1550nm光傳輸技術在光干線城域網建設中的應用研究

段華瓊，陳華容

（1.四川大學錦城學院，成都 611371；2.四川省有線廣播電視網絡股份有限公司內江分公司，四川 641000）

1550nm光傳輸技術在光干線城域網建設中的應用研究

段華瓊1，陳華容2

（1.四川大學錦城學院，成都 611371；2.四川省有線廣播電視網絡股份有限公司內江分公司，四川 641000）

1550nm長距離光傳輸技術在解決廣播電視信號遠距離傳輸方面優勢明顯。首先對1550nm光傳輸技術進行介紹，分析制約長距離傳輸的因素。在對內江市資中縣廣電網絡現狀進行分析的基礎上，設計資中縣光纜干線建設的具體實施方案并達到預期的目標。

1550nm光傳輸；長距離光傳輸技術；廣電網絡

1 1550nm光傳輸技術簡介

1.1 1550nm光傳輸技術的優點

在解決廣播電視信號遠距離傳輸方面，1550nm光傳輸技術有著非常明顯的優勢：

（1）損耗小。1310nm波長的傳輸損耗是0.4dB/km，1550nm波長的則小于0.25dB/km。

（2）功率大。1550nm光放大器的發射功率超過1310nm發射功率幾十倍，甚至幾百倍。

（3）成本低。1310nm和1550nm的成本相近，但二者的單機輸出功率相差巨大，從單位毫瓦光功率比較，1550nm比1310nm要低很多。

（4）易維護。由于1550nm的輸出功率極大，設備的數量因此大大減少，顯著降低了管理維護成本。

1.2 制約長距離傳輸的因素

（1）受激布里淵散射（SBS）

在有的光纖傳輸系統中采用外調制器，因此光源線寬很窄，雖然能有效克服光纖色散的影響，卻讓光纖的SBS閾值下降到直流閾值的水平。所以，必須采用SBS抑制措施。否則，系統載噪比會隨光發送機入纖功率的增加而降低。如果入纖功率超過SBS閾值，就會造成系統載噪比驟然降低。因此，1550nm光纖傳輸設備的性能是由發送機CNR、CTB、CSO指標和SBS抑制能力共同決定。在光傳輸系統內，注入光纖光功率的上限由SBS值確定。

（2）自相位調制（SPM）

光波的自相位調制現象是因為光纖中的光波太強，使光纖折射率與光強成正比，光波的相位因此受到信號的調制。自相位調制會造成超長距離傳輸鏈路產生極大的失真，嚴重影響網絡的CSO指標。

（3）光纖色散（DSP）

光信號的不同頻率成份或不同模式分量按照不同的速率傳播，當距離較長時，信號就會失真，這就是光纖色散。DSP導致信號的CNR惡化和功率的下降。在資中縣的光干線城域網建設中，光纖傳輸距離非常長，必須考慮DSP對性能的影響。在實際工作中，一般采用色散補償器來削弱光纖色散的影響。

（4）光放大器的引入導致系統載噪比的損傷

當摻鉺光纖放大器工作時，粒子數處于反轉狀態。信號光通過光纖時，亞穩態粒子就會受激發射，放大信號；光子被光纖捕獲，傳輸并放大，然后再與信號混合，形成了光放大器的噪聲。在無載噪比和光調制度一定的情況下，光放大器噪聲系數越低，輸入光功率越大，系統載噪比損失就會越小。所以，在設計網絡方案和選擇設備時，要盡可能提高光放大器的輸入光功率，優選噪聲低的光放大器。

2 資中縣廣電網絡現狀

2.1 資中縣廣電網絡現有情況分析

資中分公司現有1個中心機房，33個分前端機房，覆蓋接入用戶約18萬戶。由于鄉鎮網絡已建成10余年，均采用樹型網絡結構，不能進行環路保護；且建成后未進行過大的修整，存在較大的安全隱患，大部分線路老化，節點較多，到分前端的光信號指標劣化，大部分鄉鎮均達不到2級分光的指標，纖芯資源嚴重不足。上述情況已嚴重影響到資中縣鄉鎮數字電視整轉工作，無法承載雙向互動和數據業務。因此，光纜干線建設勢在必行，并應實現如下兩個目標：形成環路保護，提升運維保障能力；新增纖芯資源，著力開發數據增值業務和專網等業務。

