基于IP的寬帶移動(dòng)多媒體通信新技術(shù)研究

何偉 何銳 張軼凡

摘要：IP的寬帶移動(dòng)多媒體通技術(shù)應(yīng)用，可實(shí)現(xiàn)移動(dòng)通信數(shù)據(jù)的深度融合，加大移動(dòng)通信容量，提高傳輸速率。由于寬帶移動(dòng)多媒體通信新技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中具有一定的差異性，要以WDM通信系統(tǒng)為中心，建立IP over WDM系統(tǒng)，將光纖傳輸與WDM技術(shù)結(jié)合，提高寬帶移動(dòng)多媒體通信的綜合水平。本文通過(guò)寬帶移動(dòng)多媒體通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，分析數(shù)據(jù)傳輸及通信容量控制過(guò)程，旨在實(shí)現(xiàn)寬帶移動(dòng)多媒體通信新技術(shù)的應(yīng)用效果提升。

關(guān)鍵詞：IP；寬帶；移動(dòng)；多媒體；通信

基于IP的寬帶移動(dòng)多媒體通信傳輸，在信息處理的視角下，優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸渠道，從而滿足寬帶移動(dòng)通信傳輸?shù)木C合需求。在寬帶移動(dòng)多媒體通信中，可通過(guò)IP地址進(jìn)行定位，整合移動(dòng)多媒體通信數(shù)據(jù)，提升通信傳輸?shù)木C合控制效果。在寬帶移動(dòng)多媒體通信新技術(shù)的應(yīng)用下，可允許異常數(shù)據(jù)存在的情況下，挖掘大量數(shù)據(jù)中的隱藏關(guān)聯(lián)關(guān)系，確保寬帶移動(dòng)多媒體通信傳輸?shù)木C合水平。

一、基于IP的寬帶移動(dòng)多媒體通信新技術(shù)分析

在IP技術(shù)下，寬帶移動(dòng)多媒體通信技術(shù)的應(yīng)用，以光纖為傳輸介質(zhì)，大容量的密集波分復(fù)用（DWDM）為傳輸通道，并以以太網(wǎng)為組網(wǎng)模式，通過(guò)路由交換機(jī)建立交換平臺(tái)，達(dá)到數(shù)據(jù)通信傳輸?shù)哪康摹拵б苿?dòng)多媒體通信傳輸中，運(yùn)行實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)要保證數(shù)據(jù)服務(wù)質(zhì)量，并為相關(guān)用戶提供數(shù)據(jù)、語(yǔ)音、視頻的綜合業(yè)務(wù)需求。在現(xiàn)有的IP混合移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中，包含IP ATM以及IP WDM等，兩種移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)搭建與應(yīng)用中，前者可實(shí)現(xiàn)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)展，但在通信傳輸頻率及可靠性等方面仍有不足。后者則是光的頻分復(fù)用，在WDMA中，可以利用衍射光柵確保通信傳輸?shù)目煽啃浴?/p>

因此，在寬帶移動(dòng)多媒體通信新技術(shù)研究中，以IP over WDM為核心技術(shù)，對(duì)其實(shí)際應(yīng)用展開討論與研究。在發(fā)送端，可以將不同波長(zhǎng)的光信號(hào)組合送入到一根光纖中進(jìn)行傳輸。在接收端，可以將組合后的光信號(hào)分開，并將其送入到不同終端。這一技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中，可搭建鏈路層數(shù)據(jù)網(wǎng)，以高性能路由器通過(guò)光ADM或WDM耦合器，直接與WDM光纖進(jìn)行連接，控制波長(zhǎng)接入、交換、選路以及保護(hù)。IP over WDM技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中，幀結(jié)構(gòu)包含SDH幀格式以及以太網(wǎng)幀格。目前，在款迭代移動(dòng)多媒體通信中，大多采用SDH幀格，報(bào)頭載有信令以及網(wǎng)絡(luò)管理信息，可方便后續(xù)的網(wǎng)絡(luò)管理。但是，在利用SDH幀格式下，轉(zhuǎn)發(fā)器以及再生器的造價(jià)比較昂貴。在局域網(wǎng)絡(luò)中，可通過(guò)以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行鏈路層搭建，這一結(jié)構(gòu)下報(bào)頭包含的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)信息并不多，成本相對(duì)較低。但是，在實(shí)際應(yīng)用中，利用“異步”協(xié)議，再加上與主機(jī)的幀結(jié)構(gòu)相同，在路由器接口上下對(duì)幀進(jìn)行拆裝操作，確保插入操作的有效性與穩(wěn)定性。

