧收端相连，解调还原出来的四路音/视频信号，作为卫星电视调制器的输入进行调制（注意其频道的选择），各路调制器的输出信号进入混频器，混频后的信号与FPSO的原电视系统的混频器进行级联，两路信号便可一起传输到各个用户终端，经此过程完成了由A平台到FPSO的电视信号的传输。传输的电视信号质量，经外方总监确认，信号质量达到设计要求通过验收。

5．工作小结

经过多年的使用信号稳定效果良好。此方案的实施同时节约了4套境外节目源的每年十余万元的年度收视费，减轻了对系统维护的强度，同时也为公司的优质服务提高了声誉。问题解决了，由此可以看出知识的积累如同解决问题的一把刀，问题随着知识的厚积刀刃就越加锋利，问题变得也没有硬度了。通过以上问题的解决，为海上光纤联网进行电视网络传输，打下了基础，目前各平台群设计通讯信号网时，已经全部使用单模光缆构建通讯信号网，多模光纤传输电视信号方案已渐渐成为历史。

参考文献：

[1]《光纤技术》作者：饶云江出版社：科学出版社卫

[2]《卫星电视接收技术》作者：刘进军编出版社：国防工业出版社

[3]《卫星电视接收实用技术》作者：赵兴涛出版社：化学工业出版社

[4]《网络视频监控技术及应用》作者：梁笃国张艳霞出版社：人民邮电出版社