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(shè)對(duì)于光纖網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)要求越來(lái)越高，同時(shí)要求各環(huán)節(jié)的工作人員對(duì)整體的工作程序有一定的了解，避免復(fù)雜環(huán)節(jié)的連接部分出現(xiàn)問(wèn)題。廣播電視工程中，光纖網(wǎng)絡(luò)在日常運(yùn)行期間要定期進(jìn)行故障檢修和維護(hù)升級(jí)，以提升自身的服務(wù)質(zhì)量。光纖網(wǎng)絡(luò)是網(wǎng)絡(luò)信號(hào)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(duì)信號(hào)傳播的介質(zhì)進(jìn)行有效的監(jiān)控和維護(hù)，且對(duì)日常的運(yùn)行進(jìn)行管理。相關(guān)工作人員在提升自身專業(yè)技能的同時(shí)，也要重點(diǎn)考慮工程建設(shè)中光纖網(wǎng)絡(luò)的日常運(yùn)行與維護(hù)問(wèn)題。網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行維護(hù)的專業(yè)人員需采用有效手段對(duì)復(fù)雜的光纖網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行維護(hù)管理，并在工作中掌握相關(guān)工作原理。光纖網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行一旦出現(xiàn)故障，工作人員要及時(shí)利用自身的專業(yè)技能對(duì)故障進(jìn)行分析和處理，制定問(wèn)題解決方案。對(duì)于光纖網(wǎng)絡(luò)的日常運(yùn)行與維護(hù)，不能只將重點(diǎn)放在某個(gè)環(huán)節(jié)的技術(shù)要求上，而應(yīng)注重整體智能維護(hù)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(luò)的故障率高且維修成本大，維修人員的數(shù)量也相對(duì)較少，對(duì)此，可以通過(guò)提升技術(shù)手段來(lái)提高工作效率，減輕工作人員的工作壓力和負(fù)擔(dān)。因此，本文對(duì)傳統(tǒng)的運(yùn)行和維護(hù)方法進(jìn)行優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)光纖線路和業(yè)務(wù)的快速恢復(fù)。

1 優(yōu)化廣播電視工程中光纖網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)架

1.1 建立光纖構(gòu)架的三維網(wǎng)狀分析圖

目前，廣播電視工程中運(yùn)行的光纖網(wǎng)絡(luò)使用的協(xié)議為統(tǒng)一的光纖網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。該協(xié)議采用單條固定鏈路進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)信號(hào)共享[3-4]，可以在光纖覆蓋范圍內(nèi)進(jìn)行全范圍的信號(hào)分享。對(duì)該共享方式的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浼軜?gòu)進(jìn)行優(yōu)化重組，可以提升整個(gè)架構(gòu)的光纖分享效率。本文從無(wú)線光通信收發(fā)特性出發(fā)，進(jìn)行廣播電視工程中光纖網(wǎng)絡(luò)的光纖構(gòu)架分析和優(yōu)化。光纖構(gòu)架的三維網(wǎng)狀分析如圖1 所示。

圖1 光纖構(gòu)架的三維網(wǎng)狀分析圖

光纖構(gòu)架的基礎(chǔ)為無(wú)線光纖節(jié)點(diǎn)，無(wú)數(shù)個(gè)光纖節(jié)點(diǎn)組成無(wú)線激光通信鏈路，為傳遞網(wǎng)絡(luò)信號(hào)搭建橋梁。光纖網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)信號(hào)傳輸是通過(guò)無(wú)線激光載波完成的[5]，光纖網(wǎng)絡(luò)將網(wǎng)絡(luò)負(fù)載區(qū)域分成三部分。光通信資源由無(wú)線光纖網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)提供，節(jié)點(diǎn)連接成激光通信鏈路并設(shè)置匹配的頻率和帶寬，保證每?jī)蓚€(gè)節(jié)點(diǎn)間都有一條無(wú)線激光通信鏈路，并配置ATP（Acquisition，Tracking，Pointing）裝置進(jìn)行光纖網(wǎng)絡(luò)的日常運(yùn)行維護(hù)。ATP 裝置與光纖網(wǎng)絡(luò)鏈路之間的信號(hào)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(quán)限在空間上進(jìn)行分離。

