光纜監(jiān)測系統(tǒng)的原理及實現(xiàn)

朱華托

惠州供電局，廣東 惠州 516000

隨著通信技術(shù)的興起和不斷的發(fā)展，大量的通信設(shè)備在通信網(wǎng)絡(luò)中廣泛的使用，這些設(shè)備的制式種類紛繁蕪雜，給管理工作帶來了極大的困難。在這些設(shè)備中，光纜作為一種優(yōu)秀的通信信號傳輸通道具有其它介質(zhì)所無法比擬的優(yōu)點，如信息容量達(dá)、傳輸密度高、安全性高等，這使得光纜在通信領(lǐng)域得到十分廣泛的使用，在通信網(wǎng)絡(luò)中扮演著十分重要的作用，是當(dāng)之無愧的通信網(wǎng)絡(luò)的大動脈。這使得光纜的安全性和穩(wěn)定性十分的重要，一旦光纜出現(xiàn)故障將會導(dǎo)致十分嚴(yán)重的后果。光纜的使用已經(jīng)有了很長的一段時間，隨著時間的延長很多早年鋪設(shè)的光纜開始老化，發(fā)生故障的概率不斷的增加。出現(xiàn)故障的時候采用傳統(tǒng)的維修方式很難及時的定位故障的位置，維修周期十分的長，造成通信網(wǎng)絡(luò)長時間無法恢復(fù)。在這種情況下，對通信光纜進(jìn)行實時的監(jiān)控與維護(hù)就是十分必要了。這樣可以對于光纜的性能進(jìn)行實時的檢測和管理，一旦發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)問題可以在問題造成大范圍的影響之前采取相應(yīng)的措施，從而保證其傳輸?shù)耐〞?，提高光纜維修效率，降低維護(hù)時間。

1 光纜監(jiān)測系統(tǒng)原理

能夠自動對光纜線路進(jìn)行實時在線監(jiān)控，對光纜線路的性能狀態(tài)進(jìn)行動態(tài)的檢測，并及時的發(fā)出故障警告的自動化系統(tǒng)被稱為光纜監(jiān)測系統(tǒng)簡稱FOMS。在各個檢測站上安裝光時域反射儀，該儀器是整個光纜監(jiān)測系統(tǒng)發(fā)揮作用的關(guān)鍵所在。光時域反射儀對光纜線路中不同時間和距離上的測試波長的背向散射光的分布曲線的變化對光纜線路的傳輸性能進(jìn)行及時的掌握，這樣一旦光纜出現(xiàn)斷裂或者是其他形式的各種故障，都能被該儀器及時的發(fā)現(xiàn)，并及時發(fā)出告警。

整個光纜檢測系統(tǒng)通過多個光纜檢測路由對光時域反射儀所收集的信號進(jìn)行加載，而系統(tǒng)中本身存在著一個完備的數(shù)據(jù)庫，該數(shù)據(jù)庫記錄著光纜正常運行的相關(guān)參數(shù)和數(shù)據(jù)，這樣通過和各個檢測站的光時域反射儀收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行比對，看其是否存在不一致的地方，從而對光纜線路的運行狀態(tài)進(jìn)行相應(yīng)的判斷，同時相關(guān)的數(shù)據(jù)反饋給上一級的監(jiān)測中心。光纜監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)測光端機(jī)收光功率，如果光端機(jī)的收光功率出現(xiàn)異常，光纜監(jiān)測系統(tǒng)將根據(jù)異常的原因發(fā)出相應(yīng)的警報，隨后光時域反射儀被啟動進(jìn)行探測。這樣再結(jié)合全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)和地理信息系統(tǒng)的協(xié)助，對光纜出現(xiàn)故障的位置進(jìn)行準(zhǔn)確的定位，故障的地點將被顯示在監(jiān)控中心。

2 系統(tǒng)實時監(jiān)測的實現(xiàn)

光纜監(jiān)測系統(tǒng)最大的優(yōu)點是能夠?qū)崿F(xiàn)對光纜狀態(tài)的實時監(jiān)測，在發(fā)現(xiàn)光纜存在異常的時候系統(tǒng)能夠及時的發(fā)出警告，常見的警告以及解決方案如下：

1）光功率在線監(jiān)測

將光傳輸設(shè)備的工作光，利用分光器進(jìn)行分離，使之和警報模塊相連，這樣工作光的狀態(tài)就被監(jiān)測，通過工作光的狀態(tài)來及時的掌握光纜的工作狀態(tài)，這樣一旦光纜出現(xiàn)問題的時候能夠被及時的發(fā)現(xiàn)。科學(xué)合理的設(shè)置每個檢測通道的光的功率值，一旦光線出現(xiàn)異常就會導(dǎo)致光功率的下降，當(dāng)光功率低于這個值得時候就會發(fā)出警報，同時光時域反射儀被啟動對該條光纜進(jìn)行檢測，從而有效的對故障進(jìn)行定位。

