光纖芯在線測(cè)試和遠(yuǎn)程切換的研究及在電力通信中的應(yīng)用

唐玉萍

（青海省電力公司信息通信公司，青海 西寧810003）

電力通信網(wǎng)，是電力公司生產(chǎn)、經(jīng)營(yíng)、管理等各個(gè)系統(tǒng)的承載通信網(wǎng)，同時(shí)也是電網(wǎng)繼電保護(hù)業(yè)務(wù)的專用承載通道，直接影響著電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。近些年，隨著電網(wǎng)建設(shè)的飛速發(fā)展以及電力系統(tǒng)設(shè)備自動(dòng)化程度的不斷提升，電力通信網(wǎng)也得到了前所未有的發(fā)展，電力通信系統(tǒng)管理運(yùn)維已邁進(jìn)了智能化管理模式。各級(jí)通信站點(diǎn)的光纜覆蓋率已達(dá)到100%，而作為通信傳輸?shù)幕A(chǔ)承載網(wǎng)絡(luò)——光纜網(wǎng)絡(luò)，其運(yùn)行維護(hù)工作還處在原始的人工維護(hù)檢修模式，其工作的煩碎，低效率，受制于地理環(huán)境等因素已嚴(yán)重地影響了通信調(diào)度對(duì)通信網(wǎng)絡(luò)快速，安全，簡(jiǎn)捷可靠的要求。

0 概況

傳統(tǒng)的光纜跳接、性能參數(shù)的測(cè)試以及光配信息的收集方式，極大制約故障處理速度的同時(shí)也大大增加了日常維護(hù)的工作量。光纖芯在線測(cè)試及遠(yuǎn)程交換的研究旨在解決當(dāng)前光通信行業(yè)在運(yùn)維過(guò)程中費(fèi)時(shí)、費(fèi)力的維護(hù)難題，解決光纖網(wǎng)絡(luò)從純?nèi)斯ぞS護(hù)的原始模式向光纜網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程運(yùn)行維護(hù)、資源智能管理的轉(zhuǎn)變。通過(guò)遠(yuǎn)程切換縮短故障處理時(shí)間、提高工作效率，從而最大限度的保證電網(wǎng)安全可靠運(yùn)行。

1 光纖芯在線測(cè)試及遠(yuǎn)程切換系統(tǒng)需要實(shí)現(xiàn)功能

1.1 光纜纖芯遠(yuǎn)程資源管理

光纜纖芯的遠(yuǎn)程測(cè)試；通過(guò)光纜自配終端把光纜纖芯的損耗參數(shù)，跳接資料，業(yè)務(wù)用途等等實(shí)時(shí)的上傳到服務(wù)器，建立光纜資源數(shù)據(jù)庫(kù)，使光纜資源資料更精確，完善，方便調(diào)用。

1.2 光纜資源遠(yuǎn)程資源調(diào)配

通過(guò)光纖芯自動(dòng)切換系統(tǒng)（OASS系統(tǒng)）對(duì)通信節(jié)點(diǎn)上的光纜自配終端的遠(yuǎn)程控制實(shí)現(xiàn)光纖芯的遠(yuǎn)程跳接，解鏈或者測(cè)試等，迅速實(shí)現(xiàn)光纜的遠(yuǎn)程運(yùn)行維護(hù)。

2 光纖芯在線測(cè)試及遠(yuǎn)程纖芯切換系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

光纖芯在線測(cè)試及遠(yuǎn)程切換系統(tǒng)是結(jié)合計(jì)算機(jī)通信、自動(dòng)控制、光傳輸及測(cè)試技術(shù)。光纖芯自動(dòng)切換系統(tǒng)OASS由子站交換系統(tǒng)和主站端網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)兩大部分組成。其中子站交換系統(tǒng)完成光纖芯的接入、纖芯交換動(dòng)作執(zhí)行、信息采集、指令實(shí)現(xiàn)等功能，光纖芯的測(cè)試由光測(cè)試模塊完成。主站端網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)完成光纖交換的指令發(fā)送、確認(rèn)和告警處理，以及光纜路由信息的管理、配置、維護(hù)等功能。

2.1 系統(tǒng)構(gòu)成

圖1 子站交換系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

遠(yuǎn)程切換系統(tǒng)由子站交換系統(tǒng)和主站端網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)組成。

2.1.1 子站交換系統(tǒng)

