王紹荃

【摘要】全新的PON網(wǎng)絡(luò)光纖集中監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能有效提高配電光纜網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)維和管理水平，減輕運(yùn)維人員的負(fù)擔(dān)壓力，為配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行提供了有力保障。本文主要對(duì)于PON網(wǎng)絡(luò)光纖集中監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的組成、原理、優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行了探討。

【關(guān)鍵詞】配電通信網(wǎng)；PON網(wǎng)絡(luò)；光纖集中自動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)；探討

前言

隨著智能電網(wǎng)的發(fā)展和供電可靠性要求的不斷提高，配電網(wǎng)運(yùn)行面臨巨大的挑戰(zhàn)，而配電自動(dòng)化是提高供電可靠性、供電質(zhì)量和供電能力，實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)高效經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要手段。城區(qū)內(nèi)日益龐大的管道光纖網(wǎng)絡(luò)和復(fù)雜的運(yùn)行環(huán)境，為通信運(yùn)維部門(mén)快速維護(hù)光纖鏈路、消除通信光纜故障帶來(lái)了巨大的挑戰(zhàn)。對(duì)光纖鏈路資源的統(tǒng)一管理與維護(hù)，減少障礙時(shí)間、提升配電自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)維水平，是配電運(yùn)檢部門(mén)正在面臨的難題。通信運(yùn)維部門(mén)迫切需要實(shí)現(xiàn)對(duì)配網(wǎng)光纖網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)測(cè)維護(hù)、預(yù)檢預(yù)修、故障定位與排除等工作的集中實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與管理。

1.全新的PON網(wǎng)絡(luò)光纖集中監(jiān)測(cè)系統(tǒng)概述

（1）ARD-OTDR是核心硬件，負(fù)責(zé)向被測(cè)光纖鏈路中發(fā)送光信號(hào)，并接受反射回的信號(hào)。一般安裝于局端機(jī)房?jī)?nèi)。

（2）OSW（光開(kāi)關(guān)）可通過(guò)級(jí)聯(lián)方式，實(shí)現(xiàn)不在同一地理空間的多條光纖鏈路共享一個(gè)ARD-OTDR模塊的功能，擴(kuò)展整個(gè)系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)規(guī)模。并且可以通過(guò)切換主備纖遠(yuǎn)程控制開(kāi)關(guān)，實(shí)現(xiàn)主備用光纖的遠(yuǎn)程自動(dòng)倒換。WDM（合波器）的作用是將測(cè)試信號(hào)接入被監(jiān)測(cè)光纖鏈路，同時(shí)與業(yè)務(wù)信號(hào)隔離。系統(tǒng)可以將光開(kāi)關(guān)、合波器二者合在一個(gè)設(shè)備中（用戶也可以單獨(dú)采購(gòu)合波器），安裝于光纖鏈路所在的ODF架上。

（3）服務(wù)器和客戶端，分為數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器和應(yīng)用服務(wù)器，服務(wù)器可設(shè)置在一臺(tái)計(jì)算機(jī)上。應(yīng)用服務(wù)器可以根據(jù)監(jiān)控的網(wǎng)絡(luò)規(guī)模配置多套計(jì)算機(jī)?？蛻舳丝梢园惭b在各變電站、縣級(jí)公司運(yùn)維中心，操作員通過(guò)客戶端連接到系統(tǒng)服務(wù)器，客戶端可以向ARD-OTDR發(fā)起測(cè)試命令，查看測(cè)試結(jié)果和測(cè)試服務(wù)器上的數(shù)據(jù)。

系統(tǒng)包括硬件和軟件兩個(gè)部分，其硬件核心就是獲得多項(xiàng)技術(shù)專利的ARD-OTDR。ARD-OTDR是主要利用光在光纖中傳輸時(shí)的瑞利散射和菲涅耳反射所產(chǎn)生的背向散射而制成的一套技術(shù)先進(jìn)、性能穩(wěn)定的測(cè)試系統(tǒng)。

