基于光線路監測器的PON 網絡在線光纜監測

朱家胡

（中國移動通信集團廣東有限公司中山分公司，中山 528403）

1 引言

目前，光纖通信在全國以及廣泛領域已得到迅速發展，成為干線網、城域核心網、接入網等幾乎所有網絡主要的通信方式。傳統的光纖線路維護管理模式在斷纖故障的查找方面時間長，難以保障通信網的正常運行，并且前期大規模空余光纜的建設，使得本身為無源的空余光纖管理起來非常困難，縮短光纜的故障歷時，增強通信系統的可靠性，成為光纜運行維護的當務之急。

1.1 國內外研究狀況

OTDR（光時域反射儀）作為一種常規的光纖測試工具，主要用以測量光纖衰耗曲線和確定故障點位置。此項技術已經十分成熟，但目前OTDR 的應用主要是線路維護人員保管設備，在光纖出問題時將設備帶至相應的機房進行測試，沒有形成一個快速響應的系統化的使用方式。國外主要進行的是OTDR 設備的研發和制造，少有在此基礎上進行再創造，形成一套基于OTDR的光纜監測系統；國內部分公司已經在研發這類光纜監測系統，其中，烽火通信科技股份有限公司已經自主研發出了一套有效的解決方案，它將光功率監測，OTDR，多功能告警系統，智能故障定位等各種功能集合在一起，目前在各種使用案例中取得了很好的效果，是一種實用性非常高的光纜監測解決方案。

1.2 創新點

本文研究了如何集成光功率監測，OTDR，多功能告警系統，智能故障定位等各種功能的方案，能夠對目前在用的光纜狀況進行實時監控，在光纜發生損壞時快速精確的實現故障的定位，并且通過多種告警方式將故障情況提交給相應負責人，為光纜狀況監測和故障處理提供了一套行之有效的解決方案。

主要創新在于改變傳統的OTDR 的使用方式，將其集成到統一的智能化平臺上，結合網管系統管理所有的光纜資源，使得光纜資源更加清晰；結合光開關的切換，實現OTDR 測試的有序化，使得人不用到場就可以使用OTDR 快速測試所有連入監測系統的光纜，大大提升了OTDR 的使用效率。具有Web GIS 功能，客戶端可以用過Web 瀏覽器方便的查看光纜監測系統各項報表，并且用戶可訪問生產指揮中心GIS 地圖（google earth 方式）和光纜監測網管GIS 地圖（google map 方式），系統能夠在地圖上顯示所有光纜段和監測站，如果當前光纜發生故障，可以在地圖上標注出斷點位置并查看斷點信息。

此方案大大提高了監測精度，有助于快速的排查故障，恢復通信。使得運維效率巨幅提高。

2 系統搭建及理論分析

2.1 備配置說明（舉例）

（1）中心端

（2）遠端：

設備名稱 配置數量 備注光源 1 遠端設備

（3）系統連接圖如下所示

圖1 系統連接圖

2.2 改造的實施條件、具體方法、工藝要求、技術參數（對比）

通過研究光纖監測基本原理、技術標準、發展趨勢、監測方式，并對電力系統應用場景分析，展開了整體系統架構研究。通過研究建立了系統架構模型，進行了應用體系架構設計。

通過對全網主干線路各站點傳輸方式、傳輸設備、光纜資源情況、機房配套設施等方面的研究，設備安裝與連接方式與方法的研究，光纖資源緊張的站點安裝技術與方法研究工作進行了組網設計技術的研究。

通過網管工作機理研究以及維護管理平臺的需求展開了這方面的研究工作。

確定故障點的位置、類型和告警級別。光纜自動監測系統的基本工作原理如示意圖1所示。

圖2 光纜自動監測系統工作原理示意圖

當系統確實發生故障時，可采用聲光告警信息運行維護人員，并可用短信，電話，傳真，Email 等多種方式遠程通知相關人員。

在光纜自動監測系統中，光時域反射儀 （OTDR：Optical Time Domain Reflectometer）是其關鍵設備。作為測量光纖特性的儀表設備，OTDR 的工作原理類似雷達，它將窄的光脈沖注入光纖端面作為探測信號，在光脈沖沿著光纖傳播時，各處瑞利散射的背向散射部分將不斷返回光纖入射端，當光信號遇到裂紋時，就會產生菲涅爾反射，其背向反射光也會返回光纖入射端。通過合適的光耦合和高速響應的光電檢測器檢測到輸入端的背向光的大小和到達時間，就能定量的測量出光纖的傳輸特性、長度及故障點等。

