馬小平，朱杰

（中國移動通信集團河北有限公司衡水分公司，衡水 053000）

傳輸光纜是網(wǎng)絡(luò)通信的橋梁，怎樣維護和管理好光纜網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)是目前通信建設(shè)中的重要課題，尤其是及時發(fā)現(xiàn)光纜纖芯隱患和快速搶修成為重中之重。從數(shù)次故障歷時分析，尋找光纜故障點地理位置占整個搶修時間的約一半時間,尤其在夜間和惡劣天氣時時間更長?？s短阻斷時長的關(guān)鍵因素在于快速定位故障點地理位置，并將故障信息及時通知到搶修人員，最大限度的縮短阻斷時長。

1 技術(shù)背景

隨著通信網(wǎng)絡(luò)的快速發(fā)展與日趨復(fù)雜，4G網(wǎng)絡(luò)、“寬帶中國”和城鎮(zhèn)建設(shè)如火如荼的開展，對光纜日常維護和故障快速定位都提出了更高的要求。基于光纜網(wǎng)絡(luò)快速的發(fā)展，傳輸設(shè)備系統(tǒng)本身雖然也具備網(wǎng)絡(luò)管理或維護機能，但卻無法支持對光纜（光纖)特性與品質(zhì)的監(jiān)控，在告警方面也只能知道有告警發(fā)生，而無法具體定位出故障點。

目前光纜性能的監(jiān)測完全依靠定期的人工使用OTDR和光功率等傳輸儀表對光纜進行測試，手工記錄數(shù)據(jù)。光纜一旦中斷，故障點的判斷也是需要依靠人工攜帶儀表到機房進行測試，然后計算大概的斷點位置后進行大范圍的查找。這種光纜維護和故障處理的現(xiàn)狀，具有效率低、維護被動、搶修速度慢、無法監(jiān)測日常光纜性能變化等等缺點。

本文設(shè)計了一種技術(shù)不僅可以及時準確地報告突發(fā)性光纜故障，有效縮短故障歷時，而且能夠通過對多重門限和數(shù)據(jù)庫資料的分析及時發(fā)現(xiàn)隱含的、尚未但將會造成通信阻斷的潛在故障并進行準確的預(yù)告，從而做到提前維護，并減少光纜阻斷次數(shù)，系統(tǒng)還能夠通過原始資料的錄入和每天基本的周期測量形成一個完整的數(shù)據(jù)庫，為相關(guān)部門提供一個有效的光纜網(wǎng)絡(luò)的管理手段，可以提高光纜的運維和管理水平。

2 光纜故障定位系統(tǒng)設(shè)計

本技術(shù)方案采用先進的光纖測試、高階運算分析模式、數(shù)據(jù)庫、光纖隨路控制、地理信息接口、實時告警監(jiān)測、Internet瀏覽等技術(shù)，將光纖測試、光纜網(wǎng)絡(luò)管理、分析統(tǒng)計、告警與維護機制全方位整合在本套系統(tǒng)中。

本系統(tǒng)可作為在OS（Operation System, 操作系統(tǒng))上的應(yīng)用程序使用。只要在本系統(tǒng)和OS之間提供一般接口；例如TCP/IP、SNMP或Q接口本系統(tǒng)即可與OS整合并與所有的系統(tǒng)兼容。因而，此系統(tǒng)的監(jiān)測中心（MTC）可以安裝在辦公室中，透過網(wǎng)絡(luò)聯(lián)機到遠程各機房的監(jiān)測站（RTU）。一旦RTU檢測到光纖發(fā)生問題，網(wǎng)管人員可馬上找出故障位置及相關(guān)屬性，并幫助搶修人員在查找光纖問題點時簡化程序及解決困難。

系統(tǒng)架構(gòu)組成如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)組成

（1） 本地（區(qū)域）MTC（Monitoring Test Controller，監(jiān)測管理中心）：從各地的RTU（Remote Test Unit，遠程監(jiān)測站）收集資料，并為使用者整理成有用的信息表格。監(jiān)測中心通常安設(shè)在使用者的NMC （Network Management Center，網(wǎng)絡(luò)管理中心)以便于監(jiān)測控制整個系統(tǒng)。

