光纜自動監(jiān)測系統(tǒng)的研究與分析

周東方　李淼

摘要：隨著網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)發(fā)展，通信光纜向著大容量與高速率方向發(fā)展，用戶對于通信質(zhì)量提出了更高的要求。通信網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定維護工作也顯得日益重要。光纜一旦出現(xiàn)問題，不僅修復(fù)需要的時間長，而且影響范圍廣，由于影響范圍廣，由此帶來的損失也特別大。為了將光纜運行過程中出現(xiàn)問題的概率降低，就需要對光纜運行狀態(tài)進行監(jiān)測，因此光纜獨立監(jiān)測技術(shù)就成為了工作的重點。本文就光纜自動監(jiān)測系統(tǒng)的研究與分析作簡要闡述。

關(guān)鍵詞：光纜；自動監(jiān)測系統(tǒng)；研究與分析

中圖分類號：TN913.33 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-9416（2017）04-0048-02

通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)工作已經(jīng)取得了一定的成果，如何在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上保證通信網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量與安全，從而提升運營商競爭力與生存能力是運營商眼前需要考慮的問題。光纜通信容量巨大，但同時一旦光纜通信出現(xiàn)問題就會影響到社會生活的多個方面。鑒于光纜通信在生活中的重要性。運行故障監(jiān)測就成為運行工作中重要的方面?，F(xiàn)有的監(jiān)測系統(tǒng)在某些方面還存在不足，必須要開發(fā)新的手段。而獨立的光纜監(jiān)測系統(tǒng)具有多方面的優(yōu)勢。

1 光纜及其分類

光纜是將一根、多根光纖或者是光纖束制作成為符合機械，光學(xué)，環(huán)境特性的結(jié)構(gòu)。其組成部分包括了纜芯，護層，加強芯等。依據(jù)不同的方法可以將光纜分為不同的類別。分類的方法可以有使用的環(huán)境，敷設(shè)方法，結(jié)構(gòu)，加強件配置方法，光纖芯多少，套塑方法，護層材料等。工程中常用的光纖纜可以將其分為以下幾個類別，室外、內(nèi)光纜。軟光纜，海底光纜，設(shè)備內(nèi)光纜。

2 光纜故障的主要類型

光纜存在問題主要有以下方面[1]。（1）部分系統(tǒng)阻斷故障，該問題的原因是由于光纜老化導(dǎo)致的，光纜老化是一個漸變過程，不容易被發(fā)現(xiàn)。也可能是盒內(nèi)光纖故障。修復(fù)工作中，工作人員通常需要和機房人員進行配合，對情況進行判斷，在此基礎(chǔ)上開展修復(fù)工作。如果故障點與接頭二者間距離過大，則說明是纜內(nèi)故障。該類型故障具有較強的隱蔽性。定位難度較大，如果只是盲目查找，則會浪費大量人力與物力。并且對于埋設(shè)與架空光纜而言，由于其形式不同，工作的難度也不一樣。（2）光纜全阻故障，該類型故障通常是由于外部原因所導(dǎo)致的，常用的查找方法是測量站點與故障點二者間的距離，并結(jié)合到相應(yīng)的維護資料從而判定故障點位置。檢查人員需要沿線檢查是否有施工情況。對于架空光纜而言，需要檢查其是否存在扭曲，拉傷，斷點等情況。（3）光纖衰耗所造成的故障，該問題主要是由于彎曲損耗造成的。由于盒內(nèi)光纖熱縮管脫落或者是盤留不當(dāng)，導(dǎo)致了余纖的曲半徑過小。除此之外，接頭盒進水也能會導(dǎo)致故障。（4）機房線路終端故障，該問題屬于人為故障，造成問題的原因有搬遷，施工，改造，割接等。或者是尾纖，接頭老化所至。

3 光纜監(jiān)測系統(tǒng)建立的必要性

光纜監(jiān)測系統(tǒng)的建立是為了應(yīng)對日益增長的光纜應(yīng)用及多發(fā)的光纜問題，監(jiān)測系統(tǒng)可以對線路進行實時動態(tài)監(jiān)測，從而實現(xiàn)線路監(jiān)測與管理始終處于可見與可控狀態(tài)。便于在光纜發(fā)生故障時，準(zhǔn)確快速的定位并在最短時間內(nèi)確定故障類型，解決問題。光纜通信發(fā)展的速度非?？欤黜椥录夹g(shù)的應(yīng)用使得傳輸容量越來越大。容量增大就導(dǎo)致了檢查難度也相應(yīng)的增大。應(yīng)對故障的過程需要花費較長時間，對于企業(yè)而言，時間就是效益[2]。

