一種光纜線路自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)

由于光纖通信具有容量大、傳送信息質(zhì)量高、傳輸距離遠(yuǎn)、性能穩(wěn)定、防電磁干擾、抗腐蝕能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，而得到了人們的青睞。特別是在近十年里，隨著人們對(duì)寬帶業(yè)務(wù)需求的不斷提高，光纖通信得到了大力發(fā)展。但與此同時(shí)，光纜的維護(hù)與管理問(wèn)題也日漸突出。隨著光纜數(shù)量的增加以及早期敷設(shè)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(hù)管理模式的故障查找困難，排障時(shí)間長(zhǎng)，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(jì)損失巨大。因此，實(shí)施對(duì)光纜線路的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與管理，動(dòng)態(tài)地觀察光纜線路傳輸性能的劣化情況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和預(yù)報(bào)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(shí)顯得至關(guān)重要。

　　光纜監(jiān)測(cè)系統(tǒng)集計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)和光電技術(shù)為一體，具備遠(yuǎn)端實(shí)時(shí)、定期測(cè)試、遇不良情況自動(dòng)告警及數(shù)據(jù)綜合分析等多項(xiàng)功能。同時(shí)，通過(guò)定期測(cè)試，光纜自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能及時(shí)判斷光纜接頭盒進(jìn)水進(jìn)潮情況，迅速準(zhǔn)確地判斷光纜障礙，縮短障礙歷時(shí)，及早發(fā)現(xiàn)光纜劣化情況，提高長(zhǎng)途光纜的維護(hù)質(zhì)量。本文介紹了光纜線路自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的組成原理，分析了其應(yīng)用。

　　一、應(yīng)用背景
 

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

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

　　因此，實(shí)施對(duì)光纜線路的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與管理，動(dòng)態(tài)地觀察光纜線路傳輸性能的劣化情況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和預(yù)報(bào)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(shí)顯得至關(guān)重要。

　　二、光纜線路監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用

　　光纜線路自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是電信管理網(wǎng)（TMN）中傳輸網(wǎng)管理域的一個(gè)子網(wǎng)，是有效壓縮全阻障礙歷時(shí)和及時(shí)發(fā)現(xiàn)光纜線路隱患的重要技術(shù)手段。它利用計(jì)算機(jī)技術(shù)、光纖通信測(cè)量等技術(shù)，對(duì)光纜線路質(zhì)量、運(yùn)行等情況進(jìn)行自動(dòng)、實(shí)時(shí)監(jiān)控和測(cè)試。

　　根據(jù)監(jiān)測(cè)對(duì)象的不同，一般將監(jiān)測(cè)系統(tǒng)分為兩大類：對(duì)光纜金屬護(hù)套對(duì)地絕緣電阻的測(cè)試和對(duì)光纖后向散射系數(shù)的測(cè)試，前者也稱光纜護(hù)套對(duì)地絕緣自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，后者稱光纖自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

　　1.光纜護(hù)套對(duì)地絕緣電阻自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

　　光纜（optical fiber cable）主要是由光導(dǎo)纖維（細(xì)如頭發(fā)的玻璃絲）和塑料保護(hù)套管及塑料外皮構(gòu)成，光纜內(nèi)沒有金、銀、銅鋁等金屬，一般無(wú)回收價(jià)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(hù)套，有的還包覆外護(hù)層，用以實(shí)現(xiàn)光信號(hào)傳輸?shù)囊环N通信線路。 即：由光纖（光傳輸載體）經(jīng)過(guò)一定的工藝而形成的線纜。光纜護(hù)套對(duì)地絕緣電阻自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是通過(guò)遠(yuǎn)程測(cè)量直埋光纜金屬外護(hù)層對(duì)大地構(gòu)成回路的完整性來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)光纜監(jiān)測(cè)的目的。它利用遠(yuǎn)程供電系統(tǒng)對(duì)安裝于直埋光纜接頭盒內(nèi)的設(shè)備進(jìn)行充電，并進(jìn)行數(shù)據(jù)的收集和分析，產(chǎn)生告警信號(hào)。

　　該系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)能在外護(hù)套質(zhì)量受到影響時(shí)，提供損傷預(yù)警，可及時(shí)對(duì)受損光纜進(jìn)行修復(fù)；自動(dòng)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集；系統(tǒng)設(shè)備較為簡(jiǎn)單（與光纖監(jiān)測(cè)相比較）；提供定量的故障定位信號(hào)，縮短障礙歷時(shí)。

　　但該系統(tǒng)在應(yīng)用時(shí)，還存在以下缺點(diǎn)。

　　（1）由于國(guó)內(nèi)直埋光纜施工時(shí)，在金屬外護(hù)層對(duì)地絕緣電阻方面存在較多的問(wèn)題，而該系統(tǒng)在安裝前要求對(duì)地絕緣電阻必須符合規(guī)定，因此前期改造的工作量很大；

　?。?）前站安裝傳感器時(shí)，必須打開接頭盒，對(duì)已開通電路的線路來(lái)講，危險(xiǎn)性大；

　　（3）由于該系統(tǒng)利用直埋光纜金屬外護(hù)層與大地構(gòu)成的回路來(lái)進(jìn)行測(cè)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(yīng)用光纜線路自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的干線均已建設(shè)成形，改造困難大，故光纜護(hù)套對(duì)地絕緣電阻自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)應(yīng)用的可行性較差。2.光纖自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