1.2 優(yōu)化光纖構(gòu)架中的平面區(qū)域子域網(wǎng)絡(luò)

由光纖構(gòu)架的三維網(wǎng)狀分析圖可知，光纖構(gòu)架中的平面區(qū)域子域共分為三個(gè)，每個(gè)子域中的平面區(qū)骨干通信網(wǎng)絡(luò)為同一類別的網(wǎng)絡(luò)承載體[6-8]。平面區(qū)域的子域中，網(wǎng)絡(luò)承載體具有相同的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。光纖網(wǎng)絡(luò)的通信策略中設(shè)置了相應(yīng)的通信權(quán)限，在承載體處于靜止?fàn)顟B(tài)的情況下可以進(jìn)行無(wú)線光節(jié)點(diǎn)之間的信號(hào)傳遞。同一平面內(nèi)子域的光纖通信相對(duì)位置按照策略進(jìn)行設(shè)置。ATP 裝置運(yùn)動(dòng)速度很高，為了使光纖節(jié)點(diǎn)與ATP 裝置的運(yùn)動(dòng)速度相匹配，在進(jìn)行信息的捕獲和跟蹤時(shí)，可以采取預(yù)測(cè)機(jī)制。為了保證子域網(wǎng)絡(luò)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(wù)的恒定性和穩(wěn)定性。為了保證鏈路的暢通性，光纖網(wǎng)絡(luò)在日常運(yùn)行中不能只使用一臺(tái)設(shè)備[9]，關(guān)鍵部件一定要進(jìn)行信息備份保護(hù)，并配置一套備用設(shè)備，以防設(shè)備發(fā)生故障導(dǎo)致鏈路中斷，從而提升光纖網(wǎng)絡(luò)子域網(wǎng)絡(luò)的生存性。平面區(qū)域子域網(wǎng)絡(luò)屬于線型拓?fù)?，與傳統(tǒng)的拓?fù)漕愋拖啾?，線型拓?fù)鋵?duì)波的承擔(dān)性能更高。終端的節(jié)點(diǎn)承擔(dān)了部分網(wǎng)絡(luò)插件的功能，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)的光纖架構(gòu)靈活性不足的缺點(diǎn)。無(wú)線光載波的業(yè)務(wù)在線型拓?fù)湎履軌驅(qū)崿F(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中心節(jié)點(diǎn)交叉連接，可對(duì)雜亂的網(wǎng)絡(luò)信號(hào)進(jìn)行疏導(dǎo)，使節(jié)點(diǎn)之間的通信業(yè)務(wù)效率進(jìn)一步提升[10-11]。在網(wǎng)絡(luò)傳輸能力不斷提升的過(guò)程中，網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的完成度也會(huì)提升。

光纖構(gòu)架中的平面區(qū)域子域中的承載體聚類相同，但多個(gè)子區(qū)域的承載體聚類是多樣化的。子區(qū)域之間的信號(hào)傳輸還會(huì)涉及節(jié)點(diǎn)通信權(quán)限設(shè)置的問(wèn)題。平面區(qū)域子域內(nèi)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(luò)。區(qū)域中的節(jié)點(diǎn)也被鏈路連接在一起，覆蓋整個(gè)廣播電視工程。按照通信策略在工程中進(jìn)行指定通信，邊界節(jié)點(diǎn)還可以將一個(gè)區(qū)域中的信號(hào)傳輸?shù)较噜彽膮^(qū)域中，以實(shí)現(xiàn)不同種類節(jié)點(diǎn)區(qū)域間的無(wú)線光通信。

