基于波分復用技術的保護專用光纖實時在線監測系統

蔣凱明

（國網河北省電力公司石家莊供電分公司，石家莊 050051）

1 概述

目前，光纜上傳輸保護信息使用的通道有復用2M 通道和保護專用光纖通道2種，使用的光波長是1 310nm 或1 550nm。復用2 M 通道可以通過通信光網絡網管系統進行監測，當光設備或光纖發生故障時，網管系統可準確判斷出是設備故障還是光纖故障，并發出告警，通信調度會及時通知相應的設備維護班組進行處置。保護專用光纖通道是通信部門提供兩芯光纖，由保護設備運維部門直接將光纖接入保護裝置，光纖無法接入通信網管系統。當保護設備或光纖發生故障時，通信網管不會發出告警，通信調度不能及時發現，只能通過變電站運行人員發現保護設備告警來申報，但通信調度不能準確判斷是光纖的故障還是保護設備的故障，只能等保護設備運維人員去站端處置后，才能反饋是否為光纖故障，如是光纖故障，這時通信調度才能派出通信人員處理光纖故障，導致故障處理時間延長。

波分復用（wavelength division multiplexing，WDM）是將一系列載有信息、但波長不同的光信號合成一束，沿著單根光纖傳輸，在接收端再用某種方法，將各個不同波長的光信號分開的通信技術。保護專用光纖在線監測，是利用WDM 裝置，通過在站端增加相應的設備，有效解決保護專用光纖不能實現網管實時監測的問題。

監測系統在A 站通過WDM 將監測光源發出的1 625nm 光信號耦合入光纖，在B站通過WDM將1 625nm 光信號分出光纖，通過光功率計對此光信號的功率進行探測，從探測到的光功率變化判斷被監測光纖是否中斷，并將探測結果實時傳送到通信調度網管中心的監控服務器上，明確了是否由于光纖中斷引起保護顯示故障，保證了保護裝置故障的正確處理。

2 在線監測系統的技術實現

2.1 技術方案

WDM 為成熟技術，目前已在光通信領域廣泛應用。該在線監測方案采用“特殊光源＋WDM 裝置＋光功率計”的技術方案部署，利用光信號的波分復用原理，將主系統的1 310nm 或1 550nm 波長信號與光源的特殊波長（目前采用1 625nm 波長）信號通過WDM 合波后在同一根光纜纖芯中傳輸，并在對端通過WDM 將2個波長的信號進行分離，1 310nm 或1 550nm 波長的主系統信號傳送至主系統處理，1 625nm 波長信號分離至光纖在線監測系統的光功率計（OPM）監控處理，實現了傳輸系統纖芯故障與保護設備故障的有效甄別。

同時光纖在線監測系統的部署，也實現了光纖性能的實時監測，一旦被監測光纖出現劣化，能及時通過中心機房的網管系統預警，通信調度可及時發現光纖隱患，安排維護人員處理，防患于未然，增強通信系統的可靠性。

技術上預留有OTDR 接口，后續可通過對現有系統的改造擴容將內置OTDR 模塊的工控機進行集中式部署，實現對光纜中斷后的第一時間斷點智能定位，全面實現光纜性能監測＋斷點智能定位功能，并將斷點的位置信息以網管、郵件、短信等多種方式發送至光纜維護人員，有效縮短光纜故障處置時間，極大提升了光纜維護效率。

2.2 系統原理

系統的工作原理如圖1所示。

圖1 系統工作原理示意

光源和光功率計分別部署于被監測光纜的兩端，保護專用光纖的2根光纖以其中的A 站發B站單根光纖為例，在A 站ODF 前的位置部署1 套WDM 裝置，將SDH 主 系 統 的1 310nm 或1 550 nm 波長信號與光源的1 625nm 波長信號合波后在同一根光纜纖芯中傳輸至B 站，在B 站ODF 后部署1套反向放置的WDM 裝置，將合波信號中的不同波長信號進行分離，1 625nm 波長的監測信號被分離至OPM 來進行探測，以探測到的光功率變化來判斷光纖的狀態，另外一根光纖同理。因此，監測2個站點間2根在用纖芯，共需要1套雙光口的發送光源和接收光功率計和4個WDM 裝置。

