通信光纜線路的監(jiān)測和保護(hù)

1光纜線路監(jiān)測簡述

光纖是由很脆弱的玻璃制成，通常其外徑為125um單模光纖的纖芯只有7-8um，多模光纖的纖芯也僅為50um，雖然光纜本身利用FBT加強(qiáng)芯、油膏和塑料外護(hù)套等保護(hù)光纖，使光纜具有了一定的抗外力強(qiáng)度。但由于大建設(shè)時期伴隨的野蠻施工、強(qiáng)烈的外力的沖擊、加之光纜自身的原因如接頭盒的開裂、進(jìn)水、腐蝕和光纜自然老化等因素，還會常常導(dǎo)致光纜傳輸系統(tǒng)的故障。

光纜通信的中斷不但給通信運(yùn)營企業(yè)造成直接的經(jīng)濟(jì)損失，而且還將造成極大的社會影響，給人民生活帶來不便。因此，保證光纜通信的暢通至關(guān)重要，搶修維護(hù)光纜在通信中具有十分重要的意義。

傳統(tǒng)人工光纜維護(hù)方式基本的流程如下：故障發(fā)生后，光端機(jī)發(fā)出告警，機(jī)務(wù)值班人員通知光纜維護(hù)單位，光纜維護(hù)人員驅(qū)車至故障局所機(jī)房，用OTDR測試，判斷大概障礙位置，驅(qū)車趕至故障地點(diǎn)，現(xiàn)場確定故障點(diǎn)，最后進(jìn)行搶修。

可以看出，傳統(tǒng)人工維護(hù)方式比較原始、比較落后，其缺點(diǎn)主要表現(xiàn)為：

A、由于機(jī)房值班人員只能從端機(jī)上得知系統(tǒng)有障礙，但無法判斷故障點(diǎn)，具體故障點(diǎn)必須等到線務(wù)人員趕到機(jī)房用OTDR進(jìn)行測試以后才能確定故障點(diǎn)，造成故障歷時過長；

B、由于光端機(jī)告警不能判斷是設(shè)備障礙還是線路障礙，因此，常常發(fā)生誤告警，增加了光纜維護(hù)人員無謂的勞動；

C、不能預(yù)防故障的產(chǎn)生，特別是對光纖的逐步劣化，傳統(tǒng)的維護(hù)方式根本沒辦法發(fā)現(xiàn)。

目前我國信息容量的90%以上是通過光纜線路傳送的。隨著光纜數(shù)量的增加以及早期敷設(shè)光纜的老化，光纜線路的故障次數(shù)在不斷增加，傳統(tǒng)的光纜線路維護(hù)管理模式的故障查找困難，排障時間長，影響網(wǎng)絡(luò)的正常工作。雖然現(xiàn)有環(huán)網(wǎng)保護(hù)技術(shù)可在一定程度上能繼續(xù)保證業(yè)務(wù)的暢通，但可以看出，由于線路維護(hù)仍然采取傳統(tǒng)的方式維護(hù)搶修，線路故障恢復(fù)歷時均較長，出現(xiàn)業(yè)務(wù)故障的隱患仍然存在。因此，實(shí)施對光纜線路的實(shí)時監(jiān)測與管理，動態(tài)地觀察光纜線路傳輸性能的劣化情況，及時發(fā)現(xiàn)和預(yù)報(bào)光纜隱患，以降低光纜阻斷的發(fā)生率，縮短光纜的故障歷時顯得越來越重要。