2 光纖網(wǎng)絡(luò)日常運(yùn)行和維護(hù)的交互機(jī)制優(yōu)化

在現(xiàn)代化的光纖網(wǎng)絡(luò)日常運(yùn)行要求下，無(wú)線光網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)有的交互機(jī)制的信號(hào)收斂速度較低?？梢圆捎脭U(kuò)散技術(shù)對(duì)光纖網(wǎng)絡(luò)日常運(yùn)行和維護(hù)的交互機(jī)制進(jìn)行改善，加快傳統(tǒng)光纖網(wǎng)絡(luò)的收斂速度。在網(wǎng)絡(luò)信號(hào)到地面的直線路徑上畫一個(gè)虛擬線段，每隔1/4 m 放置一個(gè)節(jié)點(diǎn)，一直到無(wú)線光纖網(wǎng)絡(luò)信號(hào)的所有光纖節(jié)點(diǎn)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(luò)日常運(yùn)行和維護(hù)的交互機(jī)制中，純光纖網(wǎng)絡(luò)需要多個(gè)多跳才能保證廣播電視工程一系列工序的運(yùn)行[14]。因此，運(yùn)行所耗費(fèi)的時(shí)間很長(zhǎng)，且同步操作的難度很大。本文設(shè)計(jì)的交互機(jī)制中，只需要采用一個(gè)主節(jié)點(diǎn)進(jìn)行多跳，就能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)點(diǎn)的資源傳遞，解決了多個(gè)節(jié)點(diǎn)同時(shí)操作的把控難題。在第一次交互時(shí)，將報(bào)文通過(guò)無(wú)線激光通信鏈路進(jìn)行資源發(fā)動(dòng)，保證源節(jié)點(diǎn)是唯一的信號(hào)發(fā)出點(diǎn)。剩下的交互由從源節(jié)點(diǎn)收到信號(hào)的節(jié)點(diǎn)再次向其他節(jié)點(diǎn)進(jìn)行信號(hào)的傳遞，在傳遞的過(guò)程中需保證光纖節(jié)點(diǎn)傳輸?shù)慕M播報(bào)文不會(huì)出現(xiàn)資源遺漏的情況。

隨著廣播電視工程的業(yè)務(wù)規(guī)模逐漸擴(kuò)大、業(yè)務(wù)需求不斷增加，設(shè)備的設(shè)計(jì)和構(gòu)建也發(fā)生了改變。在設(shè)計(jì)目的上，盡可能減少光纖網(wǎng)絡(luò)處理信號(hào)的時(shí)間花銷，在后期的設(shè)備維護(hù)和升級(jí)中也要將提升速率作為重點(diǎn)。廣播電視工程中，無(wú)線光通信設(shè)備應(yīng)與光纖網(wǎng)絡(luò)中的光纖設(shè)備處于互相匹配的狀態(tài)。組建廣播電視工程網(wǎng)絡(luò)時(shí)，優(yōu)化匹配問(wèn)題能減少大量的時(shí)間消耗。光纖節(jié)點(diǎn)向光纖信道發(fā)送信號(hào)的時(shí)間在傳統(tǒng)的光纖網(wǎng)絡(luò)中比無(wú)線光纖節(jié)點(diǎn)向光纖信道發(fā)送信號(hào)的時(shí)間要長(zhǎng)，而時(shí)間花銷的壓縮可以節(jié)省出更多的時(shí)間進(jìn)行資源的分類和調(diào)度，進(jìn)行包括生成組信號(hào)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(luò)相比，光通信接口接收信號(hào)的時(shí)間更短，其接收LSA 的質(zhì)量與鏈路的傳播速度有關(guān)，交互機(jī)制的改變可加快無(wú)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(yàn)證本文設(shè)計(jì)的光纖網(wǎng)絡(luò)日常運(yùn)行與維護(hù)方法的有效性，通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)的方式對(duì)該方法進(jìn)行分析。將本文設(shè)計(jì)的方法和傳統(tǒng)的線路共享光纖網(wǎng)絡(luò)日常運(yùn)行與維護(hù)方法、人工巡查光纖網(wǎng)絡(luò)日常運(yùn)行與維護(hù)方法進(jìn)行對(duì)比，比較三種方法的運(yùn)行維護(hù)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(luò)，共模擬建立5 個(gè)邊緣節(jié)點(diǎn)，分別為A1、A2、A3、A4、A5。并在區(qū)域內(nèi)設(shè)置10 個(gè)相應(yīng)的核心節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)的分布狀況如圖2 所示。