對(duì)普通OTDR而言，測(cè)試脈寬越大，動(dòng)態(tài)范圍越大，意味著如果被測(cè)是理想光纖的情況下，能測(cè)量的距離就越長(zhǎng)。因此，對(duì)于全程衰耗大的光纖鏈路，通常會(huì)采用大脈寬來(lái)測(cè)。但是，大脈寬會(huì)使得測(cè)得的反射事件的盲區(qū)增大，分辨率會(huì)降低，無(wú)法區(qū)分開(kāi)離得很近的兩個(gè)事件，并且測(cè)試精度也會(huì)降低。所以在測(cè)試事件點(diǎn)離得很近，如PON網(wǎng)絡(luò)時(shí)，只能采用小脈寬。然而小脈寬的功率小，動(dòng)態(tài)范圍小，被測(cè)光纖鏈路的全程損耗受到動(dòng)態(tài)范圍的限制，不可能很大。因而普通OTDR無(wú)法穿透多級(jí)、大分光比ODN網(wǎng)絡(luò)。

通常，系統(tǒng)是在一條光纖鏈路正常的時(shí)候進(jìn)行一次測(cè)試，保存這個(gè)測(cè)試結(jié)果作為參考數(shù)據(jù)，我們稱之為這條光纖鏈路的健康檔案。再次測(cè)試后的測(cè)試結(jié)果數(shù)據(jù)會(huì)跟這個(gè)健康檔案相比較，后臺(tái)專家分析系統(tǒng)通過(guò)比較各事件點(diǎn)的峰值、衰減等參數(shù)，自動(dòng)分析出現(xiàn)在這臺(tái)光纖鏈路是否正常。如果有變化，但并不影響業(yè)務(wù)，本成果會(huì)給出預(yù)警的提示，如果由于鏈路的原因會(huì)影響業(yè)務(wù)信號(hào)，就要給出告警，并進(jìn)入故障處理的相應(yīng)流程。這就要求監(jiān)測(cè)系統(tǒng)自身要具有極好的穩(wěn)定性與一致性。在OTDR中，激光源的穩(wěn)定性決定了監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，而決定激光源穩(wěn)定性的主要因素是激光源溫度。ARD-OTDR采用獨(dú)特的技術(shù)手段，很好地控制了激光源的溫度，使得監(jiān)測(cè)試系統(tǒng)具有極強(qiáng)的穩(wěn)定性與一致性，因而保證了測(cè)試結(jié)果的可靠性。

使用對(duì)現(xiàn)網(wǎng)正常業(yè)務(wù)沒(méi)有影響的1650nm（或1625nm）的測(cè)試波長(zhǎng)，經(jīng)過(guò)90秒左右的測(cè)試時(shí)間，就可以診斷出光纖斷（主干、分支），光纖老化/劣化，接頭污損、接觸不良，終端未接等PON網(wǎng)絡(luò)常見(jiàn)故障。

系統(tǒng)的光開(kāi)關(guān)可以采用級(jí)聯(lián)方式，可以極大地延展被監(jiān)測(cè)的光纖鏈路數(shù)量。比如一個(gè)36路的光開(kāi)關(guān)，級(jí)聯(lián)后，就可以監(jiān)測(cè)1296條光纖鏈路。

2.系統(tǒng)的技術(shù)關(guān)鍵與難點(diǎn)

無(wú)需在ONU終端處安裝任何光反射裝置，可以穿透多級(jí)分光裝置，并通過(guò)算法從微弱的反射信號(hào)中分離噪聲、探測(cè)出測(cè)試光信號(hào)并且具有極強(qiáng)的穩(wěn)定性與一致性。

由于系統(tǒng)無(wú)需在原有光纖線路上增加任何反射裝置，不僅大幅度地降低了整個(gè)解決方案的成本，避免了由于反射器自身引入的故障，而且更易于部署，特別是對(duì)于FTTx存量用戶，無(wú)需上門(mén)為每個(gè)用戶加裝反射器。