2.3 軟件監測

光纖在線監測系統支持集中網管，為此開發了網管監測軟件OLMScape，安裝在中心機房的網管服務器上，通過網管對所有配置設備在線監測并實時顯示在屏幕上。該軟件具有簡單、直觀的圖形化操作界面，使用簡潔方便。通過網管界面可直接讀取被監測光纖的衰耗信息，實現對在用光纖的實時監控，一旦光纖的衰耗值大于設定的門限，系統會及時進行預警。同時，實現了對光纜的監測，當光纜中斷時，保護專用光芯中斷，監測系統會發出告警與標示信息，通信調度通過該系統網管和通信網管系統的綜合判斷，可準確的判定是單芯故障還是光纜中斷故障。

3 在線監測系統的功能實現

3.1 系統實施步驟

光纖在線監測系統的實施主要由設備安裝、網管系統建立與割接上線3個步驟。

a.設備安裝。光纖在線監測系統站點設備為緊湊型1U 機框，安裝方便，節省空間，可就近安裝在SDH 主設備機柜或附近機柜內。支持2路－48V電源接入。

b.網管系統建立。網管系統OLMScape設立在網管中心，與各站點間可通過綜合數據網或2 M通道連接。在對兩端站點的物理設備實現連接與正常管理后，再在網管上建立纖芯系統的邏輯關系，即可實現對在用纖芯的實時監測。

c.割接上線。上述安裝與調測工作完成后即可申請進行系統的割接上線，由于必須介入在用主系統，因此割接入網過程中在用系統會短時通信中斷，以完成所有的尾纖重連與系統介入。

3.2 安全控制措施

a.光纖在線監測系統的部署使用WDM 裝置、光源、光功率計等器件，其中只有WDM 裝置會介入主系統光路，而WDM 裝置本身是無源器件，不需供電工作，可靠性高，發生故障的概率極小，可有效保證在用系統的運行安全。

b.系統采用高可靠性和高穩定性的光源及光功率計，而且這2種器件是獨立在主業務信號之外的，因此即便其發生故障也不會對主業務信號產生任何影響。

c.設備本身對業務光信號完全透明，在主系統的發射端和接收端之間引入的附加損耗最大值為3 dB，在設計時保證接收機的接收功率在合適的接收范圍，不會影響在用設備的可靠運行。

4 在線監測系統的測試試驗

目前，該系統已安裝于國網河北省電力公司石家莊供電分公司地調主站與維明變電站之間。在維明變電站和地調各布置了1 套WDM 裝置（該WDM 裝置中集成了光源和光功率計），將光源接SDH 的尾纖斷開，并接入WDM 裝置的輸入端，輸出端接1根尾纖至SDH，另1根光纖同理布置。在地調安裝1臺服務器，并在服務器上安裝監測網管系統。

設備開通后，進行了2項測試試驗：模擬光纖中斷故障，在站端將其中的1根尾纖斷開，監測網管上尾纖監視狀態由正常的綠色變為紅色，并發出聲音告警，將2根尾纖同時斷開，2根尾纖監視狀態均由綠色變為紅色，并發出聲音報警，同時通信系統網管上發出LOS（信號丟失）告警，表示光纖中斷；模擬光源或光功率計損壞，將WDM 裝置上的光源和光功率計電源斷開，監測網管上尾纖監視狀態由正常的綠色變為紅色，并發出聲音告警，而通信網管上并未發出告警，表示光纖通道正常。測試證明，該系統可實現對保護專用光纖的實時在線監測。

5 結束語

光纖實時在線監測系統不僅適用于光纜的監測，更適用于保護專用光纖和其它需要監測光纖的監測，且不占用空余纖芯資源。該監測系統兼容性強，對光信號透明傳輸，兼容不同廠家、不同速率的光通信系統，主系統容量、速率升級均不需對監測系統進行軟、硬件改動，可通用于各種通信主系統中。