【摘要】針對目前光纜網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行維護(hù)工作量大，光纜故障發(fā)生率上升等問題，提出了幾種有效的光纜實(shí)時(shí)監(jiān)測方案。詳細(xì)介紹了光纜實(shí)時(shí)監(jiān)測系統(tǒng)的工作原理、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及關(guān)鍵技術(shù)。對幾種典型的實(shí)時(shí)測試方式進(jìn)行了詳細(xì)的比較。

【關(guān)鍵詞】光纖實(shí)時(shí)監(jiān)測監(jiān)測方式

一、前言

近年來，光纖通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)模不斷擴(kuò)大，傳輸速率不斷提高，但光纜的管理水平滯后于光纖通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展水平，維護(hù)與管理問題日漸突出，市政施工等外力破壞以及雷擊或倒塔等意外事故，導(dǎo)致光纜故障次數(shù)不斷增加，影響了光纖通信網(wǎng)絡(luò)的正常運(yùn)行。因此，利用科學(xué)高效的手段對光纜線路進(jìn)行監(jiān)測與管理，實(shí)時(shí)地監(jiān)測光纜纖芯指標(biāo)的劣化情況，提前預(yù)報(bào)光纜故障隱患，及時(shí)發(fā)現(xiàn)光纜的意外中斷，以降低光纜意外中斷的發(fā)生率，縮短光纜的故障時(shí)間，顯得至關(guān)重要。

二、光纜監(jiān)測系統(tǒng)工作原理

光纜監(jiān)測系統(tǒng)通過分布在光纜網(wǎng)絡(luò)中監(jiān)測點(diǎn)上的數(shù)據(jù)采集光器件（主要是光功率計(jì)OPM和OTDR設(shè)備），將光纖傳輸性能的大量基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，如光功率、光脈沖背向散射信號等，傳遞到各級監(jiān)測站及監(jiān)測中心，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理，及時(shí)的做出故障判斷。

光纜監(jiān)測系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測主要有三種工作方式：在線監(jiān)測、空閑纖芯監(jiān)測和傳輸告警聯(lián)動(dòng)監(jiān)測。光纜監(jiān)測又可以分為兩個(gè)功能模塊：OPM光功率監(jiān)測和OTDR故障掃描。根據(jù)通信信號和測試信號的關(guān)系，監(jiān)測對象不同和故障告警獲取方式不同，整個(gè)系統(tǒng)可以細(xì)分為五種工作方式：分纖光功率空閑芯監(jiān)測、合纖光功率空閑芯監(jiān)測、分纖光功率在線監(jiān)測、合纖光功率在線監(jiān)測和傳輸告警聯(lián)動(dòng)監(jiān)測。分纖方式分類如圖1所示。

空閑纖芯監(jiān)測就是利用光纜中的未使用的纖芯進(jìn)行監(jiān)測。理論上，相同光纜里的光纖芯無論是否使用，其受環(huán)境影響的程度和物理特性的變化大致相同，而且一般在光纜線路中發(fā)生斷裂或彎折事件對每根光纖的影響是一致的，因此采用空閑芯進(jìn)行測試可以近似的獲得整條光纜在線光纖的運(yùn)行參數(shù)。

由于空閑芯上沒有光信號，因此需要在被測光纖芯對側(cè)設(shè)置遠(yuǎn)端光源（OLS），主動(dòng)將測試光信號射入被測光纖芯中，并由本側(cè)的OPM測量光功率強(qiáng)度。OPM將實(shí)時(shí)測量數(shù)據(jù)發(fā)送給RTU主控模塊（MCU），由MCU對光功率進(jìn)行實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)分析，并將數(shù)據(jù)上傳給監(jiān)控中心站。當(dāng)OPM監(jiān)測到光功率低于門限時(shí)，RTU將立即啟動(dòng)OTDR，對故障光纖芯進(jìn)行測試，并將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳回監(jiān)控中心站。由監(jiān)控中心站在GIS地理信息系統(tǒng)中進(jìn)行故障定位。由于本測試方案只對光纜中的空閑芯進(jìn)行監(jiān)、測，因此能夠及時(shí)的發(fā)現(xiàn)光纖故障并準(zhǔn)確定位故障點(diǎn)的前提是，光纜中所有纖芯必須同時(shí)出現(xiàn)故障，而非某根光纖出現(xiàn)故障。