光纜線路監(jiān)測的目的和過程，監(jiān)測就是通過對設(shè)備狀態(tài)信息進(jìn)行采集，將采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總與分析，并對設(shè)備運(yùn)行狀況進(jìn)行有效評價，從而發(fā)現(xiàn)設(shè)備的故障與潛在故障的全過程。監(jiān)測是維護(hù)的基本行為，有了監(jiān)測才能對設(shè)備進(jìn)行科學(xué)的維護(hù)。監(jiān)測包含以下三個過程：其一，信息采集。獲取足夠的信息是對被監(jiān)測對象所處狀態(tài)進(jìn)行了解的第一步，沒有信息采集過程，監(jiān)測就無法進(jìn)行。信息采集可以是定時的，也可以是連續(xù)的、不間斷的。其二，信息數(shù)據(jù)的匯總與分析。如果只進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集而不進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析，就不可能揭示各種現(xiàn)象的本質(zhì)，就不可能發(fā)現(xiàn)問題與規(guī)律，也就很難真正實(shí)現(xiàn)監(jiān)測的目的。其三，對設(shè)備運(yùn)行狀況進(jìn)行有效的評價和診斷。監(jiān)測是維護(hù)的基本行為，維護(hù)所追求的中心目標(biāo)就是診斷。診斷是以監(jiān)測為基礎(chǔ)，同時診斷也應(yīng)該是監(jiān)測行為的一個組成部分。有效評價和診斷是建立在數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析基礎(chǔ)之上的，如果沒有一個科學(xué)的分析和評價體系，就很難對故障進(jìn)行有效判別，特別是對于潛在故障的判定。因此，監(jiān)測一定是包含了數(shù)據(jù)采集、分析、評價和診斷的一個全過程，其目的是發(fā)現(xiàn)設(shè)備的故障與潛在故障。

2光纜線路監(jiān)測的發(fā)展概況

2.1三個歷史階段

光纜監(jiān)測發(fā)展的歷程、現(xiàn)狀光纜監(jiān)測技術(shù)發(fā)展經(jīng)歷了三個歷史階段：

第一階段在20世紀(jì)80年代，當(dāng)時光纖剛剛大規(guī)模應(yīng)用，由于都是新上的光纖網(wǎng)絡(luò)，出現(xiàn)問題的機(jī)率不是很多，大部分光纜故障和隱患是人為故障和破壞。因此，當(dāng)時光纜監(jiān)測系統(tǒng)剛剛提出理論，方式還比較原始，只能依靠光端機(jī)的事后無光告警，采用手提光時域反射儀（Optical Time Domain Reflectometer，簡稱OTDR）或采用OTDR巡檢的技術(shù)來進(jìn)行光纜監(jiān)測。其主要缺點(diǎn)是：TDR的磨損太快。

第二階段在20世紀(jì)80年代末到20世紀(jì)90年代末，隨著光纖技術(shù)的飛速發(fā)展和大規(guī)模應(yīng)用，這幾年光纜用量以30%的速度遞增，與此同時，原來較早的一部分光纖由于劣化以及人為故障等原因，光纜故障開始變得比較突出。這時，光纖監(jiān)測技術(shù)開始成熟，采用光功率計(jì)（Optical Power Meter，簡稱OPM)實(shí)時監(jiān)控+OTDR測試方式，實(shí)現(xiàn)了實(shí)時監(jiān)控。但缺乏在線、跨段測試能力。

第三階段在20世紀(jì)末到21世紀(jì)初期，隨著全光網(wǎng)絡(luò)設(shè)備與技術(shù)的發(fā)展，尤其是現(xiàn)在世界范圍內(nèi)的光纖通信和光電子產(chǎn)業(yè)進(jìn)入了一個新的時期，基于先進(jìn)光器件和光信號處理技術(shù)的全光通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與設(shè)備，徹底改變了整個有線通信網(wǎng)絡(luò)的面貌。這時，采用波分復(fù)用（Wavelength Division Multiplexing，簡稱WDM）和密集波分復(fù)用（Dension Wavelength Division Multiplexing簡稱DWDM）等技術(shù)與OTDR技術(shù)相結(jié)合對光纖進(jìn)行監(jiān)控，它克服了前二代的缺點(diǎn)。在經(jīng)歷了這三個階段后，光纜監(jiān)測技術(shù)逐漸成熟。