2）光端機(jī)告警監(jiān)測

光纜在發(fā)出異常的時候產(chǎn)生的告警信號通過系統(tǒng)上集成的告警采集模塊進(jìn)行收集，告警采集模塊對收集到的告警信號進(jìn)行初步的分析判斷，將無關(guān)的信息清理掉，激活光時域反射儀對相應(yīng)的光纜進(jìn)行檢測，以便及時的發(fā)現(xiàn)問題。

3）光功率備纖監(jiān)測

對于備用光纖可以利用光功率告警模塊進(jìn)行離線檢測，從而對光功率進(jìn)行實時的監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)問題及時發(fā)出警告。由于備用光纖本身沒有信號源，為了能夠向備用光線發(fā)出光信號可以將一個光源設(shè)置在監(jiān)測路由的末端，然后在測試的一端進(jìn)行光功率的檢測。

4）各種監(jiān)測方式的比較

在告警反映實時性上，光功率的在線監(jiān)測和備纖監(jiān)測方式要優(yōu)于利用光端機(jī)告警的監(jiān)測方式。從系統(tǒng)的可靠性方面來看，采用備纖進(jìn)行光功率實時監(jiān)測的系統(tǒng)由于不介入通信設(shè)備與線路，因此其系統(tǒng)可靠性最高；采用在線光纖進(jìn)行光功率實時監(jiān)測的系統(tǒng)由于和通信光源共用同一纖芯，并且引入了波分復(fù)用器和濾光器等器件，使得整個系統(tǒng)的可靠性有所降低；而利用光端機(jī)告警的監(jiān)測方式由于光端機(jī)會有誤告警，會導(dǎo)致測試系統(tǒng)常被激活測試，其系統(tǒng)可靠性差。

從實施方面來看，光功率的備纖監(jiān)測方式只需在發(fā)端增加一個光源，而對原有的光纖通信設(shè)備和光纖連線方式不需要做大的改造，實施復(fù)雜度最小。光功率的在線監(jiān)測方式則需要引入一系列光器件，對原有的光纖通信設(shè)備和光纖連線方式需要做大的改造，實施復(fù)雜度大；光端機(jī)告警的監(jiān)測方式則需要增加光端機(jī)告警信號采集接口，實施復(fù)雜度較大。綜合網(wǎng)管告警監(jiān)測方式需要網(wǎng)管系統(tǒng)提供相應(yīng)的接口，需要編寫協(xié)議轉(zhuǎn)換程序。

3 結(jié)論

光纜監(jiān)測系統(tǒng)融合了網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、光學(xué)測量技術(shù)、地理信息系統(tǒng)以及全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)等技術(shù)，對光纜中光纖傳輸衰耗特性變化及光纖阻斷故障實現(xiàn)遠(yuǎn)程分布式實時、在線的自動監(jiān)測。采用TCP/ IP 進(jìn)行系統(tǒng)互連，符合全國電信管理網(wǎng)的要求。引入光纜線路監(jiān)測系統(tǒng)，不影響在用的光傳輸系統(tǒng)的傳輸性能。今后，隨著信息技術(shù)的發(fā)展和電力系統(tǒng)對高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)、圖像業(yè)務(wù)的迫切需求以及高速因特網(wǎng)、多媒體視像等寬帶業(yè)務(wù)的接入，電力系統(tǒng)的光纖傳輸網(wǎng)將會繼續(xù)得到持續(xù)快速發(fā)展。光通信技術(shù)的發(fā)展，將使光纖傳輸信息的能力越來越大，單位時間的線路阻斷會造成更大損失。因此，光纜線路監(jiān)測的重要性將更加突出。如何進(jìn)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實施監(jiān)控與管理，準(zhǔn)確地捕捉故障征兆，防止線路阻塞，已經(jīng)成為人們關(guān)心的問題，因此也使光纜監(jiān)測系統(tǒng)成為電力通信市場的一個新亮點，而得到空前的發(fā)展。

[1]電信總局.本地網(wǎng)光纜線路監(jiān)測系統(tǒng)技術(shù)要求[M].北京：人民郵電出版社，2000.

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[3]鄭軼，林中.集中式OTDR測試系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[J].電信工程技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)化，2004(11).