關于光纖通信中光纜自動監測技術的應用分析

黃堅毅

中國電信股份有限公司中山分公司 廣東 中山 528400

引言

光纖網絡是現階段最主要的通信網絡，隨著規模日益擴大，網絡傳輸結構也逐漸復雜，經過對數百個傳輸網絡故障的分析，發現在屬于傳輸事故當中，大部分是由光纜的傳輸介質故障引起，由此可見光纜是影響網絡安全的重要因素。對我國而言，隨著通信業務質量的提升，光纜線路的維護和管理問題也日益突出。一方面光纜數量的增加，另一方面在用光纜的老化，必然會導致光纜出現故障次數增加。因此，及時發現光纜故障和隱患對減少光纜阻斷的發生具有十分重要的意義。其中光纖自動監測技術是基于傳統監測方式的不足而進行開發的，其具有實時性、在線性及可靠性等特點，應用于光纖通信中可以符合通信專網的使用要求。

1 光纖通信對光纖自動監測技術的功能要求

第一，在線性。光纖自動監測技術可以在線監測光纖通信傳輸質量，這主要是由光纖傳輸的屬性決定的，光纖傳輸具有良好的保密性，可以不應用離線或者旁路方式等采集傳輸信號，因此其只能夠應用在線方式[1]。而且其在線監測不能給光纖通信傳輸造成不良影響，同時會讓光纖自動監測技術引入光纖傳輸系統中的插入損耗降至最低。

第二，實時性。光纖自動監測技術可以持續性地監測光纖通信的運行情況，而并不是斷續地監測光纖通信。

第三，全面性。通常來說，一個光纖傳輸系統是由光端機和光纖網兩個方面組成的，而光纖自動監測技術則需要具備全面地監測上述兩項的能力。

第四，及時性。通常在正常運行中，光纖自動監測技術可以及時地顯示出光纖傳輸系統質量情況，若出現故障，則可以及時進行告警和起動查找故障點。

2 光纜自動監測技術原理及其系統設計

目前，通信網技術中的通信光纖技術為三大支柱之一，其存在耗損低、頻帶寬、保密性和抗干擾性強等特點，而組成光纜通信系統包含光纖、光源、光接收機以及光發送機。

第一，光纜自動監測技術的原理。光纜自動監測技術是在不影響和不干擾現存的通信系統和傳輸監控基礎上，對光纜通信傳輸進行在線實時進行監測，其是通過光功率監測來達到實時監測目的的。光纜監測功能通過借助光功率監測單元(OPM)來實現監測的， OPM內置了波分復用器以及分光器，其每個模塊能夠支持1到4個光路，并采集和處理光功率，發出告警信息，當自動監測接收端發現光功率超出限定值后其可以立即傳到中央處理器（CPU），應用自動控制光時域反射儀（OTDR）以及光開關對光功率異常光纖達到定位故障目的，有利于實現實時監測的目的[2]。

第二，系統設計組成。光纜自動監測技術系統應用了分布式的多級結構，其是由監測中心、監測站以及通信網絡組成的。監測中心是由中心數據庫服務器、資源維護工作站以及打印機等組成的，其基本功能是對工作人員的命令進行處理后，將數據傳送給相關監測站，然后對監測站傳送的數據及時匯總和處理。如果光纜出現故障時，監測中心就可以及時正確定位出現故障的光纜段，當遠端監測站自動啟動OTDR時，可對告警光纖測試然后上報至監測中心，監測中心接收到遠端監測站傳回來的測試數據后，可以自動分析和判斷故障點的位置，并在電子地圖上顯示出故障位置和相關的標識等有關信息[3]。另外，監測中心還可以自動記錄故障出現的時間，在發出本地和遠程告警的同時，還可以自動打印故障通知單，在監測中心其工作人員能夠對所管轄區域的各個監測站的命令、數據及參數等進行設置。

監測站是安裝于傳輸機房以及長途線路中的模塊局，能夠實現無人值守，其主要是由遠程監控工作站、OPM光功率采集單元以及通信模塊等多個部分組成的。其功率監測模塊通過采集和處理被監測光纖光功率的信號，有利于完成實時監測光纖傳輸性能的基礎數據，并將其數據傳送給監測站和監測中心。監測站對可以自動迅速的啟動OTDR和程控多路光開關對故障光纜段的測試，并將測試后所得數據傳送至監測中心。監測站的主要功能還包括以下幾方面：a.借助串行接口可以采集光功率數據，并將數據分析后判斷出光纜的狀態，一旦光功率越限就可以發出告警，然后開啟OTDR告警測試；b.當接收到中心站的控制指令時，其可以應用于參數配置及定期測試等中。而通信網絡是負責為各個監測站和監測中心的通信提供一定通道，其可以是2M或者四線（指的是電源兩根線和信號兩根線）等數據的接口電路。