2.2國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r

目前國內(nèi)外的光纜監(jiān)測幾乎都是采用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、地理信息技術(shù)來實(shí)現(xiàn)對光纖網(wǎng)絡(luò)的集中監(jiān)控及資源管理。在體系結(jié)構(gòu)上，一般采用三級結(jié)構(gòu)，將光纜監(jiān)測系統(tǒng)劃分為監(jiān)測站、區(qū)域監(jiān)測中心、總監(jiān)測中心三個級別。

在光纜監(jiān)測管理中，通過監(jiān)控專用的多路光功率計(jì)、OTDR設(shè)備、光開關(guān)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)對光纜的監(jiān)測。監(jiān)測方式有備纖監(jiān)測和在線監(jiān)測兩種：一是利用光纜中的備用光纖對光纜進(jìn)行監(jiān)測，其原理是通過自備的激光光源及分光器將激光分別送入不同光纜的監(jiān)控備用光纖中，在光纜的另外一端使用專用光功率計(jì)實(shí)時檢測光纖中光功率的變化情況，當(dāng)光纜發(fā)生劣化或斷裂時光功率會隨之變化，由此實(shí)現(xiàn)對光纜的監(jiān)控。二是使用光纜中的業(yè)務(wù)纖進(jìn)行在線監(jiān)測的方式。系統(tǒng)采用先進(jìn)的光時域反射儀（OTDR）將測試光通過波分復(fù)用器（WDM）和光開關(guān)耦合到業(yè)務(wù)纖中對光纖進(jìn)行測試。

國內(nèi)外光纜自動監(jiān)測系統(tǒng)主要技術(shù)特點(diǎn)是：快速故障定位；告警工作流程管理；具有多種測試種類：點(diǎn)名測試、定期測試等。光纜自動監(jiān)測系統(tǒng)經(jīng)過長時間的開發(fā)、應(yīng)用和不斷的完善，己經(jīng)成為我國干線光纜維護(hù)工作中重要的故障定位手段，在全國的干線網(wǎng)的維護(hù)中發(fā)揮著巨大的作用，但由于技術(shù)及其他原因，系統(tǒng)本身還存在一定的局限性，主要就是光纜的監(jiān)測沒有和網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合，監(jiān)測系統(tǒng)雖然能提供自動告警，但只能被本地的監(jiān)測站接收，而監(jiān)測中心無法實(shí)時獲知，造成檢修的延誤。另外監(jiān)測系統(tǒng)沒法實(shí)時提供詳細(xì)的監(jiān)測站報(bào)告，都需要人工的處理。所以，光纜監(jiān)測系統(tǒng)尚待完善。

3光纜線路的保護(hù)

光纜線路的保護(hù)保護(hù)是實(shí)施各種有效措施以提高光纜線路抵抗各種不安全因素的能力，從而提升線路可靠性的過程。在對光纜實(shí)施保護(hù)的過程中，對于各種不安全因素的控制主要包括以下幾個方面：

1.對線路周邊環(huán)境的保護(hù)，避免或盡量降低人為活動、外力施工、自然災(zāi)害等對線路的影響；

2.對光纜線路的各種設(shè)施和資料的保護(hù)，包括各種光纜附屬設(shè)施、光纜路由圖、標(biāo)石距離對照表等；

3.對光信號傳輸?shù)谋Ｗo(hù)，通常需要實(shí)施光纜路由保護(hù)和電路保護(hù)等措施來進(jìn)行加強(qiáng)。光纜路由保護(hù)和電路保護(hù)系統(tǒng)的實(shí)施，通常是一個建設(shè)過程，而對線路周邊環(huán)境的保護(hù)和對光纜設(shè)置資料的保護(hù)，則是具體的維護(hù)措施，屬于維護(hù)范疇，因此保護(hù)既屬于建設(shè)活動同時也是維護(hù)活動的具體措施。

