光纖在線自動監測系統在鐵路通信專網中的應用分析

劉 可

（內蒙古準格爾旗大準鐵路公司通信段，內蒙古 鄂爾多斯 010300）

作為鐵路通信調度的主要手段，光纖通信質量直接影響鐵路運輸穩定和運營效益，可靠性較高的光纖傳輸網絡構建也因此成為業界關注的焦點。但在筆者的實際調研中發現，現階段廣泛采用的被動式管理維護方式已無法滿足光纖傳輸網絡穩定性維護需要，而為了在一定程度上改變這種現狀，正是本文圍繞光纖在線自動監測系統在鐵路通信專網中應用開展具體研究的原因所在。

1 鐵路通信專網光纖在線自動監測系統需求分析

1.1 OTDR光纖監測系統不足分析

為明確鐵路通信專網光纖在線自動監測系統需求，首先需要了解傳統光時域反射儀（Optical Time Domain Reflectometer，OTDR）光纖監測系統存在的不足。深入分析不難發現，廣泛應用于我國鐵路通信專網的OTDR光纖監測系統主要基于光開關切換機理、人工加儀表方式完成監測工作，但這類監測工作存在的只能檢測光纖性能、不具備實時監測功能、在線監測嚴重干擾通信質量、無法實現網絡指標劣化預警等不足，卻使得鐵路通信專網的維護負擔大大提升，較低的光纖監測質量也使得光纖通信維修體制無法從“故障修”中脫離[1]。

1.2 光纖在線自動監測系統需求總結

為真正轉變“故障修”光纖通信維修體制為“狀態修”，鐵路通信專網光纖在線自動監測系統需滿足全面性、在線性、實時性、可靠性、及時性、預見性、預警性、獨立性共8方面需求，具體需求如下所示：（1）全面性。系統需具備全面、完整監測能力，由此滿足鐵路通信專網光纖傳輸系統光纖網和光端機監測需要。（2）在線性。系統需實現光纖傳輸質量的在線監測，這是由于光纖傳輸無法使用旁路、離線方式進行傳輸信號的采集，因此，在線監測必須將自身帶來的插入損耗降到最小。（3）實時性。需實現連續不間斷的鐵路通信專網光纖傳輸系統運行狀況監測，由此方可真正告別斷續、即時的OTDR光纖監測系統。（4）可靠性。需保證系統故障率明顯小于鐵路通信專網光纖傳輸系統，并保證系統的故障不會對鐵路通信專網造成不良影響，這一需求的實現必須設法降低插入的光學元件數量。（5）及時性。系統需具備快速告警、快速確定故障點能力，并能夠實現傳輸質量的及時展示。（6）預見性。系統需具備展示每個光通道變化和光纖劣化的能力，同時還需要具備展示溶解點滲漏、預見故障能力。（7）預警性。通過設置預警門限值，系統能夠在鐵路通信專網光纖傳輸系統通信中斷前發出預警信號。（8）獨立性。系統需獨立于鐵路通信專網光纖傳輸系統外，且自身監測的開展不會受到該系統影響[2]。

2 鐵路通信專網光纖在線自動監測系統的功能與應用

2.1 結構構成

為提升研究的實踐價值，本文選擇了我國沈陽鐵路信號工廠研制開發的TJTG型光纖在線自動監測系統作為研究對象，該系統已廣泛應用于我國各地，能夠細分為監測管理中心、監測站、遠端維護管理中心，并具備OTDR模板測試功能，其中遠端維護管理中心主要由OTE光傳輸設備、ODF光分配架以及FUM被監測光纖組成。其中，TJTG型光纖在線自動監測系統的監測管理中心一般安裝在網管中心，轄區內監測站的管理、監測數據告警與處理屬于其主要功能，同時還負責數據管理與圖形顯示；監測站主要設置于傳輸機房，在其中主要負責監測傳輸系統的收發端光功率值，并負責確定是否啟動OTDR測試，收發端光功率值變化情況則屬于判斷是否啟動OTDR測試的根據；遠端維護管理中心一般設置于上級管理中心，負責各監測站運行情況的觀察[3]。

TJTG型光纖在線自動監測系統具備光功率實時監測功能、斷電測試功能，其中光功率實時監測功能的實現需要得到光分路器、光功率采集卡等設備的支持，光分路器在其中負責分出光端機發端與收端一定比例光，光功率采集卡則負責接收光分路器分出的光信號并將其轉化為電信號，管理中心由此即可實時了解管理光纖、監測站光端機運行情況，而通過設置告警值、預警值、嚴重告警值，即可實現告警信息的及時傳遞；斷點測試功能的實現需得到WDM、OTDR卡、光開關、濾波器的支持，由此即可在不影響通信質量的前提下實現斷點監測。

