原恩育

（中國(guó)人民解放軍63887部隊(duì) 河南 洛陽(yáng) 471000）

0 引言

隨著光纖通信技術(shù)的飛速發(fā)展，光纜網(wǎng)的應(yīng)用日益普及。無(wú)論是在干線光纖通信網(wǎng)還是用戶光纖接入網(wǎng)，光纜線路的快速故障排除都是確保通信網(wǎng)可靠運(yùn)行的關(guān)鍵因素，而光纜線路故障點(diǎn)的判定則是故障排除過(guò)程中的重點(diǎn)和難點(diǎn)。傳統(tǒng)的光纜線路維護(hù)管理模式，如人為因素占比大、故障查找困難、排障時(shí)間長(zhǎng)等影響通信故障的快速修復(fù)。光纜智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是根據(jù)目前光纜網(wǎng)維護(hù)中故障判定查找短板設(shè)計(jì)，能在故障發(fā)生后通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)管理、動(dòng)態(tài)地觀察光纜線路傳輸性能的劣化情況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和預(yù)報(bào)光纜隱患，強(qiáng)化光纖通信傳輸網(wǎng)的智能化管理，增強(qiáng)通信系統(tǒng)的可靠性，降低光纜阻斷的發(fā)生率，是縮短光纜故障歷時(shí)、保證服務(wù)質(zhì)量的有效解決手段。

1 光纜智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

1.1 光纜智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要功能

光纜智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是一套基于GIS技術(shù)對(duì)光纖網(wǎng)絡(luò)管理和維護(hù)的光纜在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。系統(tǒng)由操作軟件和監(jiān)測(cè)設(shè)備組成如圖1所示。其基本工作原理為：在OTDR測(cè)試功能模塊上連接被測(cè)纖芯，利用數(shù)據(jù)庫(kù)中GIS地圖上的光纜線路數(shù)據(jù)，通過(guò)瀏覽器訪問(wèn)系統(tǒng)平臺(tái)界面，完成對(duì)光纖傳輸網(wǎng)的故障實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，光纜資源的GIS地圖顯示，光纜故障告警的精確定位，光纜性能的長(zhǎng)期漸變監(jiān)測(cè)分析。除此之外，系統(tǒng)還具有自定義用戶使用權(quán)限、自定義告警分級(jí)、光纜故障告警信息短信告知等功能，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)光纜網(wǎng)資源的智能監(jiān)測(cè)管理。

圖1 系統(tǒng)工作示意圖

1.2 光纜智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)應(yīng)用

光纜智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是解決光纜網(wǎng)絡(luò)管理和維護(hù)的智能系統(tǒng)，可用于完整性的通信光網(wǎng)絡(luò)相關(guān)資源管理、光纜線路的通信質(zhì)量監(jiān)測(cè)?？捎行Ч芾砉饫|資源對(duì)象屬性、資源分布、文檔存儲(chǔ)及查詢。同時(shí)還能為光纜維護(hù)分隊(duì)提供光纜性能、故障告警、故障定位等維護(hù)信息，有效提升光纜維護(hù)及資源管理效率。

光纜智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用場(chǎng)景主要包括：管道光纜、地埋光纜、架空光纜、海底光纜。其組網(wǎng)方式靈活多樣，通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸方式利用2M協(xié)議轉(zhuǎn)換器、TCP/IP等協(xié)議，可對(duì)近百臺(tái)設(shè)備進(jìn)行組網(wǎng)[1]，通過(guò)采用在線監(jiān)測(cè)和備纖監(jiān)測(cè)兩種方式可完成對(duì)省市級(jí)城市的大型光纜網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)，也可根據(jù)實(shí)際對(duì)小型邊緣接入網(wǎng)進(jìn)行有效管理。

2 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在邊緣光纜網(wǎng)中的應(yīng)用

2.1 光纜智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在邊緣光纜網(wǎng)中的應(yīng)用

