光纖通信技術(shù)在廣播電視傳輸環(huán)網(wǎng)建設(shè)中的應(yīng)用

李 杰

（沂水縣融媒體中心，山東 臨沂 276400）

0 引 言

光纖通信作為目前最適應(yīng)存儲設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展的傳輸方式，具有其他傳輸方式難以比擬的傳輸速度和抗干擾能力，再加上中繼跨距長甚至無需中繼的優(yōu)點，與當(dāng)前互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展相適應(yīng)，被廣泛應(yīng)用于各地廣播電視的信號傳輸系統(tǒng)建設(shè)。尤其是在傳輸網(wǎng)絡(luò)的組建上，各臺站之間環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)的連接，目前已經(jīng)普遍依靠光纖通信來實現(xiàn)。

在過去的數(shù)十年里，光纖通信技術(shù)呈飛速發(fā)展趨勢，傳輸速率不斷提升，傳輸容量持續(xù)增大，光收發(fā)器件封裝技術(shù)始終處于革新狀態(tài)，硅光、銅磷等新材料被投入應(yīng)用[1]。數(shù)字信號處理（Digital Signal Processing，DSP）芯片在信號處理算法上的不斷優(yōu)化，使光線路的傳輸損耗能夠在最低限度上不斷突破。如今，商用單根光纖的傳輸容量已經(jīng)突破100 Tb·s-1，傳輸能力不斷加強。本文試從同步數(shù)字體系（Synchronous Digital Hierarchy，SDH）組網(wǎng)技術(shù)的概述入手，詳述該技術(shù)體系在廣播電視傳輸環(huán)網(wǎng)組建中的作用，補充說明光纖通信過程中的故障處理策略，分析光纖通信技術(shù)在廣播電視傳輸系統(tǒng)中的具體應(yīng)用。

1 SDH環(huán)網(wǎng)組建技術(shù)概述

1.1 SDH技術(shù)沿革

自光纖通信技術(shù)起步以來，基于光纖的信息傳輸體系先后經(jīng)歷了準(zhǔn)同步數(shù)字體系（Plesiochronous Digital Hierarchy，PDH）、SDH、波分復(fù)用體系（Wavelength Division Multiplexer，WDW）等標(biāo)準(zhǔn)。隨著技術(shù)迭代，PDH體系已經(jīng)被逐漸淘汰，WDW、IP-RAN等技術(shù)尚存在應(yīng)用局限。目前，SDH技術(shù)體系的應(yīng)用最為成熟，普及范圍也最廣泛，各地的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備存量也相當(dāng)充足，能夠滿足電視臺與分臺、網(wǎng)絡(luò)公司、國際頻道、上行站等節(jié)點之間的信號傳輸需要。常用的SDH設(shè)備包括終端復(fù)用設(shè)備（Termination Multiplexer，TM）、交叉連接設(shè)備（DXC）、分插復(fù)用設(shè)備（Add-Drop Multiplexer，ADM）和再生器（REG）等[2]。

1.2 SDH組網(wǎng)原則

SDH依靠分布式網(wǎng)絡(luò)單元之間的光纜連接組成交叉網(wǎng)絡(luò)，通過光纖進行信息的同步傳輸、復(fù)用，能夠根據(jù)實際需要排布設(shè)備與光纜，使其形成不同層級的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，如并列的線形網(wǎng)絡(luò)、分支狀的樹形網(wǎng)絡(luò)、終端節(jié)點相連結(jié)的環(huán)形網(wǎng)絡(luò)等。上文提到的4種常用SDH設(shè)備中，分插復(fù)用設(shè)備（ADM）最能體現(xiàn)SDH組網(wǎng)的特性[3]，能夠?qū)崿F(xiàn)交叉連接設(shè)備（Digital Cross Connect，DXC）的部分功能，是組成環(huán)形網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵設(shè)備。環(huán)網(wǎng)組建中，基礎(chǔ)的應(yīng)用思路是將線形網(wǎng)絡(luò)兩端的終端復(fù)用設(shè)備（TM）改為分插復(fù)用設(shè)備（ADM），從而首尾連接形成環(huán)形網(wǎng)絡(luò)[4]，如圖1所示。

圖1 SDH環(huán)形網(wǎng)絡(luò)的基本組建形式

2 SDH體系下廣播電視傳輸環(huán)網(wǎng)的光纖配置思路

SDH設(shè)備組建的環(huán)形網(wǎng)絡(luò)具有較高的安全性，突出表現(xiàn)為這種首尾相連的環(huán)形網(wǎng)絡(luò)具有網(wǎng)絡(luò)保護的自動恢復(fù)特性，因此該技術(shù)又被稱為自愈網(wǎng)（Self-Healing Network，SHN），能夠在信號傳輸出現(xiàn)故障時，對中止的任務(wù)進行恢復(fù)[5]。在廣播電視傳輸系統(tǒng)的環(huán)網(wǎng)設(shè)計中，這種帶有自動恢復(fù)功能的高安全性環(huán)網(wǎng)通常以下述3種形式實現(xiàn)。

2.1 雙光纖單通道倒換的環(huán)形網(wǎng)絡(luò)