監(jiān)測系統(tǒng)的建立可以對故障起到一定程度的預(yù)防作用，對于已經(jīng)或者是將要出現(xiàn)的故障在造成重大影響前解決問題。某些問題傳統(tǒng)方法難以有效解決，如光纜線路老化，老化是一個漸變過程，時間比交較長，如果依靠傳統(tǒng)人工方法是不實現(xiàn)的。而自動監(jiān)測系統(tǒng)則可以有效的解決這個問題，通過對不同時間線路的狀態(tài)數(shù)據(jù)記錄并分析，能夠?qū)€路運行的狀態(tài)進行判斷，并對故障作出相應(yīng)預(yù)測。確保在故障發(fā)生前就開展維護工作。光纜自動監(jiān)測系統(tǒng)的建立也是企業(yè)在新的時代環(huán)境下發(fā)展的必然要求，光纜應(yīng)用的范圍持續(xù)擴大，管理工作的內(nèi)容與難度在持續(xù)增加。任何一個細(xì)小的問題都可能會帶來巨大的影響。同時新技術(shù)的發(fā)展，企業(yè)為了提升競爭力，需要積極應(yīng)用新技術(shù)，為顧客提供更加優(yōu)質(zhì)的服務(wù)，培養(yǎng)顧客忠誠度，并增加市場份額，從而促進企業(yè)長遠發(fā)展。

4 光纜自動監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計

4.1 監(jiān)測的原理

監(jiān)測系統(tǒng)是在不影響與干擾到現(xiàn)有傳輸、通信設(shè)備的基礎(chǔ)上，對光纜干線傳輸進行的實時監(jiān)測，主要是通過光功率監(jiān)測來達成目的。監(jiān)測光端接收機通過對接收到的光值功率變化情況進行判定，當(dāng)功率變化值超過了限定值時，就會將告警信息傳遞到CPU，并使之自動控制光開關(guān)與OTDR對告警線段進行定位，從而實現(xiàn)實時在線監(jiān)測目的。實現(xiàn)光功率監(jiān)測，需要將分光器加裝于收光光纖上[3]。

4.2 系統(tǒng)總體設(shè)計

系統(tǒng)設(shè)計前應(yīng)該確定需要達到的目標(biāo)，目標(biāo)包括了模塊化的結(jié)構(gòu)，以便其保持其擴展性與靈活性，在監(jiān)測過程中滿足增加對象的需要。自我診斷功能，對于干擾或者是數(shù)據(jù)紊亂可以進行自動修復(fù)。對于軟件故障或者是通信中斷等問題能夠及時判定并發(fā)出告警。系統(tǒng)的界面應(yīng)友好，支持人機互動。系統(tǒng)監(jiān)測結(jié)果需要達到一定的精度要求，能夠準(zhǔn)確的判定各監(jiān)測點具體情況，在監(jiān)測方法上有選擇的余地，支持不同的傳輸方式，并具有一定的開放性，擴展性與兼容性，安全性有保障。

自動監(jiān)測系統(tǒng)只是管理系統(tǒng)中的一個子系統(tǒng)。因此該系統(tǒng)在運行時，其前提是不會影響到現(xiàn)有系統(tǒng)的正常運行。監(jiān)測中心組成包括了服務(wù)器，工作站，多媒體設(shè)備，打印機，通信接口卡，管理軟件包，測試軟件包等。監(jiān)測中心的作用在于對全區(qū)范圍內(nèi)的線路進行監(jiān)測與控制。并將監(jiān)測信息提供給網(wǎng)管中心。監(jiān)測中心的功能體現(xiàn)在，配置功能，故障管理，安全管理，報表管理等。作為自動監(jiān)測系統(tǒng)的重要組成部分，現(xiàn)場監(jiān)測站的功能包括了數(shù)據(jù)文件回傳，應(yīng)急測試，定期自檢，故障警告功能等?，F(xiàn)場監(jiān)測站的組成包括了光功率警告采集與光纖遠程測試單元兩個部分。分別實現(xiàn)了故障定位與光功率警告功能。

自動監(jiān)測系統(tǒng)主要的監(jiān)測方式有三種。首先是光功率在線監(jiān)測，利用分光器將傳輸設(shè)備的功率分出一部分，并接入告警模塊，實現(xiàn)工作光的定時監(jiān)測，并反映出光纖傳輸特性。光功率監(jiān)測通道可以對其門限進行設(shè)定，當(dāng)光功率下降到某一門限值時，系統(tǒng)就會作出相應(yīng)的判定，并決定是否發(fā)出告警。告警時，系統(tǒng)激活OTDR對芯線進行測試，從而對故障進行判定。其次是光功率備纖監(jiān)測，該方法是在離線測試方式下對備用光纖進行監(jiān)測。由于備纖沒有傳輸設(shè)備信號源。采用該方法時必須要在監(jiān)測路由末端加入光源，發(fā)送光信號，在測試端進行檢測。當(dāng)線路存在異常時，系統(tǒng)就會激活OTDR對其進行檢測，從而對故障進行判定。最后一種是光端機告警監(jiān)測，該方法是通過對設(shè)備故障各告警進行分析，并濾除與告警無關(guān)的信息。對于可能存在故障的線路利用OTDR進行測試。系統(tǒng)硬件設(shè)計包括了OTDR模塊設(shè)計，光開關(guān)模塊設(shè)計，告警監(jiān)測模塊設(shè)計，通信模塊設(shè)計，WDM復(fù)用器設(shè)計，電源模塊設(shè)計等方面。