3.PON網(wǎng)絡(luò)光纖集中監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在配網(wǎng)通信的應(yīng)用

為了驗(yàn)證系統(tǒng)系統(tǒng)在配網(wǎng)中價(jià)值，溫州電力信通公司部署了配網(wǎng)光纖集中測(cè)量系統(tǒng)。

3.1工程概況

一期工程覆蓋市區(qū)1個(gè)局機(jī)房、9個(gè)變電站以及261個(gè)開(kāi)閉所。其中部署光測(cè)量系統(tǒng)ARD-OTDR 2臺(tái)，光開(kāi)關(guān)10臺(tái)（含WDM），ROSC 8臺(tái)，安裝FAST LIGHT軟件系統(tǒng)1套。

按照設(shè)計(jì)方案，本次工程涉及溫州局機(jī)房及9個(gè)變電站，變電站分別為：廣場(chǎng)變、龍泉變、東門(mén)變、東嶼變、楊府山變、九山變、站北變、雪山變、城中變。下圖1為本次工程的全網(wǎng)連接圖。

3.2工程意義

工程竣工后，對(duì)于覆蓋的變電站和開(kāi)閉所能實(shí)現(xiàn)光纖全自動(dòng)化集中實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和統(tǒng)一集中管理，能準(zhǔn)確定位故障、分析網(wǎng)元劣化趨勢(shì)、主動(dòng)及時(shí)地維護(hù)主用與備用光纖鏈路。工程可將目前分散的各輸變電站（含配網(wǎng)）的在線或者備用光纜集中統(tǒng)一、自動(dòng)化維護(hù)管理，徹底摒棄過(guò)去那種分段測(cè)試的檢修模式。工程無(wú)需改變目前維護(hù)管理架構(gòu)，系統(tǒng)部署之初，就能對(duì)整個(gè)配網(wǎng)進(jìn)行一次全面的資源梳理。本文舉例說(shuō)明如下。比如禮府電室，在沒(méi)部署系統(tǒng)之前，衰減比較大；通過(guò)部署系統(tǒng)后，就能發(fā)現(xiàn)此處的大衰減。對(duì)相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行處理后，整條鏈路下降了約5dB，又比如在鹿城大廈電室出現(xiàn)大反射，直接導(dǎo)致后面事件點(diǎn)看不到，通過(guò)部署系統(tǒng)，對(duì)相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行處理后，便能對(duì)后面事件點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)測(cè)（廣場(chǎng)變EA007- 1槽位5口-光纜第6芯，如圖2-a優(yōu)化前，圖2-b優(yōu)化后）。

3.3試驗(yàn)效果

據(jù)統(tǒng)計(jì)，該系統(tǒng)應(yīng)用后，平均每月配電網(wǎng)通信光纜故障次數(shù)降低28%，平均故障消缺時(shí)間縮短43%，有效提高了配電光纜網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)維和管理水平，減輕了運(yùn)維人員的負(fù)擔(dān)壓力，為配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行提供了有力保障。

4、結(jié)語(yǔ)

配電通信網(wǎng)輻射范圍廣，變電站及光纜路由眾多，分布不均，因而需要涵蓋配網(wǎng)的全自動(dòng)化集中實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，從而能統(tǒng)一集中管理、準(zhǔn)確定位故障、分析網(wǎng)元劣化趨勢(shì)、主動(dòng)及時(shí)地維護(hù)主用、備用光纖鏈路，并在必要時(shí)，保障網(wǎng)絡(luò)的正常通信。

參考文獻(xiàn)

[1]周巧平.淺談光纜自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用前景.江蘇通信技術(shù)，1994

[2]張祖濤.中國(guó)光纖監(jiān)控市場(chǎng)的分析.通信世界，2002