（2） 監(jiān)測站（RTU）：安裝在設(shè)備室或機房中，操縱OTDR（Optical Time Domain Reflectometer）聯(lián)機并監(jiān)測所有的受測光纖。其外型精簡，很容易安裝在任何的設(shè)備機房中。在RTU中可配置OPM（Optical Performance Monitoring）模組，實現(xiàn)對光纖的實時光功率檢測，提供及時的故障告警。

（3） OTAU（Optical Test Access Unit，遠程光路切換器)：幫助RTU切換遠程分歧的光纖路由，由RTU通過LAN、WAN或光纖進行控制。OTAU可充分利用RTU的功能，監(jiān)測更多的光纜路由。

（4） WDM（Wavelength Division Multiplexing，光纖耦合模塊）：用于在線測試的模式下，與RTU一起安裝。包含光纖無源，如波分復(fù)用器（WDM)和濾波器（Filter)。

（5） 便攜監(jiān)測臺：使用安裝有監(jiān)測軟件的電腦筆記本，通過通信網(wǎng)絡(luò)（LAN、WAN等）與系統(tǒng)相連，即可根據(jù)權(quán)限對系統(tǒng)進行監(jiān)控。

這個技術(shù)能夠做到優(yōu)先、實時接收和處理告警數(shù)據(jù)：當監(jiān)控中心收到測試數(shù)據(jù)文件后，根據(jù)該條故障路由上的OTDR曲線數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)內(nèi)的保存記錄以及工程維護信息，進行障礙分析，自動計算出故障點的地理位置及與前、后“地標”的相對距離，按照預(yù)選設(shè)定的方式發(fā)出警告信息及障礙通知單，自動記錄并顯示告警產(chǎn)生時間、障礙受理時間、消除時間、告警等級、告警源、和維護人員等信息。值班人員進行告警確認、告警清除操作時，在打印機上實時打印出告警通道、事件時間、確認人等信息。告警發(fā)生、告警確認、告警清除數(shù)據(jù)都會自動保存到告警歷史數(shù)據(jù)庫。在規(guī)定時間內(nèi)（重要告警未得到確認時），系統(tǒng)能在預(yù)警分析的基礎(chǔ)上通過專用系統(tǒng)終端或手機短信息等手段，自動通知有關(guān)的管理人員。

3 故障處理流程

光纜發(fā)生故障，中斷后失去光源，監(jiān)測中心設(shè)備檢測到后，自動啟動報警，并經(jīng)過OPM模塊的OTDR監(jiān)測功能，進行光纜中斷測試，計算出斷點距離，系統(tǒng)綜合光纜拓撲及地理信息數(shù)據(jù)，計算故障點發(fā)生的實際地理位置，并在GIS地圖頁面展示，并將斷點位置發(fā)送至指定線路維護人員，啟動搶修流程。

搶修人員根據(jù)監(jiān)測中心調(diào)度員指揮斷點位置路線或根據(jù)短信中的頁面地圖鏈接，確定位置，趕往現(xiàn)場。

人員現(xiàn)場進行斷纖搶修，光纜修復(fù)后上報完成，系統(tǒng)自動啟動測試功能，確認光纜是否接通，完成光纜故障修復(fù)閉環(huán)管理。故障處理流程圖如圖2所示。

圖2 故障處理流程圖

4 關(guān)鍵技術(shù)

這個光纜故障定位系統(tǒng)最關(guān)鍵的技術(shù)要點是解決光纜故障點精確定位的問題。主要實現(xiàn)當用ODTR測出光纖的長度時，通過建立光纜及光纜的預(yù)留、引上、掛墻、弧垂、接頭等影響光纜地理位置長度的數(shù)據(jù)模型，通過絕對和相對長度計算，將光纖的長度與光纜經(jīng)過路由的各個節(jié)點進行逐一對應(yīng)，從而實現(xiàn)故障點的精確定位。

