光纖通信技術在廣播電視傳輸環網建設中的應用

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存儲設備與網絡技術發展的傳輸方式，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點，與當前互聯網技術的發展相適應，被廣泛應用于各地廣播電視的信號傳輸系統建設。尤其是在傳輸網絡的組建上，各臺站之間環網結構的連接，目前已經普遍依靠光纖通信來實現。

在過去的數十年里，光纖通信技術呈飛速發展趨勢，傳輸速率不斷提升，傳輸容量持續增大，光收發器件封裝技術始終處于革新狀態，硅光、銅磷等新材料被投入應用[1]。數字信號處理（Digital Signal Processing，DSP）芯片在信號處理算法上的不斷優化，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突破100 Tb·s-1，傳輸能力不斷加強。本文試從同步數字體系（Synchronous Digital Hierarchy，SDH）組網技術的概述入手，詳述該技術體系在廣播電視傳輸環網組建中的作用，補充說明光纖通信過程中的故障處理策略，分析光纖通信技術在廣播電視傳輸系統中的具體應用。

1 SDH環網組建技術概述

1.1 SDH技術沿革

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

1.2 SDH組網原則

SDH依靠分布式網絡單元之間的光纜連接組成交叉網絡，通過光纖進行信息的同步傳輸、復用，能夠根據實際需要排布設備與光纜，使其形成不同層級的網絡結構，如并列的線形網絡、分支狀的樹形網絡、終端節點相連結的環形網絡等。上文提到的4種常用SDH設備中，分插復用設備（ADM）最能體現SDH組網的特性[3]，能夠實現交叉連接設備（Digital Cross Connect，DXC）的部分功能，是組成環形網絡的關鍵設備。環網組建中，基礎的應用思路是將線形網絡兩端的終端復用設備（TM）改為分插復用設備（ADM），從而首尾連接形成環形網絡[4]，如圖1所示。

圖1 SDH環形網絡的基本組建形式

2 SDH體系下廣播電視傳輸環網的光纖配置思路

SDH設備組建的環形網絡具有較高的安全性，突出表現為這種首尾相連的環形網絡具有網絡保護的自動恢復特性，因此該技術又被稱為自愈網（Self-Healing Network，SHN），能夠在信號傳輸出現故障時，對中止的任務進行恢復[5]。在廣播電視傳輸系統的環網設計中，這種帶有自動恢復功能的高安全性環網通常以下述3種形式實現。

2.1 雙光纖單通道倒換的環形網絡

雙光纖單通道倒換的環形網絡，采用一根光纖W1傳輸光信號、另一根光纖W2保護數據的兩路通道并行方式，正常情況下只接收其中負責傳輸的W1光纖信號，該路信號以正向沿環形網絡傳輸；另一路負責保護的光纖為W2，反向執行業務信號的傳輸。當負責正常傳輸信號的光纖W1出現故障被阻斷時，發射端與接收端中間的節點會打開通道倒換開關，從保護光纜W2中反向接收信號，保證環網的正常運行，直到故障被排除為止。

2.2 雙光纖雙向通道的環形網絡

雙光纖雙向通道的環形網絡與雙光纖單通道的配置方式基本相同，也使用2根光纖，主要區別在于該網絡并不明顯區分傳輸節點與接收節點。主纖W1信號在由起始節點A經過中間節點B到達接收節點C后，反過來W2以節點C為起始節點，B為中間節點，到達接收節點A，形成環形網絡。在這種情況下，信號由A至C時W1正向工作，回環段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，回環段（由A至C）成為備纖。當主纖W1、W2出現故障時，節點就會切換啟用備纖P1、P2，從并行光纖的同向回環段中讀取信號，保證環形網絡的正常運行。

2.3 四光纖雙向復用的環形網絡

四光纖雙向復用環形網絡主要適用于上文中雙光纖、雙向通道環形網絡難以應對的多節點復雜組網需求。例如，要求在4個節點A，B，C，D間配置環形網絡，則使用4根光纜串聯起4個節點，每2個節點間都有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）、P2（W2的反向保護回環），同時為每一節點的光纖進出處設置倒換開關，能夠根據故障情況及時切換收取信號的光纖段，使多環形網絡下多節點的信號傳輸更加穩定。

3 廣播電視光纖傳輸環形網絡的監測與維護

3.1 光纖通信環形網絡的監測機制

使用光纖組建環網的過程中，為了降低故障風險，必須預先設置對環形網絡信號傳輸狀況的檢測機制，包括設備運行狀況監測、信號傳輸狀況監測、機房環境狀況監測和總體數據可視化。其中，前三種監測模塊通過采集設備對環網內SDH設備和光纖的運行狀況進行采集，回傳至總控中心前端，形成數據可視化，針對異常數據和運行狀況，及時向負責人員報警。

3.2 廣播電視光纖傳輸環網技術性維護

對于長距離的廣播電視光纖傳輸系統來說，其故障種類比較復雜，常見的有網管失連、通信終端和設備對接錯誤等。越復雜的環形網絡，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，環形網絡因各種傳輸故障觸發備用保護光纜的概率也相當高。對于光纖傳輸環網中出現的不同技術性故障，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網中具體的故障原因。常用的方法有性能分析、硬件環回、組件替換、光纖接頭插拔以及接入儀器測試等。這需要技術人員熟悉廣播電視信號傳輸環網的組建方式，長期積累與光纜故障排查、設備維護相關的工作經驗。

4 結 語

廣播電視行業對傳輸技術與通信設備的迭代相當敏感，往往走在技術革新的前列。光纖通信作為現代通信網絡構建的重要支柱，在廣播電視信號傳輸的環網組建中起到重要的作用。在SDH技術體系下，一方面形成了環形網絡的多重組建思路，另一方面也因技術與介質的局限，需要持續關注對網絡硬件的監測預警、故障處理與技術性維護。未來一定會出現超越SDH技術體系的、更成熟的技術方案，光纖通信技術在廣播電視領域的應用前景也會愈加寬廣。