雙光纖單通道倒換的環(huán)形網(wǎng)絡(luò)，采用一根光纖W1傳輸光信號、另一根光纖W2保護數(shù)據(jù)的兩路通道并行方式，正常情況下只接收其中負(fù)責(zé)傳輸?shù)腤1光纖信號，該路信號以正向沿環(huán)形網(wǎng)絡(luò)傳輸；另一路負(fù)責(zé)保護的光纖為W2，反向執(zhí)行業(yè)務(wù)信號的傳輸。當(dāng)負(fù)責(zé)正常傳輸信號的光纖W1出現(xiàn)故障被阻斷時，發(fā)射端與接收端中間的節(jié)點會打開通道倒換開關(guān)，從保護光纜W2中反向接收信號，保證環(huán)網(wǎng)的正常運行，直到故障被排除為止。

2.2 雙光纖雙向通道的環(huán)形網(wǎng)絡(luò)

雙光纖雙向通道的環(huán)形網(wǎng)絡(luò)與雙光纖單通道的配置方式基本相同，也使用2根光纖，主要區(qū)別在于該網(wǎng)絡(luò)并不明顯區(qū)分傳輸節(jié)點與接收節(jié)點。主纖W1信號在由起始節(jié)點A經(jīng)過中間節(jié)點B到達接收節(jié)點C后，反過來W2以節(jié)點C為起始節(jié)點，B為中間節(jié)點，到達接收節(jié)點A，形成環(huán)形網(wǎng)絡(luò)。在這種情況下，信號由A至C時W1正向工作，回環(huán)段P1（由C至A）成為備纖；信號由C至A反向傳輸時，W2正向工作，回環(huán)段（由A至C）成為備纖。當(dāng)主纖W1、W2出現(xiàn)故障時，節(jié)點就會切換啟用備纖P1、P2，從并行光纖的同向回環(huán)段中讀取信號，保證環(huán)形網(wǎng)絡(luò)的正常運行。

2.3 四光纖雙向復(fù)用的環(huán)形網(wǎng)絡(luò)

四光纖雙向復(fù)用環(huán)形網(wǎng)絡(luò)主要適用于上文中雙光纖、雙向通道環(huán)形網(wǎng)絡(luò)難以應(yīng)對的多節(jié)點復(fù)雜組網(wǎng)需求。例如，要求在4個節(jié)點A，B，C，D間配置環(huán)形網(wǎng)絡(luò)，則使用4根光纜串聯(lián)起4個節(jié)點，每2個節(jié)點間都有4段光纖，分別為W1（順時針傳輸信號）、W2（逆時針傳輸信號）、P1（W1的反向保護回環(huán)）、P2（W2的反向保護回環(huán)），同時為每一節(jié)點的光纖進出處設(shè)置倒換開關(guān)，能夠根據(jù)故障情況及時切換收取信號的光纖段，使多環(huán)形網(wǎng)絡(luò)下多節(jié)點的信號傳輸更加穩(wěn)定。

3 廣播電視光纖傳輸環(huán)形網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)測與維護

3.1 光纖通信環(huán)形網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)測機制

使用光纖組建環(huán)網(wǎng)的過程中，為了降低故障風(fēng)險，必須預(yù)先設(shè)置對環(huán)形網(wǎng)絡(luò)信號傳輸狀況的檢測機制，包括設(shè)備運行狀況監(jiān)測、信號傳輸狀況監(jiān)測、機房環(huán)境狀況監(jiān)測和總體數(shù)據(jù)可視化。其中，前三種監(jiān)測模塊通過采集設(shè)備對環(huán)網(wǎng)內(nèi)SDH設(shè)備和光纖的運行狀況進行采集，回傳至總控中心前端，形成數(shù)據(jù)可視化，針對異常數(shù)據(jù)和運行狀況，及時向負(fù)責(zé)人員報警。

3.2 廣播電視光纖傳輸環(huán)網(wǎng)技術(shù)性維護

對于長距離的廣播電視光纖傳輸系統(tǒng)來說，其故障種類比較復(fù)雜，常見的有網(wǎng)管失連、通信終端和設(shè)備對接錯誤等。越復(fù)雜的環(huán)形網(wǎng)絡(luò)，排查故障成因越需要消耗更多的時間。即使在正常傳輸信號時，環(huán)形網(wǎng)絡(luò)因各種傳輸故障觸發(fā)備用保護光纜的概率也相當(dāng)高。對于光纖傳輸環(huán)網(wǎng)中出現(xiàn)的不同技術(shù)性故障，其排查與處理方式也各不相同。一般需要通過組合使用若干不同的方法才能確定環(huán)網(wǎng)中具體的故障原因。常用的方法有性能分析、硬件環(huán)回、組件替換、光纖接頭插拔以及接入儀器測試等。這需要技術(shù)人員熟悉廣播電視信號傳輸環(huán)網(wǎng)的組建方式，長期積累與光纜故障排查、設(shè)備維護相關(guān)的工作經(jīng)驗。

4 結(jié) 語

廣播電視行業(yè)對傳輸技術(shù)與通信設(shè)備的迭代相當(dāng)敏感，往往走在技術(shù)革新的前列。光纖通信作為現(xiàn)代通信網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建的重要支柱，在廣播電視信號傳輸?shù)沫h(huán)網(wǎng)組建中起到重要的作用。在SDH技術(shù)體系下，一方面形成了環(huán)形網(wǎng)絡(luò)的多重組建思路，另一方面也因技術(shù)與介質(zhì)的局限，需要持續(xù)關(guān)注對網(wǎng)絡(luò)硬件的監(jiān)測預(yù)警、故障處理與技術(shù)性維護。未來一定會出現(xiàn)超越SDH技術(shù)體系的、更成熟的技術(shù)方案，光纖通信技術(shù)在廣播電視領(lǐng)域的應(yīng)用前景也會愈加寬廣。