光環(huán)網(wǎng)環(huán)路性能檢測技術(shù)研究＊

翟助群 趙 晶

（1.海軍裝備研究院 北京 100073）（2.91469部隊 北京 100841）

1 引言

近幾年來，光環(huán)網(wǎng)的建設(shè)力度不斷加大，光纜線路的敷設(shè)距離越來越遠(yuǎn)，光環(huán)網(wǎng)的結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜。隨著時間的推移，早期敷設(shè)光纜會出現(xiàn)逐漸老化現(xiàn)象。光纜的維護(hù)與管理問題成為人們越來越關(guān)注的問題［1］。

結(jié)合光纜維修保障的實(shí)際需求，設(shè)計光環(huán)網(wǎng)性能實(shí)時監(jiān)測系統(tǒng)，為光環(huán)網(wǎng)提供了一種針對性強(qiáng)的檢測手段，提升光纜線路維修保障能力。

2 系統(tǒng)的組成

系統(tǒng)由監(jiān)測中心、監(jiān)測單元及系統(tǒng)軟件組成。

2.1 監(jiān)測中心

監(jiān)測中心是系統(tǒng)的管理中心，主要由服務(wù)器、光時域反射（OTDR）監(jiān)測模塊、光程控開關(guān)模塊、波分復(fù)用模塊（WDM）、通信模塊、顯示屏、打印輸出設(shè)備等組成。

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

圖2 監(jiān)測中心硬件結(jié)構(gòu)圖

2.2 監(jiān)測單元

監(jiān)測單元采用模塊化、集成化設(shè)計，分布在光環(huán)網(wǎng)的各個網(wǎng)元。監(jiān)測單元是數(shù)據(jù)采集的核心部分，負(fù)責(zé)完成光纖性能測試與分析［2］。

監(jiān)測單元主要有主控模塊、光功率監(jiān)測模塊、絕緣電阻監(jiān)測模塊、通信模塊、WDM波分復(fù)用器、顯示屏等組成。

圖3 監(jiān)測單元硬件結(jié)構(gòu)框

2.3 系統(tǒng)軟件

軟件分為三層，包括通信管理層、協(xié)議處理層與應(yīng)用層，每一層包含若干獨(dú)立模塊，采用UML建模，定義各模塊、層次之間的接口和調(diào)用方式，統(tǒng)一了數(shù)據(jù)格式并預(yù)留了擴(kuò)展接口［3］。

通信管理層作為底層軟件，管理、記錄和傳輸各端口的通信和數(shù)據(jù)，提供統(tǒng)一的接口［4］。

協(xié)議處理層主要把收到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為統(tǒng)一的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，完成各種報文的解析與封裝［5］。

應(yīng)用層負(fù)責(zé)應(yīng)用處理，主要完成人機(jī)界面管理、顯示控制以及記錄管理等。

2.4 系統(tǒng)的功能

監(jiān)測中心的系統(tǒng)軟件具體功能為：遠(yuǎn)程監(jiān)控、監(jiān)測單元管理、故障監(jiān)測和故障定位、系統(tǒng)配置及維護(hù)管理、光纜資源管理及性能評估、安全防護(hù)、光纜資源查詢和數(shù)據(jù)統(tǒng)計［6］。

監(jiān)測單元采用嵌入式系統(tǒng)軟件，完成光纜性能檢測（光功率實(shí)時監(jiān)測、色散監(jiān)測、絕緣電阻監(jiān)測）、門限比較，上報、儲存采集數(shù)據(jù)及門限比較結(jié)果；接受監(jiān)測中心的指令及發(fā)出告警信息；控制協(xié)調(diào)各個監(jiān)測模塊的工作狀態(tài)［7］。

2.5 系統(tǒng)的工作流程

當(dāng)光纜正常工作時，監(jiān)測中心向監(jiān)測單元發(fā)出不同的監(jiān)測指令，光功率監(jiān)測模塊和絕緣電阻監(jiān)測模塊開始對光纖段進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測，采集光纖的衰減值、色散值及絕緣電阻值［8］。各監(jiān)測單元會對監(jiān)測的數(shù)據(jù)與正常設(shè)定的門限值進(jìn)行比較和邏輯判斷，對于越過門限值的數(shù)據(jù)，監(jiān)測單元會發(fā)出告警提示，并向監(jiān)測中心上報監(jiān)測數(shù)據(jù)及分析結(jié)果，監(jiān)測中心根據(jù)告警信息和上報的門限比較數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析［9］。

對于光功率監(jiān)測數(shù)據(jù)越過門限值的信息，監(jiān)測中心會立即啟動OTDR對該光纖進(jìn)行測試與故障定位。并根據(jù)被測光纜的OTDR測試曲線確定故障位置、事件類型及告警級別，按照預(yù)先設(shè)定的方式發(fā)出告警信息來通知值班人員［10］。

對于絕緣電阻監(jiān)測數(shù)據(jù)越過門限值的信息，監(jiān)測中心對該段光纜監(jiān)測分析出發(fā)出故障通知單。

圖4 監(jiān)測系統(tǒng)的工作流程

3 結(jié)語

光纜監(jiān)測系統(tǒng)采用光跨段測量技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)等成熟技術(shù)，設(shè)計光環(huán)網(wǎng)環(huán)路性能檢測系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有性能分析、故障定位、實(shí)時監(jiān)測等功能，可實(shí)現(xiàn)對光纜從面到芯的全面監(jiān)控，有效地預(yù)防和減少光纜故障，提高光纜線路的維護(hù)保障能力。

［1］丁柱衛(wèi)，秦思彤.光纜線路自動監(jiān)測及管理系統(tǒng)的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)［J］.電力科學(xué)與工程，2008，8（2）：41－45.

［2］劉彬.光纖在線監(jiān)測系統(tǒng)研究［J］.應(yīng)用科學(xué)，2008，12（5）：104－105.

［3］李鳳祥.利用OTDR精確定位光纜故障點(diǎn)［J］.電氣化鐵道，2008，2（1）：48－49.

［4］曹俊忠，鮑振武.光纜監(jiān)測管理系統(tǒng)的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)［J］.光通信研究，2013，9（2）：35－36.

［5］柳林，孫長明.光功率告警在光纜監(jiān)測系統(tǒng)中的應(yīng)用［J］.黑龍江通信技術(shù)，2012，18（4）：38－39.

［6］周洪偉.淺談光纖衰減的測量在光纜日常維護(hù)中的應(yīng)用［J］.科技應(yīng)用，2009，212（4）：110－113.

［7］羅玉輝，周學(xué)軍，申伯純，等.ADuC812及其在海底光纜的絕緣在線監(jiān)測系統(tǒng)中的應(yīng)用［J］.電子測量技術(shù)，2006，29（6）：190－192.

［8］李純丹，陳福深，鄭光金.一種光纖色散監(jiān)測的改進(jìn)方法［J］.電子科技大學(xué)學(xué)報，2010，33（6）：686－689.

［9］汪超，陽華.光纜故障定位問題技術(shù)研究［J］.光電技術(shù)應(yīng)用，2005，20（2）：27－30.

［10］張寶軍.OTDR的原理及應(yīng)用［J］.中國有線電視，2009，12（3）：1319－1321.