光纤通信技术在广播电视传输环网建设中的应用

李 杰

（沂水县融媒体中心，山东 临沂 276400）

0 引 言

光纤通信作为目前最适应存储设备与网络技术发展的传输方式，具有其他传输方式难以比拟的传输速度和抗干扰能力，再加上中继跨距长甚至无需中继的优点，与当前互联网技术的发展相适应，被广泛应用于各地广播电视的信号传输系统建设。尤其是在传输网络的组建上，各台站之间环网结构的连接，目前已经普遍依靠光纤通信来实现。

在过去的数十年里，光纤通信技术呈飞速发展趋势，传输速率不断提升，传输容量持续增大，光收发器件封装技术始终处于革新状态，硅光、铜磷等新材料被投入应用[1]。数字信号处理（Digital Signal Processing，DSP）芯片在信号处理算法上的不断优化，使光线路的传输损耗能够在最低限度上不断突破。如今，商用单根光纤的传输容量已经突破100 Tb·s-1，传输能力不断加强。本文试从同步数字体系（Synchronous Digital Hierarchy，SDH）组网技术的概述入手，详述该技术体系在广播电视传输环网组建中的作用，补充说明光纤通信过程中的故障处理策略，分析光纤通信技术在广播电视传输系统中的具体应用。

1 SDH环网组建技术概述

1.1 SDH技术沿革

自光纤通信技术起步以来，基于光纤的信息传输体系先后经历了准同步数字体系（Plesiochronous Digital Hierarchy，PDH）、SDH、波分复用体系（Wavelength Division Multiplexer，WDW）等标准。随着技术迭代，PDH体系已经被逐渐淘汰，WDW、IP-RAN等技术尚存在应用局限。目前，SDH技术体系的应用最为成熟，普及范围也最广泛，各地的网络设备存量也相当充足，能够满足电视台与分台、网络公司、国际频道、上行站等节点之间的信号传输需要。常用的SDH设备包括终端复用设备（Termination Multiplexer，TM）、交叉连接设备（DXC）、分插复用设备（Add-Drop Multiplexer，ADM）和再生器（REG）等[2]。

1.2 SDH组网原则

SDH依靠分布式网络单元之间的光缆连接组成交叉网络，通过光纤进行信息的同步传输、复用，能够根据实际需要排布设备与光缆，使其形成不同层级的网络结构，如并列的线形网络、分支状的树形网络、终端节点相连结的环形网络等。上文提到的4种常用SDH设备中，分插复用设备（ADM）最能体现SDH组网的特性[3]，能够实现交叉连接设备（Digital Cross Connect，DXC）的部分功能，是组成环形网络的关键设备。环网组建中，基础的应用思路是将线形网络两端的终端复用设备（TM）改为分插复用设备（ADM），从而首尾连接形成环形网络[4]，如图1所示。

图1 SDH环形网络的基本组建形式

2 SDH体系下广播电视传输环网的光纤配置思路

SDH设备组建的环形网络具有较高的安全性，突出表现为这种首尾相连的环形网络具有网络保护的自动恢复特性，因此该技术又被称为自愈网（Self-Healing Network，SHN），能够在信号传输出现故障时，对中止的任务进行恢复[5]。在广播电视传输系统的环网设计中，这种带有自动恢复功能的高安全性环网通常以下述3种形式实现。

2.1 双光纤单通道倒换的环形网络

双光纤单通道倒换的环形网络，采用一根光纤W1传输光信号、另一根光纤W2保护数据的两路通道并行方式，正常情况下只接收其中负责传输的W1光纤信号，该路信号以正向沿环形网络传输；另一路负责保护的光纤为W2，反向执行业务信号的传输。当负责正常传输信号的光纤W1出现故障被阻断时，发射端与接收端中间的节点会打开通道倒换开关，从保护光缆W2中反向接收信号，保证环网的正常运行，直到故障被排除为止。

2.2 双光纤双向通道的环形网络

双光纤双向通道的环形网络与双光纤单通道的配置方式基本相同，也使用2根光纤，主要区别在于该网络并不明显区分传输节点与接收节点。主纤W1信号在由起始节点A经过中间节点B到达接收节点C后，反过来W2以节点C为起始节点，B为中间节点，到达接收节点A，形成环形网络。在这种情况下，信号由A至C时W1正向工作，回环段P1（由C至A）成为备纤；信号由C至A反向传输时，W2正向工作，回环段（由A至C）成为备纤。当主纤W1、W2出现故障时，节点就会切换启用备纤P1、P2，从并行光纤的同向回环段中读取信号，保证环形网络的正常运行。

2.3 四光纤双向复用的环形网络

四光纤双向复用环形网络主要适用于上文中双光纤、双向通道环形网络难以应对的多节点复杂组网需求。例如，要求在4个节点A，B，C，D间配置环形网络，则使用4根光缆串联起4个节点，每2个节点间都有4段光纤，分别为W1（顺时针传输信号）、W2（逆时针传输信号）、P1（W1的反向保护回环）、P2（W2的反向保护回环），同时为每一节点的光纤进出处设置倒换开关，能够根据故障情况及时切换收取信号的光纤段，使多环形网络下多节点的信号传输更加稳定。

3 广播电视光纤传输环形网络的监测与维护

3.1 光纤通信环形网络的监测机制

使用光纤组建环网的过程中，为了降低故障风险，必须预先设置对环形网络信号传输状况的检测机制，包括设备运行状况监测、信号传输状况监测、机房环境状况监测和总体数据可视化。其中，前三种监测模块通过采集设备对环网内SDH设备和光纤的运行状况进行采集，回传至总控中心前端，形成数据可视化，针对异常数据和运行状况，及时向负责人员报警。

3.2 广播电视光纤传输环网技术性维护

对于长距离的广播电视光纤传输系统来说，其故障种类比较复杂，常见的有网管失连、通信终端和设备对接错误等。越复杂的环形网络，排查故障成因越需要消耗更多的时间。即使在正常传输信号时，环形网络因各种传输故障触发备用保护光缆的概率也相当高。对于光纤传输环网中出现的不同技术性故障，其排查与处理方式也各不相同。一般需要通过组合使用若干不同的方法才能确定环网中具体的故障原因。常用的方法有性能分析、硬件环回、组件替换、光纤接头插拔以及接入仪器测试等。这需要技术人员熟悉广播电视信号传输环网的组建方式，长期积累与光缆故障排查、设备维护相关的工作经验。

4 结 语

广播电视行业对传输技术与通信设备的迭代相当敏感，往往走在技术革新的前列。光纤通信作为现代通信网络构建的重要支柱，在广播电视信号传输的环网组建中起到重要的作用。在SDH技术体系下，一方面形成了环形网络的多重组建思路，另一方面也因技术与介质的局限，需要持续关注对网络硬件的监测预警、故障处理与技术性维护。未来一定会出现超越SDH技术体系的、更成熟的技术方案，光纤通信技术在广播电视领域的应用前景也会愈加宽广。