光纜智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)靈活的組網(wǎng)性能，簡(jiǎn)潔的應(yīng)用操作，強(qiáng)大的監(jiān)測(cè)功能可在光纜網(wǎng)監(jiān)測(cè)中廣泛采用。在實(shí)際應(yīng)用中該系統(tǒng)通過(guò)對(duì)機(jī)房、機(jī)柜、機(jī)架及其內(nèi)部設(shè)備的圖形可視化管理，利用GIS平臺(tái)系統(tǒng)，與光纜監(jiān)測(cè)設(shè)備數(shù)據(jù)對(duì)接，實(shí)現(xiàn)光纜、管道、人孔等資源的可視化管理?？稍诓僮鹘缑媲逦@示定位所有光纜網(wǎng)資源狀態(tài)，并能夠通過(guò)空間元素查詢輕易交接到想要的各種資源信息，故障發(fā)生后，可通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)定位光纜故障位置，并在GIS地圖上閃爍顯示。系統(tǒng)反映的故障信息，還可通過(guò)短信息和現(xiàn)場(chǎng)聲光等多種告警方式在第一時(shí)間通知相關(guān)維護(hù)人員。

2.2 光纜智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)組網(wǎng)方式

基于光纜智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的現(xiàn)有功能，結(jié)合邊緣光纜網(wǎng)現(xiàn)狀，光纜智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的芯線測(cè)試功能、故障定位功能以及多通路OTDR監(jiān)測(cè)功能都較好地解決邊緣無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的光纜線路監(jiān)測(cè)問(wèn)題。多臺(tái)監(jiān)測(cè)終端按邊緣光纜網(wǎng)物理結(jié)構(gòu)布放，更能有效解決不同類型光纜網(wǎng)的監(jiān)測(cè)，達(dá)到監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)組網(wǎng)。

根據(jù)邊緣光纜網(wǎng)絡(luò)分布情況復(fù)雜，備用纖芯資源較為豐富的實(shí)際，監(jiān)測(cè)多選用智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的備纖監(jiān)測(cè)方式，將系統(tǒng)的OTDR設(shè)備嵌入光纖輸送網(wǎng)，通過(guò)對(duì)光纜中不進(jìn)行任何業(yè)務(wù)信號(hào)傳輸?shù)膫溆美w芯實(shí)施監(jiān)控測(cè)試的方式實(shí)現(xiàn)對(duì)光纜網(wǎng)的監(jiān)測(cè)管理（見(jiàn)圖2）。同時(shí)確保了測(cè)試波長(zhǎng)與被測(cè)線路匹配，不改變?cè)O(shè)備和纖芯的配置，與現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)融合度較高。該方式雖然需要占用一根單獨(dú)的纖芯，但是投資的設(shè)備少，建設(shè)過(guò)程簡(jiǎn)單，比較適用于邊緣光纜網(wǎng)[2]。

圖2 備用纖芯監(jiān)測(cè)方式示意圖

3 光纜智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在應(yīng)用中故障點(diǎn)準(zhǔn)確性分析

在邊緣光纜網(wǎng)的實(shí)際應(yīng)用中，光纜智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)雖然解決了光纜網(wǎng)無(wú)源光節(jié)點(diǎn)的智能監(jiān)測(cè)問(wèn)題，也能及時(shí)上報(bào)被監(jiān)測(cè)的光纜網(wǎng)中出現(xiàn)的全阻故障，對(duì)故障點(diǎn)的位置也有地理位置顯示，但仍然出現(xiàn)了一些較為突出的問(wèn)題，主要從以下幾個(gè)方面進(jìn)行分析。

3.1 故障上報(bào)時(shí)間不夠及時(shí)