　　光纖自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是利用對(duì)光纖后向散射曲線的遠(yuǎn)端測(cè)試來(lái)實(shí)現(xiàn)光纜線路的自動(dòng)監(jiān)測(cè)。已應(yīng)用于運(yùn)營(yíng)商的部分光纜干線上。一般所言的光纜監(jiān)測(cè)系統(tǒng)即為光纖監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

　　光纖自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要由監(jiān)測(cè)中心和監(jiān)測(cè)站（MS）組成。監(jiān)測(cè)中心又可以分為總監(jiān)測(cè)中心（GMC）、省監(jiān)測(cè)中心（PMC）、區(qū)域監(jiān)測(cè)中心（DMC）3個(gè)等級(jí)。

　　系統(tǒng)工作原理是對(duì)由分光路器所截取的光傳輸網(wǎng)絡(luò)收、發(fā)信端的一部分光進(jìn)行光功率測(cè)量，所得到的光功率值將定性地說(shuō)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(cè)系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)OTDR,對(duì)接在光開關(guān)上的光纖線路進(jìn)行故障測(cè)試，查找故障點(diǎn)。

　　根據(jù)不同的需要，現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)站可實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測(cè)、備纖監(jiān)測(cè)、跨段監(jiān)測(cè)3種測(cè)試方式。

　　光纖自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)近些年的應(yīng)用和不斷的改進(jìn)完善，已經(jīng)成為我國(guó)干線光纜維護(hù)工作中重要的故障定位手段，在全國(guó)的干線網(wǎng)的維護(hù)中發(fā)揮著巨大的作用，但由于技術(shù)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(hào)的提取

　　目前，光纖監(jiān)測(cè)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(guò)AIU、ACU進(jìn)行分析；利用設(shè)備的架告警信號(hào)；利用設(shè)備中繼光盤的收無(wú)光告警信號(hào)。

　　但這3種方式都存在一定的局限性。

　?、倮肁IU方式時(shí)，需分流在用系統(tǒng)3%的光功率，這對(duì)于光功率富余度較小的中繼段來(lái)講不太可行；

　?、诶眉芨婢盘?hào)時(shí)，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)將對(duì)該機(jī)架所有的告警信號(hào)（包括電源告警、設(shè)備告警等）進(jìn)行緊急反應(yīng)，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(wú)光告警信號(hào)，故該方法較難實(shí)現(xiàn)，且成本較高。

　　（2）系統(tǒng)介入的衰耗

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

　　（3）缺乏迅速倒換的功能

　　目前的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)只有測(cè)試、分析和告警的功能，在光纜發(fā)生障礙后仍需等待維護(hù)人員到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行緊急搶修。沒有根本解決即時(shí)倒換光路、恢復(fù)通信的問(wèn)題。

　?。?）監(jiān)測(cè)光纖的數(shù)目較少

　　目前，我國(guó)一級(jí)光纜干線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)一般采用雙向四纖監(jiān)測(cè)，即在現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)站（MS）向兩個(gè)方向各監(jiān)測(cè)兩纖，被監(jiān)測(cè)光纖在光纜中所占比例較小，當(dāng)光纜發(fā)生非全阻障礙時(shí)，往往因?yàn)樽钄喙饫w不是監(jiān)測(cè)光纖而使監(jiān)測(cè)系統(tǒng)沒有產(chǎn)生應(yīng)有的告警信息。

　　綜合以上分析，光纖自動(dòng)監(jiān)測(cè)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(chǔ)資料情況下，應(yīng)用在干線光纜上是可行的。

　　三、結(jié)束語(yǔ)

　　一個(gè)完整的光纜自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)應(yīng)包含光纖自監(jiān)測(cè)和光纜護(hù)套對(duì)地絕緣自動(dòng)監(jiān)測(cè)兩個(gè)方面，光纖的監(jiān)測(cè)和護(hù)套對(duì)地絕緣監(jiān)測(cè)各有其不同含意和作用，二者是互為補(bǔ)充相輔相成的。

　　隨著信息技術(shù)的發(fā)展和人們對(duì)寬帶業(yè)務(wù)、通信質(zhì)量和服務(wù)質(zhì)量要求的不斷提高，我國(guó)的光纖傳輸網(wǎng)將會(huì)持續(xù)快速發(fā)展。同時(shí)，如何進(jìn)一步提高光纖通信的可靠性，如何更及時(shí)有效地對(duì)光纜線路網(wǎng)實(shí)施監(jiān)控與管理，準(zhǔn)確地捕捉故障征兆，防止線路阻斷已經(jīng)成為一個(gè)人們關(guān)心的話題，光纜線路監(jiān)測(cè)的重要性將更加突出，也使光纜線路監(jiān)測(cè)與管理系統(tǒng)成為一個(gè)新亮點(diǎn)而得到空前的發(fā)展。我們相信，隨著通信技術(shù)的飛速發(fā)展，光纜自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)本身的局限將最終被解決。