一種光纜線路自動監(jiān)測系統(tǒng)的設計和實現(xiàn)

由于光纖通信具有容量大、傳送信息質量高、傳輸距離遠、性能穩(wěn)定、防電磁干擾、抗腐蝕能力強等優(yōu)點，而得到了人們的青睞。特別是在近十年里，隨著人們對寬帶業(yè)務需求的不斷提高，光纖通信得到了大力發(fā)展。但與此同時，光纜的維護與管理問題也日漸突出。隨著光纜數(shù)量的增加以及早期敷設光纜的老化，光纜線路的故障次數(shù)在不斷增加。傳統(tǒng)的光纜線路維護管理模式的故障查找困難，排障時間長，影響通信網(wǎng)的正常工作，每年因通信光纜故障而造成的經(jīng)濟損失巨大。因此，實施對光纜線路的實時監(jiān)測與管理，動態(tài)地觀察光纜線路傳輸性能的劣化情況，及時發(fā)現(xiàn)和預報光纜隱患，以降低光纜阻斷的發(fā)生率，縮短光纜的故障歷時顯得至關重要。

　　光纜監(jiān)測系統(tǒng)集計算機技術、通信技術和光電技術為一體，具備遠端實時、定期測試、遇不良情況自動告警及數(shù)據(jù)綜合分析等多項功能。同時，通過定期測試，光纜自動監(jiān)測系統(tǒng)能及時判斷光纜接頭盒進水進潮情況，迅速準確地判斷光纜障礙，縮短障礙歷時，及早發(fā)現(xiàn)光纜劣化情況，提高長途光纜的維護質量。本文介紹了光纜線路自動監(jiān)測系統(tǒng)的組成原理，分析了其應用。

　　一、應用背景
 

　　據(jù)統(tǒng)計，我國已敷設光纜的總長度超過了4.05×106km,約7.582×107芯公里，而微波線路長度僅為2×105km,且傳輸容量遠低于光纜線路，可見目前我國信息容量的90%以上是通過光纜線路傳送的。

　　雖然現(xiàn)有環(huán)網(wǎng)保護技術可在一定程度上能繼續(xù)保證業(yè)務的暢通，但可以看出，由于線路維護仍然采取傳統(tǒng)的方式維護搶修，線路故障恢復歷時均較長，出現(xiàn)業(yè)務故障的隱患仍然存在。

　　因此，實施對光纜線路的實時監(jiān)測與管理，動態(tài)地觀察光纜線路傳輸性能的劣化情況，及時發(fā)現(xiàn)和預報光纜隱患，以降低光纜阻斷的發(fā)生率，縮短光纜的故障歷時顯得至關重要。

　　二、光纜線路監(jiān)測系統(tǒng)的應用

　　光纜線路自動監(jiān)測系統(tǒng)是電信管理網(wǎng)（TMN）中傳輸網(wǎng)管理域的一個子網(wǎng)，是有效壓縮全阻障礙歷時和及時發(fā)現(xiàn)光纜線路隱患的重要技術手段。它利用計算機技術、光纖通信測量等技術，對光纜線路質量、運行等情況進行自動、實時監(jiān)控和測試。

　　根據(jù)監(jiān)測對象的不同，一般將監(jiān)測系統(tǒng)分為兩大類：對光纜金屬護套對地絕緣電阻的測試和對光纖后向散射系數(shù)的測試，前者也稱光纜護套對地絕緣自動監(jiān)測系統(tǒng)，后者稱光纖自動監(jiān)測系統(tǒng)。

　　1.光纜護套對地絕緣電阻自動監(jiān)測系統(tǒng)

　　光纜（optical fiber cable）主要是由光導纖維（細如頭發(fā)的玻璃絲）和塑料保護套管及塑料外皮構成，光纜內沒有金、銀、銅鋁等金屬，一般無回收價值。光纜是一定數(shù)量的光纖按照一定方式組成纜心，外包有護套，有的還包覆外護層，用以實現(xiàn)光信號傳輸?shù)囊环N通信線路。 即：由光纖（光傳輸載體）經(jīng)過一定的工藝而形成的線纜。光纜護套對地絕緣電阻自動監(jiān)測系統(tǒng)是通過遠程測量直埋光纜金屬外護層對大地構成回路的完整性來實現(xiàn)對光纜監(jiān)測的目的。它利用遠程供電系統(tǒng)對安裝于直埋光纜接頭盒內的設備進行充電，并進行數(shù)據(jù)的收集和分析，產生告警信號。

　　該系統(tǒng)優(yōu)點能在外護套質量受到影響時，提供損傷預警，可及時對受損光纜進行修復；自動進行數(shù)據(jù)采集；系統(tǒng)設備較為簡單（與光纖監(jiān)測相比較）；提供定量的故障定位信號，縮短障礙歷時。

　　但該系統(tǒng)在應用時，還存在以下缺點。

　?。?）由于國內直埋光纜施工時，在金屬外護層對地絕緣電阻方面存在較多的問題，而該系統(tǒng)在安裝前要求對地絕緣電阻必須符合規(guī)定，因此前期改造的工作量很大；