系統(tǒng)運(yùn)行中，通過(guò)自動(dòng)巡檢巡測(cè)功能對(duì)光纜線路進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)試，光纜線路故障發(fā)生后，系統(tǒng)通過(guò)與原始數(shù)據(jù)庫(kù)中的模板比對(duì)，結(jié)合GIS地圖的GPS信息，顯示出故障點(diǎn)位置，同時(shí)將告警信息上報(bào)系統(tǒng)客戶端，完成故障點(diǎn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)告警。但在實(shí)際運(yùn)行中，智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的OTDR模塊受系統(tǒng)預(yù)設(shè)功能控制，只能由一臺(tái)OTDR對(duì)所有監(jiān)測(cè)光通道進(jìn)行定時(shí)巡檢巡測(cè)，巡測(cè)時(shí)間還會(huì)因監(jiān)測(cè)光纖的數(shù)量和長(zhǎng)度等因素影響而延長(zhǎng)。因此，當(dāng)故障發(fā)生后，由于系統(tǒng)巡測(cè)周期較長(zhǎng)，無(wú)法第一時(shí)間上報(bào)線路故障情況。與傳統(tǒng)的傳輸網(wǎng)管故障上報(bào)時(shí)間毫秒或秒級(jí)相比，智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)故障上報(bào)時(shí)間比傳輸網(wǎng)管故障上報(bào)時(shí)間晚5～10分鐘左右（見(jiàn)圖3）。大大影響了故障修復(fù)的時(shí)效性以及通信業(yè)務(wù)恢復(fù)時(shí)間。

圖3 傳輸網(wǎng)管與監(jiān)測(cè)系統(tǒng)告警上報(bào)時(shí)間對(duì)比圖

3.2 故障點(diǎn)定位的準(zhǔn)確性不高

系統(tǒng)工作原理為基于電子地圖的OTDR自動(dòng)監(jiān)測(cè)，在實(shí)際運(yùn)行的過(guò)程中，最原始的數(shù)據(jù)是基于系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)當(dāng)中的電子地圖。在其基礎(chǔ)上將光纜線路的GPS信息如光纜、線桿、光纜芯數(shù)、長(zhǎng)度、預(yù)留、接頭等信息加載到數(shù)據(jù)庫(kù)中，作為底層數(shù)據(jù)，當(dāng)故障發(fā)生后，系統(tǒng)通過(guò)自動(dòng)巡檢巡測(cè)功能，將監(jiān)測(cè)到的光纖信息與數(shù)據(jù)庫(kù)中的模板數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)，當(dāng)測(cè)試結(jié)果與模板信息不匹配程度達(dá)到監(jiān)測(cè)系統(tǒng)預(yù)設(shè)的臨界值時(shí)，觸發(fā)系統(tǒng)的故障告警功能，此時(shí)系統(tǒng)將OTDR測(cè)試的故障點(diǎn)位置與預(yù)設(shè)的GPS信息進(jìn)行比對(duì)，并在客戶終端的電子地圖上顯示故障點(diǎn)地理位置，同時(shí)推送故障點(diǎn)距離等相關(guān)信息。但在系統(tǒng)運(yùn)行中，無(wú)論是不斷變化的線路信息還是不斷變化的地理信息都對(duì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)故障點(diǎn)的準(zhǔn)確定位造成影響（見(jiàn)圖4）。如每次線路阻斷后經(jīng)過(guò)搶修后的線路由于增加了接頭和預(yù)留，都會(huì)比原有線路更長(zhǎng)。此時(shí)要想確保智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)后續(xù)的測(cè)試準(zhǔn)確，需要每次精確測(cè)量數(shù)據(jù)變化，重新對(duì)整條線路資料進(jìn)行數(shù)據(jù)錄入，工作量較大。而地理地貌的變化則會(huì)造成信息與實(shí)際不符，排障過(guò)程中也將會(huì)影響線路搶修效率。