子站交換系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示，共由六個(gè)模塊組成，主體為中央處理器和交換模塊構(gòu)成。在本端通信接口模塊上可用PC登陸（受權(quán)限管制）控制纖芯交換和查看纖芯交換數(shù)據(jù)。通過(guò)通信接口模塊和主站端進(jìn)行數(shù)據(jù)交換以實(shí)現(xiàn)主站端的控制數(shù)據(jù)下傳和本地端的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)上傳。

通過(guò)通信模塊的通信端口和相鄰子站連接實(shí)現(xiàn)相鄰子站間的數(shù)據(jù)交換，測(cè)試模塊完成相鄰子站間的光纜纖芯的測(cè)試功能，然后保存和上傳主站數(shù)據(jù)庫(kù)。

基于我們現(xiàn)有的ODF光纖配線架模式，ODF架能滿足我們電力所需求的光纜矩陣和插入損耗等交換參數(shù)，但不能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)切換，遠(yuǎn)程切換和系統(tǒng)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)更新和遠(yuǎn)程查詢。理論上實(shí)現(xiàn)ODF在機(jī)械伺服下完成纖芯的跳接交換完全可行，而市面上由德?？萍佳邪l(fā)的光纜自配終端就是一種自動(dòng)ODF終端?；谶@種終端，提出應(yīng)用需求，設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)光纜自配終端。光纜自配終端是集合纖芯測(cè)試、機(jī)械伺服纖芯跳接、遠(yuǎn)程通信和控制為一體的光纖配線架，用于代替?zhèn)鹘y(tǒng)的配線架，實(shí)現(xiàn)更多的功能。其中完成纖芯測(cè)試功能的光測(cè)試模塊可選擇OTDR模式和光源光功率模式實(shí)現(xiàn)。

2.1.2 主站端網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)

主站端網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)如圖2所示，其主體由主站服務(wù)器，主站端通信接口模塊和主站端服務(wù)器組成。服務(wù)器操作系統(tǒng)通過(guò)利用SDH光傳輸網(wǎng)建立的2M網(wǎng)絡(luò)通道和子站端通信模塊連接，主站端的操作指令下傳到相應(yīng)子站來(lái)實(shí)現(xiàn)子站端的交換操作功能，并把子站端的操作完成數(shù)據(jù)保存到服務(wù)器。

圖2 主站端網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

2.2 硬件結(jié)構(gòu)

主站端服務(wù)器、光纜自配終端ASOD、2M協(xié)議轉(zhuǎn)換器。以三個(gè)站點(diǎn)為例搭建平臺(tái)進(jìn)行測(cè)試，如圖3硬件連接示意圖所示。

2.3 系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)

光纖芯在線測(cè)試及遠(yuǎn)程交換應(yīng)用系統(tǒng)通過(guò)軟件和硬件系統(tǒng)的有機(jī)結(jié)合，收集各種智能化模塊實(shí)時(shí)采集的數(shù)據(jù)，下發(fā)相關(guān)指令來(lái)實(shí)現(xiàn)故障纖芯和備用纖芯之間的自動(dòng)切換，并可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)纖芯的性能質(zhì)量，上報(bào)各級(jí)網(wǎng)管中心，從而完成對(duì)光纜線路及接入配線部分的立體運(yùn)行、管理和維護(hù)。

當(dāng)光纖芯在線測(cè)試及遠(yuǎn)程交換應(yīng)用系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)光纜故障時(shí)迅速通過(guò)網(wǎng)管系統(tǒng)發(fā)出告警信息，同時(shí)可自動(dòng)（或手動(dòng)）啟動(dòng)纖芯備用切換預(yù)案，從而實(shí)現(xiàn)最短時(shí)間內(nèi)恢復(fù)系統(tǒng)的運(yùn)行，并提供精準(zhǔn)的線纜故障信息，使維護(hù)人員準(zhǔn)確排除光纜線路故障，從而有效地壓縮了故障時(shí)間；同時(shí)，也可以預(yù)報(bào)傳輸系統(tǒng)物理線路的故障隱患，通過(guò)統(tǒng)計(jì)分析光纜性能，為管理人員提供決策依據(jù)。

通過(guò)開(kāi)發(fā)的纖芯自動(dòng)交換系統(tǒng)軟件，實(shí)現(xiàn)各接入站點(diǎn)光纖拓?fù)洳樵?，拓?fù)鋱D編輯功能，光纖資源表在線監(jiān)測(cè)功能，光纖斷開(kāi)和鏈接、測(cè)試功能，軟件調(diào)試硬件設(shè)備和原點(diǎn)校準(zhǔn)功能。

