广播电视工程中光纤网络的日常运行与维护

高丕芝

（山东省临沂市蒙阴县融媒体中心，山东 临沂 276200）

0 引言

广播电视的工程建设对于光纤网络的技术要求越来越高，同时要求各环节的工作人员对整体的工作程序有一定的了解，避免复杂环节的连接部分出现问题。广播电视工程中，光纤网络在日常运行期间要定期进行故障检修和维护升级，以提升自身的服务质量。光纤网络是网络信号传输的中枢神经[1]，为了提升广播电视工程的工作效率，必须对信号传播的介质进行有效的监控和维护，且对日常的运行进行管理。相关工作人员在提升自身专业技能的同时，也要重点考虑工程建设中光纤网络的日常运行与维护问题。网络运行维护的专业人员需采用有效手段对复杂的光纤网络进行维护管理，并在工作中掌握相关工作原理。光纤网络运行一旦出现故障，工作人员要及时利用自身的专业技能对故障进行分析和处理，制定问题解决方案。对于光纤网络的日常运行与维护，不能只将重点放在某个环节的技术要求上，而应注重整体智能维护管理系统的完善[2]。传统的广播电视工程中，光纤网络的故障率高且维修成本大，维修人员的数量也相对较少，对此，可以通过提升技术手段来提高工作效率，减轻工作人员的工作压力和负担。因此，本文对传统的运行和维护方法进行优化，实现光纤线路和业务的快速恢复。

1 优化广播电视工程中光纤网络的构架

1.1 建立光纤构架的三维网状分析图

目前，广播电视工程中运行的光纤网络使用的协议为统一的光纤网络协议。该协议采用单条固定链路进行网络信号共享[3-4]，可以在光纤覆盖范围内进行全范围的信号分享。对该共享方式的网络拓扑架构进行优化重组，可以提升整个架构的光纤分享效率。本文从无线光通信收发特性出发，进行广播电视工程中光纤网络的光纤构架分析和优化。光纤构架的三维网状分析如图1 所示。

图1 光纤构架的三维网状分析图

光纤构架的基础为无线光纤节点，无数个光纤节点组成无线激光通信链路，为传递网络信号搭建桥梁。光纤网络的节点信号传输是通过无线激光载波完成的[5]，光纤网络将网络负载区域分成三部分。光通信资源由无线光纤网络节点提供，节点连接成激光通信链路并设置匹配的频率和带宽，保证每两个节点间都有一条无线激光通信链路，并配置ATP（Acquisition，Tracking，Pointing）装置进行光纤网络的日常运行维护。ATP 装置与光纤网络链路之间的信号交换依靠装置的天线完成，为避免受到特殊天气环境变化的干扰，相互通信权限在空间上进行分离。

1.2 优化光纤构架中的平面区域子域网络

由光纤构架的三维网状分析图可知，光纤构架中的平面区域子域共分为三个，每个子域中的平面区骨干通信网络为同一类别的网络承载体[6-8]。平面区域的子域中，网络承载体具有相同的运动规律。光纤网络的通信策略中设置了相应的通信权限，在承载体处于静止状态的情况下可以进行无线光节点之间的信号传递。同一平面内子域的光纤通信相对位置按照策略进行设置。ATP 装置运动速度很高，为了使光纤节点与ATP 装置的运动速度相匹配，在进行信息的捕获和跟踪时，可以采取预测机制。为了保证子域网络的稳定性，激光通信链路要常年处于畅通的状态，保证服务的恒定性和稳定性。为了保证链路的畅通性，光纤网络在日常运行中不能只使用一台设备[9]，关键部件一定要进行信息备份保护，并配置一套备用设备，以防设备发生故障导致链路中断，从而提升光纤网络子域网络的生存性。平面区域子域网络属于线型拓扑，与传统的拓扑类型相比，线型拓扑对波的承担性能更高。终端的节点承担了部分网络插件的功能，弥补了传统的光纤架构灵活性不足的缺点。无线光载波的业务在线型拓扑下能够实现网络中心节点交叉连接，可对杂乱的网络信号进行疏导，使节点之间的通信业务效率进一步提升[10-11]。在网络传输能力不断提升的过程中，网络业务的完成度也会提升。

光纤构架中的平面区域子域中的承载体聚类相同，但多个子区域的承载体聚类是多样化的。子区域之间的信号传输还会涉及节点通信权限设置的问题。平面区域子域内的通信策略要与其他平面区域子域之间的通信策略有所区别。子区域之间的通信连接到一起[12-13]，形成了完整的光纤网络。区域中的节点也被链路连接在一起，覆盖整个广播电视工程。按照通信策略在工程中进行指定通信，边界节点还可以将一个区域中的信号传输到相邻的区域中，以实现不同种类节点区域间的无线光通信。

