試論光纖在通信中的監(jiān)測(cè)與發(fā)展

現(xiàn)代信息全球化的推動(dòng)，突飛猛進(jìn)的信息化建設(shè)，使光纜信息通信技術(shù)在信息化建設(shè)中占有越來(lái)越重要的地位。承擔(dān)著整個(gè)通信網(wǎng)絡(luò)九成以上通信業(yè)務(wù)的光纖傳輸網(wǎng)，不僅有超大的容量，也逐漸成為通信網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)部分。光纜通信在我國(guó)已有20多年的使用歷史，這段歷史也就是光通信技術(shù)的發(fā)展史和光纖光纜的發(fā)展史。目前，光纖光纜已經(jīng)進(jìn)入了有線通信的各個(gè)領(lǐng)域，包括郵電通信、廣播通信、電力通信、石油通信和軍用通信等領(lǐng)域。保證光纖的正常運(yùn)行和暢通并及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障，為下一步的維護(hù)做出基本保障。準(zhǔn)確判斷故障的地點(diǎn)和時(shí)間，保障通信信息有效傳輸。

1 我國(guó)光纖光纜發(fā)展的現(xiàn)狀

1.1 普通光纖

普通單模光纖是最常用的一種光纖。隨著光通信系統(tǒng)的發(fā)展，光中繼距離和單一波長(zhǎng)信道容量增大，G.652.A光纖的性能還有可能進(jìn)一步優(yōu)化，表現(xiàn)在1550rim區(qū)的低衰減系數(shù)沒有得到充分的利用和光纖的最低衰減系數(shù)和零色散點(diǎn)不在同一區(qū)域。符合ITUTG.654規(guī)定的截止波長(zhǎng)位移單模光纖和符合G.653規(guī)定的色散位移單模光纖實(shí)現(xiàn)了這樣的改進(jìn)。

1.2 核心網(wǎng)光纜

我國(guó)已在干線(包括國(guó)家干線、省內(nèi)干線和區(qū)內(nèi)干線)上全面采用光纜，其中多模光纖已被淘汰，全部采用單模光纖，包括G.652光纖和G.655光纖。G.653光纖雖然在我國(guó)曾經(jīng)采用過(guò)，但今后不會(huì)再發(fā)展。G.654光纖因其不能很大幅度地增加光纖系統(tǒng)容量，它在我國(guó)的陸地光纜中沒有使用過(guò)。干線光纜中采用分立的光纖，不采用光纖帶。干線光纜主要用于室外，在這些光纜中，曾經(jīng)使用過(guò)的緊套層絞式和骨架式結(jié)構(gòu)，目前已停止使用。

1.3 接入網(wǎng)光纜

接入網(wǎng)中的光纜距離短，分支多，分插頻繁，為了增加網(wǎng)的容量，通常是增加光纖芯數(shù)。特別是在市內(nèi)管道中，由于管道內(nèi)徑有限，在增加光纖芯數(shù)的同時(shí)增加光纜的光纖集裝密度、減小光纜直徑和重量，是很重要的。接入網(wǎng)使用G.652普通單模光纖和G.652.C低水峰單模光纖。低水峰單模光纖適合于密集波分復(fù)用，目前在我國(guó)已有少量的使用。

1.4 室內(nèi)光纜

室內(nèi)光纜往往需要同時(shí)用于話音、數(shù)據(jù)和視頻信號(hào)的傳輸。并目還可能用于遙測(cè)與傳感器。國(guó)際電工委員會(huì)(IEC)在光纜分類中所指的室內(nèi)光纜，筆者認(rèn)為至少應(yīng)包括局內(nèi)光纜和綜合布線用光纜兩大部分。局用光纜布放在中心局或其他電信機(jī)房?jī)?nèi)，布放緊密有序和位置相對(duì)固定。綜合布線光纜布放在用戶端的室內(nèi)，主要由用戶使用，因此對(duì)其易損性應(yīng)比局用光纜有更嚴(yán)格的考慮。