圖2 節(jié)點(diǎn)的分布狀況

核心節(jié)點(diǎn)與信號(hào)之間通過(guò)光纖網(wǎng)絡(luò)接口進(jìn)行連接，該光纖網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)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(diǎn)首先相互連接形成該網(wǎng)絡(luò)的外圍，將核心的10 個(gè)節(jié)點(diǎn)包含在內(nèi)，且與核心節(jié)點(diǎn)之間依靠接口進(jìn)行連接。為了建立足夠多的連接線路，相應(yīng)端口的數(shù)量應(yīng)當(dāng)充足。在仿真軟件中，依靠改變波長(zhǎng)進(jìn)行業(yè)務(wù)傳輸?shù)哪M，設(shè)置相應(yīng)的傳輸規(guī)則，并根據(jù)實(shí)驗(yàn)需求進(jìn)行端口和波長(zhǎng)的選擇。仿真軟件中，在A1—A5節(jié)點(diǎn)的連接上可以進(jìn)行簡(jiǎn)化，僅模擬其中一個(gè)通信接口的信號(hào)發(fā)送過(guò)程即可，核心節(jié)點(diǎn)的連接也可以簡(jiǎn)化為一個(gè)端口的信號(hào)接收。每個(gè)核心節(jié)點(diǎn)僅含有一個(gè)端口接收A1—A5節(jié)點(diǎn)的信號(hào)。

3.2 仿真分析結(jié)果

仿真環(huán)境搭建完畢之后，進(jìn)行光纖網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行和維護(hù)仿真模擬。在信號(hào)的接口處簡(jiǎn)化核心節(jié)點(diǎn)的無(wú)線接口，另一端的無(wú)線接口也采用同樣的方式進(jìn)行設(shè)置。構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)覆蓋的區(qū)域，設(shè)置實(shí)驗(yàn)時(shí)間，運(yùn)行光纖網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)覆蓋的區(qū)域設(shè)置為區(qū)域B，網(wǎng)絡(luò)的相應(yīng)運(yùn)行時(shí)間按照區(qū)域B中的現(xiàn)有條件進(jìn)行計(jì)算。光纖網(wǎng)絡(luò)引入無(wú)線光通信的B 區(qū)域，同時(shí)在在A2—2 和A5—A1鏈路上進(jìn)行數(shù)據(jù)的發(fā)送。A5—A1鏈路長(zhǎng)度是A2—2鏈路的4倍，數(shù)據(jù)的對(duì)比更具有代表性。在仿真軟件上通過(guò)BHP 進(jìn)行時(shí)間花銷的統(tǒng)計(jì)，將數(shù)據(jù)進(jìn)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(jí)。最終得到三種方法的時(shí)間花銷，結(jié)果如圖3 所示。

圖3 仿真結(jié)果

在仿真實(shí)驗(yàn)環(huán)境一致的情況下，本文設(shè)計(jì)的方法時(shí)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(shuō)明該方法的穩(wěn)定性較高。傳統(tǒng)的線路分享光纖網(wǎng)絡(luò)日常運(yùn)行與維護(hù)方法、人工巡查光纖網(wǎng)絡(luò)日常運(yùn)行與維護(hù)方法時(shí)間花銷平均在30～65 ms，不僅時(shí)間花銷較多，且穩(wěn)定性不高。

4 結(jié)語(yǔ)

本文為提高廣播電視工程的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)水平，提出廣播電視工程中光纖網(wǎng)絡(luò)日常運(yùn)行與維護(hù)這一研究。所設(shè)計(jì)的方法能夠保證廣播電視工程光纖網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的低故障率，提升網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的安全性。在光纖網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的過(guò)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(luò)線路的智能化管理水平。從多角度對(duì)網(wǎng)絡(luò)光纖的維護(hù)管理，樹立了故障前定期維護(hù)優(yōu)于故障后維修的先進(jìn)理念。本文設(shè)計(jì)的方法為廣播電視工程光纖網(wǎng)絡(luò)的安全運(yùn)行提供保障，確保工程建設(shè)質(zhì)量。