光纖在線自動監(jiān)測系統(tǒng)在鐵路通信專網(wǎng)中的應(yīng)用分析

劉 可

（內(nèi)蒙古準(zhǔn)格爾旗大準(zhǔn)鐵路公司通信段，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 010300）

作為鐵路通信調(diào)度的主要手段，光纖通信質(zhì)量直接影響鐵路運(yùn)輸穩(wěn)定和運(yùn)營效益，可靠性較高的光纖傳輸網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建也因此成為業(yè)界關(guān)注的焦點(diǎn)。但在筆者的實(shí)際調(diào)研中發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)階段廣泛采用的被動式管理維護(hù)方式已無法滿足光纖傳輸網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性維護(hù)需要，而為了在一定程度上改變這種現(xiàn)狀，正是本文圍繞光纖在線自動監(jiān)測系統(tǒng)在鐵路通信專網(wǎng)中應(yīng)用開展具體研究的原因所在。

1 鐵路通信專網(wǎng)光纖在線自動監(jiān)測系統(tǒng)需求分析

1.1 OTDR光纖監(jiān)測系統(tǒng)不足分析

為明確鐵路通信專網(wǎng)光纖在線自動監(jiān)測系統(tǒng)需求，首先需要了解傳統(tǒng)光時域反射儀（Optical Time Domain Reflectometer，OTDR）光纖監(jiān)測系統(tǒng)存在的不足。深入分析不難發(fā)現(xiàn)，廣泛應(yīng)用于我國鐵路通信專網(wǎng)的OTDR光纖監(jiān)測系統(tǒng)主要基于光開關(guān)切換機(jī)理、人工加儀表方式完成監(jiān)測工作，但這類監(jiān)測工作存在的只能檢測光纖性能、不具備實(shí)時監(jiān)測功能、在線監(jiān)測嚴(yán)重干擾通信質(zhì)量、無法實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)指標(biāo)劣化預(yù)警等不足，卻使得鐵路通信專網(wǎng)的維護(hù)負(fù)擔(dān)大大提升，較低的光纖監(jiān)測質(zhì)量也使得光纖通信維修體制無法從“故障修”中脫離[1]。

1.2 光纖在線自動監(jiān)測系統(tǒng)需求總結(jié)

為真正轉(zhuǎn)變“故障修”光纖通信維修體制為“狀態(tài)修”，鐵路通信專網(wǎng)光纖在線自動監(jiān)測系統(tǒng)需滿足全面性、在線性、實(shí)時性、可靠性、及時性、預(yù)見性、預(yù)警性、獨(dú)立性共8方面需求，具體需求如下所示：（1）全面性。系統(tǒng)需具備全面、完整監(jiān)測能力，由此滿足鐵路通信專網(wǎng)光纖傳輸系統(tǒng)光纖網(wǎng)和光端機(jī)監(jiān)測需要。（2）在線性。系統(tǒng)需實(shí)現(xiàn)光纖傳輸質(zhì)量的在線監(jiān)測，這是由于光纖傳輸無法使用旁路、離線方式進(jìn)行傳輸信號的采集，因此，在線監(jiān)測必須將自身帶來的插入損耗降到最小。（3）實(shí)時性。需實(shí)現(xiàn)連續(xù)不間斷的鐵路通信專網(wǎng)光纖傳輸系統(tǒng)運(yùn)行狀況監(jiān)測，由此方可真正告別斷續(xù)、即時的OTDR光纖監(jiān)測系統(tǒng)。（4）可靠性。需保證系統(tǒng)故障率明顯小于鐵路通信專網(wǎng)光纖傳輸系統(tǒng)，并保證系統(tǒng)的故障不會對鐵路通信專網(wǎng)造成不良影響，這一需求的實(shí)現(xiàn)必須設(shè)法降低插入的光學(xué)元件數(shù)量。（5）及時性。系統(tǒng)需具備快速告警、快速確定故障點(diǎn)能力，并能夠?qū)崿F(xiàn)傳輸質(zhì)量的及時展示。（6）預(yù)見性。系統(tǒng)需具備展示每個光通道變化和光纖劣化的能力，同時還需要具備展示溶解點(diǎn)滲漏、預(yù)見故障能力。（7）預(yù)警性。通過設(shè)置預(yù)警門限值，系統(tǒng)能夠在鐵路通信專網(wǎng)光纖傳輸系統(tǒng)通信中斷前發(fā)出預(yù)警信號。（8）獨(dú)立性。系統(tǒng)需獨(dú)立于鐵路通信專網(wǎng)光纖傳輸系統(tǒng)外，且自身監(jiān)測的開展不會受到該系統(tǒng)影響[2]。

