光傳輸系統收光功率的監控管理分析

徐 茹 魏文彬

（國網寧夏電力信息通信公司，寧夏 銀川750000）

0 引言

電力通信已與電網安全經息息相關，而“智能電網”戰略的推進，對電力通信網的穩定、可靠運行提出了更高的要求。提高運行維護效率，及時發現并消除網絡隱患，縮短故障處理歷時，提升企業良好的服務形象，更好地為電網安全生產提供通信支撐，是電力通信部門的重要研究方向和課題。在計算機和通信技術高速發展的時代，前述工作人工勞動效率過低，因此，有必要對馬可尼傳輸網設備的收光功率進行接口研究與分析，以便對傳輸網元的收光功率進行實時監測，實現對傳輸網中光纖線路的運行質量監視及性能數據分析處理，提高通信服務水平，為通信運維工作提供技術支撐手段，提高工作效率。

1 光功率監控管理的需求分析

1．1 總體需求

寧夏電力通信光纖傳輸網主要采用的是Marconi SDH設備，該專業網管系統的北向接口不支持傳輸網元光板的收光電平的數據接口，只能對光口當前的收光電平進行查看，無法以軟件的方式從SDH專業網管實時獲取光口收光電平數據，不能進行歷史數據分析，不能進行標準值比較。在這種情況下，要想對傳輸網光口收光電平進行監測，只有通過人工方式實現，工作效率極低，主要體現在：（1）維護人員需要在專業網管上點擊需要查看的光口，等待較長的響應時間才能查看到一個端口的即時收光功率。寧夏電力通信三級網目前約有500個光口，需要花費大量時間查看，兩個專業人員要花費2～3天的時間才能對上述光口進行一次數據記錄，由于工作量大，重復枯燥勞動，效率低下，容易出錯。（2）專業網管上不能設置收光功率的標準值，不能設置門限，因此很難看到收光功率值正常與否，不能及時發現收光功率的問題。（3）專業網管上不能保存歷史數據，因此無法進行歷史數據對照，不能及時發現收光電平衰耗的變化，從而預先發現傳輸網絡中的隱患。（4）對于光纖的衰耗，只能通過人工進行計算判斷，費時費力。因此，建設一套傳輸網收光功率的監控管理系統，實現收光功率的自動采集及告警管理，能從根本上解決設備的監控管理問題。

1．2 系統功能需求

（1）數據采集功能。系統配置數據采集接口模塊，實現對傳輸設備各光口的光功率數據的采集，采集方式靈活，可以連續采集，也可以設置離散的時間點，進行定時采集。（2）超門限告警功能。光功率超門限告警管理功能能夠實現光功率的門限閾值管理，具體功能包括：1）可以根據實際線路的情況，設置光端口收光功率的告警閾值，對于不同的光纖接口，可以單獨設置不同的閾值。2）對于超過設置值的光功率信號，在拓撲圖中將以不同的顏色顯示。3）對于已經越限的光口節點，系統支持多種方式的告警通知，包括不同顏色的顯示、語音通知、推屏通知、短信通知等方式。（3）趨勢告警分析提示。系統提出了一種用于監控傳輸網收光功率數據的趨勢分析方法，通過線性回歸算法和指數回歸算法預測光功率的未來值。根據趨勢分析結果和事先設定的報警閾值確定是否預先報警，繪制該指標變化的周期性曲線。該方法能夠實現光纖傳輸網絡中各個光接口的收光功率指標在發生越限前預先報警，自動生成收光功率的變化周期性曲線，為光功率的監控管理系統增加了趨勢分析功能。（4）網絡拓撲圖形展示。光纖網絡的拓撲管理功能包括：1）支持光纖網絡拓撲展示，根據光纖傳輸網絡的結構特點，以環網的方式展示傳輸網絡的整體架構。2）以不同顏色的連接線標識當前光纖的可用程度（相對于光纖的劣化程度而言）。3）能夠快速進行定位故障，找到故障影響的設備和業務范圍。4）具備拓撲的人工維護功能，可以對拓撲圖在線進行編輯處理。（5）報表統計。報表統計支持Web遠程訪問，并可根據用戶的需求變化自定義不同的報表模版，提供報表打印及Excel格式的數據導出。報表統計包括資產報表、性能報表、事件報表，具體如下：1）資產報表：主要是對系統中的設備及配置進行統計；2）性能報表：對指定的各光纖接口的收光功率數據進行統計；3）事件報表：對系統發生的告警、預警等信號進行統計。（6）基礎數據管理。實現對傳輸網絡中的局站、傳輸設備、板卡、端口、光纜及其連接信息進行管理，為系統的各種管理功能提供服務。