1.5 電力線路中的通信光纜

光纖是介電質(zhì)，光纜也可作成全介質(zhì)，完全無(wú)金屬。這樣的全介質(zhì)光纜將是電力系統(tǒng)最理想的通信線路。用于電力線桿路敷設(shè)的全介質(zhì)光纜有兩種結(jié)構(gòu):即全介質(zhì)自承式(ADSS)結(jié)構(gòu)和用于架空地線上的纏繞式結(jié)構(gòu)。ADSS光纜因其可以單獨(dú)布放，適應(yīng)范圍廣，在當(dāng)前我國(guó)電力輸電系統(tǒng)改造中得到了廣泛的應(yīng)用。國(guó)內(nèi)已能生產(chǎn)多種ADSS光纜滿足市場(chǎng)需要。但在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和性能方面，例如大志數(shù)光纜結(jié)構(gòu)、光纜蠕變和耐電弧性能等方面，還有待進(jìn)一步完善。ADSS光纜在國(guó)內(nèi)的近期需求量較大，是目前的一種熱門產(chǎn)品。

2光纜監(jiān)測(cè)系統(tǒng)簡(jiǎn)述

所謂光纜監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，就是通過(guò)對(duì)光纜進(jìn)行監(jiān)測(cè)，進(jìn)而做出光纜運(yùn)行是否正常的判斷;當(dāng)出現(xiàn)不正常情況時(shí)，就會(huì)進(jìn)行報(bào)警，并進(jìn)行相應(yīng)的測(cè)試，以準(zhǔn)確定位故障發(fā)生點(diǎn)。跟傳統(tǒng)的肉眼監(jiān)測(cè)相比，電子自動(dòng)化監(jiān)測(cè)具有高效、準(zhǔn)確的優(yōu)點(diǎn)。因?yàn)楸O(jiān)測(cè)是最基本的維護(hù)行為，維護(hù)的最終目標(biāo)是能夠進(jìn)行評(píng)價(jià)和診斷。

3光纜監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能

3.1監(jiān)測(cè)系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)

光纜監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要由監(jiān)測(cè)中心、RTU遠(yuǎn)端檢測(cè)站和操作終端3部分組成。

3.2監(jiān)測(cè)系統(tǒng)功能

3.2.1 多項(xiàng)測(cè)試功能。包括點(diǎn)名測(cè)試、定期測(cè)試、障礙告警測(cè)試。點(diǎn)名測(cè)試是指監(jiān)測(cè)員選擇和遙控遠(yuǎn)端監(jiān)測(cè)站對(duì)某段光纜進(jìn)行快速及時(shí)測(cè)試。定期測(cè)試是指遠(yuǎn)端監(jiān)測(cè)站根據(jù)遠(yuǎn)程裝置裝的相關(guān)測(cè)試性能如測(cè)試參數(shù)、測(cè)試起始時(shí)刻和測(cè)試周期的設(shè)置要求，對(duì)光纜線路中的光纖實(shí)施周期自動(dòng)測(cè)試。當(dāng)所監(jiān)測(cè)的光纜線路發(fā)生故障時(shí)，或分析過(guò)濾或接受的光功率比門限值要低或與所監(jiān)測(cè)的光纜連接網(wǎng)管系統(tǒng)提供報(bào)警信號(hào)并判斷出光纜線路出現(xiàn)障礙的時(shí)候，監(jiān)測(cè)員就要啟動(dòng)遠(yuǎn)端監(jiān)控站來(lái)對(duì)光纖進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行回傳。

3.2.2 配置。配置系統(tǒng)中有設(shè)備的地址、名稱和注釋信息，需要配置光纖線路的起始和方位;可以選用列表或圖形來(lái)表示配置數(shù)據(jù)和對(duì)象的相關(guān)特征;具有檢查功能以及對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行檢索、查詢和打印的功能。配置的一致性功能是指，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能檢查本地和遠(yuǎn)端數(shù)據(jù)相應(yīng)數(shù)據(jù)是否一致，在此基礎(chǔ)上會(huì)顯示出相對(duì)應(yīng)的信息。

3.2.3 光纜監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能夠通過(guò)實(shí)時(shí)、遠(yuǎn)程和在線的方式對(duì)新增加的遠(yuǎn)端監(jiān)控站設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測(cè)。如果被檢測(cè)線路出現(xiàn)故障，遠(yuǎn)端監(jiān)控站能及時(shí)準(zhǔn)確地報(bào)告故障發(fā)生的地點(diǎn)，并及時(shí)傳到監(jiān)測(cè)中心。