光纜線路的保護(hù)可以分為基礎(chǔ)性保護(hù)、路由保護(hù)和電路保護(hù)三個層次。

基礎(chǔ)性保護(hù)也可以稱為預(yù)防性保護(hù)，具體包括對光纜線路周邊環(huán)境的治理、線路整治、標(biāo)石整治、線路資料整理、護(hù)線宣傳等內(nèi)容。之所以稱為基礎(chǔ)性保護(hù)，是指這一部分保護(hù)工作為線路維護(hù)的基礎(chǔ)性工作，是確保線路正常運(yùn)行的必備條件。一切保護(hù)工作的開展都要以基礎(chǔ)保護(hù)為基本出發(fā)點(diǎn)。之所以又稱其為預(yù)防性保護(hù)，是指通過基礎(chǔ)保護(hù)工作，可以有效提高線路正常運(yùn)行的可靠性指標(biāo)，并可有效預(yù)防故障的發(fā)生。

路由保護(hù)是指對重要光纜線路進(jìn)行雙路由備份，當(dāng)一條路由線路的通信質(zhì)量劣化到臨界值或發(fā)生阻斷時，將其所承載的數(shù)據(jù)通過備份路由線路進(jìn)行傳輸，并及時對故障路由線路進(jìn)行修復(fù)。路由保護(hù)的重點(diǎn)是主/備路由不能采用同一條光纜線路，否則當(dāng)整條光纜發(fā)生阻斷故障時，就無法起到路由保護(hù)的作用。

電路保護(hù)是對光纜線路進(jìn)行雙電路備份，當(dāng)一條電路的通信質(zhì)量劣化到臨界值或發(fā)生阻斷時，將其所承載的數(shù)據(jù)通過備份電路進(jìn)行傳輸，并及時對故障電路進(jìn)行修復(fù)。

4結(jié)束語

監(jiān)測和保護(hù)都是維護(hù)的基本行為，但是兩者的目的不同，監(jiān)測是以發(fā)現(xiàn)故障和故障隱患為目的的活動，通過監(jiān)測，盡可能及時發(fā)現(xiàn)故障隱患。而保護(hù)既是防患于未然而采取的建設(shè)活動，同時也是降低故障歷時、確保通信正常而采取的應(yīng)急措施。預(yù)防性保護(hù)工作的部署和實(shí)施必須建立在對監(jiān)測數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析基礎(chǔ)之上，需要根據(jù)具體的數(shù)據(jù)對保護(hù)工作進(jìn)行指導(dǎo)，因此沒有監(jiān)測就談不上保護(hù)。在維護(hù)生產(chǎn)活動中，監(jiān)測是保護(hù)的前提條件，保護(hù)活動是對監(jiān)測結(jié)果采取的具體維護(hù)措施，是監(jiān)測的延續(xù)。監(jiān)測和保護(hù)之間是先監(jiān)測后保護(hù)的關(guān)系，兩者在維護(hù)中缺一不可。

隨著信息技術(shù)的發(fā)展和人們對高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)、圖象業(yè)務(wù)的迫切需求，高速因特網(wǎng)、多媒體視象等寬帶業(yè)務(wù)的接入，我國的光纖傳輸網(wǎng)將會繼續(xù)得到持續(xù)快速發(fā)展。光纖接入網(wǎng)的建設(shè)原則是光纖盡可能接近用戶，即光纖到路邊（FTTC）、光纖到大樓（FTTB）、光纖到小區(qū)（FTTZ）、光纖到戶（FTTH），這將使光纜傳輸網(wǎng)發(fā)展得更加復(fù)雜和龐大。同時，人們對通信質(zhì)量、服務(wù)質(zhì)量的要求也會越來越高。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(shí)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)成為一個人們關(guān)心的話題，也因此使光纜線路監(jiān)控與管理系統(tǒng)成為通信市場的一個新亮點(diǎn)，而得到空前的發(fā)展。