廣播電視工程中光纖網絡的日常運行與維護

高丕芝

（山東省臨沂市蒙陰縣融媒體中心，山東 臨沂 276200）

0 引言

廣播電視的工程建設對于光纖網絡的技術要求越來越高，同時要求各環節的工作人員對整體的工作程序有一定的了解，避免復雜環節的連接部分出現問題。廣播電視工程中，光纖網絡在日常運行期間要定期進行故障檢修和維護升級，以提升自身的服務質量。光纖網絡是網絡信號傳輸的中樞神經[1]，為了提升廣播電視工程的工作效率，必須對信號傳播的介質進行有效的監控和維護，且對日常的運行進行管理。相關工作人員在提升自身專業技能的同時，也要重點考慮工程建設中光纖網絡的日常運行與維護問題。網絡運行維護的專業人員需采用有效手段對復雜的光纖網絡進行維護管理，并在工作中掌握相關工作原理。光纖網絡運行一旦出現故障，工作人員要及時利用自身的專業技能對故障進行分析和處理，制定問題解決方案。對于光纖網絡的日常運行與維護，不能只將重點放在某個環節的技術要求上，而應注重整體智能維護管理系統的完善[2]。傳統的廣播電視工程中，光纖網絡的故障率高且維修成本大，維修人員的數量也相對較少，對此，可以通過提升技術手段來提高工作效率，減輕工作人員的工作壓力和負擔。因此，本文對傳統的運行和維護方法進行優化，實現光纖線路和業務的快速恢復。

1 優化廣播電視工程中光纖網絡的構架

1.1 建立光纖構架的三維網狀分析圖

目前，廣播電視工程中運行的光纖網絡使用的協議為統一的光纖網絡協議。該協議采用單條固定鏈路進行網絡信號共享[3-4]，可以在光纖覆蓋范圍內進行全范圍的信號分享。對該共享方式的網絡拓撲架構進行優化重組，可以提升整個架構的光纖分享效率。本文從無線光通信收發特性出發，進行廣播電視工程中光纖網絡的光纖構架分析和優化。光纖構架的三維網狀分析如圖1 所示。

圖1 光纖構架的三維網狀分析圖

光纖構架的基礎為無線光纖節點，無數個光纖節點組成無線激光通信鏈路，為傳遞網絡信號搭建橋梁。光纖網絡的節點信號傳輸是通過無線激光載波完成的[5]，光纖網絡將網絡負載區域分成三部分。光通信資源由無線光纖網絡節點提供，節點連接成激光通信鏈路并設置匹配的頻率和帶寬，保證每兩個節點間都有一條無線激光通信鏈路，并配置ATP（Acquisition，Tracking，Pointing）裝置進行光纖網絡的日常運行維護。ATP 裝置與光纖網絡鏈路之間的信號交換依靠裝置的天線完成，為避免受到特殊天氣環境變化的干擾，相互通信權限在空間上進行分離。

1.2 優化光纖構架中的平面區域子域網絡

由光纖構架的三維網狀分析圖可知，光纖構架中的平面區域子域共分為三個，每個子域中的平面區骨干通信網絡為同一類別的網絡承載體[6-8]。平面區域的子域中，網絡承載體具有相同的運動規律。光纖網絡的通信策略中設置了相應的通信權限，在承載體處于靜止狀態的情況下可以進行無線光節點之間的信號傳遞。同一平面內子域的光纖通信相對位置按照策略進行設置。ATP 裝置運動速度很高，為了使光纖節點與ATP 裝置的運動速度相匹配，在進行信息的捕獲和跟蹤時，可以采取預測機制。為了保證子域網絡的穩定性，激光通信鏈路要常年處于暢通的狀態，保證服務的恒定性和穩定性。為了保證鏈路的暢通性，光纖網絡在日常運行中不能只使用一臺設備[9]，關鍵部件一定要進行信息備份保護，并配置一套備用設備，以防設備發生故障導致鏈路中斷，從而提升光纖網絡子域網絡的生存性。平面區域子域網絡屬于線型拓撲，與傳統的拓撲類型相比，線型拓撲對波的承擔性能更高。終端的節點承擔了部分網絡插件的功能，彌補了傳統的光纖架構靈活性不足的缺點。無線光載波的業務在線型拓撲下能夠實現網絡中心節點交叉連接，可對雜亂的網絡信號進行疏導，使節點之間的通信業務效率進一步提升[10-11]。在網絡傳輸能力不斷提升的過程中，網絡業務的完成度也會提升。

光纖構架中的平面區域子域中的承載體聚類相同，但多個子區域的承載體聚類是多樣化的。子區域之間的信號傳輸還會涉及節點通信權限設置的問題。平面區域子域內的通信策略要與其他平面區域子域之間的通信策略有所區別。子區域之間的通信連接到一起[12-13]，形成了完整的光纖網絡。區域中的節點也被鏈路連接在一起，覆蓋整個廣播電視工程。按照通信策略在工程中進行指定通信，邊界節點還可以將一個區域中的信號傳輸到相鄰的區域中，以實現不同種類節點區域間的無線光通信。

