廣播電視工程中光纖網(wǎng)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(wǎng)絡的技術要求越來越高，同時要求各環(huán)節(jié)的工作人員對整體的工作程序有一定的了解，避免復雜環(huán)節(jié)的連接部分出現(xiàn)問題。廣播電視工程中，光纖網(wǎng)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(wǎng)絡是網(wǎng)絡信號傳輸?shù)闹袠猩窠?jīng)[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(jiān)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(yè)技能的同時，也要重點考慮工程建設中光纖網(wǎng)絡的日常運行與維護問題。網(wǎng)絡運行維護的專業(yè)人員需采用有效手段對復雜的光纖網(wǎng)絡進行維護管理，并在工作中掌握相關工作原理。光纖網(wǎng)絡運行一旦出現(xiàn)故障，工作人員要及時利用自身的專業(yè)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(wǎng)絡的日常運行與維護，不能只將重點放在某個環(huán)節(jié)的技術要求上，而應注重整體智能維護管理系統(tǒng)的完善[2]。傳統(tǒng)的廣播電視工程中，光纖網(wǎng)絡的故障率高且維修成本大，維修人員的數(shù)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(tǒng)的運行和維護方法進行優(yōu)化，實現(xiàn)光纖線路和業(yè)務的快速恢復。

1 優(yōu)化廣播電視工程中光纖網(wǎng)絡的構架

1.1 建立光纖構架的三維網(wǎng)狀分析圖

目前，廣播電視工程中運行的光纖網(wǎng)絡使用的協(xié)議為統(tǒng)一的光纖網(wǎng)絡協(xié)議。該協(xié)議采用單條固定鏈路進行網(wǎng)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(wǎng)絡拓撲架構進行優(yōu)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(fā)特性出發(fā)，進行廣播電視工程中光纖網(wǎng)絡的光纖構架分析和優(yōu)化。光纖構架的三維網(wǎng)狀分析如圖1 所示。

圖1 光纖構架的三維網(wǎng)狀分析圖

光纖構架的基礎為無線光纖節(jié)點，無數(shù)個光纖節(jié)點組成無線激光通信鏈路，為傳遞網(wǎng)絡信號搭建橋梁。光纖網(wǎng)絡的節(jié)點信號傳輸是通過無線激光載波完成的[5]，光纖網(wǎng)絡將網(wǎng)絡負載區(qū)域分成三部分。光通信資源由無線光纖網(wǎng)絡節(jié)點提供，節(jié)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(jié)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(wǎng)絡的日常運行維護。ATP 裝置與光纖網(wǎng)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(huán)境變化的干擾，相互通信權限在空間上進行分離。

1.2 優(yōu)化光纖構架中的平面區(qū)域子域網(wǎng)絡

由光纖構架的三維網(wǎng)狀分析圖可知，光纖構架中的平面區(qū)域子域共分為三個，每個子域中的平面區(qū)骨干通信網(wǎng)絡為同一類別的網(wǎng)絡承載體[6-8]。平面區(qū)域的子域中，網(wǎng)絡承載體具有相同的運動規(guī)律。光纖網(wǎng)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(tài)的情況下可以進行無線光節(jié)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(jié)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(wǎng)絡的穩(wěn)定性，激光通信鏈路要常年處于暢通的狀態(tài)，保證服務的恒定性和穩(wěn)定性。為了保證鏈路的暢通性，光纖網(wǎng)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(fā)生故障導致鏈路中斷，從而提升光纖網(wǎng)絡子域網(wǎng)絡的生存性。平面區(qū)域子域網(wǎng)絡屬于線型拓撲，與傳統(tǒng)的拓撲類型相比，線型拓撲對波的承擔性能更高。終端的節(jié)點承擔了部分網(wǎng)絡插件的功能，彌補了傳統(tǒng)的光纖架構靈活性不足的缺點。無線光載波的業(yè)務在線型拓撲下能夠實現(xiàn)網(wǎng)絡中心節(jié)點交叉連接，可對雜亂的網(wǎng)絡信號進行疏導，使節(jié)點之間的通信業(yè)務效率進一步提升[10-11]。在網(wǎng)絡傳輸能力不斷提升的過程中，網(wǎng)絡業(yè)務的完成度也會提升。

光纖構架中的平面區(qū)域子域中的承載體聚類相同，但多個子區(qū)域的承載體聚類是多樣化的。子區(qū)域之間的信號傳輸還會涉及節(jié)點通信權限設置的問題。平面區(qū)域子域內的通信策略要與其他平面區(qū)域子域之間的通信策略有所區(qū)別。子區(qū)域之間的通信連接到一起[12-13]，形成了完整的光纖網(wǎng)絡。區(qū)域中的節(jié)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(jié)點還可以將一個區(qū)域中的信號傳輸?shù)较噜彽膮^(qū)域中，以實現(xiàn)不同種類節(jié)點區(qū)域間的無線光通信。