圖3 硬件連接示意圖

3 在電力通信系統(tǒng)中應(yīng)用場(chǎng)景分析及應(yīng)用實(shí)驗(yàn)

3.1 在電力通信中應(yīng)用測(cè)試

選擇四級(jí)電力通信網(wǎng)西寧城區(qū)的三個(gè)站點(diǎn)，西寧供電公司中心傳輸站，公園變，小橋變，三個(gè)站點(diǎn)之間光纜已成環(huán)，在其站點(diǎn)的原有的ODF架上對(duì)接安裝上光纜自配終端，將三個(gè)站備用纖芯中的8芯接入光纜自配終端。在西寧供電公司傳輸中心站和公園變SDH設(shè)備上配置一條155M光路，纖芯是利用8芯備用芯中的2芯。

在西寧供電公司傳輸中心站安裝管理服務(wù)器及其管理軟件，通過(guò)現(xiàn)成的光通信通道組成專網(wǎng)，完成系統(tǒng)構(gòu)架，進(jìn)行本項(xiàng)目的系統(tǒng)測(cè)試和試驗(yàn)。重點(diǎn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)纖芯通道實(shí)現(xiàn)備用通道的切換，通過(guò)對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)分析，論證可行性和實(shí)用性。

圖4 模擬測(cè)試截圖

通過(guò)人為模擬不同的纖芯中斷或光纜中斷，在系統(tǒng)上進(jìn)行遠(yuǎn)程切換操作。安裝在3個(gè)通信站點(diǎn)的每套光纖芯遠(yuǎn)程交換設(shè)備累計(jì)操作百余次，每次操作均成功完成，設(shè)備未見(jiàn)任何故障。光纖芯遠(yuǎn)程交換鏈接速度快，一條光路無(wú)論經(jīng)過(guò)幾個(gè)節(jié)點(diǎn)，均可在短時(shí)間內(nèi)完成鏈接。光纜性能參數(shù)測(cè)試靈活，可以在任何時(shí)候?qū)尤牍饫w芯遠(yuǎn)程交換設(shè)備的光纜進(jìn)行性能參數(shù)測(cè)試，且時(shí)間非常短，僅需3分鐘，即可完成對(duì)百公里外的光纜性能測(cè)試。同時(shí)設(shè)備還具備輪巡測(cè)試和實(shí)時(shí)上報(bào)功能，使通信運(yùn)維人員能夠在任何時(shí)間掌握到最新的光纜性能數(shù)據(jù)。具體纖芯切換見(jiàn)圖5所示。

圖5纖芯切換流程圖

3.2 測(cè)試結(jié)果

3.2.1 光纜纖芯遠(yuǎn)程資源管理

通過(guò)光纜自配終端隊(duì)光纜纖芯的損耗進(jìn)行測(cè)試，并通過(guò)已建成的通信網(wǎng)將光纜纖芯的損耗參數(shù)，跳接資料，業(yè)務(wù)用途等等實(shí)時(shí)的上傳到服務(wù)器，使光纜資源資料更精確，完善，方便調(diào)用。

2.2.2 光纜資源遠(yuǎn)程資源調(diào)配

通過(guò)工作站對(duì)通信節(jié)點(diǎn)上的光纜自配終端的遠(yuǎn)程控制實(shí)現(xiàn)光纖芯的測(cè)試、遠(yuǎn)程切換，能迅速實(shí)現(xiàn)光纜故障情況下的的運(yùn)行維護(hù)。

3.3 應(yīng)用場(chǎng)景分析

根據(jù)光纖芯在線測(cè)試及遠(yuǎn)程切換系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)功能，確定其在電力系統(tǒng)的應(yīng)用場(chǎng)景，光纜路由受外力破壞嚴(yán)重段、重要光纜段、交通不暢的偏遠(yuǎn)光纜段均可應(yīng)用。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)光纖芯在線測(cè)試及遠(yuǎn)程切換的研究，并在電力通信網(wǎng)中應(yīng)用測(cè)試后，實(shí)現(xiàn)了預(yù)期的功能。解決了當(dāng)前電力通信行業(yè)中光纜運(yùn)維過(guò)程中費(fèi)時(shí)、費(fèi)力的維護(hù)難題，解決了光纖網(wǎng)絡(luò)從純?nèi)斯ぞS護(hù)的原始模式向光纜網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程運(yùn)行維護(hù)、資源智能管理的革命性轉(zhuǎn)變。極大地縮短了故障處理時(shí)間、提高了工作效率，從而最大限度的保證電網(wǎng)安全可靠運(yùn)行。