空閑纖芯監(jiān)測包含兩個(gè)子類：（1）分纖光功率空閑纖芯監(jiān)測。工作原理如圖2。OPM光功率監(jiān)測信號和OTDR故障掃描信號分別利用一根光纜中的兩根不同的纖芯，使兩種信號在物理上完全隔離開來。（2）合纖光功率空閑纖芯監(jiān)測。工作原理如圖3。采用OPM功率監(jiān)測與OTDR故障掃描信號合用一根纖芯，功率監(jiān)測和故障掃描通過不同波長的光信號進(jìn)行隔離，節(jié)省一條掃描監(jiān)測用纖芯。

利用分光器把光傳輸設(shè)備的工作光分出3%接入OPM，對工作光進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，實(shí)時(shí)地反映光纖的傳輸特性，并及時(shí)地發(fā)現(xiàn)傳輸質(zhì)量的變化。每個(gè)光功率監(jiān)測通道的門限可以進(jìn)行設(shè)定，當(dāng)被監(jiān)測光纖出現(xiàn)斷纖或出現(xiàn)較大的衰減，使工作光功率下降到某一門限值或者無光時(shí)，發(fā)出及時(shí)告警，系統(tǒng)立即激活OTDR對故障纖芯進(jìn)行測試，進(jìn)行精確的故障判斷與定位。

（1）分纖光功率在線監(jiān)測。工作原理如圖4。OPM光功率監(jiān)測與業(yè)務(wù)信號共用一根纖芯。OTDR故障掃描信號采用一根專用的光纖芯，避免了與業(yè)務(wù)信號共用纖芯造成的干擾。

（2）合纖光功率在線監(jiān)測。工作原理如圖5。OPM光功率監(jiān)測、OTDR故障掃描信號和業(yè)務(wù)信號共用一根光纖芯。這種工作方式下，為了防止信號互相干擾，OTDR必須采用與業(yè)務(wù)信號不同波長的測試光信號這種監(jiān)測方式中采用波分復(fù)用單元（FCM）實(shí)現(xiàn)OTDR故障掃描信號的加載及分離，以免影響業(yè)務(wù)信號的傳輸。

由告警接口適配器采集光傳輸設(shè)備網(wǎng)管中的故障告警信號，一旦接收到光傳輸設(shè)備的告警，立刻啟動(dòng)OTDR對故障光纜進(jìn)行掃描，判斷故障點(diǎn)距離，并在GIS系統(tǒng)中進(jìn)行故障定位。由于這些網(wǎng)管告警中往往摻雜著許多非光纜中斷的因素，因此要求告警接口適配器必須支持多種接口和協(xié)議，能夠準(zhǔn)確地翻譯不同廠家的網(wǎng)管告警信息。傳輸告警聯(lián)動(dòng)模式下OTDR一般采用空閑纖芯檢測。

三、五種監(jiān)測方式的比較

采用在線光纖進(jìn)行光功率實(shí)時(shí)監(jiān)測的系統(tǒng)由于和通信設(shè)備共用同一根纖芯，并且引入了FCM和分光器等器件，使得整個(gè)系統(tǒng)的可靠性降低，但是它能夠準(zhǔn)確反映出被測光纖的真實(shí)狀態(tài)空閑纖芯光功率實(shí)時(shí)監(jiān)測由于不介入業(yè)務(wù)信號傳輸通道，不會(huì)對業(yè)務(wù)信號造成干擾，系統(tǒng)可靠性較高，硬件結(jié)構(gòu)簡單，成本較低。另外，空閑芯檢測可以很好地支持跨段監(jiān)測和跨段故障掃描，從而有效地?cái)U(kuò)大監(jiān)測范圍，極大地提高光纜監(jiān)測系統(tǒng)的投資效率。五種監(jiān)測方式的比較如表1。

四、結(jié)束語

建立一套高效、完整、方便的光纜實(shí)時(shí)監(jiān)測系統(tǒng)，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)和預(yù)報(bào)光纜故障隱患，一旦光纜中斷可以根據(jù)光纜監(jiān)測系統(tǒng)的信息快速查找到故障點(diǎn)，迅速處理故障，大大縮短光纜的中斷時(shí)間，提高光纜的維護(hù)效率和質(zhì)量，從而提高光纖通信網(wǎng)絡(luò)的可靠性。

參考文獻(xiàn)

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