光纜網絡監測管理系統的研究與設計

許濤

【摘 要】本文主要討論了光纜監測系統的設計，分析了常見光纜監測模式的特點及適應場景；系統采用C/S模式，對光纜監測系統的設計從中心監控站和遠程監測站點兩個方面展開，介紹了主要設計思路并進行了詳細功能設計，實現了在不影響正常通信情況下對光纜網絡的傳輸性能和工作情況進行實時監控。

【關鍵詞】光纜，監測，網絡管理

【中圖分類號】 TN915.07【文獻標識碼】 A【文章編號】1672-5158（2013）07-0020-02

1.引言

隨著網絡技術的飛速發展，人們對帶寬的需求也迅猛增長，因此容量大、抗干擾能力強的光纖通信技術得到了越來越廣泛地應用。但隨之而來的，光纜故障在通信故障中所占的比例也逐年提高，使用傳統的人工巡線方式，顯然不能有效預防故障發生，故障產生后也很難及時排除，因此越來越多的運維單位開始重視對光纜故障的有效監測[1]。

目前部分外國光通信設備提供商已開始提供一些較為成熟的光纖在線監測系統解決方案，但這些系統往往價格昂貴，引進成本極高，而且用戶后期維護升級也帶來不少困難。因此各運維單位急需一套能適合其線路維護需求、使用方便、維護簡單、成本相對較低的光纜監測系統。

2.常見監測模式

2.1在線監測

在線監測是采用波分復用技術，通過波分復用器、濾光器以及光開關等器件來實現對工作中的光纖的運行狀態進行監測。光傳輸設備發出的1550nm的工作光首先發送到光功率檢測單元，然后通過分光器把光源發出的工作光分出百分之三輸入到告警監測模塊，從而實時反映出光纖的傳輸特性，并能及時掌握傳輸質量的變化[2]。

這種監測方式能夠準確反映被監測光纖的狀態，但由于與通信光源使用的是同一根光纖，并且引入了WDM和FILTER等器件，因此整個系統的可靠性會有所降低，但會使成本有所提高。

2.2備纖監測

備纖監測是利用光纜中富余的光纖實施監測，因為備纖上沒有光信號，若要實時監測光功率必須提供光源，給測試備纖提供光信號；光源可以采用光端機富余的光源模塊，也可以使用專門的光源設備[2]。這種方式由于不需要介入正在運行的設備和線路，因此其可靠性較高，成本較低；但由于測試的是備纖，因此并不能完全反映在線光纖的真實狀態。

2.3跨段監測

一般OTDR的測試距離在100km左右，而實際的光纜傳輸網絡結構十分復雜，比如市話網，兩局間距離一般不超過20km，并且相互串接等等。而OTDR是比較昂貴的激光發生和后向散射光分析器件，為了充分利用其長距離測試性能，可以在設計上利用WDM進行跨段連接[3]。

3.設計思路

一套完整的光纜監測管理系統，應該能對通信網中每一條光纜都能實時監控，對于各種故障信息應進行相應的故障等級分類，發生故障時在監控中心屏幕上發出聲光報警，并在電子地圖上突出顯示故障點的具體位置，同時自動呼叫值班電話或給執勤人員發送短信，進而由監控中心通知維護人員立即排除故障。采用該系統能大大地壓縮故障持續時間，預報線路隱患，分析網絡性能，為上級管理部門提供決策依據。

由于該系統的受眾對象較少，使用人員一般都具備較專業的計算機、網絡知識，因此系統軟件考慮采用C/S架構，其中監測中心端即Server端主要完成數據的處理、存儲、下發以及管理轄區內所有監測站；而各監測站即Client端主要完成數據的采集及其他簡單命令，各站點按照監測中心所設置的監測模式、監測周期等控制指令運行，可實現實時監測、定時監測以及人工監測等各類監測需求。

