采用微波作為光纜自動監控系統備份傳輸的可行性研究

摘 要：文章闡述了光纜監測現狀，對比了衛星通話和微波通信的優缺點，對微波備份系統的一些關鍵問題進行了研究，提出了解決辦法。對采用微波做為光纜自動監控系統備份傳輸的可行性進行了分析和研究。

關鍵詞：微波傳輸；自動監控系統；冗余備份；自動切換

目前我國的主要通信線路一般都使用光纜進行傳輸，光纜維護主要依靠人工進行巡查，但隨著光纜線路數量的增加，靠原有依靠人工巡檢的維護方式已不能滿足實際工作需要。隨著OTDR光時域反射技術的廣泛使用，光纜巡查已經逐步過渡到使用光纜監控系統進行自動監控。

光纜自動監控系統一般是由省級監控中心、市級監控中心和現場監測站三部分組成。現場監測站安裝在傳輸機房內，主要由光功率告警采集單元和光纖遠程測試單元兩部分組成，由監測中心進行管理，實現光功率告警功能和故障定位功能。監控中心包括有工作在Windows Server下的服務器和多媒體設備，通過數據通信網與其他監測中心和監測站連接。

監控中心主要的功能有：（1）配置功能：主要是對系統的遠程和本地數據庫參數做配置管理。（2）故障管理功能：主要是輪詢和記錄處理各種報警。（3）安全管理功能：主要作用是管理用戶賬戶、口令和權限；記錄用戶登錄活動和操作；提供數據備份；系統定期監測和病毒清除；保存監控中心數據庫數據。（4）報表功能：主要包括光纜故障統計；生成光纖資源管理表和監測設備表；根據指定的時間段、光纜段、告警來源或告警級別生成對應的報表。

三級設備通過數據通信網匯接而成，其中監控中心由運行Windows Server的服務器構成，使用SQL Server網絡數據庫，主要是匯總處理各種信息。現場監測站是由監控系統軟件、數據采集模塊和控制模塊組成的自動控制系統，可根據系統設定處理各種故障和記錄實時數據；監測中心和現場監測站均采用Router作為網間連接設備。

現有的光纜監控系統具有故障自動監測功能，但出現故障后，只是對故障進行報警和記錄，大部分情況下還需人工進行現場維修，并不具備故障自動修復功能。目前對重要光纜線路，為保證線路安全性，除使光纜成環以保證系統通信可靠性外，還可考慮采用光纜實時監控系統+主備光纜自動切換的系統。即當通信光纜出現故障時，系統自動切換到備用光纜，以保證線路通暢。隨著新技術的發展，由高性能的光電器件、自動控制系統和工控級組態軟件組成的新型光路自動保護系統，在技術上已經可以實現主備光纜的實時自動切換的功能。

但隨著近年來城市建設的不斷擴大和深入，由于施工原因造成光纜中斷的現象時有發生。尤其近年來由于地震、泥石流、洪水等地質災害頻發，也造成大面積區域發生線路故障。此時，即便的采用光纜成環或自動切換到備用光纜的方式都不能保證通信線路通暢。那么還有沒有更好的保證重要通信線路通暢的方法呢？