2 鐵路通信專網(wǎng)光纖在線自動監(jiān)測系統(tǒng)的功能與應(yīng)用

2.1 結(jié)構(gòu)構(gòu)成

為提升研究的實(shí)踐價值，本文選擇了我國沈陽鐵路信號工廠研制開發(fā)的TJTG型光纖在線自動監(jiān)測系統(tǒng)作為研究對象，該系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用于我國各地，能夠細(xì)分為監(jiān)測管理中心、監(jiān)測站、遠(yuǎn)端維護(hù)管理中心，并具備OTDR模板測試功能，其中遠(yuǎn)端維護(hù)管理中心主要由OTE光傳輸設(shè)備、ODF光分配架以及FUM被監(jiān)測光纖組成。其中，TJTG型光纖在線自動監(jiān)測系統(tǒng)的監(jiān)測管理中心一般安裝在網(wǎng)管中心，轄區(qū)內(nèi)監(jiān)測站的管理、監(jiān)測數(shù)據(jù)告警與處理屬于其主要功能，同時還負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)管理與圖形顯示；監(jiān)測站主要設(shè)置于傳輸機(jī)房，在其中主要負(fù)責(zé)監(jiān)測傳輸系統(tǒng)的收發(fā)端光功率值，并負(fù)責(zé)確定是否啟動OTDR測試，收發(fā)端光功率值變化情況則屬于判斷是否啟動OTDR測試的根據(jù)；遠(yuǎn)端維護(hù)管理中心一般設(shè)置于上級管理中心，負(fù)責(zé)各監(jiān)測站運(yùn)行情況的觀察[3]。

TJTG型光纖在線自動監(jiān)測系統(tǒng)具備光功率實(shí)時監(jiān)測功能、斷電測試功能，其中光功率實(shí)時監(jiān)測功能的實(shí)現(xiàn)需要得到光分路器、光功率采集卡等設(shè)備的支持，光分路器在其中負(fù)責(zé)分出光端機(jī)發(fā)端與收端一定比例光，光功率采集卡則負(fù)責(zé)接收光分路器分出的光信號并將其轉(zhuǎn)化為電信號，管理中心由此即可實(shí)時了解管理光纖、監(jiān)測站光端機(jī)運(yùn)行情況，而通過設(shè)置告警值、預(yù)警值、嚴(yán)重告警值，即可實(shí)現(xiàn)告警信息的及時傳遞；斷點(diǎn)測試功能的實(shí)現(xiàn)需得到WDM、OTDR卡、光開關(guān)、濾波器的支持，由此即可在不影響通信質(zhì)量的前提下實(shí)現(xiàn)斷點(diǎn)監(jiān)測。

2.2 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

Modem、通信服務(wù)器、高速局域網(wǎng)交換機(jī)、協(xié)議轉(zhuǎn)換器等設(shè)備構(gòu)成了TJTG型光纖在線自動監(jiān)測系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)單元，管理中心與工作站聯(lián)網(wǎng)的實(shí)現(xiàn)則采用了用戶提供的64K通道與64K協(xié)議轉(zhuǎn)換器，采用了在用戶提供64K傳輸通道兩端設(shè)置64K協(xié)議轉(zhuǎn)換器設(shè)計每個64K協(xié)議轉(zhuǎn)換器介入的傳輸網(wǎng)絡(luò)需要與監(jiān)測站主機(jī)網(wǎng)線相對應(yīng)。為實(shí)現(xiàn)監(jiān)測管理中心與監(jiān)測站的相互連接，監(jiān)測管理中心主機(jī)需要分別與2M協(xié)議轉(zhuǎn)換器、64K協(xié)議轉(zhuǎn)換器進(jìn)行連接，連接需使用高速局域網(wǎng)交換機(jī)，2M傳輸網(wǎng)負(fù)責(zé)監(jiān)測管理中心間的相互通信。值得注意的是，為保證網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)陌踩?，?4K傳輸通道無法滿足監(jiān)測管理中心與監(jiān)測站的連接需要，需采用PSTN進(jìn)行Modem的連接，數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)現(xiàn)則需要利用局域網(wǎng)交換機(jī)。

2.3 功能特點(diǎn)