4.功能設計

系統主要分即監測中心端和各監測站點端兩部分：

4.1監測中心功能

監控中心功能模塊劃分如圖1所示：

（1）地理信息顯示功能：以圖形化操作方式，在電子地圖上按光纜級別分層顯示各類線路信息，突出顯示故障點位置和告警段光纜，可對圖上元素進行查詢、編輯等操作。

（2）故障告警功能：光纜發生故障時，光功率監測單元能夠及時、精確定位故障點位置，遠端監測站點啟動OTDR對告警光纖進行測試并將測試結果上報監測中心，監測中心在收到遠端監測站點上傳的測試數據后，及時完成故障分析，精確定位故障點位置，并自動記錄故障的發生時間及簡要故障情況，發出本地及遠程告警，通知值班室并打印故障通知單。

（3）數據處理、存儲和下發功能：接收各監測站點上傳的光功率超限報警、OTDR測試曲線，并對這些數據進行匯總處理、保存，并將產生報警的光功率數據存入數據庫供今后分析使用。

（4）網元管理功能：支持對各類網元的詳細信息可視化顯示，即在網絡管理拓撲圖中，這些對象只是用簡單的圖標來表示，而把其整個復雜結構隱藏起來，同時準確反映出各網元的相關屬性。

（5）系統管理功能：包括用戶管理、日志管理以及數據的備份與恢復：

①用戶登陸系統需要輸入正確的用戶名及密碼，密碼在數據庫中采用密文存儲；考慮到系統用戶的需求及系統安全，系統將置用戶級別，不同等級的用戶擁有不同的操作權限，普通用戶只擁有瀏覽的權限，操作員可以進行網元管理，超級管理員用戶才具有系統全部權限。②日志管理主要是記錄用戶登陸后所進行的所有操作，以便系統管理員掌握系統的使用情況。③數據的備份與恢復主要是提供對系統數據進行定期自動備份或由管理員手動備份，用戶可選擇數據庫完全備份和增量備份的方式。

4.2監測站點功能

監測站點包括遠程終端控制單元、OTDR模塊、光功率監測模塊以及光開關模塊。

監測站點的主要功能及部分指標如下：

（1） 遠程控制功能：該功能通過遠程控制單元實現，可接收來自監測中心的控制指令，執行參數配置、線路測試等操作。

（2）光功率采集功能：通過光功率采集單元獲取光功率數據，并分析判斷光纜狀態，若數值超過預設門限值則進行告警并啟動OTDR進行線路測試。一個光功率單元最多可同時采集32路光功率數據，對0.5db～5db的光功率實現三級門限預警，采集速率可調，告警門限也可更改。

（3）故障定位功能：能對大于0.05db的光功率變化進行精確定位，分辨精度可達米級。

（4）告警監測、上報功能：若采集到的光功率變化超過預設門限，遠程控制單元將通過OTDR自帶的接口程序實現對OTDR的控制，包括測試啟動、數據接收等；測試完成后，初步判斷故障原因和類型并進行故障定位，同時向監測中心上傳告警數據，并自動撥打值班電話或發送短消息通知值班人員。

（5）受控測試功能：各站點按預設周期定時采集光功率數據，分析光纖運行情況，建立光纖特性檔案，并與參考曲線進行比對，提前發現潛在的故障點。

（6）系統自檢功能：監測中心按預設周期定期對監測站點

的軟硬件情況及網絡連接情況進行自檢，若發現有軟件故障可遠程復位或遠程升級，若發現硬件故障則向用戶發出設備故障告警。

5.總結

本系統能夠對光纖網絡的運行情況進行實時自動監測，方便了運維信息的管理以及運行參數配置，能夠對線路故障實現快速定位，并根據OTDR提供的測試曲線給出測試結果并進行定量分析，通過GIS地圖可以直觀地展示網絡拓撲結構以及故障點位置。但系統仍存在一些問題有待解決，比如突發大量告警的應對以及系統長時間運行后海量數據的處理等，這些都需要我們在今后的運維工作實踐中逐步尋求解決方法。

參考文獻

[1] 張引發、王宏科、鄧小鵬，光纜線路工程設計施工與維護，2002. 8

[2] 尹婧，光纜監測系統的三種監測方式.山東通信技術2001.4

[3] 吳聰華，光纜在線監測系統.光纖與電纜及其應用技術，2004.6