3 光纜自動監測方案的設計

第一，光功率在線監測。光功率在線監測作為一種實時監測方式，其可以測試所管轄范圍內的光纖線路。這種監測方式有利于實現光纜監測的實時性，由此可見就需要采取一定手段避免在測試中干擾正常通信，保證光纖通信質量。因此，在技術手段上應用分光器、波分復用器和告警模塊進行組成。其在線監測的主要工作原理為當光信號經過分光器的時候，能夠截取3%的光信號應用在光纖測試中，應用光功率監測模塊對這一光信號判斷光功率，若數據超過設定告警限值時，就會將信號通知到主控模塊中，然后經主控模塊啟動OTDR測試。其中告警聯動測試指的是當接收到告警信號后測試，定期測試指的是用戶按照光纜維護的有關規定，定期在線監測該段光纜的性能，并上報測試結果，而不定期測試則指的是可以在任何時間段內進行在線監測。光功率系統原理如圖1。

圖1 光功率系統原理圖

第二，備纖監測。備纖監測能夠測試備用光纖，在光纖通信中，一根光纜具有很多根光纖，一部分正常工作，承載業務，另一部分則只是備用光纖，并未參與到實際通信中。若這些備用光纖經測試后發現具有性能良好，這些光纖也基本上可以代表同根光纜中正常工作的光纖性能。這種監測方式可以有效避免測試和正常通訊發生沖突，可以不應用波分復用器合波和分波，最大程度上減少光纜自動監測的成本。同時這種監測方式還存在以下特點，a.能夠降低光纜自動監測技術出現故障的概率。b.這種方式是實時在線監測的方式，可以提升監測效率。c.可以應用于較為復雜的通信網絡監測中，若光纜段相對較短，則可以實現跨段監測的功能，不需要再額外增加設備。

第三，光端機告警監測。光端機告警監測應用到了告警采集模塊，利用其模塊可以對接收的告警信息進行處理，并綜合分析告警數據，過濾那些不是故障的信號，對確定為故障的信息，則啟動OTDR設備測試故障光纜，并準確得到故障點處。其優點可以對告警采集模塊的接口參數以及告警限值能夠在系統內配置，可以更好地兼容不同的傳輸設備。

第四，資源管理功能監測。光纜自動監測和管理系統不僅能夠實現光纜的實時監測，還能夠管理光纜網絡中的資源功能，如光纜、配線架等，同時還可對所有接口連接進行管理，使得資源管理更為方便快捷。

4 光纜自動監測技術的功能和特點

第一，光纜自動監測技術可以實現對光纖通信的自動化管理和維護。通過對光纖通信的光傳輸設備、光纜光纖及等進行管理和監測，實現對光纖通信的管理的維護。光纜自動監測技術還會受到計算機相關程序的調控，可以自動對光纜進行故障測試，然后對比測試結果曲線和光纜標準曲線，一旦發現異常即可迅速準確定位故障點，有利于方面維修人員及時進行維修。

第二，可以構建監測網的基礎數據庫。通過建立數據庫可以將光纜自動監測技術中的各種數據進行整理入庫，有利于形成完整的數據檔案，從而為管理和運行維護部門提供一定決策依據。

第三，光功率的自動監測功能。光纜自動監測系統中的收光功率是光功率監測判斷是否出現光纜故障的重要依據。系統依據標準收光率和實際收光率中的差距判斷光纜是否故障。若實際收光率和標準收光率的差距大于閥值時，按照超出大小從而發出不同級別的警告，這時自動監測功能還可以將光時域反射儀自行觸發，從而準確判斷故障發生端，有利于工作人員員及時采取相應措施。

第四，光纜自動監測技術存在手動測試功能。該技術不僅具有故障告警測試等自動測試功能之外，還存在手動測試的功能，這樣可以有效方便維護工作人員在日常工作中的測試。

第五，光纜自動監測技術可與地理信息系統結合。當光纖通信中出現故障中斷時，其可以快速定位，以便在短時間內準確定位故障點，及時搶修并縮短故障時間。

綜上所述，光纜自動監測技術應用于光纖通信中可以為其提供更快捷的故障查詢功能，通過在網頁客戶端就可以查詢、監測和維護光纜通信。而且應用在光纜通信中對連接示意圖等將的查看和維護更為簡便，在提高故障預防和分析功能的同時，還可以加快故障定位的速度和準確性，有利于在故障發生前進行預防。