2.2 網絡結構

Modem、通信服務器、高速局域網交換機、協議轉換器等設備構成了TJTG型光纖在線自動監測系統的網絡單元，管理中心與工作站聯網的實現則采用了用戶提供的64K通道與64K協議轉換器，采用了在用戶提供64K傳輸通道兩端設置64K協議轉換器設計每個64K協議轉換器介入的傳輸網絡需要與監測站主機網線相對應。為實現監測管理中心與監測站的相互連接，監測管理中心主機需要分別與2M協議轉換器、64K協議轉換器進行連接，連接需使用高速局域網交換機，2M傳輸網負責監測管理中心間的相互通信。值得注意的是，為保證網絡傳輸的安全，如64K傳輸通道無法滿足監測管理中心與監測站的連接需要，需采用PSTN進行Modem的連接，數據傳輸的實現則需要利用局域網交換機。

2.3 功能特點

TJTG型光纖在線自動監測系統的功能特點可以概況為監測獨立、監測全面、系統可靠、維護自動實時化、故障定位準確、管理功能綜合化、操作方式宜人化、告警信息及時與多樣化等，具體功能特點如下所示：（1）監測獨立。無需依賴光傳輸網絡，可實現有效可靠的監測與管理。（2）監測獨立。可進行光纜線路故障的準確定位和實時監測，并能夠對光端機光信號進行在線、實時監測。（3）系統可靠。系統選擇了Windows 2016操作系統作為運行平臺，為盡可能降低系統介入損耗，采用了無源性光電器件，系統因此可實現24小時連續運行并具備較強穩定性，且能夠在必要情況下實現工控機自動復位。（4）維護自動實時化。可實現全天候自動的光纜通信網絡監測，自動化、實時化、無人化的監測將真正實現“故障修”光纖通信維修體制向“狀態修”的轉變。（5）故障定位準確。系統實現了GIS與OTDR故障定位功能的結合，故障分析定位所需時間因此大大降低，維修故障歷時也將得以大幅壓縮。（6）管理功能綜合化。系統能夠實現人力資源、光纜傳輸線路、光纜傳輸設備、光纜網絡設備的綜合管理，則主要得益于系統采用的大型SQL SERVER數據庫。（7）操作方式宜人化。系統具備圖形化、智能化人機操作界面，完善的報表打印、數據統計分析、數據查詢等功能也將更好服務于鐵路通信專網安全穩定運行。（8）告警信息及時與多樣化。系統可設置多個故障閾值電平或報警值，并具備聲、光、電、語音等多種告警手段，并能夠第一時間采用多種方式聯系維護管理人員。

2.4 具體應用

為驗證TJTG型光纖在線自動監測系統在鐵路通信專網中的應用質量，廠家技術人員與各地電力企業開展了大規模的應用試驗，典型的應用試驗如下所示：（1）連接。將系統的光分路器與X、Y方向光端機收端光信號進行連接，以此通過光分路器進行分光，并將97%的光信號送回X、Y方向光端機收信單元，由此可斷定2個方向通信信號未受到影響。（2）轉換、處理。圍繞上一步驟分離出的3%光信號進行光電轉換和分析處理，設置多個故障閥值和提前報警值，結合監測管理中心主機顯示屏，可發現系統能夠根據曲線變化提前判斷故障，并能夠避免事故發生。（3）利用斷點測試功能。在X方向利用系統進行斷電測試功能的應用試驗，試驗過程需斷開X方向到Z方向間一點，系統立即在電子地圖上顯示了故障位置，且故障位置與實際一致。（4）值班室計算機應用。采用將系統接入值班室計算機的處理方式，計算機事先裝有綜合分析軟件，由此實現了與控制主機同樣線路監測情況的顯現，并能夠提供多種告警輸出，系統24 h實時監控質量由此得到了證明。

3 結語

綜上所述，光纖在線自動監測系統能夠較好服務于鐵路通信專網，在此基礎上，本文涉及的結構構成、網絡結構、功能特點、具體應用等內容，則提供了可行性較高的鐵路通信專網光纖在線自動監測系統應用路徑，而為了更好發揮光纖在線自動監測系統應用價值，光纖在線自動監測系統提供的有效、及時參考和依據必須得到重視。