一种基于光纤的广播网络架构设计

龚文涛

0 引言

随着信息技术不断深入的发展，信息化越来越深入影响着社会的方方面面，教育行业信息化工程的进程也随着科技的进步不断深入发展和深入建设。在高校信息化技术应用不断深入的发展同时，高校广播网也迎来了新发展、大发展，发展趋势主要有越来越数字化、越来越网络化、越来越智能化的方向[1-3]。

传统校园的广播网组网的模式主要有如下三种：

第一种是基于音频有线定压（定阻）传输方式，其优点是布设终端成本底，网络架构简单，缺点是布设点位多，需要将点位密集布设到终端的每一个节点，扩充性不足[4-5]。

第二种是基于无线调频传输方式，优点是施工成本低廉，无需敷设终端线缆，可实现多路广播，缺点是其需要挤占空间频率资源，需要得到上级无线电管理部门的相关批准的频率空间，且其因为容易受到外界的干扰，故此可靠性低。

第三种是基于有线调频传输的方式，其依托有线电视同轴共缆频分复用技术来传输，优点可完成多路同时传输，使得其扩展性较好，而且终端音箱配置要求低，依托普通的电平即可。综合各种模式的特点，依据不同需求选择不同的架构模式和组网方式，而随着校园广播新的需求和发展模式的不断升级，其要求和校园多媒体及校园网融合为一，相互独立而由融为一体，依托学校网络和光纤资源来组建新的校园广播网是未来一个发展趋势[6]。

光纤网络是依托光在特定的介质（诸如玻璃或者塑料制作的纤维）中的依托光的全反射原理而将其变为光信息的传导链路，进而将光信息传输至企业或者家庭等接入机房中，然后再依托交换机或者路由器或者其他终端设备将其转化为普通的支持RJ45接口的网线，进而连接到普通电脑上。依托光纤网来组建园区网或者校园网[6]，是近期发展迅猛且常见的应用技术。

光传输信号相比传统的同轴电缆传输其有诸多优点[6]：

首先是光纤传输质量损耗低，据曾计算，在依托同轴电缆组建网络中，其在传输 800MHz的信号过程中，每传输1000米的损耗都达到40dB以上。而依托光纤的传输网络，其若依托波长为1.55μm的光介质，每1000米的损耗可降至0.2dB。

其次是光纤的重量轻，常见传输光纤非常纤细，以单模光纤为例，其光纤芯线半径一般为2μm至5μm，而其外径也只有125μm左右，就算加上外面的防护层，诸如防水层和加强筋及护套等物件，其最终的多路聚合光纤总体直径还是非常小的，例如常见的48芯光纤的最后光缆直径还不到13mm，比常见的标准同轴电缆的直径47mm要细的多。

最后是其传输可靠性高，其传输只传输光信息，不导电，则其不受电磁场的影响，故其对工业中各种常见的电磁干扰抵御能力很强，不容易被窃听，传输安全性高。

本文针对高校广播网的新发展趋势，提出了一种基于光纤的高校广播网网络架构，分析和总结了光纤传输的优势，分析和总结了常见光纤接口模块及特点，给出了广播网的架构及组网的配置要点。

1 广播网功能和设计需求

1.1 广播网功能概述

校园广播作为高校重要的基础设施，其主要全校的各种重要作用：

校园活动宣传：对学校各种重要学术和科技活动的宣传；各种重要通知：播送学校行政和管理部门下发的各种通知；播放新闻：传递国内外和校内外的实时新闻；播放午间音乐：丰富学校广大师生业余生活，部分学校广播台还具备了点歌台的功能，进一步丰富校园学习和生活；总而言之，学校的广播起着传播声音，传递文明的重任。

1.2 广播网组网新需求

依托园区网和高校网的迅猛发展，对广播网也有如下要求：

数字化发展需求：要求广播网中的信息能够从传统的模拟信号向数字信号转变，要求传统的基于模拟信号传输的广播网要满足数字信号的兼容。

扩展性发展需求：要求广播网能够迅速扩容，将其网络布设到学生区域、办公区域及教学区域，能够迅速地将广播网扩展到新盖的楼宇中。

高可靠性运行需求：要求广播网能够不受外界干扰，能够独立安全地运行，能够满足学校管理部门宣传工作所需。

低成本维护需求：要求广播网能够以低成本维护，能够低成本推广和管理。

1.3 光纤接口分类

要依托光纤传输，首先要明确光纤接头（optical fiber splice）的概念，光纤接头是将两根相对分离的光纤永久地或者可分离开地联结在一起，让光信号能够顺利地在其中传输，并达到保护光纤的接续部分的目的。