2 光功率監控管理系統的設計及實現

2．1 總體結構

（1）網絡結構。監控系統采用快速以太網交換機構建成局域網絡，通過防火墻／路由器與傳輸網管、用戶局域網進行接口，實現采集模塊與傳輸網管的通訊、用戶工作站與系統的通訊，如圖1所示。

（2）功能結構。系統軟件采用傳統的B／S架構的三層網絡結構：用戶界面層、應用服務層、數據服務層，系統的功能邏輯主要在應用服務層實現（數據采集除外）。功能結構如圖2所示。

2．2 功能設計與實現

圖1 網絡結構圖

圖2 功能結構圖

（1）實時監控。系統可以實時展示整個傳輸網的總體運行情況，實時顯示傳輸設備所在位置及當前狀態，包括收光功率、承載的業務、光口對端設備名稱等。（2）配置管理。配置管理功能包括配置系統參數、用戶信息、站點信息、設備信息、傳輸網管信息、業務信息、節點收光功率的初值、拓撲資料等。（3）通知管理。對于新生成的告警事件，系統具有多樣化的通知機制，包括不同告警等級的語音提示、不同顏色提示、短信通知等方式，相關管理、維護人員都能收到通知。（4）數據查詢。通過查詢可以快速查詢系統的實時狀態、歷史數據，給管理者決策提供幫助。可以對數據進行橫向比較，也可以對歷史數據進行分析。（5）拓撲管理。支持光纖網絡拓撲展示，以不同顏色的連接線標識當前光纖的劣化程度。（6）數據采集。通過數據采集模塊，完成對傳輸網管系統的收光功率的數據采集。（7）趨勢分析。通過對傳輸網設備收光功率的數據采集及趨勢分析，能夠實現在監控指標發生越限前預先告警，并自動生成光功率指標變化的曲線。首先預先設定收光功率的預測分析參數，再利用所采集到的收光功率數據進行計算分析，在預測分析中采用指數回歸算法算出預測值，然后將預測值與系統預定閾值進行比較，得出光接口的預測結論。（8）報表管理。有多種報表統計分析模型，能智能提取監控系統中的各種數據信息及相關告警信息，以便于管理者及時掌控整個系統的運行情況。設備的報表類型主要包括資產報表、性能報表、事件報表、日志報表。（9）用戶及安全管理。系統提供統一的用戶身份管理平臺，采用統一的用戶安全驗證方式。用戶管理包括對用戶的添加、刪除、修改、權限分配和權限控制。沒有授權的用戶不能查看系統；系統數據傳輸采用密文傳輸方式，保證系統安全性；支持系統的安全性恢復，支持數據備份，保證系統安全可靠。系統自動在數據庫中保存用戶的登錄／登出記錄以及用戶操作記錄。

3 監控系統模擬測試結果驗證

由圖3我們可以看到離監測開始終端511m的3號位置處有一明顯的菲涅耳反射峰，實驗布局為在監控系統OTDR出口接了一長為10m的跳線，然后再接一段500m的光纖。在10dB衰減器的接頭位置存在較強的菲涅耳反射，在光纖末端也同樣存在。很顯然，測試結果與實際事實基本吻合，誤差僅為1m，而軟件也基本實現了結果測試和顯示的操作功能。利用本系統我們可通過GUI上監控的RX－Power和每個光口單獨設置閾值后實際模塊接收的光功率進行對比，驗證監控的精確度。在該方案中，一般情況下，由光端機附近的分光器（分光比發射端為99∶1，接收端為97∶3）和光功率監測單元對光端機的發射光功率和信道光功率進行實時監測，如光功率異常則產生告警信號，并通過通訊接口傳給A端的主控計算機，實現對光纖通信網運行狀態的實時監控。

圖3 系統模擬軟件分析結果

4 結語

本文提出的用于光纖傳輸網系統的收光功率監控管理系統（每個光口單獨設置閾值），可以提高傳輸系統的故障響應速度和處理效率，特別是使用了收光功率的預測分析算法，可以有效防止由于光纖老化、光纖接頭不好、光纖彎曲受壓等情況發生的收光功率逐步變小導致的由隱患變成故障。

［1］Marconi SPA．Service On Fusion for Optical TMF 814Northbound Interface r．1．3Description［Z］．2009：1－82．