3.2.4 RTU。RTU負(fù)責(zé)管理監(jiān)測(cè)站的TSC操作，GIS里的圖形，可以進(jìn)行縮小、放大、漫游、整圖和選擇的操作。

4 光纜監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在信息傳輸中的監(jiān)測(cè)方式

當(dāng)前，光纜網(wǎng)絡(luò)在通信傳輸中的實(shí)現(xiàn)通過(guò)3種方式來(lái)完成:OTDR定位監(jiān)測(cè)方式、監(jiān)測(cè)光功率方式、OTDR定位監(jiān)測(cè)與光功率監(jiān)測(cè)相結(jié)合的方式。

4.1 OTDR定位?？梢酝ㄟ^(guò)在線監(jiān)測(cè)和備纖監(jiān)測(cè)。在線監(jiān)測(cè)是監(jiān)測(cè)業(yè)務(wù)纖。利用光波分開WDM，然后將OTDR發(fā)出的光傳到業(yè)務(wù)纖上。測(cè)試光的波長(zhǎng)是傳到業(yè)務(wù)纖沒有使用的窗口上。如，某根光纖上有1 450nm的窗口來(lái)傳輸業(yè)務(wù)纖數(shù)據(jù)，它可以通過(guò)1 300nm的OTDR，在發(fā)出端對(duì)WDM進(jìn)行復(fù)用，這樣就使得這條光纖同一時(shí)間負(fù)荷兩種光波，這兩種光波波長(zhǎng)不一樣，到了接收端，WDM將會(huì)將這兩種光波分開。備纖監(jiān)測(cè)的原理是光尾纖從OSW引出，接到ODF，在此完成與備纖的連接。這種光纜監(jiān)測(cè)系統(tǒng)只監(jiān)測(cè)備纖，這樣系統(tǒng)的價(jià)格就比較低。

4.2 光功率監(jiān)測(cè)是利用兩個(gè)監(jiān)測(cè)站進(jìn)行的，在這兩個(gè)站中心設(shè)立獨(dú)立的光源，檢測(cè)站內(nèi)設(shè)置光功率的檢測(cè)模式，并設(shè)置報(bào)警門限。若光功率消耗超過(guò)了報(bào)警門限，就會(huì)產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)，刺激啟動(dòng)測(cè)試，進(jìn)而確定故障信息。

4.3 兩者結(jié)合。兩者是指OTDR和光功率，這樣就可以利用二者的優(yōu)點(diǎn)，互補(bǔ)操作監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，完成信息傳輸功能。

5結(jié)論

光通信技術(shù)作為信息技術(shù)的重要支撐平臺(tái)，在未來(lái)信息社會(huì)中將起到重要作用。人們期望的真正的全光網(wǎng)絡(luò)的時(shí)代也會(huì)在不遠(yuǎn)的將來(lái)如愿到來(lái)。目前，全光網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展仍處于初期階段，但它已顯示出了良好的發(fā)展前景。從發(fā)展趨勢(shì)上看，形成一個(gè)真正的、以WDM技術(shù)與光交換技術(shù)為主的光網(wǎng)絡(luò)層，建立純粹的全光網(wǎng)絡(luò)，消除電光瓶頸已成為未來(lái)光通信發(fā)展的必然趨勢(shì)，更是未來(lái)信息網(wǎng)絡(luò)的核心，也是通信技術(shù)發(fā)展的最高級(jí)別，更是理想級(jí)別。光纜網(wǎng)絡(luò)的快速發(fā)展速度使得現(xiàn)時(shí)的維護(hù)力量和人工水平難以適應(yīng)，這對(duì)傳統(tǒng)的維護(hù)和搶修方式提出挑戰(zhàn)。這就需要采用最新的科學(xué)技術(shù)對(duì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)信息傳輸進(jìn)行管理，以動(dòng)態(tài)的方式觀察光纖的傳輸性能，準(zhǔn)確判斷故障的地點(diǎn)和時(shí)間，保障通信信息有效傳輸。

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