IP over WDM技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中，可充分利用光纖的帶寬資源，提高帶寬與相對(duì)的傳輸速率從傳輸碼率、數(shù)據(jù)格式以及調(diào)制方式等角度分析，在WDM下，可傳送不同碼率的ATM、SDH/Sonet以及以太網(wǎng)格式的業(yè)務(wù)，并與已有通信網(wǎng)絡(luò)兼容，還可以支持寬帶業(yè)務(wù)。但是，在實(shí)際應(yīng)用中，波長(zhǎng)標(biāo)準(zhǔn)化不足，現(xiàn)選擇193.1THz為參考頻率，間隔100GHz。WDM系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)管理可以與傳輸?shù)男盘?hào)之間實(shí)現(xiàn)網(wǎng)管分離。在光域上，開銷以及光信號(hào)的處理方面仍存在不成熟，所以，要從WDM系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程等方面進(jìn)行優(yōu)化，提高WDM系統(tǒng)在寬帶移動(dòng)多媒體通信中的應(yīng)用效果。

二、基于IP的寬帶移動(dòng)多媒體通信新技術(shù)的應(yīng)用

（一）基于IP的寬帶移動(dòng)多媒體通信的總框架

寬帶移動(dòng)多媒體通信新技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中，要在寬帶移動(dòng)多媒體通信下，利用光纖傳輸，優(yōu)化WDM通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，具體的結(jié)構(gòu)搭建如圖1所示。

寬帶移動(dòng)多媒體通信視角下，為提高通信的帶寬，可通過(guò)光纖傳輸?shù)姆绞?，?yōu)化寬帶移動(dòng)多媒體通信性能，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)通信傳輸?shù)木庑?。為解決WDM系統(tǒng)的通信傳輸問(wèn)題，從寬帶移動(dòng)多媒體通信全過(guò)程的發(fā)送端、接收端兩個(gè)角度進(jìn)行均衡設(shè)計(jì)，提高帶寬的綜合處理效果。發(fā)送端利用驅(qū)動(dòng)電路，對(duì)WDM系統(tǒng)不同頻段的信號(hào)進(jìn)行均衡處理，將寬帶移動(dòng)多媒體通信速率提高到80Mb/s，提高移動(dòng)通信傳輸?shù)目刂菩Ч?。接收端的均衡處理要在WDM系統(tǒng)中添加一級(jí)均衡器，將帶寬提高到50MHz，通信速率也可提高到100Mb/s。在確定終端傳輸后，主光路徑是發(fā)送端波分復(fù)用器到接收端波分復(fù)用器之間的光纖傳輸路徑。通過(guò)光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器調(diào)整通信信號(hào)，抑制噪聲，提高功率，并將其轉(zhuǎn)發(fā)到終端。光信號(hào)在通過(guò)光再生處理后，可以恢復(fù)到初始狀態(tài)。因此，在WDM傳輸系中，在需要長(zhǎng)距離傳輸?shù)那闆r下，加入中繼設(shè)備，提高通信傳輸距離。

（二）信道中心頻率設(shè)計(jì)

根據(jù)2001年11月信息產(chǎn)業(yè)實(shí)施WDM系統(tǒng)技術(shù)要求，在WDM系統(tǒng)搭建中，將頻率控制在192.1～195.2THz之間，EDFA的增益相對(duì)較穩(wěn)定，增益差值可控在1.5dB以內(nèi)，增益效果較高。

（三）波分復(fù)用器件選擇

波分復(fù)用器件是WDM系統(tǒng)搭建的關(guān)鍵，在實(shí)際應(yīng)用中，要分析插入損耗、反射系數(shù)、工作波長(zhǎng)范圍、偏振損耗以及相鄰?fù)犯綦x度等，并選擇復(fù)用器對(duì)32信道的波長(zhǎng)進(jìn)行集成處理，相關(guān)指標(biāo)如表1所示：