TJTG型光纖在線自動監(jiān)測系統(tǒng)的功能特點(diǎn)可以概況為監(jiān)測獨(dú)立、監(jiān)測全面、系統(tǒng)可靠、維護(hù)自動實(shí)時化、故障定位準(zhǔn)確、管理功能綜合化、操作方式宜人化、告警信息及時與多樣化等，具體功能特點(diǎn)如下所示：（1）監(jiān)測獨(dú)立。無需依賴光傳輸網(wǎng)絡(luò)，可實(shí)現(xiàn)有效可靠的監(jiān)測與管理。（2）監(jiān)測獨(dú)立。可進(jìn)行光纜線路故障的準(zhǔn)確定位和實(shí)時監(jiān)測，并能夠?qū)舛藱C(jī)光信號進(jìn)行在線、實(shí)時監(jiān)測。（3）系統(tǒng)可靠。系統(tǒng)選擇了Windows 2016操作系統(tǒng)作為運(yùn)行平臺，為盡可能降低系統(tǒng)介入損耗，采用了無源性光電器件，系統(tǒng)因此可實(shí)現(xiàn)24小時連續(xù)運(yùn)行并具備較強(qiáng)穩(wěn)定性，且能夠在必要情況下實(shí)現(xiàn)工控機(jī)自動復(fù)位。（4）維護(hù)自動實(shí)時化。可實(shí)現(xiàn)全天候自動的光纜通信網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測，自動化、實(shí)時化、無人化的監(jiān)測將真正實(shí)現(xiàn)“故障修”光纖通信維修體制向“狀態(tài)修”的轉(zhuǎn)變。（5）故障定位準(zhǔn)確。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了GIS與OTDR故障定位功能的結(jié)合，故障分析定位所需時間因此大大降低，維修故障歷時也將得以大幅壓縮。（6）管理功能綜合化。系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)人力資源、光纜傳輸線路、光纜傳輸設(shè)備、光纜網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的綜合管理，則主要得益于系統(tǒng)采用的大型SQL SERVER數(shù)據(jù)庫。（7）操作方式宜人化。系統(tǒng)具備圖形化、智能化人機(jī)操作界面，完善的報表打印、數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析、數(shù)據(jù)查詢等功能也將更好服務(wù)于鐵路通信專網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。（8）告警信息及時與多樣化。系統(tǒng)可設(shè)置多個故障閾值電平或報警值，并具備聲、光、電、語音等多種告警手段，并能夠第一時間采用多種方式聯(lián)系維護(hù)管理人員。

2.4 具體應(yīng)用

為驗(yàn)證TJTG型光纖在線自動監(jiān)測系統(tǒng)在鐵路通信專網(wǎng)中的應(yīng)用質(zhì)量，廠家技術(shù)人員與各地電力企業(yè)開展了大規(guī)模的應(yīng)用試驗(yàn)，典型的應(yīng)用試驗(yàn)如下所示：（1）連接。將系統(tǒng)的光分路器與X、Y方向光端機(jī)收端光信號進(jìn)行連接，以此通過光分路器進(jìn)行分光，并將97%的光信號送回X、Y方向光端機(jī)收信單元，由此可斷定2個方向通信信號未受到影響。（2）轉(zhuǎn)換、處理。圍繞上一步驟分離出的3%光信號進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換和分析處理，設(shè)置多個故障閥值和提前報警值，結(jié)合監(jiān)測管理中心主機(jī)顯示屏，可發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)能夠根據(jù)曲線變化提前判斷故障，并能夠避免事故發(fā)生。（3）利用斷點(diǎn)測試功能。在X方向利用系統(tǒng)進(jìn)行斷電測試功能的應(yīng)用試驗(yàn)，試驗(yàn)過程需斷開X方向到Z方向間一點(diǎn)，系統(tǒng)立即在電子地圖上顯示了故障位置，且故障位置與實(shí)際一致。（4）值班室計算機(jī)應(yīng)用。采用將系統(tǒng)接入值班室計算機(jī)的處理方式，計算機(jī)事先裝有綜合分析軟件，由此實(shí)現(xiàn)了與控制主機(jī)同樣線路監(jiān)測情況的顯現(xiàn)，并能夠提供多種告警輸出，系統(tǒng)24 h實(shí)時監(jiān)控質(zhì)量由此得到了證明。

3 結(jié)語

綜上所述，光纖在線自動監(jiān)測系統(tǒng)能夠較好服務(wù)于鐵路通信專網(wǎng)，在此基礎(chǔ)上，本文涉及的結(jié)構(gòu)構(gòu)成、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、功能特點(diǎn)、具體應(yīng)用等內(nèi)容，則提供了可行性較高的鐵路通信專網(wǎng)光纖在線自動監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)用路徑，而為了更好發(fā)揮光纖在線自動監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)用價值，光纖在線自動監(jiān)測系統(tǒng)提供的有效、及時參考和依據(jù)必須得到重視。