2.2 資中光纜干線建設的技術可行性分析

資中縣光纜干線建設主要依托原有自主產權路由架設，只需投入光纜和修正、整治部分干路即可達到穩定傳輸網絡信號的目的。

光纜干線工程要保證網絡的穩定性、安全性和高效性，故本方案采用星型雙歸網絡結構，將各片區場鎮機房納入星型雙歸的范圍內。每個鄉鎮分機房為12芯雙歸環路，12芯鏈型環路保證信號傳輸的安全和穩定。專網和集團用戶等纖芯預留。實施的光纜干線沿自主產權桿路架設，新建部分路由，對部分腐蝕、損傷的桿路進行修復。先期進行新建部分光纜路由建設，打通各鄉鎮路由，利用現有光纜資源，初步建成鏈型環路；新建部分按照雙歸環網纖芯要求架設光纜；剩余的雙歸環光纜，后期逐步完成建設工作。

3 資中縣光纜干線建設的設計方案

3.1 資中縣鄉鎮環網路由拓撲圖

資中縣鄉鎮環網的主信號路由選擇如圖1所示。

資中縣鄉鎮環網的備份信號的路由選擇如圖2所示。

3.2 具體方案設計

對中心機房和環網整體結構的設計如圖3所示。

圖1 主信號路由選擇

圖2 備份信號路由選擇

圖3 中心機房和環網整體結構設計圖

圖3包含了整個鄉鎮環骨干網的所有光放，其中紅色為順環鏈路，藍色為逆環鏈路，光放輸出均為22dBm。

其中，環1的光放傳輸設計如圖4所示。環2～環7的具體設計方案類似。

圖4 環1的光放傳輸設計圖

各鎮分機房信號接入情況如圖5所示。

3.3 指標核算

資中縣鄉鎮環骨干網經過優化設計，所有鄉鎮信號接入均只需采用2級光放覆蓋即可，按指標最差情況計算，2級光放鏈路第一級光放輸入光功率4dBm，第二級光放輸入光功率1dBm，指標計算情況如圖6所示。

圖5 各鄉鎮分機房信號接入圖

圖6 指標情況圖

在此基礎上，進行光傳輸系統的載噪比的計算，變量為光接收機的接收功率、EDFA的接收功率和頻道數。系統的載噪比如圖7所示。

圖7 系統載噪比

B to B描述了發射機與接收機背靠背情況下的載噪比指標，并假設系統前端信號是干凈的。在背靠背指標的前提下，又計算了插入EDFA后的載噪比指標，同時考慮了不同頻道數在自動增益控制模式下的指標，當頻道數少時，調試人員仍可根據實際情況在計算指標的基礎上進行優化。

3.4 設備清單

完成網絡建設所需要的各設備如表1所示。

表1 設備清單表

3.5 方案的實施

（1）中心機房-興隆鎮-新橋鎮-金李井鎮-魚溪鎮-板栗椏鎮-中心機房環線，每鎮12芯雙歸環,12芯鏈型環，纖芯總數72芯；環長66.8公里/72芯，接入15公里/24芯；

（2）中心機房-公民-雙河-宋家-陳家-銀山-明心-中心機房環線，每鎮12芯雙歸環,24芯鏈型環，纖芯總數96芯；環長95.78公里/96芯，接入18公里/36芯；

（3）中心機房-蘇家灣-龍山-太平-獅子-中心機房環線，每鎮24芯雙歸環,12芯鏈型環，纖芯總數72芯；環長50.29公里/72芯，其中中心機房-蘇家灣12公里與雙龍環蘇家灣-中心機房同纜敷設144芯。接入12公里/24芯；