除了光纜外，常用的線路傳輸方式一般有衛星通信和微波通信，衛星通信的優點是覆蓋面廣、傳輸速率快、傳輸質量高。衛星通信不會受到自然災害的影響，受外界影響較小，信號的可靠性較高，但由于其信息傳輸雙向的不對稱性，交互性較差，不適合作為光纜的備用傳輸方式。而微波傳輸的優點是建站周期短、安裝簡便、安全可靠、幾乎無時延。微波采用點對點的傳播方式，方向性較強，有非常好的抗干擾能力，而且微波往往由多個波道組成，并設置了能自動倒換的主、備波道，能進行大容量、高質量、長距離的傳輸。微波傳輸的缺點是在某些頻率開放的區域，會受到外界的電磁干擾，用微波進行傳輸，中間不能有建筑物、山體等遮擋，在雨雪天氣會有嚴重的雨衰。但微波與光纖通信相比，微波通信抗自然災害和人為破壞的能力還是比較強的。比如在2007年，我國南方發生嚴重的暴雨洪澇災害，許多省區的有線通信線路遭到嚴重破壞，而微波線路卻能正常使用。在2008年和2010年，我國分別發生了汶川和玉樹大地震，震后地震區域的光纜線路全部中斷，但微波線路只受到輕微損壞，稍做修復后就恢復了通信。微波通信隨不算上是什么新技術，但它的技術成熟可靠，現在已經過渡到數字通信，而且技術還在不斷發展。在我國光纖通信大發展之前，半數以上干線踐路和許多省內干線都是通過微波傳輸的，目前我國自行設計生產的微波設備，性能相當優異，微波通信有著投資省、建設周期短、見效快、抗自然災害能力強、線路質量可靠等許多優點。但隨著我國光纖通信的發展，通信主干網絡基本已經光纜網絡承載，由此淘汰出來了許多微波設備。大量的微波設備閑置，造成巨大的浪費。而在我國一些重要企事業單位和軍工系統的通信節點，對線路穩定性要求極高，如果能將原有微波線路作為重要支線的備份，則既能發揮原有微波設備的作用，增加系統穩定些，又能節約成本減少浪費。

對重要干線，可以采用由現場監測站進行日常實時監測，如發現光纜故障，則切換到備用光纖，而一旦發生重大情況，如洪水、地震等自然災害，整個區域的光纜發生大面積故障，則自動切換至微波線路。

使用微波替代光纜通信做線路冗余，還需要考慮的幾個方面問題。

首先，從成本和現實意義上考慮，我們應該明確，并非將所有的光纖傳輸都切換至微波，而只是將其中極其重要的、對穩定性要求高的線路做成光纜+微波備份的雙冗余的故障自動切換系統，對其他普通線路將只做成備份光纜自動切換系統。其次，由于光纖傳輸速率較微波高，傳輸的數據量也較大，所以一旦光纜發生故障需要切換到微波時，并非所有的業務都由微波進行承載，我們只能保證部分重要的業務優先傳送。所以首先必須對業務根據重要程度劃分優先級，一但發生業務切換時，系統先將優先級高的業務切換至微波系統，并實時監控數據流量，根據數據量變化的情況，由控制系統進行動態調節。如線路承載能力足夠，系統將可依次將優先級較低的業務陸續加載進來，反之則逐次切除優先級低的業務。另外，系統還需要設立大容量的數據池。我們可以將接收到的數據預先暫存在數據池中。數據按優先級的順序或先進先出原則進行傳輸。設立數據池后，可以有效的解決光纖傳輸和微波傳輸速率不匹配的問題，消除數據淤塞，保證大數據的傳輸。

由于由光纜切換至微波會產生的輕微延時，也為了保證線路的穩定性，可將預設的優先級高的數據同時用光纜和微波兩套系統并行傳送，即將微波做成冗余熱備系統，控制系統一旦監測到光纜發生故障，將自動切換至微波通信，這樣就能最大限度的減少時延，提高整個系統的穩定性。

綜上所述，雖然光纖通信具有傳輸速率大、保密性好等優點，目前是我國數據通信的主要傳輸方式，但它在建設周期、邊遠山區的施工便利性和抗擊自然災害的能力不如微波通信，需要注意的是，用微波做為光纜備份線路的方法，只適用與一些對安全性、穩定性要求極高重要企事業單位和軍工系統的通信節點，并不適合于廣泛使用。采用微波做為光纜干線備份傳輸在技術上和操作上都是可行性的，既能夠充分利用原有閑置的微波設備，又能夠節約成本，非常具有現實意義。

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作者簡介：寧文暉（1973-），男，漢族，福建省永春縣人，西安電子科技大學碩士，職稱：工程師，現就職于陜西思普瑞通信設計咨詢有限公司，主要從事通信設計咨詢工作。