2 光纤网络日常运行和维护的交互机制优化

在现代化的光纤网络日常运行要求下，无线光网络现有的交互机制的信号收敛速度较低。可以采用扩散技术对光纤网络日常运行和维护的交互机制进行改善，加快传统光纤网络的收敛速度。在网络信号到地面的直线路径上画一个虚拟线段，每隔1/4 m 放置一个节点，一直到无线光纤网络信号的所有光纤节点连接在一块为止，直接建立激光通信链路覆盖的区域。在传统的光纤网络日常运行和维护的交互机制中，纯光纤网络需要多个多跳才能保证广播电视工程一系列工序的运行[14]。因此，运行所耗费的时间很长，且同步操作的难度很大。本文设计的交互机制中，只需要采用一个主节点进行多跳，就能够实现节点的资源传递，解决了多个节点同时操作的把控难题。在第一次交互时，将报文通过无线激光通信链路进行资源发动，保证源节点是唯一的信号发出点。剩下的交互由从源节点收到信号的节点再次向其他节点进行信号的传递，在传递的过程中需保证光纤节点传输的组播报文不会出现资源遗漏的情况。

随着广播电视工程的业务规模逐渐扩大、业务需求不断增加，设备的设计和构建也发生了改变。在设计目的上，尽可能减少光纤网络处理信号的时间花销，在后期的设备维护和升级中也要将提升速率作为重点。广播电视工程中，无线光通信设备应与光纤网络中的光纤设备处于互相匹配的状态。组建广播电视工程网络时，优化匹配问题能减少大量的时间消耗。光纤节点向光纤信道发送信号的时间在传统的光纤网络中比无线光纤节点向光纤信道发送信号的时间要长，而时间花销的压缩可以节省出更多的时间进行资源的分类和调度，进行包括生成组信号地址、分多端口发送链路状态通告（Link State Advertisement，LSA）等操作[15-17]。与传统光纤网络相比，光通信接口接收信号的时间更短，其接收LSA 的质量与链路的传播速度有关，交互机制的改变可加快无线激光通信链路的传播速度，从传统的2×105m·s-1直接提升到3×105m·s-1。

3 仿真分析

为了验证本文设计的光纤网络日常运行与维护方法的有效性，通过仿真实验的方式对该方法进行分析。将本文设计的方法和传统的线路共享光纤网络日常运行与维护方法、人工巡查光纤网络日常运行与维护方法进行对比，比较三种方法的运行维护效率。

3.1 仿真环境搭建

在仿真模拟软件中搭建广播电视工程的光纤网络，共模拟建立5 个边缘节点，分别为A1、A2、A3、A4、A5。并在区域内设置10 个相应的核心节点，节点的分布状况如图2 所示。

图2 节点的分布状况

核心节点与信号之间通过光纤网络接口进行连接，该光纤网络的网络覆盖半径为2 200 km，链路之间的距离如表1 所示。

表1 链路距离

A1—A5节点首先相互连接形成该网络的外围，将核心的10 个节点包含在内，且与核心节点之间依靠接口进行连接。为了建立足够多的连接线路，相应端口的数量应当充足。在仿真软件中，依靠改变波长进行业务传输的模拟，设置相应的传输规则，并根据实验需求进行端口和波长的选择。仿真软件中，在A1—A5节点的连接上可以进行简化，仅模拟其中一个通信接口的信号发送过程即可，核心节点的连接也可以简化为一个端口的信号接收。每个核心节点仅含有一个端口接收A1—A5节点的信号。

3.2 仿真分析结果

仿真环境搭建完毕之后，进行光纤网络的运行和维护仿真模拟。在信号的接口处简化核心节点的无线接口，另一端的无线接口也采用同样的方式进行设置。构建网络覆盖的区域，设置实验时间，运行光纤网络。网络覆盖的区域设置为区域B，网络的相应运行时间按照区域B中的现有条件进行计算。光纤网络引入无线光通信的B 区域，同时在在A2—2 和A5—A1链路上进行数据的发送。A5—A1链路长度是A2—2链路的4倍，数据的对比更具有代表性。在仿真软件上通过BHP 进行时间花销的统计，将数据进行统一处理，使每组数据在矢量上都处于同一数量级。最终得到三种方法的时间花销，结果如图3 所示。

图3 仿真结果

在仿真实验环境一致的情况下，本文设计的方法时间花销平均在5～25 ms，且仿真曲线与其他两种传统方法相比更加平稳，说明该方法的稳定性较高。传统的线路分享光纤网络日常运行与维护方法、人工巡查光纤网络日常运行与维护方法时间花销平均在30～65 ms，不仅时间花销较多，且稳定性不高。

4 结语

本文为提高广播电视工程的网络建设水平，提出广播电视工程中光纤网络日常运行与维护这一研究。所设计的方法能够保证广播电视工程光纤网络运行的低故障率，提升网络运行的安全性。在光纤网络运行的过程中提高了光纤线路的管理效率，提升了广播电视工程光纤网络线路的智能化管理水平。从多角度对网络光纤的维护管理，树立了故障前定期维护优于故障后维修的先进理念。本文设计的方法为广播电视工程光纤网络的安全运行提供保障，确保工程建设质量。