圖4 阻斷后監(jiān)測(cè)系統(tǒng)與人工測(cè)試數(shù)據(jù)對(duì)比

3.3 故障點(diǎn)告警功能存在弊端

光纜智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)目前采用備用單纖監(jiān)測(cè)與在用纖芯實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)兩種方式對(duì)光纜線路進(jìn)行智能監(jiān)測(cè)，輔助光纖通信設(shè)備網(wǎng)管系統(tǒng)，可有效對(duì)光纜網(wǎng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。但在實(shí)際運(yùn)行中，無(wú)論備纖監(jiān)測(cè)還是在用纖芯監(jiān)測(cè)都只對(duì)光纜的全阻故障和較大衰耗故障反應(yīng)明顯，對(duì)部分纖芯故障和損耗故障表現(xiàn)一般。以備用纖芯監(jiān)測(cè)方式為例，就常見(jiàn)的山區(qū)林地松鼠咬斷光纖故障進(jìn)行分析，通常松鼠咬斷光纖僅為光纜中的部分纖芯，假如被咬斷纖芯為在用的SDH/WDM/OTN業(yè)務(wù)纖芯，此時(shí)傳輸網(wǎng)管發(fā)生告警，但監(jiān)測(cè)系統(tǒng)卻不告警，無(wú)法對(duì)故障判定形成有效參考[3]。假如被咬斷纖芯為監(jiān)測(cè)纖芯，同纜中的業(yè)務(wù)纖芯并未阻斷，此時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)雖有告警，但因主業(yè)務(wù)未斷，要想修復(fù)阻斷的監(jiān)測(cè)信道光纖則需要將在用傳輸業(yè)務(wù)阻斷，才能完成對(duì)監(jiān)測(cè)故障的徹底修復(fù)。而衰耗故障則更為復(fù)雜，當(dāng)發(fā)生衰耗故障時(shí)，由于光纖傳輸網(wǎng)管系統(tǒng)是基于光纖鏈路全程損耗設(shè)定的觸發(fā)告警模式（門限值一般為-32 dB左右），而光纜智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采取單點(diǎn)故障觸發(fā)告警模式（門限值為0.1～5 dB）。所以，當(dāng)傳輸網(wǎng)管接收線路總損耗到達(dá)下門限時(shí)，即觸發(fā)傳輸網(wǎng)管系統(tǒng)告警。而智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)只要單點(diǎn)損耗故障不超過(guò)設(shè)定的門限，即使線路總損耗累加超過(guò)了告警損耗的總值，也不會(huì)觸發(fā)告警，此時(shí)智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)就無(wú)法對(duì)線路故障提供實(shí)時(shí)有效的故障點(diǎn)參考。

4 光纜智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)故障點(diǎn)定位的改進(jìn)方案

基于上述光纜智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在邊緣光纜網(wǎng)現(xiàn)實(shí)應(yīng)用中出現(xiàn)的問(wèn)題，可重點(diǎn)針對(duì)以下幾個(gè)方面進(jìn)行改進(jìn)，全面提升系統(tǒng)監(jiān)測(cè)性能。

4.1 改進(jìn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)巡檢模塊

可將現(xiàn)有系統(tǒng)的OTDR測(cè)試模塊基于通道開(kāi)關(guān)控制的單纖智能輪巡監(jiān)測(cè)方式進(jìn)行改進(jìn)[3]。具體改進(jìn)思路為：利用分光技術(shù)將測(cè)試模塊OTDR發(fā)出的監(jiān)測(cè)光進(jìn)行分光處理，分別送入監(jiān)測(cè)通道，可以有效解決單設(shè)備多通道輪巡方式，大大縮短巡檢周期，及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障信息，有效縮短告警上報(bào)時(shí)間。該方式還應(yīng)考慮單設(shè)備測(cè)試參數(shù)設(shè)置與被監(jiān)測(cè)通道波長(zhǎng)、纖長(zhǎng)等不匹配的問(wèn)題。該問(wèn)題較為復(fù)雜，需要將OTDR監(jiān)測(cè)模塊經(jīng)分光器處理的每一波道的測(cè)試光通過(guò)測(cè)試調(diào)制模塊，使調(diào)制后的測(cè)試光能夠適應(yīng)被測(cè)光纖的各項(xiàng)測(cè)試參數(shù)，從而得到每條通道更為精確的監(jiān)測(cè)數(shù)值（見(jiàn)圖5）。此方法可以有效解決單臺(tái)OTDR單纖輪巡模式，同時(shí)對(duì)數(shù)條通道進(jìn)行巡檢巡測(cè)，不會(huì)因被測(cè)光纖的數(shù)量和距離等因素對(duì)故障告警時(shí)間產(chǎn)生較大影響，能第一時(shí)間上報(bào)線路故障告警信息，提升搶修效率及故障修復(fù)時(shí)間[4]。