　　（2）前站安裝傳感器時，必須打開接頭盒，對已開通電路的線路來講，危險性大；

　　（3）由于該系統(tǒng)利用直埋光纜金屬外護層與大地構成的回路來進行測試和傳輸數(shù)據(jù)，不適用于架空光纜線路。

　　綜合以上分析，由于目前迫切需要應用光纜線路自動監(jiān)測系統(tǒng)的干線均已建設成形，改造困難大，故光纜護套對地絕緣電阻自動監(jiān)測系統(tǒng)應用的可行性較差。2.光纖自動監(jiān)測系統(tǒng)

　　光纖自動監(jiān)測系統(tǒng)是利用對光纖后向散射曲線的遠端測試來實現(xiàn)光纜線路的自動監(jiān)測。已應用于運營商的部分光纜干線上。一般所言的光纜監(jiān)測系統(tǒng)即為光纖監(jiān)測系統(tǒng)。

　　光纖自動監(jiān)測系統(tǒng)主要由監(jiān)測中心和監(jiān)測站（MS）組成。監(jiān)測中心又可以分為總監(jiān)測中心（GMC）、省監(jiān)測中心（PMC）、區(qū)域監(jiān)測中心（DMC）3個等級。

　　系統(tǒng)工作原理是對由分光路器所截取的光傳輸網(wǎng)絡收、發(fā)信端的一部分光進行光功率測量，所得到的光功率值將定性地說明光纜線路所處的狀態(tài)及故障現(xiàn)象，一旦確定光纜由故障，監(jiān)測系統(tǒng)會自動啟動OTDR,對接在光開關上的光纖線路進行故障測試，查找故障點。

　　根據(jù)不同的需要，現(xiàn)場監(jiān)測站可實現(xiàn)在線監(jiān)測、備纖監(jiān)測、跨段監(jiān)測3種測試方式。

　　光纖自動監(jiān)測系統(tǒng)近些年的應用和不斷的改進完善，已經(jīng)成為我國干線光纜維護工作中重要的故障定位手段，在全國的干線網(wǎng)的維護中發(fā)揮著巨大的作用，但由于技術及其它原因，目前系統(tǒng)本身還存在一定的不足之處。

　?。?）告警信號的提取

　　目前，光纖監(jiān)測系統(tǒng)提取告警信息大致有3種方式：利用分光器提取3%的在用光，通過AIU、ACU進行分析；利用設備的架告警信號；利用設備中繼光盤的收無光告警信號。

　　但這3種方式都存在一定的局限性。

　　①利用AIU方式時，需分流在用系統(tǒng)3%的光功率，這對于光功率富余度較小的中繼段來講不太可行；

　?、诶眉芨婢盘枙r，監(jiān)測系統(tǒng)將對該機架所有的告警信號（包括電源告警、設備告警等）進行緊急反應，易形成誤告警；

　?、塾捎诓煌瑥S家的中繼光盤具有不同數(shù)據(jù)格式的收無光告警信號，故該方法較難實現(xiàn)，且成本較高。

　?。?）系統(tǒng)介入的衰耗

　　由于系統(tǒng)需要介入WDM、Filter等無源光器件，會影響在用系統(tǒng)的收光功率。

　?。?）缺乏迅速倒換的功能

　　目前的監(jiān)測系統(tǒng)只有測試、分析和告警的功能，在光纜發(fā)生障礙后仍需等待維護人員到現(xiàn)場進行緊急搶修。沒有根本解決即時倒換光路、恢復通信的問題。

　?。?）監(jiān)測光纖的數(shù)目較少

　　目前，我國一級光纜干線監(jiān)測系統(tǒng)一般采用雙向四纖監(jiān)測，即在現(xiàn)場監(jiān)測站（MS）向兩個方向各監(jiān)測兩纖，被監(jiān)測光纖在光纜中所占比例較小，當光纜發(fā)生非全阻障礙時，往往因為阻斷光纖不是監(jiān)測光纖而使監(jiān)測系統(tǒng)沒有產生應有的告警信息。

　　綜合以上分析，光纖自動監(jiān)測系統(tǒng)雖然還存在一定的不足，但在具有完善的光纜竣工基礎資料情況下，應用在干線光纜上是可行的。

　　三、結束語

　　一個完整的光纜自動監(jiān)測系統(tǒng)應包含光纖自監(jiān)測和光纜護套對地絕緣自動監(jiān)測兩個方面，光纖的監(jiān)測和護套對地絕緣監(jiān)測各有其不同含意和作用，二者是互為補充相輔相成的。

　　隨著信息技術的發(fā)展和人們對寬帶業(yè)務、通信質量和服務質量要求的不斷提高，我國的光纖傳輸網(wǎng)將會持續(xù)快速發(fā)展。同時，如何進一步提高光纖通信的可靠性，如何更及時有效地對光纜線路網(wǎng)實施監(jiān)控與管理，準確地捕捉故障征兆，防止線路阻斷已經(jīng)成為一個人們關心的話題，光纜線路監(jiān)測的重要性將更加突出，也使光纜線路監(jiān)測與管理系統(tǒng)成為一個新亮點而得到空前的發(fā)展。我們相信，隨著通信技術的飛速發(fā)展，光纜自動監(jiān)測系統(tǒng)本身的局限將最終被解決。