5 數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)設(shè)計

5.1 設(shè)計的原則與目標(biāo)

網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)計是整體設(shè)計工作的核心，其具體的目標(biāo)包括了主干網(wǎng)的高性能，桌面應(yīng)用支持，信息網(wǎng)絡(luò)安全性，為維護系統(tǒng)開發(fā)提供平臺，系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)組建，資源共享與其它的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)等[4]。

5.2 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的選擇

路由器作用在于將邏輯上分開的網(wǎng)絡(luò)連接到一起。路由器只是應(yīng)用層的互聯(lián)設(shè)備，接收其它的路由器或者是源站信息。路由選擇方式包括了動態(tài)路由與靜態(tài)路由兩個方面。前者是指存在于網(wǎng)絡(luò)中的路由器相互之間通信并傳輸信息，利用已收到的路由信息更新路由器表。能夠?qū)崟r適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)變化。如果網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)了變化，路由選擇軟件就會重新計算，并更新路由表對各自的網(wǎng)絡(luò)拓樸變化進行動態(tài)反映。動態(tài)路由的特點體現(xiàn)在規(guī)模大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。靜態(tài)路由是設(shè)置固定的路由表，一般不會發(fā)生變化，除過管理員干預(yù)。靜態(tài)路由無法對網(wǎng)絡(luò)變化作出反映，應(yīng)用的對象通常是規(guī)模較小的網(wǎng)絡(luò)，并且拓樸結(jié)構(gòu)也比較穩(wěn)定。靜態(tài)路由的特點體現(xiàn)在高效，可靠，簡單，優(yōu)先級最高。當(dāng)動態(tài)與靜態(tài)二者發(fā)生沖突時，以靜態(tài)路由作為標(biāo)準(zhǔn)。路由協(xié)議可以將其分為外部與內(nèi)部路由協(xié)議[5]。前者應(yīng)用范圍通常是不同的自適應(yīng)系統(tǒng)中用于路由信息交換。后者的目的通常進應(yīng)用于一般自適應(yīng)系統(tǒng)中。

5.3 傳送網(wǎng)絡(luò)選擇與數(shù)據(jù)配置

傳統(tǒng)通信方法采用的是電交換，是預(yù)先對傳輸寬帶進行分配。正式通話開始前，需要申請一條物理通路。在通路建立之后二者才可以開始通信。通信系統(tǒng)存在的問題是數(shù)據(jù)傳輸是突發(fā)式與間歇性的，而用戶費用則是依據(jù)占用線路的時間來計算的，浪費了線路資源。并且該種方式傳輸速率低，可靠性也較差。而認(rèn)光纜為主體的數(shù)字電路，可以為用戶提供大容量的數(shù)據(jù)通信平臺，由于減少了網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，傳輸效率得以大大提升。

6 光纜自動保護功能的實現(xiàn)

光纜自動保護系統(tǒng)組成包括了兩個部分，光電器件與光電軟件，應(yīng)用于光纖傳輸系統(tǒng)的干線與光纖線路之間。通過對光纖傳輸衰減變化，建立保護與監(jiān)測系統(tǒng)，系統(tǒng)可以是獨立的，也可以是與現(xiàn)有保護與監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)合到一起。監(jiān)測中心對收光功率的變化即時點名測試，能夠在極短時間內(nèi)切換線路，而對通信影響的時間非常短。光纜自動保護的實現(xiàn)原理是，將采集到的光功率值與限定門門值進行比較，當(dāng)前者低于后者的某個限定值時，就會向主控單元發(fā)出切換光路請求。主控單元依據(jù)OTDR測試結(jié)果決定是否切換。在備用通道正常的情況下，主控單元通過光路進行切換，兩個光開關(guān)同時動作，直通模式變化為交叉模式。OTDR依據(jù)主控單元命令，對通道上進行故障點測試。測試的結(jié)果由主控單元上報至監(jiān)控中心。監(jiān)控中心通知工作人員進行故障搶修，并通過直觀方式在系統(tǒng)顯示界面表明故障情況。當(dāng)備用通道也發(fā)生故障時，業(yè)務(wù)恢復(fù)交由上層完成。當(dāng)主通道修復(fù)完畢后，由監(jiān)控中心發(fā)出指令，恢復(fù)光路。

7 結(jié)語

光纖技術(shù)在發(fā)展的同時，線路設(shè)備也在逐漸增多，光纜維護工作依靠人工方式已經(jīng)無法適應(yīng)時代發(fā)展要求。并且光纜運行過程中出現(xiàn)問題會影響到社會多個方面，鑒于這樣的背景，需要研發(fā)新的技術(shù)，為通信正常運行提供保證。光纜監(jiān)測系統(tǒng)效果明顯，并且能夠提升管理工作效率，對企業(yè)競爭力提升也有一定促進作用。

參考文獻

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