2 光纖網絡日常運行和維護的交互機制優化

在現代化的光纖網絡日常運行要求下，無線光網絡現有的交互機制的信號收斂速度較低。可以采用擴散技術對光纖網絡日常運行和維護的交互機制進行改善，加快傳統光纖網絡的收斂速度。在網絡信號到地面的直線路徑上畫一個虛擬線段，每隔1/4 m 放置一個節點，一直到無線光纖網絡信號的所有光纖節點連接在一塊為止，直接建立激光通信鏈路覆蓋的區域。在傳統的光纖網絡日常運行和維護的交互機制中，純光纖網絡需要多個多跳才能保證廣播電視工程一系列工序的運行[14]。因此，運行所耗費的時間很長，且同步操作的難度很大。本文設計的交互機制中，只需要采用一個主節點進行多跳，就能夠實現節點的資源傳遞，解決了多個節點同時操作的把控難題。在第一次交互時，將報文通過無線激光通信鏈路進行資源發動，保證源節點是唯一的信號發出點。剩下的交互由從源節點收到信號的節點再次向其他節點進行信號的傳遞，在傳遞的過程中需保證光纖節點傳輸的組播報文不會出現資源遺漏的情況。

隨著廣播電視工程的業務規模逐漸擴大、業務需求不斷增加，設備的設計和構建也發生了改變。在設計目的上，盡可能減少光纖網絡處理信號的時間花銷，在后期的設備維護和升級中也要將提升速率作為重點。廣播電視工程中，無線光通信設備應與光纖網絡中的光纖設備處于互相匹配的狀態。組建廣播電視工程網絡時，優化匹配問題能減少大量的時間消耗。光纖節點向光纖信道發送信號的時間在傳統的光纖網絡中比無線光纖節點向光纖信道發送信號的時間要長，而時間花銷的壓縮可以節省出更多的時間進行資源的分類和調度，進行包括生成組信號地址、分多端口發送鏈路狀態通告（Link State Advertisement，LSA）等操作[15-17]。與傳統光纖網絡相比，光通信接口接收信號的時間更短，其接收LSA 的質量與鏈路的傳播速度有關，交互機制的改變可加快無線激光通信鏈路的傳播速度，從傳統的2×105m·s-1直接提升到3×105m·s-1。

3 仿真分析

為了驗證本文設計的光纖網絡日常運行與維護方法的有效性，通過仿真實驗的方式對該方法進行分析。將本文設計的方法和傳統的線路共享光纖網絡日常運行與維護方法、人工巡查光纖網絡日常運行與維護方法進行對比，比較三種方法的運行維護效率。

3.1 仿真環境搭建

在仿真模擬軟件中搭建廣播電視工程的光纖網絡，共模擬建立5 個邊緣節點，分別為A1、A2、A3、A4、A5。并在區域內設置10 個相應的核心節點，節點的分布狀況如圖2 所示。

圖2 節點的分布狀況

核心節點與信號之間通過光纖網絡接口進行連接，該光纖網絡的網絡覆蓋半徑為2 200 km，鏈路之間的距離如表1 所示。

表1 鏈路距離

A1—A5節點首先相互連接形成該網絡的外圍，將核心的10 個節點包含在內，且與核心節點之間依靠接口進行連接。為了建立足夠多的連接線路，相應端口的數量應當充足。在仿真軟件中，依靠改變波長進行業務傳輸的模擬，設置相應的傳輸規則，并根據實驗需求進行端口和波長的選擇。仿真軟件中，在A1—A5節點的連接上可以進行簡化，僅模擬其中一個通信接口的信號發送過程即可，核心節點的連接也可以簡化為一個端口的信號接收。每個核心節點僅含有一個端口接收A1—A5節點的信號。

3.2 仿真分析結果

仿真環境搭建完畢之后，進行光纖網絡的運行和維護仿真模擬。在信號的接口處簡化核心節點的無線接口，另一端的無線接口也采用同樣的方式進行設置。構建網絡覆蓋的區域，設置實驗時間，運行光纖網絡。網絡覆蓋的區域設置為區域B，網絡的相應運行時間按照區域B中的現有條件進行計算。光纖網絡引入無線光通信的B 區域，同時在在A2—2 和A5—A1鏈路上進行數據的發送。A5—A1鏈路長度是A2—2鏈路的4倍，數據的對比更具有代表性。在仿真軟件上通過BHP 進行時間花銷的統計，將數據進行統一處理，使每組數據在矢量上都處于同一數量級。最終得到三種方法的時間花銷，結果如圖3 所示。

圖3 仿真結果

在仿真實驗環境一致的情況下，本文設計的方法時間花銷平均在5～25 ms，且仿真曲線與其他兩種傳統方法相比更加平穩，說明該方法的穩定性較高。傳統的線路分享光纖網絡日常運行與維護方法、人工巡查光纖網絡日常運行與維護方法時間花銷平均在30～65 ms，不僅時間花銷較多，且穩定性不高。

4 結語

本文為提高廣播電視工程的網絡建設水平，提出廣播電視工程中光纖網絡日常運行與維護這一研究。所設計的方法能夠保證廣播電視工程光纖網絡運行的低故障率，提升網絡運行的安全性。在光纖網絡運行的過程中提高了光纖線路的管理效率，提升了廣播電視工程光纖網絡線路的智能化管理水平。從多角度對網絡光纖的維護管理，樹立了故障前定期維護優于故障后維修的先進理念。本文設計的方法為廣播電視工程光纖網絡的安全運行提供保障，確保工程建設質量。