1550nm光传输技术在光干线城域网建设中的应用研究

段华琼，陈华容

（1.四川大学锦城学院，成都 611371；2.四川省有线广播电视网络股份有限公司内江分公司，四川 641000）

1550nm光传输技术在光干线城域网建设中的应用研究

段华琼1，陈华容2

（1.四川大学锦城学院，成都 611371；2.四川省有线广播电视网络股份有限公司内江分公司，四川 641000）

1550nm长距离光传输技术在解决广播电视信号远距离传输方面优势明显。首先对1550nm光传输技术进行介绍，分析制约长距离传输的因素。在对内江市资中县广电网络现状进行分析的基础上，设计资中县光缆干线建设的具体实施方案并达到预期的目标。

1550nm光传输；长距离光传输技术；广电网络

1 1550nm光传输技术简介

1.1 1550nm光传输技术的优点

在解决广播电视信号远距离传输方面，1550nm光传输技术有着非常明显的优势：

（1）损耗小。1310nm波长的传输损耗是0.4dB/km，1550nm波长的则小于0.25dB/km。

（2）功率大。1550nm光放大器的发射功率超过1310nm发射功率几十倍，甚至几百倍。

（3）成本低。1310nm和1550nm的成本相近，但二者的单机输出功率相差巨大，从单位毫瓦光功率比较，1550nm比1310nm要低很多。

（4）易维护。由于1550nm的输出功率极大，设备的数量因此大大减少，显著降低了管理维护成本。

1.2 制约长距离传输的因素

（1）受激布里渊散射（SBS）

在有的光纤传输系统中采用外调制器，因此光源线宽很窄，虽然能有效克服光纤色散的影响，却让光纤的SBS阈值下降到直流阈值的水平。所以，必须采用SBS抑制措施。否则，系统载噪比会随光发送机入纤功率的增加而降低。如果入纤功率超过SBS阈值，就会造成系统载噪比骤然降低。因此，1550nm光纤传输设备的性能是由发送机CNR、CTB、CSO指标和SBS抑制能力共同决定。在光传输系统内，注入光纤光功率的上限由SBS值确定。

（2）自相位调制（SPM）

光波的自相位调制现象是因为光纤中的光波太强，使光纤折射率与光强成正比，光波的相位因此受到信号的调制。自相位调制会造成超长距离传输链路产生极大的失真，严重影响网络的CSO指标。

（3）光纤色散（DSP）

光信号的不同频率成份或不同模式分量按照不同的速率传播，当距离较长时，信号就会失真，这就是光纤色散。DSP导致信号的CNR恶化和功率的下降。在资中县的光干线城域网建设中，光纤传输距离非常长，必须考虑DSP对性能的影响。在实际工作中，一般采用色散补偿器来削弱光纤色散的影响。

（4）光放大器的引入导致系统载噪比的损伤

当掺铒光纤放大器工作时，粒子数处于反转状态。信号光通过光纤时，亚稳态粒子就会受激发射，放大信号；光子被光纤捕获，传输并放大，然后再与信号混合，形成了光放大器的噪声。在无载噪比和光调制度一定的情况下，光放大器噪声系数越低，输入光功率越大，系统载噪比损失就会越小。所以，在设计网络方案和选择设备时，要尽可能提高光放大器的输入光功率，优选噪声低的光放大器。

2 资中县广电网络现状

2.1 资中县广电网络现有情况分析

资中分公司现有1个中心机房，33个分前端机房，覆盖接入用户约18万户。由于乡镇网络已建成10余年，均采用树型网络结构，不能进行环路保护；且建成后未进行过大的修整，存在较大的安全隐患，大部分线路老化，节点较多，到分前端的光信号指标劣化，大部分乡镇均达不到2级分光的指标，纤芯资源严重不足。上述情况已严重影响到资中县乡镇数字电视整转工作，无法承载双向互动和数据业务。因此，光缆干线建设势在必行，并应实现如下两个目标：形成环路保护，提升运维保障能力；新增纤芯资源，着力开发数据增值业务和专网等业务。

2.2 资中光缆干线建设的技术可行性分析

资中县光缆干线建设主要依托原有自主产权路由架设，只需投入光缆和修正、整治部分干路即可达到稳定传输网络信号的目的。

光缆干线工程要保证网络的稳定性、安全性和高效性，故本方案采用星型双归网络结构，将各片区场镇机房纳入星型双归的范围内。每个乡镇分机房为12芯双归环路，12芯链型环路保证信号传输的安全和稳定。专网和集团用户等纤芯预留。实施的光缆干线沿自主产权杆路架设，新建部分路由，对部分腐蚀、损伤的杆路进行修复。先期进行新建部分光缆路由建设，打通各乡镇路由，利用现有光缆资源，初步建成链型环路；新建部分按照双归环网纤芯要求架设光缆；剩余的双归环光缆，后期逐步完成建设工作。

3 资中县光缆干线建设的设计方案

3.1 资中县乡镇环网路由拓扑图

资中县乡镇环网的主信号路由选择如图1所示。

资中县乡镇环网的备份信号的路由选择如图2所示。

3.2 具体方案设计

对中心机房和环网整体结构的设计如图3所示。

图1 主信号路由选择

图2 备份信号路由选择

图3 中心机房和环网整体结构设计图

图3包含了整个乡镇环骨干网的所有光放，其中红色为顺环链路，蓝色为逆环链路，光放输出均为22dBm。

其中，环1的光放传输设计如图4所示。环2～环7的具体设计方案类似。

图4 环1的光放传输设计图

各镇分机房信号接入情况如图5所示。

3.3 指标核算

资中县乡镇环骨干网经过优化设计，所有乡镇信号接入均只需采用2级光放覆盖即可，按指标最差情况计算，2级光放链路第一级光放输入光功率4dBm，第二级光放输入光功率1dBm，指标计算情况如图6所示。