（四）光放大器

在WDM系統(tǒng)中，光放大器應(yīng)用中，其中，包含功率放大器、線路放大器以及前置放大器，在實(shí)際應(yīng)用中，可以通過(guò)EDFA光放大器實(shí)現(xiàn)。在3路信號(hào)中，出現(xiàn)信號(hào)丟失的情況下，并不會(huì)影響其他信道的正常工作。在極限情況下，如果失去信道信號(hào)，剩余信道可以在10ms內(nèi)恢復(fù)正常工作。在逐漸增加承載的信道數(shù)量下，WDM系統(tǒng)的性能不會(huì)受到直接影響。本系統(tǒng)中的光功率放大器是在復(fù)用器輸出端的后面，提高系統(tǒng)的發(fā)送功率。光線路放大器可以在無(wú)源光纖段之間補(bǔ)充光纖損耗，延長(zhǎng)中繼長(zhǎng)度。

（五）光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器

在寬帶移動(dòng)多媒體通信新技術(shù)的視角下，WDM系統(tǒng)結(jié)構(gòu)搭建中，可利用光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行終端設(shè)備連接。在中繼設(shè)備中使用OTU，且具備信號(hào)再生電路，確保中繼操作功能。發(fā)送端OUT可以將終端設(shè)備的光信號(hào)轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)波長(zhǎng)，達(dá)到寬帶移動(dòng)多媒體通信傳輸?shù)哪康?。發(fā)送端OUT可以將復(fù)用器輸出的光信號(hào)轉(zhuǎn)換為終端光信號(hào)，輸出端以PIN/APD接收機(jī)為主，接收靈敏度為－14dBm（PIN）/－21dB（APD），接收機(jī)反射＞27dB。輸出端的平均發(fā)送功率在－10～0dBm之間，遠(yuǎn)距離光接口在－2～+2dBm。

（六）色散補(bǔ)償功能

考慮到光纖傳輸特性，在寬帶移動(dòng)多媒體通信中，利用負(fù)色散DCM進(jìn)行色散補(bǔ)償。DCM放在光放大器的中間級(jí)，在不額外增加線路損耗的基礎(chǔ)上，將光信噪比產(chǎn)生的影響降到最低。DCM的補(bǔ)償原則是根據(jù)光功率預(yù)算的結(jié)果進(jìn)行參數(shù)設(shè)定，工作波長(zhǎng)的范圍為1525～1565nm?？紤]到DCM并不能有效補(bǔ)償光纖的色散斜率，在復(fù)用波段要處理總色散補(bǔ)償量，可根據(jù)實(shí)際應(yīng)用的情況，通過(guò)欠補(bǔ)償?shù)姆绞剑?546nm波長(zhǎng)不到絕對(duì)色散量，滿足寬帶移動(dòng)多媒體通信的操作與處理需求。

（七）主光通道指標(biāo)

發(fā)送端的復(fù)用器輸出信號(hào)后，可通過(guò)主光通道將其傳輸?shù)浇邮斩耍诓豢紤]加入DCM的功率代價(jià)下，通過(guò)寬帶移動(dòng)多媒體通信傳輸，滿足信號(hào)處理與傳輸?shù)木C合需求。在每個(gè)EDFA光中繼站與WDM系統(tǒng)終端站點(diǎn)上，主光通道配備不中斷業(yè)務(wù)監(jiān)測(cè)接口，在不中斷傳輸業(yè)務(wù)的情況下，實(shí)現(xiàn)寬帶移動(dòng)多媒體通信的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

三、基于IP的寬帶移動(dòng)多媒體通信新技術(shù)應(yīng)用測(cè)試

寬帶移動(dòng)多媒體通信新技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中，可以通過(guò)WDM系統(tǒng)的搭建，檢驗(yàn)與分析相關(guān)參數(shù)及性能。在寬帶移動(dòng)多媒體通信新技術(shù)應(yīng)用測(cè)試中，包括通信信道波長(zhǎng)以及穩(wěn)定性高、光傳輸信噪比、輸出光功率以及接收光功率等。具體測(cè)試分析如下：