（4）中心機房-雙龍-騮馬-孟塘-龍江-馬鞍-中心機房環線，每鎮12芯雙歸環12芯鏈型環，纖芯總數72芯；環長75.1公里/72芯，接入15公里/24芯；

（5）中心機房-甘露-歸德-順河-球溪-高樓-中心機房環線，高樓、球溪鎮12芯雙歸環,12芯鏈型環，纖芯總數72芯；環長70.79公里/72芯/54芯，高樓接入3公里/24芯；球溪全部接入。

（6）由于龍結、發輪、配龍、羅泉、鐵佛、走馬等鎮距離中心機房較遠，以球溪機房作為中繼點，組建球溪機房-龍結-發輪-配龍-球溪機房環線，每鎮12芯雙歸環12芯鏈型環，纖芯總數48芯；該環長10.32公里/96芯（與走馬-鐵佛-羅泉-球溪環同纜）50.5公里/48芯，接入9公里/24芯；組建球溪機房-走馬-鐵佛-羅泉-球溪機房環線，每鎮6芯雙歸環12芯鏈型環，纖芯總數30芯，該環長8.1公里/30芯，接入3公里/18芯。

3.6 網絡管理系統

為了滿足新系統建成之后，將系統被動管理變為主動管理，每個設備可輕松實現管理是必不可少的，目前成熟的基于以太網絡的二類網絡管理設備完全可以實現全面系統管理。

所有機房設備通過一臺二層以太網交換機連接，所有樓棟光接收機都直接和相鄰的EPON系統中的ONU連接，最后都連到分前端的三層交換機上，把IP地址設置在一個網段，相關端口設置在一個VLAN中。每個分前端賦予指定的一段IP地址和唯一VLAN號，其三層交換機和總前端通過千兆或萬兆以太網連接，其中總前端本地設備可以作為一個分前端系統對待考慮。

網絡管理計算機另外賦予一個IP地址段和一個VLAN號，容許其管理計算機可以無限擴容，不但讓所有維護人員能根據網絡狀況，合理安排工作，提高服務質量，而且使得各級領導都能及時和合理了解掌握網絡實際狀況。

4 結語

本文將1550nm遠距離光傳輸技術應用到資中縣光纜干線的建設，對資中縣32個鄉鎮廣電網絡系統進行了設計，通過方案的實施，達到了預期的目標。

[1]陳建強.1550nm長距離傳輸技術在寧德廣電數字電視市縣聯網中的應用[J].有線電視技術,2010,08:24-28.

[2]肖永輝.1550nm光傳輸技術在廣播電視信號傳輸系統的應用[J].有線電視技術,2016,10:31-35.

[3]段華瓊，周相吉.光傳輸網中DWDM技術在廣電網絡中的應用研究[J].電視技術,2017,2:39-43.

[4]付會恩.1550nm光傳輸技術在峰峰集團數字電視改造中的研究與應用[J].電子世界,2013,24:110.

Abstract：Long distance optical transmission technology has obvious advantages in solving the long-distance transmission of broadcast and television signals.Introduces the technology of 1550nm optical transmission,analyses the factors restricting long distance transmission.Based on the analysis of the present situation of Zizhong county radio and TV network,designs the construction of the cable trunk line of the Zizhong county and achieves the expected goal.

Keywords：1550nm Optical Transmission;Long Distance Optical Transmission Technology;Broadcasting Network

Research on the Application of 1550nm Optical Transmission in Metropolitan Area Network

DUAN Hua-qiong1，CHEN Hua-rong2

（1.Jincheng College of Sichuan University，Sichuan 611371；2.Sichuan Cable Broadcasting and Television Network Inc Neijiang Branch,Sichuan 641000）

1007-1423（2017）26-0043-04

10.3969/j.issn.1007-1423.2017.26.011

段華瓊（1980-），女，四川資中人，碩士，講師，從事領域為軟件工程、系統集成研究

陳華容（1975-），女，四川資中人，本科，工程師，從事領域為有線廣播電視工程規劃和網絡管理研究

2017-06-06

2017-09-10