2 光纖網(wǎng)絡日常運行和維護的交互機制優(yōu)化

在現(xiàn)代化的光纖網(wǎng)絡日常運行要求下，無線光網(wǎng)絡現(xiàn)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(wǎng)絡日常運行和維護的交互機制進行改善，加快傳統(tǒng)光纖網(wǎng)絡的收斂速度。在網(wǎng)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(jié)點，一直到無線光纖網(wǎng)絡信號的所有光纖節(jié)點連接在一塊為止，直接建立激光通信鏈路覆蓋的區(qū)域。在傳統(tǒng)的光纖網(wǎng)絡日常運行和維護的交互機制中，純光纖網(wǎng)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(jié)點進行多跳，就能夠實現(xiàn)節(jié)點的資源傳遞，解決了多個節(jié)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(fā)動，保證源節(jié)點是唯一的信號發(fā)出點。剩下的交互由從源節(jié)點收到信號的節(jié)點再次向其他節(jié)點進行信號的傳遞，在傳遞的過程中需保證光纖節(jié)點傳輸?shù)慕M播報文不會出現(xiàn)資源遺漏的情況。

隨著廣播電視工程的業(yè)務規(guī)模逐漸擴大、業(yè)務需求不斷增加，設備的設計和構建也發(fā)生了改變。在設計目的上，盡可能減少光纖網(wǎng)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(wǎng)絡中的光纖設備處于互相匹配的狀態(tài)。組建廣播電視工程網(wǎng)絡時，優(yōu)化匹配問題能減少大量的時間消耗。光纖節(jié)點向光纖信道發(fā)送信號的時間在傳統(tǒng)的光纖網(wǎng)絡中比無線光纖節(jié)點向光纖信道發(fā)送信號的時間要長，而時間花銷的壓縮可以節(jié)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(fā)送鏈路狀態(tài)通告（Link State Advertisement，LSA）等操作[15-17]。與傳統(tǒng)光纖網(wǎng)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(tǒng)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(wǎng)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(tǒng)的線路共享光纖網(wǎng)絡日常運行與維護方法、人工巡查光纖網(wǎng)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(huán)境搭建

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

圖2 節(jié)點的分布狀況

核心節(jié)點與信號之間通過光纖網(wǎng)絡接口進行連接，該光纖網(wǎng)絡的網(wǎng)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(jié)點首先相互連接形成該網(wǎng)絡的外圍，將核心的10 個節(jié)點包含在內，且與核心節(jié)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(shù)量應當充足。在仿真軟件中，依靠改變波長進行業(yè)務傳輸?shù)哪M，設置相應的傳輸規(guī)則，并根據(jù)實驗需求進行端口和波長的選擇。仿真軟件中，在A1—A5節(jié)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(fā)送過程即可，核心節(jié)點的連接也可以簡化為一個端口的信號接收。每個核心節(jié)點僅含有一個端口接收A1—A5節(jié)點的信號。

3.2 仿真分析結果

仿真環(huán)境搭建完畢之后，進行光纖網(wǎng)絡的運行和維護仿真模擬。在信號的接口處簡化核心節(jié)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(wǎng)絡覆蓋的區(qū)域，設置實驗時間，運行光纖網(wǎng)絡。網(wǎng)絡覆蓋的區(qū)域設置為區(qū)域B，網(wǎng)絡的相應運行時間按照區(qū)域B中的現(xiàn)有條件進行計算。光纖網(wǎng)絡引入無線光通信的B 區(qū)域，同時在在A2—2 和A5—A1鏈路上進行數(shù)據(jù)的發(fā)送。A5—A1鏈路長度是A2—2鏈路的4倍，數(shù)據(jù)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(tǒng)計，將數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一處理，使每組數(shù)據(jù)在矢量上都處于同一數(shù)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(huán)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(tǒng)方法相比更加平穩(wěn)，說明該方法的穩(wěn)定性較高。傳統(tǒng)的線路分享光纖網(wǎng)絡日常運行與維護方法、人工巡查光纖網(wǎng)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(wěn)定性不高。

4 結語

本文為提高廣播電視工程的網(wǎng)絡建設水平，提出廣播電視工程中光纖網(wǎng)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(wǎng)絡運行的低故障率，提升網(wǎng)絡運行的安全性。在光纖網(wǎng)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(wǎng)絡線路的智能化管理水平。從多角度對網(wǎng)絡光纖的維護管理，樹立了故障前定期維護優(yōu)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(wǎng)絡的安全運行提供保障，確保工程建設質量。