圖3 OTDR工作原理示意圖

OTDR 通過收集反射回來的信號，得出反射的時間，利用時間乘以光在光線中的傳播速度就可以算出距離值，即是d=（c*t）/2（IOR），c 為光速，t 為發射到接收的時間差，折射率為（IOR）.

這樣，OTDR 就可以顯示出反射光信號的相對強度與距離之間的關系曲線。可以根據這一曲線在確定被測光纖中的以下各重要特性：

距離：被測光纖上各特征點，光纖尾端或斷裂處的位置。

損耗：諸如一個單個熔點或整根光纖端到端的衰耗。

反射：諸如連接器等事件點反射（或回波損耗）的大小。

3 實際測試數據詳述

實驗階段進行了相關測試，如下：（1）1x64網絡穿透測試（接ONU）

測步試驟123...連選測接擇試設測并備試記參錄數OT：D量R曲程線5 k和m時；間脈解寬析5 n結s；果波.長1650nm；平均化次數30預結期果123...O反事T射件D事位R曲件置線解和上析實所結際有果相光正符分確.路；器和光纖后端面的反射均能在OTDR曲線上找到；實際通道?15點名測試：結果說明：以上所有PON口測試都穿透一級分光器，能準確測量出OLT到一級分光器之間距離，并能判斷出一級分光器后面的反射事件點信息。

（2）斷纖位置發現測試

1.連接設備，如圖CH1通道ODN8-1和CH2通道拓撲，CH2后接一根長度為X m的斷測試 纖，90＞X＞10；步驟2.選擇測試參數：量程5km；脈寬5ns；波長1650nm；平均化次數30 3.測試并記錄OTDR曲線和事件解析結果.預結期果123...O斷事T纖件D反位R曲射置線事和上件實斷解際纖析相反正符射確.事；件能被識別；實際通通道道1 1點6點?名名測測試試：：結果說明：從?曲線上看，通道1和通道16都已測量出一級分光器的反射事件點，但一級分光器末端曲線卻直接掉落，可判斷出一級分光器末端沒有接纖。（3）設備故障告警上報場景測試目的 設備故障告警上報1.根據現有拓撲，獲取拓撲線路的測試曲線，并配置用戶事件生成邏輯拓撲測試內容2.制造ODN或者ONU收發模塊故障，系統自動測試并判斷告警3.生成告警列表，上傳設備告警信息預期結果 實現設備故障告警的判斷，并可上報告警實際結果ODN丟失?告警：出現紅色告警，ODN丟失事件通知。

4 結束語

通過進行了OLM 光纜檢測系統研究，將PON-OLM 系統與OLT 部署規劃緊密結合，我們得到如下結論：

（1）光纖監測技術的大規模應用，可減少維護人員的工作強度，并能大大提高維護效率。

（2）光纜監測系統的應用提升了光纜線路的實時監測與管理能力，動態地觀察光纜線路傳輸性能的劣化情況，及時發現和預報光纜隱患，實現了光纜維護由粗放型向集約型的轉變，實現了向智能化的邁進。

（3）可建立光纖監測技術的應用模型，改進了傳輸維護效率，節約維護費用。

（4）可形成一套較完整的光纖監測系統組網方案和系統性能測評方案。

（5）可形成一套較完整的光纖監測系統規劃設計、設備選型、工程方案設計、系統配置、業務應用等方面的技術保證體系。

（6）可形成一套光纖監測系統工程實施建設中的技術方案、工程措施和建設參考標準依據。

（7）可制定一套運維體系基本要求及運維流程方案，為運維管理措施和規程的制定提供了可靠的依據。

（8）可以提供一個集成的智能化平臺，實時監測所有接入監測系統的光纜情況，并且實現OTDR 使用的有序化和切換的快速化。