圖5 光纜智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)工作示意圖

4.2 提升故障點(diǎn)定位的準(zhǔn)確性

智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是依靠數(shù)據(jù)庫(kù)中錄入的原始數(shù)據(jù)與監(jiān)測(cè)信息進(jìn)行比對(duì)，將故障定位信息在客戶終端顯示。應(yīng)用中，實(shí)時(shí)變化的光纜線路信息與數(shù)據(jù)庫(kù)中不變的地理位置信息必然出現(xiàn)誤差，從而影響故障點(diǎn)定位的準(zhǔn)確性。因此，要想改進(jìn)智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)故障點(diǎn)定位的準(zhǔn)確性，必須改進(jìn)智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)錄入方式。增加“一鍵數(shù)據(jù)適配”功能，將現(xiàn)有的人工錄入數(shù)據(jù)信息的方式改為一鍵測(cè)試自動(dòng)更新適配方式。具體思路為：每一次線路信息發(fā)生改變時(shí)，開(kāi)啟系統(tǒng)“一鍵數(shù)據(jù)適配”功能，將新測(cè)試的光纖監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)與原始GPS地理信息數(shù)據(jù)進(jìn)行匹配，操作界面中增設(shè)線桿、預(yù)留、接頭等參考標(biāo)志，在同步生成新的全測(cè)試段光纖監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)信息時(shí)，簡(jiǎn)化數(shù)據(jù)更新操作步驟，將新的數(shù)據(jù)信息適配到電子地圖并在系統(tǒng)中顯示。針對(duì)地形地貌變化，可將現(xiàn)有二維地圖數(shù)據(jù)升級(jí)為三維電子地圖數(shù)據(jù)庫(kù)，提升電子地圖分辨率及更新頻率，同時(shí)實(shí)現(xiàn)地圖數(shù)據(jù)庫(kù)升級(jí)功能，通過(guò)地圖數(shù)據(jù)庫(kù)升級(jí)可自動(dòng)對(duì)原有監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)與光纜信息進(jìn)行適配，減少地形變化對(duì)監(jiān)測(cè)故障點(diǎn)判定的影響，提升智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性與準(zhǔn)確性。

4.3 更改智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)模式

想有效解決光纜智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)告警漏報(bào)問(wèn)題，可改變現(xiàn)有備用單纖監(jiān)測(cè)方式為在用纖芯實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)（見(jiàn)圖6）。參考改進(jìn)后的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)模塊對(duì)監(jiān)測(cè)信道進(jìn)行重新配置，增加被監(jiān)測(cè)光纖通道的數(shù)量，同時(shí)對(duì)在用業(yè)務(wù)光纖也進(jìn)行光耦合監(jiān)測(cè)，將監(jiān)測(cè)波長(zhǎng)調(diào)整至業(yè)務(wù)光纖傳輸波段，耦合至業(yè)務(wù)光纖中，在不影響業(yè)務(wù)傳輸?shù)耐瑫r(shí)完成對(duì)業(yè)務(wù)光纖的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)[5]。解決線路損耗故障告警可采取調(diào)整監(jiān)測(cè)模塊定時(shí)發(fā)送測(cè)試脈沖為實(shí)時(shí)發(fā)送測(cè)試脈沖方式，與調(diào)整測(cè)試故障告警門限值相結(jié)合的方式，實(shí)時(shí)發(fā)現(xiàn)被監(jiān)測(cè)線路傳輸狀態(tài)的變化情況，及時(shí)觸發(fā)報(bào)警，為維護(hù)人員提供告警分析及預(yù)判信息，有效排除阻斷隱患。

圖6 在用纖芯實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)參考模型

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，光纜智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是有效解決邊緣光網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)問(wèn)題的有效工具，通過(guò)以上的改進(jìn)可以有效解決目前光纜智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，遇到的故障告警上報(bào)不及時(shí)、故障點(diǎn)定位不準(zhǔn)確、故障告警信息漏報(bào)等問(wèn)題，可提升光纜智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)光纜網(wǎng)絡(luò)的有效監(jiān)測(cè)，為維護(hù)人員提供可靠的數(shù)據(jù)參考，快速排除通信故障，切實(shí)提升光纖通信傳輸網(wǎng)的可靠性。