图5 各乡镇分机房信号接入图

图6 指标情况图

在此基础上，进行光传输系统的载噪比的计算，变量为光接收机的接收功率、EDFA的接收功率和频道数。系统的载噪比如图7所示。

图7 系统载噪比

B to B描述了发射机与接收机背靠背情况下的载噪比指标，并假设系统前端信号是干净的。在背靠背指标的前提下，又计算了插入EDFA后的载噪比指标，同时考虑了不同频道数在自动增益控制模式下的指标，当频道数少时，调试人员仍可根据实际情况在计算指标的基础上进行优化。

3.4 设备清单

完成网络建设所需要的各设备如表1所示。

表1 设备清单表

3.5 方案的实施

（1）中心机房-兴隆镇-新桥镇-金李井镇-鱼溪镇-板栗桠镇-中心机房环线，每镇12芯双归环,12芯链型环，纤芯总数72芯；环长66.8公里/72芯，接入15公里/24芯；

（2）中心机房-公民-双河-宋家-陈家-银山-明心-中心机房环线，每镇12芯双归环,24芯链型环，纤芯总数96芯；环长95.78公里/96芯，接入18公里/36芯；

（3）中心机房-苏家湾-龙山-太平-狮子-中心机房环线，每镇24芯双归环,12芯链型环，纤芯总数72芯；环长50.29公里/72芯，其中中心机房-苏家湾12公里与双龙环苏家湾-中心机房同缆敷设144芯。接入12公里/24芯；

（4）中心机房-双龙-骝马-孟塘-龙江-马鞍-中心机房环线，每镇12芯双归环12芯链型环，纤芯总数72芯；环长75.1公里/72芯，接入15公里/24芯；

（5）中心机房-甘露-归德-顺河-球溪-高楼-中心机房环线，高楼、球溪镇12芯双归环,12芯链型环，纤芯总数72芯；环长70.79公里/72芯/54芯，高楼接入3公里/24芯；球溪全部接入。

（6）由于龙结、发轮、配龙、罗泉、铁佛、走马等镇距离中心机房较远，以球溪机房作为中继点，组建球溪机房-龙结-发轮-配龙-球溪机房环线，每镇12芯双归环12芯链型环，纤芯总数48芯；该环长10.32公里/96芯（与走马-铁佛-罗泉-球溪环同缆）50.5公里/48芯，接入9公里/24芯；组建球溪机房-走马-铁佛-罗泉-球溪机房环线，每镇6芯双归环12芯链型环，纤芯总数30芯，该环长8.1公里/30芯，接入3公里/18芯。

3.6 网络管理系统

为了满足新系统建成之后，将系统被动管理变为主动管理，每个设备可轻松实现管理是必不可少的，目前成熟的基于以太网络的二类网络管理设备完全可以实现全面系统管理。

所有机房设备通过一台二层以太网交换机连接，所有楼栋光接收机都直接和相邻的EPON系统中的ONU连接，最后都连到分前端的三层交换机上，把IP地址设置在一个网段，相关端口设置在一个VLAN中。每个分前端赋予指定的一段IP地址和唯一VLAN号，其三层交换机和总前端通过千兆或万兆以太网连接，其中总前端本地设备可以作为一个分前端系统对待考虑。

网络管理计算机另外赋予一个IP地址段和一个VLAN号，容许其管理计算机可以无限扩容，不但让所有维护人员能根据网络状况，合理安排工作，提高服务质量，而且使得各级领导都能及时和合理了解掌握网络实际状况。

4 结语

本文将1550nm远距离光传输技术应用到资中县光缆干线的建设，对资中县32个乡镇广电网络系统进行了设计，通过方案的实施，达到了预期的目标。

[1]陈建强.1550nm长距离传输技术在宁德广电数字电视市县联网中的应用[J].有线电视技术,2010,08:24-28.

[2]肖永辉.1550nm光传输技术在广播电视信号传输系统的应用[J].有线电视技术,2016,10:31-35.

[3]段华琼，周相吉.光传输网中DWDM技术在广电网络中的应用研究[J].电视技术,2017,2:39-43.

[4]付会恩.1550nm光传输技术在峰峰集团数字电视改造中的研究与应用[J].电子世界,2013,24:110.

Abstract：Long distance optical transmission technology has obvious advantages in solving the long-distance transmission of broadcast and television signals.Introduces the technology of 1550nm optical transmission,analyses the factors restricting long distance transmission.Based on the analysis of the present situation of Zizhong county radio and TV network,designs the construction of the cable trunk line of the Zizhong county and achieves the expected goal.

Keywords：1550nm Optical Transmission;Long Distance Optical Transmission Technology;Broadcasting Network

Research on the Application of 1550nm Optical Transmission in Metropolitan Area Network

DUAN Hua-qiong1，CHEN Hua-rong2

（1.Jincheng College of Sichuan University，Sichuan 611371；2.Sichuan Cable Broadcasting and Television Network Inc Neijiang Branch,Sichuan 641000）

1007-1423（2017）26-0043-04

10.3969/j.issn.1007-1423.2017.26.011

段华琼（1980-），女，四川资中人，硕士，讲师，从事领域为软件工程、系统集成研究

陈华容（1975-），女，四川资中人，本科，工程师，从事领域为有线广播电视工程规划和网络管理研究

2017-06-06

2017-09-10