（一）波長(zhǎng)及穩(wěn)定性測(cè)試

寬帶移動(dòng)多媒體通信新技術(shù)在實(shí)際運(yùn)用中，信道波長(zhǎng)的準(zhǔn)確性以及穩(wěn)定性會(huì)直接影響光纖通信傳輸水平。因此，測(cè)試中針對(duì)發(fā)射機(jī)的輸出耦合器以及中心波長(zhǎng)、波長(zhǎng)漂移狀態(tài)等進(jìn)行檢測(cè)。復(fù)用器的輸出耦合器需要檢測(cè)MPI－S點(diǎn)與光放大器的輸出耦合器狀態(tài)，分析信道間隔，確保波長(zhǎng)的穩(wěn)定性可滿足寬帶移動(dòng)多媒體通信傳輸?shù)木C合需求。

（二）光信噪比

在WDM系統(tǒng)下，要求光信噪比達(dá)到25dB以上，但是，考慮到寬帶移動(dòng)多媒體通信中使用多種光學(xué)器件，各種器件的插入損耗具有一定的差異性，極易產(chǎn)生額外的功率損耗。與此同時(shí)，由于信號(hào)串?dāng)_、放大自發(fā)發(fā)射等噪聲影響，對(duì)寬帶移動(dòng)多媒體通信的光信噪比也會(huì)產(chǎn)生直接影響。因此，在光信噪比測(cè)試與分析中，可針對(duì)光放大器輸入耦合器、復(fù)用器輸入耦合器、接收輸入耦合器的光信噪比進(jìn)行測(cè)試，本系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中，光放大器輸入耦合器的光信噪比為28dB，復(fù)用器輸入耦合器的光信噪比為27dB、接收輸入耦合器的光信噪比為26db，可以滿足寬帶移動(dòng)多媒體通信傳輸?shù)木C合需求。

（三）光功率檢驗(yàn)分析

在對(duì)寬帶移動(dòng)多媒體通信新技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用分析中，可檢驗(yàn)與分析輸出光功率、接收光功率燈光，在設(shè)置傳輸參數(shù)后，可提高輸出與接收處理的綜合水平。在信號(hào)輸出與接收過(guò)程中，傳輸距離對(duì)信號(hào)質(zhì)量會(huì)產(chǎn)生一定的影響，所以，在實(shí)際操作中，需要通過(guò)通信傳輸控制，滿足寬帶移動(dòng)多媒體通信控制的綜合需求。在WDM系統(tǒng)中，分別針對(duì)不同單元的接收光功率變化進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，并實(shí)時(shí)監(jiān)控輸出信號(hào)，確保寬帶移動(dòng)多媒體通信傳輸?shù)木C合質(zhì)量。輸出端的光功率參數(shù)要控制系統(tǒng)性能，以提高寬帶移動(dòng)多媒體通信的光功率控制水平。

四、結(jié)語(yǔ)

基于IP的寬帶移動(dòng)多媒體通信新技術(shù)的應(yīng)用可提高通信傳輸速率，為解決降噪問(wèn)題，在寬帶移動(dòng)多媒體通信傳輸中，以IP over WDM為核心，搭建寬帶移動(dòng)多媒體通信系統(tǒng)，利用多光學(xué)器件，優(yōu)化光纖通信傳輸全過(guò)程，從而提高寬帶移動(dòng)多媒體通信的綜合性能。在實(shí)際部署與應(yīng)用中，考慮實(shí)際通信傳輸需求，需要調(diào)整系統(tǒng)參數(shù)，確保寬帶移動(dòng)多媒體通信的穩(wěn)定性與可靠性，通過(guò)通信傳輸，提高寬帶移動(dòng)多媒體通信新技術(shù)的應(yīng)用效果。

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作者簡(jiǎn)介：何偉（1978），男，江蘇省南京市人，高級(jí)工程師，碩士研究生，主要研究方向?yàn)閿?shù)字信息技術(shù)。