依据尾纤的连接器型号来划分，常见的光纤接口主要有FC、LC及ST和SC等接口如图1所示：

图1 光纤接口图

FC接口圆形带螺纹接头，其接头是金属接头，且其优点是可插拔次数比塑料要多。LC接口是小的方形塑料口，其一般接在光模块上。ST接口的外壳为圆形，固定方式为螺丝扣。且操作使用相对麻烦，需要将接头插入后旋转找到卡口来固定，且易折断。

SC接口是外壳为大头矩形，内部依托插针与耦合套筒的结构，其紧固方式为插拔销闩式，无需旋转。

2 基于光纤的广播网架构设计

2.1 广播网布局规划

针对前面章节提到的广播网各种设计功能需求和光纤优缺点，结合某高校楼宇分布和安装要求，对其规划如下：

需要对学校的所有核心办公区域、教学区域及学生区域覆盖广播网，其光电收发池的汇聚点在办公楼核心机房，下面辐射的汇聚点主要有本科生学19汇聚、研究生2号楼汇聚、体育馆办公汇聚、办公楼工科 B座汇聚、教学楼文理机房汇聚等。

要求依托光纤将上述各个主要节点打通，光纤数量和质量要保证，传输的衰减值要-20dbm以内，光纤种类和接口适合各种光纤接口，且在办公楼的核心机房放置光电收发设备。

2.2 光纤种类选取

目前校园网在用的主要有两种光纤，依据传输的波长来划分，一种是多模光纤，常见传输波长为850nm，优点是成本低，缺点是传输距离有限；另一种是单模光纤，常见的波长是1310nm，优点是传输距离远，缺点是造价成本高。

上述两种光纤的跳线可以从外表来区分：多模光纤的跳线颜色为橘红色，而多模光纤的跳线颜色多为黄色。

综合单模光纤和多模光纤的优缺点，结合校园网中广播网传输距离远的需求，选取传输距离远的单模光纤为传输媒介。

2.3 广播网网络架构设计

广播网的网络架构如图2所示：

图2 广播网网络架构图

在图2中，各个汇聚点通过单模光纤互通，广播网的汇聚点横跨了校园网的各个区域，包括办公区：主要有体育馆汇聚及工科楼 B座汇聚；教学区：主要有文理楼汇聚和基础实验楼，及学生区：学19主控室和研究生2号楼汇聚。

广播网的服务器端设置在学19的主控室，通过光纤将各个汇聚互联到广播网的光电收发池里，再通过网线连接到广播网的核心交换机上。

2.4 广播网光纤配线架配置

在图文中心的核心机房中敷设了广播网的光电收发池和汇聚交换机，两者互联，其效果如图3所示：所有广播网汇聚节点的光纤最终要通过光电收发池互联到汇聚的交换机中，完成信息的转发。

图3 实现效果图

广播网光电收发池通过光纤将各个汇聚点互联起来，要求是光纤链路数为2芯，光纤的衰减在-20dbm以内。为完成广播网的光纤部署，需要依托光跳线将各个接入汇聚的子接口打通，主要光纤接口为FC口，每个接入点选择两芯衰耗小的单模光纤。

具体的单模光纤配线情况如下：

图文中心到研究生2号公寓汇聚的熔接箱是N4F机柜的第4排11口和第12口，衰减均在-20dbm以内。

图文中心到文理楼机房汇聚的熔接箱是第 N6E机柜的第4排10口和第11口，衰减均在-20dbm以内，接口类型为FC，光纤跳线为单模。

从图文中心到基础实验楼的熔接箱是第N7B机柜的第5排的第2口和第4口，衰减均在-20dbm以内，接口类型为ST，光纤跳线为单模。

从图文中心到体育馆东汇聚的熔接箱是第N7D机柜的第4排的第9口和第10口，光纤跳线是ST，光纤跳线为单模。

其他汇聚点类似，不再赘述。

3 总结

针对校园网中广播网的新发展和新需求，提出了一种基于光纤的广播网架构，分析和总结广播网的功能及特点，分析和总结了光纤传输的优点及特性，结合需求，提出了以光纤传输来替代传统的传输介质的组网方案。

本文详细分析和总结了常见的光纤接口种类，单模光纤和多模光纤的优缺点，最后给出了广播网的具体实施流程。

[1]陈晓娟.我国网络广播的发展现状[J].新闻传播.2011(06)

[2]欧政权.网络广播的发展思路[J].电视技术.2011(14)

[3]柳芳.网络广播的发展现状分析[J].新闻前哨.2007(Z1)

[4]Hill B.Cisco完全手册[M].北京:电子工业出版社,2002.

[5]吴元兵.我国网络广播发展现状研究[J].新闻传播.2010(09)

[6]赵冶东 等.路由交换技术[M].北京:清华大学出版社,2011.