步驟1，OTDR對該被監(jiān)測光纖進行測試,觸發(fā)光纜故障定位算法流程。

步驟2，獲取資源的模型數(shù)據(jù)，資源模型數(shù)據(jù)是由線路資源管理功能提供，主要包括46種資源對象模型以及資源對象間的關(guān)聯(lián)關(guān)系。首先獲取資源的光纜網(wǎng)絡(luò)基于GIS的路由拓撲數(shù)據(jù)，光纜按照50 m一段進行劃分，其次，細化到對光纜的每個支撐節(jié)點（電桿、標石、人手井）距離的管理，獲取光纜預(yù)留、引上、掛墻、弧垂、接頭等對光纜纖芯長度有影響的數(shù)據(jù)，如：這些對象的坐標和長度。最后，根據(jù)地理坐標位置建立光纜預(yù)留、引上、掛墻、弧垂、接頭與每段光纜的邏輯連接關(guān)系，實例化被測光纖模型。

根據(jù)光纜網(wǎng)絡(luò)工程建設(shè)每幾公里左右有一個光纜接頭的規(guī)則,用網(wǎng)格方法將資源中影響光纜衰耗的關(guān)鍵點（接頭、ODF和光交箱等)進行段落劃分，并將光纜預(yù)留、引上、掛墻、弧垂等影響長度的數(shù)據(jù)劃分到每個段落,建立網(wǎng)格模型。方法舉例（圖3：光纜網(wǎng)格劃分根據(jù)計算精度可分為n級,本例以3 km2和50 m22級舉例。首先以每3 km2為一個范圍在地圖上劃定網(wǎng)格，將光纜、接頭、弧垂、預(yù)留、引上等對象根據(jù)坐標映射到該網(wǎng)格上，初始化計算每個網(wǎng)格所覆蓋光纜的長度范圍，便于粗略計算。其次，根據(jù)確定的大網(wǎng)格，將大網(wǎng)格按照50 m2再次劃分，更精確確定網(wǎng)格覆蓋光纜的長度和包含的關(guān)鍵點，便于快速檢索。

圖3 資源模型數(shù)據(jù)示例圖

步驟3，獲取光纜測試過程中測試曲線上的各個關(guān)鍵事件點、衰耗點。以光纜斷開為例，獲取到光纜斷開點及其最近的衰減點即為關(guān)鍵事件點，通過中分遍歷算法、相對和絕對長度的計算算法，將測試事件點與資源模型中網(wǎng)格模型進行比對，確定關(guān)鍵事件點網(wǎng)格范圍，再根據(jù)斷開點與最近衰減點距離，利用趨近比對算法準確定位關(guān)鍵事件在資源模型中的位置。

圖4 故障定位輸出界面圖

步驟4，將斷纜的關(guān)鍵事件點在資源模型中的位置通過GIS的WGS84坐標系轉(zhuǎn)換得到經(jīng)緯度坐標，并根據(jù)此坐標進行空間緩沖計算得到據(jù)此多少米范圍內(nèi)的參考地物或標識，生成故障定位報表數(shù)據(jù)和GIS地圖圖形數(shù)據(jù)。

步驟5，通過軟件界面、短彩信、WAP等方式輸出定位結(jié)果，如圖4所示。

5 應(yīng)用效果

系統(tǒng)通過結(jié)合對光纜資源大數(shù)據(jù)充分的分析和管理，為維護人員提供科學(xué)、詳細的依據(jù)，將故障分析、光纜故障定位和傳統(tǒng)光纜故障處理流程融為一體，使監(jiān)測、查詢、定位更加自動、準確、智能化，故障發(fā)生后搶修人員第一時間能得到故障點位置，并能準確尋找到光纜故障點地理位置，從數(shù)次實際應(yīng)用故障歷時分析，故障定位時間從原來的按小時計算，縮短到現(xiàn)在分鐘級，對縮短阻斷時長，提升故障處理效率效果顯著。

6 結(jié)束語

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中光纜故障點地理定位位置不精確的技術(shù)問題，本技術(shù)方案提出一種光纜故障定位的方法，將影響光纜長度的具體指標引入光纜故障定位模型，通過中分遍歷算法、相對和絕對長度計算算法等確定定位關(guān)鍵事件在資源模型中的位置，為實現(xiàn)光纜故障快速定位提供了有力支撐，對于突發(fā)性故障，能迅速準確地確定故障點地理位置，提高了維護管理水平，豐富了管理手段，提高了網(wǎng)絡(luò)維護效率。

[1]張引發(fā).光纜線路工程[M].北京：電子工業(yè)出版社，2002,8.

[2]方志豪等.光纖通信原理與應(yīng)用[M].北京：電子工業(yè)出版社，2008,1.